预应力工字型围护桩接头的抗剪性能

预制桩为标准化长度,合理可靠的拼桩接头可促进预制围护桩的推广应用。采用翼缘L型钢板-钢连接板-高强螺栓的接头形式连接预应力混凝土预制工字型桩端,通过剪切试验研究了该接头的剪切破坏模式及抗剪承载能力,并建立有限元模型对接头的剪切破坏过程进行了数值模拟,在试验验证的基础上,采用有限元分析方法研究了混凝土强度、连接钢板强度、预应力混凝土(prestressed concrete,PC)钢棒数量对桩接头抗剪承载力的影响。研究结果表明:考虑塑性损伤的三维精细化数值模拟结果与试验结果吻合较好;随着剪切荷载的增加,接头处顶、底部的连接钢板及顶部PC钢棒先于其他部位屈服;改变混凝土强度和顶部的纵向PC钢棒数量,可显著改变接头的抗剪承载力;而改变连接钢板屈服强度,对承载力影响并不明显。     

表面裂纹的三维模型及应力强度因子计算

采用solid186单元退化生成的三维奇异等参单元模拟裂纹前缘应力应变场的奇异性,建立了相应的计算裂纹前缘应力强度因子(SIFS)的ansys有限元模型.采用相互作用积分法求解裂纹前缘的应力强度因子值.通过数值计算,分析了模型高度H、宽度W、过渡区网格尺寸L_2和非裂纹体网格尺寸L_3对裂纹前缘应力强度因子值计算精度的影响,对比Newman-Raju公式的计算结果,给出了模型高度H、宽度W、过渡区网格尺寸L_2和非裂纹体网格尺寸L_3的取值范围.本模型计算结果稳定可靠,能够适用于工程中含裂纹构件的应力强度因子值计算.     

不锈钢冲压潜水井泵的数值计算与试验验证

为了提高数值模拟的精度及验证Fluent软件对冲压潜水井泵计算的可行性,结合冲压泵的工艺特点,针对4SP8不锈钢冲压潜水井泵进行了基于Fluent软件的数值模拟.考虑用不同的网格数、不同的收敛精度、不同的粗糙度、不同的湍流模型及不同的算法,对不同级数冲压潜水井泵模型作了数值模拟,从而找出最适合不锈钢冲压潜水井泵的数值模拟设置方法,并将性能预测与样机试验的结果进行对比.结果表明:采用网格尺寸大小为1.4 mm,收敛精度为10 -5,粗糙度为0,标准k-ε湍流模型,SIMPLEC算法,对两级不锈钢潜水井泵的全流场进行数值模拟最为合适;模拟值与试验值有较小的差别,但趋势基本相同.该研究对不锈钢冲压潜水井泵的数值模拟具有一定的参考价值.     

正弦波纹腹板-管翼缘冷弯薄壁钢箱梁受剪性能研究

开展4根不同剪跨比的正弦波纹腹板-管翼缘冷弯薄壁钢箱梁受剪性能的试验研究与有限元分析。通过加载试验得到了足尺寸试件的受剪承载力、破坏形态和荷载-位移曲线,并采用有限元软件ABAQUS进行数值模拟。结果表明:正弦波纹腹板-管翼缘冷弯薄壁钢箱梁受剪破坏由螺钉连接强度控制,正弦波纹腹板在连接处出现孔壁承压变形和撕裂两种破坏形态;有限元分析得到的钢箱梁破坏形态与试验破坏形态一致,受剪承载力有限元计算结果与试验结果吻合良好,验证了有限元模型的准确性。     

基于Ansys Workbench的副翼接头地面载荷标定试验方法研究

利用Ansys Workbench软件建立了某无人机副翼接头、连接螺杆的有限元模型并合理设置模型的边界条件,模拟真实受载情况分别添加法向、负航向标定载荷并求解。副翼接头地面载荷标定试验参考有限元计算结果,选择合理的贴片位置,测试电桥采用全桥接法。每个方向进行三次加载试验,得到线性、重复性均良好的试验数据。使用最小二乘法拟合载荷、电桥输出曲线,得到法向、负航向的载荷方程。使用构造几何路径,将有限元计算结果映射到贴片路径上,得到贴片区域有限元模拟的应变电桥输出值,比较地面载荷标定试验的电桥输出值,两者数值非常接近。说明有限元模拟试验、地面载荷标定试验均成功、准确;有限元模拟试验可以为地面物理试验提供可靠有效的参考。     

矩形盒拉深成形的数值模拟与实验

建立了矩形盒拉深成形的有限元三维模型，对其进行了数值模拟分析，并把数值模拟结果和实验结果进行了对比分析，讨论了在有限元数值模拟过程中虚拟冲压速度对模拟结果的影响，发现增加虚拟冲压速度会带来系统的惯性效应，当虚拟冲压速度大于一定值时，会使模拟结果严重失真．板材拉深数值模拟时最大虚拟冲压速度建议设定在2000mm／s范围内．     

考虑偏心的不同尺寸灌浆连接轴向承载性能

为了研究海上风机基础中灌浆连接存在水平偏心时不同尺寸模型轴向承载性能的差异,分别对具有相同偏心率的足尺模型和缩尺模型进行轴压试验研究。试验通过对称布置位移计、应变片和应变计,记录了试件产生的位移、应变、声响、丧失承载力过程及破坏模式,得到试件荷载位移曲线、剪力键附近灌浆内部应变与钢管壁应变等重要试验特征参数,结合数值模拟和统计分析方法对试验结果进行了详细分析。研究发现,存在水平偏心时,灌浆区较薄处应变值及其发展速度高于较厚处;缩尺试件试验抗剪强度与设计抗剪强度之比为1.47;足尺试件试验抗剪强度与设计抗剪强度之比为1.06。对比发现缩尺试件试验结果与规范计算结果相差较大,而足尺试件试验结果与规范计算结果较为接近,通过统计28个国内外文献试验,发现随着尺寸的增大,试验结果趋近于规范公式计算结果。     

搅拌摩擦焊瞬态温度场数值模型的讨论

搅拌摩擦焊温度场数值模拟工作多侧重于产热模型及温度场分布规律等方面的研究,关于数值模型及其计算效率方面的报道相对较少。本文对AL6061-T6铝合金板材搅拌摩擦焊接过程瞬态温度场进行了模拟,对数值模型的相关问题进行了研究。在保证模拟结果与实验结果相符合的前提下,为提高计算效率,给出了合理的模型尺寸;分析了网格尺寸对温度场的影响;探讨了网格分区划分方案;分析了轴肩与搅拌针产热分配对温度场的影响。结果显示：模型宽度随板厚增加线性增大,而模型宽度与轴肩直径的比值随板厚的增加线性减小;有限元网格尺寸为1 mm时能有效地模拟温度场;焊缝中心处轴肩直径范围内的网格应当细化;合理的轴肩与搅拌针产热比例分别为75%和25%。     

搅拌摩擦焊瞬态温度场的数值模型

搅拌摩擦焊温度场数值模拟工作多侧重于产热模型及温度场分布规律等方面的研究,关于数值模型及其计算效率方面的报道相对较少。对AL6061-T6铝合金板材搅拌摩擦焊接过程瞬态温度场进行了模拟,对数值模型的相关问题进行了研究。在保证模拟结果与实验结果相符合的前提下,为提高计算效率,给出了合理的模型尺寸;分析了网格尺寸对温度场的影响;探讨了网格分区划分方案;分析了轴肩与搅拌针产热分配对温度场的影响。结果显示:模型宽度随板厚增加线性增大,而模型宽度与轴肩直径的比值随板厚的增加线性减小;有限元网格尺寸为1 mm时能有效地模拟温度场;焊缝中心处轴肩直径范围内的网格应当细化;合理的轴肩与搅拌针产热比例分别为75%和25%。     

压边圈随动无铆冲压连接工艺仿真分析及优化

针对平模无铆冲压连接工艺的接头力学性能较低的问题,提出一种利用压边圈移动控制材料流动的压边圈随动无铆冲压连接工艺。利用DEFORM-2D对Al5052板材的压边圈随动无铆冲压连接过程进行数值模拟,分析压边圈压力和压边圈限位位置对接头结构参数和材料流动的影响。然后基于田口试验方法优化冲头直径、冲头圆角半径、冲头速度、压边力以及压边圈限位位置等工艺参数,并利用极差分析得到影响接头嵌入量的主次要素。研究结果表明:影响接头质量的主要因素为压边圈压力和限位位置;接头嵌入量随压边力的增加及压边圈限位位置的升高均为先增加后减小;合理的压边圈限位位置能够促进嵌入量的增加,从而提高接头的机械性能。     

Influence of Temperature on Creep Behavior of Ag Particle Enhancement SnCu Based Composite Solder

The creep properties of solder alloys are an important factor affecting the reliability of soldered joints in surface mount technologies. Particle-enhancement is one way to improve the properties of solder alloys. The temperature of the solder joint is one of the primary factors affecting the solder joint creep prop-erties. Single shear lap creep specimens with a 1 mm2 cross-sectional area were fabricated using Ag parti-cle enhancement 99.3Sn0.7Cu based composite solder and 99.3Sn0.7Cu eutectic solder to examine the in-fluence of temperature on the creep behavior of solder joints. The results show that the solder joint creep resistance of the composite solder joint was generally superior to that of the 99.3Sn0.7Cu solder joint. The creep rupture life of the composite solder joint was reduced by increasing temperatures at a faster rate than that of the 99.3Sn0.7Cu eutectic solder joint.     

Ⅱ型加载条件下复合材料与管线钢共固化界面有效搭接长度试验

为了确定复合材料与管线钢共固化胶结界面受剪时的有效搭接长度,设计了双搭接胶结试件拉伸试验.对界面在Ⅱ型加载条件下的失效扩展过程进行了试验研究和有限元模拟.试验结果表明,界面的破坏形式为脱粘失效.试验得到了复合材料表面沿拉伸方向上的应变分布规律,胶结界面剪切应力与滑移量之间的关系(Bond-Slip曲线),计算可得Ⅱ型加载条件下复合材料与管线钢胶结界面的临界能量释放率为1062 N/m,界面的有效搭接长度约为15.5 mm.将临界能量释放率应用到有限元模拟的界面本构,模拟得到的复合材料沿拉伸方向的应变分布规律与试验结果对比较好.有限元分析结果表明,裂纹沿着胶结界面由两侧向中间位置逐渐发生与扩展.     

加载速率对胶接单搭接头剪切强度的影响

讨论了胶层中的粘弹性对单搭接胶接接头拉伸剪切强度和应变的影响,认为胶层一般具有的粘弹性与应力集中程度间有较为密切的关系试验结果表明：在胶接接头经历拉伸剪切试验时,加载速率对接头强度和应变有显著的影响,胶层中的粘弹性也起着重要的作用     

CFRP/Al四钉铆接接头性能研究

碳纤维复合材料（CFRP）作为一种新型轻质材料,与金属的连接问题备受关注.本文设计了CFRP/Al四钉铆接接头试样结构,通过试验与仿真对比,观察单搭接接头和T型连接接头的失效形式、位移-载荷曲线,验证接头三维累计损伤有限元模型的有效性.通过仿真比较不同接头尺寸对四钉接头力学性能的影响.结果表明,在一定范围内,铆钉直径越大,剥离强度越大,铆钉直径为5 mm时,剪切强度最大;铆钉排距为25 mm时,剪切强度最高,剥离强度会随着排距的增加而增大;铆钉列距越大,剥离强度越大,当列距为15 mm时,剪切强度达到最大值.因此,铆接方式能够有效解决CFRP和铝合金的连接问题,并且选择合适的接头尺寸可以提升接头的力学性能.     

搭接长度对复合材料单搭接胶接接头的影响

 针对复合材料单搭接接头的拉伸性能进行有限元建模,分析搭接长度对单搭接接头的应力分布和破坏模式的影响.结果表明:当搭接长度在5～45mm变化时,最小剪切应力逐渐减小,当搭接长度大于20mm时,搭接长度对应力分布的影响减少;破坏载荷逐渐增大,当搭接长度大于20mm时,搭接长度对破坏载荷的影响减少;单搭接接头的破坏模式为胶层-复合材料界面的边缘发生部分损伤,导致胶层损伤,搭接长度的变化影响单搭接接头的损伤严重程度.     

AISI304/低碳钢真空扩散焊接头组织和性能

采用真空扩散焊接方法连接AISI304奥氏体不锈钢和低碳钢异种材料.在焊接温度和焊接压力恒定的条件下,研究焊接时间对ASTM304/低碳钢异种材料扩散焊接头组织和性能的影响.研究结果表明:在焊接温度850℃,焊接压力10 MPa,焊接时间60 min条件下AISI304奥氏体不锈钢/低碳钢异种材料实现了良好的扩散结合,其强度和韧性均超过低碳钢母材水平.接头抗拉强度达到440 MPa,拉伸断裂发生在低碳钢一侧.在扩散焊高温环境下,界面附近有碳化物偏析现象,析出相为脆硬的Cr23C6,脆硬相的出现导致界面韧性下降,延长焊接时间可有效避免有害化合物Cr23C6的析出,冲击韧性达到120.5 J/cm2,冲击断口在低碳钢一侧.     

钢骨高强混凝土框架节点抗剪承载力的理论分析

对五个内配筋及钢骨不同的梁柱框架边节点的试件 ,分别进行了低周反复荷载的试验·根据试验的结果 ,对影响节点承载力的因素进行了分析 ,通过理论分析确定了高强混凝土、轴压比、型钢腹板、箍筋对节点的抗剪能力的贡献 ,并提出了这种结构的节点抗剪承载力公式 ,理论计算结果与试验结果吻合较好 ,为工程的使用提供了方便     

CFRP板加固钢¬混凝土组合梁的非线性有限元分析

粘贴碳纤维增强复合材料(CFRP)板能有效的提高钢－混凝土组合梁的强度和刚度。文中采用非线性有限元方法分析了简支CFRP板加固钢¬混凝土组合梁的极限承载力和刚度,并对有限元模型中胶层和栓钉连接层的影响进行了研究。利用有限元方法与理论公式计算及实验结果进行分析和比较,结果表明：（1）非线性有限元分析得到的应力－应变曲线及CFRP板的纵向应变与试验结果吻合较好;（2）考虑连接层的有限元模型比不考虑连接层的有限元模型有更高的精度;（3）CFRP板的性能在钢梁屈服后才得到充分发挥;（4）对比其他方法,由考虑连接层有限元模型计算得到的抗弯极限承载力最接近实验结果,误差小于3%。     

基于极限强度法的地连墙兼做水池壁板接头弯矩计算方法

地下连续墙兼做永久结构体的“两墙合一”具有很好的经济价值,工程应用越来越多,但作为主体结构时,其接头处的抗弯强度很难控制,成为墙体开裂的薄弱点。本文基于钢筋混凝土粘结—滑移本构理论,采用极限强度法思想,建立了搭接处抗弯能力的上下极限值计算方法。结合海口市白沙门污水处理厂水池壁板设计实际工程,分析了不同搭接长度和不同搭接钢筋间距对抗弯能力设计值的影响规律,为搭接钢筋长度和间距的优化设计提供了理论依据,对进一步促进我国地下连续墙兼做永久主体结构的建设发展具有重要实际意义     

镀锌钢板点焊的工艺性能

为提高镀锌钢板点焊接头的质量,对普通冷轧钢板、电镀锌钢板和两种镀锌层厚度不同的热镀锌钢板进行了一组点焊工艺及接点强度试验,并对试验结果进行了计算机回归分析,分别得出了这几种材料在不同的焊接电流、焊接时间下的点焊熔核直径或接头拉剪强度变化曲线以及点焊飞溅临界曲线．根据对上述试验结果的分析和比较,提出了锌镀钢板点焊时焊接电流、焊接时间和电极压力等参数的选用原则,并对几种镀锌钢板给出了相应的点焊规范范围．