基于积分法的轴对称拉深成形凸缘区应力、应变数值解

在平面应力、平面应变和等效应变与位置半径反比假设条件下,对轴对称拉深成形凸缘区的应力、应变的解析解进行比较.在平面应力假设条件下,给出了基于直接积分法的凸缘区应力、应变计算流程,简化了参数方程的求解过程,得到了考虑厚度变化的应力应变数值解.理论分析和有限元模拟结果表明,3 种假设条件下的径向应力数值解与有限元模拟结果都相差较小,平面应力假设条件下的应力、应变数值解与有限元仿真结果更接近.采用0.87mm 厚的ST16钢板进行了圆筒形件拉深成形实验,测量了凸缘区的应变,分析表明,平面应力假设条件下得到的应变数值解与实验结果更相符, 有限元仿真结果与实验结果接近且趋势-致.     

圆孔弹性平面应力场的解析研究

通过构造解析函数保角映射,研究了具有双圆孔弹性平面应力场问题,获得了该问题应力场的解析解.结果表明,对双圆孔弹性平面问题,在孔口受法向均布载荷作用下,弹性平面内任一点的剪应力为零,正应力的大小不仅与场点的位置有关,而且与孔口的几何尺寸有关,并且径向正应力总是压应力.     

考虑应力集中的吊车梁多轴疲劳寿命预测

钢结构吊车梁在工业建筑中被广泛应用,应力集中的存在导致几何不连续位置在复杂应力下服役.借助有限元法分析吊车梁应力-应变状态,确定危险点位置,并提取应力、应变分量;以应变能密度作为损伤参量并以最大平面为临界面,基于能量准则建立临界面位置数值计算方法,结合有限元结果给出吊车梁临界面位置;考虑吊车梁在非对称载荷下服役,借助Goodman方程进行平均应力修正,并结合Q355D钢近似S-N曲线计算疲劳寿命.该方法考虑了应力集中处多轴应力对疲劳损伤的影响,可以为复杂应力下几何不连续钢构件的疲劳寿命评估提供新方法.     

旋转支承钢轮应力分析

以Hertz弹性接触理论和曲梁理论为基础,分析了回转支承空心钢轮的圆周应力对轮轨接触von Mises应力峰值及其位置的影响,通过采用平面应变有限元的进一步分析表明,降低钢轮截面梁高可以提高钢轮的径向柔度,同时圆周应力可以有效地抑制接触正应力,提高钢轮接触强度,但可能使钢轮接触区内yon Mises应力峰值点从中间向两侧分离,导致应力循环次数翻倍,影响疲劳强度.至于对接触区内钢轮的剪应力和钢轨的von Mises应力,截面梁高的变化对峰值和位置的影响则不大.     

平面三自由度并联冗余机器人的位置与工作空间分析

提出一种新的平面三自由度并联冗余机器人位置分析方法 ,运用这种方法进行了位置正解和位置反解分析 .对于位置正解 ,其中方程的解最多为 4 ,说明这种平面并联机构可以有 4种不同的位姿 .对于位置反解 ,可以有 16组解 .然后 ,又对平面三自由度并联冗余机器人的工作空间进行了讨论 .最后用数值实例进行了验证 ,给出了计算结果 .     

双模量悬臂梁在分布荷载作用下的Kantorovich解

双模量悬臂梁在均布载荷作用下发生弯曲变形时,会形成各向同性的拉伸区和压缩区.在此种情况下,把双模量悬臂梁看成2种各向同性材料组成的层合梁,采用弹性理论建立了双模量悬臂梁在均布载荷作用下的静力平衡方程,利用静力平衡方程确定了双模量悬臂梁的中性面位置.在此基础上,利用Kantorovich法研究了分布载荷作用下双模量悬臂梁的平面应力问题,推导出了悬臂梁的应力公式.并把该应力公式的计算结果与有限元法的计算结果进行了比较,验证了双模量悬臂梁的应力公式是可靠的.算例分析表明,分布载荷作用下双模量悬臂梁的平面应力问题,不宜采用相同弹性模量弹性理论,而应该采用双模量弹性理论.     

含圆孔有限厚度板的三维弹性应力场分析

通过三维有限元计算来研究含圆孔有限厚度板的圆孔边缘应力场,找出了应力集中系数与板的厚度、圆孔半径之间的关系,同时还分析了圆孔边缘的三维应力约束程度和三维应力约束区域的大小.研究结果表明:离面应力约束系数在板的中面最大,而在表面为0,三维应力约束影响区域的长度约为板厚的一半;应力集中系数沿厚度的分布是不均匀的,其最大值及位置与厚度有关;有限厚度板中面的应力集中系数及其最大值均大于平面应力或平面应变的应力集中系数;对含圆孔任意厚度板的应力集中问题,按平面应力或平面应变来考虑是不安全的;Sternberg等人对含圆孔任意厚度板的应力分布及应力集中系数的近似三维求解,仅适用于厚度较小的板,当板超过一定厚度时同样也是不安全的.     

一种在线测量竖直平行平面位置关系的检测机构

由于机床具有质量大且不易移动的特点,因此对其竖直定位面位置误差进行现场测量一直是个难题.为此,设计了可以现场测量竖直平行面位置关系的检测机构.该检测机构可以利用自身与平行平面形状轮廓间的几何关系,将已知基准平面形状轮廓分离,从而计算出被测平面的形状轮廓.依据计算出的形状轮廓与已知被测平面形状轮廓间的差异,可以确定两平行平面的位置关系.同时介绍了检测机构原理,给出了检测方案,开发了位置关系描述算法,并进行了测量试验.试验结果表明:该检测机构能够准确获得两竖直平行平面的位置关系.     

有关应力-应变及其不变量若干问题的合理表述

提出在岩土工程应力-应变分析中建立统一坐标系的建议.在此基础上,系统地介绍了平面问题和空间问题中过某点的倾斜面上的应力确定方法并由此应用于八面体应力的确定;对八面体应力和π平面上的应力的几何和物理力学意义进行了比较说明;介绍了一种推导应力或应变洛德角表达式的简明方法;对各种剪应力的相对大小进行了合理的比较与说明.     

两均质材料中间功能梯度界面层的断裂分析

研究介于两个不同均质材料之间的功能梯度界面层的平面裂纹问题. 假设功能梯度材料剪切模量的倒数为坐标的线性函数, 而Poisson比为常数. 采用Fourier变换和传递矩阵法将该混合边值问题化为奇异积分方程组, 通过数值求解获得了应力强度因子. 考察了结构几何尺寸和材料梯度参数对裂纹应力强度因子的影响, 发现材料梯度参数、功能梯度界面层尺寸、裂纹长度以及位置均对应力强度因子有显著影响.     

隧道支护结构蠕变特性试验和非线性蠕变模拟

采用MTS815液压伺服系统对深埋隧道支护结构混凝土试件进行了三轴蠕变试验,分析了支护结构的蠕变特性,依据蠕变曲线特征求出了非线性蠕变参数。建立了考虑深埋隧道施工过程、围岩和支护结构蠕变特性的有限元数值分析模型,分析了围岩和支护结构的蠕变特性,得到了隧道初期支护和二次衬砌的位移特征及其不同位置处的有效应力和最大剪应力特征。隧道支护结构的位移、应力随时间的变化特征与不考虑蠕变效应有较明显的不同,计算位移与实际监测结果基本一致。对于深埋隧道,应该考虑围岩和支护结构的蠕变特性。     

RZB型钻孔应变仪在青藏高原东缘地应力监测中的应用

介绍新一代RZB-3型钻孔应变仪, 及其用于地壳应力应变连续观测的特点。对四川江油地应力监测站RZB-3A型分量式钻孔应变仪观测数据进行了初步分析, 结果表明: 安装于江油地应力监测站的RZB-3A型分量式钻孔应变仪有着较高的分辨率。系统参考元件的数据表明, 观测系统分辨率优于10^-9应变量级, 不仅记录到清晰的固体潮汐, 还记录到宽频带应变地震波。特别地, 由于四分量钻孔应变观测的优越性, 已经获得的数据表明, 该观测系统对台站邻区地壳水平应变场的面应变测量精度较高。因此, 将新型分量式钻孔应变仪应用于青藏高原东缘地应力连续观测, 对于揭示该区域应力场活动与地震的关系有重要意义。     

巨型模锻水压机立柱应力在线检测及保护系统

通过对100MN多向模锻水压机的立柱在偏载工况下的受力状态的简要分析,并根据立柱应力特征与水压机的结构特点,提出了一种新型的非接触式立柱应力在线检测方法。以电涡流传感器为基本单元,并采用动态“O”点技术,建立了100MN多向模锻水压机的应力检测与保护系统及其软件。实验研究及应用表明,所研制的系统具有良好的稳定性和抗干扰能力,同时很好地抑制了零漂对检测精度的影响,该检测方法可应用于大型机械(轧机、挤压机等)封闭框架应力的间接检测。     

基于小样本数据统计的双阶段舌位建模研究

舌头是人类重要的发音器官,对发音时其形状的降维分析能有效协助语言学家分析人类的发音模式。主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)是目前最常用的舌位轮廓降维分析方法。近年来,基于深度学习的自动编码器在降维方面被证明优于PCA。然而,舌头隐藏于口腔内部,难以获得大量的相关数据,这使得传统自动编码器无法直接用于舌位轮廓建模研究。为此,本文提出一种面向小样本舌位运动轮廓数据的双阶段自动编码器降维方法。首先该方法采用主动形状模型(Active Shape Model, ASM)产生大量舌头轮廓生理变形数据,并构建通用轮廓重建模型;接着,在第一阶段模型上添加降维层,用于对舌位轮廓数据进行压缩和分析。实验选取了从人类发音X光片中获得的240个元音舌形数据,并将该方法与传统PCA方法进行比较。结果表明,所提出方法获得的元音舌位图谱在二维平面上相对于传统PCA方法,区分度更好,具有更好的舌形降维和重建能力。     

飞机风挡结构抗鸟撞数值模拟

在实验研究的基础上,建立了某型飞机风挡及其相关部件的全尺寸有限元模型,应用非线性有限元程序LS-DYNA3D对整个鸟撞击过程进行了数值模拟,得到鸟撞风挡结构动态响应计算结果.分析了鸟撞风挡结构的应力、应变动态时程曲线,讨论了引起风挡结构破坏的主要因素.数值计算结果与实验结果吻合较好,表明所建立的有限元计算模型可靠、计算数据有效.     

平面V形切口塑性应力奇异性分析

研究幂硬化塑性材料V形切口和裂纹尖端区域的应力奇异性.首先在切口和裂纹区域采用自尖端径向度量的渐近位移场假设,将其代入塑性全量理论的基本微分方程后,推导出包含应力奇异指数和特征函数的非线性常微分方程特征值问题.然后采用插值矩阵法迭代求解导出的控制方程,得到一般的塑性材料V形切口和裂纹的前若干阶应力奇异阶和相应的特征函数.通过两个算例给出了前若干个阶的应力奇异指数和特征函数,表明文中方法计算一般塑性材料V形切口和裂纹应力奇异性的精度和有效性,并对一般塑性材料V形切口和裂纹的奇异应力特征进行了讨论.     

城市立交桥桩基托换对桥台基础变形

城市立交桥桩基托换不可避免的会对桥台基础的沉降变形产生较大影响。本研究依托郑州市黄河路立交桥F匝道桥台桩基托换工程,利用ABAQUS有限元软件,建立主动托换结构的三维实体有限元模型,通过数值模拟得出主动托换过程对立交桥桥台新旧基础沉降的影响规律,并与现场监测数据对比,模拟结果与现场监测数据基本一致。分析结果表明:沉降影响最大位置在托换梁中部偏西南方向,应加强此区域位置的监控;整个过程位移控制良好,待稳定后可进行后续施工。本研究结果可为类似桩基托换工程的设计和施工提供借鉴和参考。     

岩土空间滑动面和抗剪强度的理论分析

通过理论推导出空间破坏面垂直中主应力作用面和岩土任意空间面上的抗剪强度通式ｓ＝τ＝ｆ（σ，μδ），空间面上的抗剪强度只与法向应力大小和洛德参数有关，无论是破坏面还是潜在滑移面，均垂直于中主应力面.     

大变形菇状件挤压工艺设计及数值模拟

分析了大变形菇状零件的工艺特点,设计并比较分析了工艺方案,设计了工艺参数。运用专业锻造分析软件QForm2D/3D进行了数值模拟分析,得到了零件成形过程的位移—载荷曲线和成形时的应力分布图,经分析后进行工艺参数优化,确定合理的工艺,为生产实践提供指导。