X12CrMoWVNbN10-1-1转子钢室温低周疲劳特性

采用应变控制对超超临界汽轮机转子钢X12CrMoWVNbN10-1-1进行室温低周疲劳试验,并对试验结果进行了讨论.拟合了循环应力-应变曲线和应变-寿命曲线,得到该材料的室温低周疲劳特性参数,包括Ramberg-Osgood参数和Manson-Coffin参数,推测出该材料的转变寿命.对低周疲劳试验开始和结束两个阶段的拉压应力峰值、拉压卸载弹性模量以及迟滞回线面积进行了对比分析,并对不同应变幅控制的低周疲劳对应的应力变化进行了讨论.     

考虑拉压不同模量采空区顶板岩梁的损伤分析

考虑拉、压弹性模量不等以及水平应力作用,引入Norton非线性应力应变关系及Kachanov损伤演化规律,建立了采空区顶板的蠕变损伤模型。定义弹性模量比例系数α及水平应力系数kx表征弹性模量和轴向压力对蠕变损伤的影响,给定特定参数分析了断裂孕育时间、有效应力、有效高度、损伤因子等随α,kx和材料参数m的变化规律。结果表明:随着α的增大,顶板中的拉应力降低,断裂孕育阶段延长,断裂前缘扩展速率减慢,并且拉应力区高度减小;水平应力减少了顶板横截面上的最大拉应力,延缓了顶板的宏观开裂时间,使顶板的破坏区变小,岩体拉压弹性模量的差异及硐室水平应力的作用对顶板的损伤特性影响很大,不可忽略。所得结论为有效抑制顶板岩梁的裂纹扩展,维护巷道顶板稳定提供了理论依据。     

拉压模量不同弹性物质的本构

几乎所有的材料都在拉或压时表现出不同弹性模量的特性,挖掘各种材料这种特性的潜力、研制新型材料,已成为新的研究方向.对具有拉压不同弹性模量特性的材料,如果沿用经典弹性理论来进行分析计算就会引起大的误差.运用应变不变量原则,给出了均匀各向同性拉压模量不同的弹性物质的一种新的本构方程,提供了一种在求解拉压模量不同的弹性问题的迭代过程中更为方便的形式.     

拉压弹性模量不同厚壁球壳的弹性解析解

由于很多均匀压力作用下的厚壁球壳都是拉压弹性模量不同材料制成的,所以采用弹性理论研究了均匀压力作用下的拉压弹性模量不同厚壁球壳的变形问题,推导出了拉压弹性模量不同厚壁球壳的应力公式.利用拉压弹性模量不同厚壁球壳的应力公式并结合奠尔强度理论确定了拉压弹性模量不同厚壁球壳的壁厚.算例分析表明,对于均匀压力作用下的拉压弹性模量不同厚壁球壳的计算,采用拉压弹性模量不同弹性理论更为合理.     

拉压异性非线性材料平面杆系应力应变分析

有许多材料在受拉和受压时所表现出的应力应变关系是不同的,通常还是非线性的。以两个指数函数近似表示拉压异性非线弹性材料的应力-应变关系,用位移法推导出了铰接于定轴转动刚体上的平面杆系结构应力和应变计算的普遍表达式,给出了计算刚体角位移的非线性方程,编制了数值计算程序,使这一问题得到了圆满的解决。     

不同模量石墨简支梁的弹塑性分析及试验研究

石墨烯是一种强度最大、具有拉压不同弹性模量的材料.石墨是石墨烯的原材料,由于其良好的耐辐照性能,广泛地应用于国防核工业,研究石墨的不同模量力学特性正在成为一种新的研究趋向.实验测试了MSL82型号石墨的力学行为,证明并得到石墨材料的拉压不同模量比值.同时建立了不同模量弯曲梁的弹塑性分析理论模型.通过与测试数据的比较,验证了模型的准确性.研究表明:不同模量石墨梁在弹性阶段,中性轴的位置偏向下方受压侧,但不随荷载变化;拉压模量比对截面的应力分布影响很大,减小拉压模量比,可减小最大拉应力;而增大拉压模量比,则可以减小最大压应力.进入塑性阶段后,随着外荷载的增加,中性层的位置上升,最终的位置由拉压屈服极限的比值决定;随着截面的塑性发展,拉压模量比对截面应力分布的影响逐步减小,但对应变的影响仍然较大.因此,可通过改变拉压模量比来控制截面的最大拉压应变.     

考虑应变非强化区的Ohno本构模型验证分析

对含有塑性应变非强化区的Ohno循环塑性本构方程关于应力、内变量计算和一致切线刚度矩阵计算的过程进行了分析,在此基础上编写了ABAQUS材料用户子程序UMAT。然后用该程序对316L不锈钢材料的应变对称拉压变幅循环、应变非对称拉压变幅循环、应变对称剪切(扭转)变幅循环和轴向拉压棘轮循环等塑性变形过程进行了数值模拟,所得结果合理地反映了材料相应试验过程中的现象。     

偏心拉杆极值应力的电测法研究

基于组合变形理论推导了偏心拉杆危险点的拉、压应力计算公式;利用静态电阻应变仪及材料力学多功能台,采用半桥单臂惠斯通电桥测得了杆件材料的杨氏弹性模量及偏心拉杆的危险点应力;采用半桥双臂及全桥对臂法分别测得了轴向力及弯矩单独作用下的拉应变,并由胡克定律得到了偏心拉伸截面上的最大拉应力及压应力.研究表明,通过电测法所得危险点应力与理论值非常吻合,研究结果证实了方法的可行性.     

复杂应力状态下砌体匀质化RVE数值模拟分析

针对无筋砌体力学性能研究,基于匀质化理论,利用二次开发的有限元分析软件,考虑砌体RVE各边的应变状态,建立周期性边界条件,对砌体RVE匀质化过程中RVE单轴、双轴、三轴以及剪压复杂应力条件下的力学响应进行了数值模拟分析,得到了各状态下的应力应变曲线.分析结果表明,在受压状态下,砌体RVE受压应力应变曲线表现出一定塑性,并且双轴、三轴受压状态下RVE强度高于单轴受压;拉-压状态下,砌体RVE受拉应力应变曲线表现出材料脆性特性;拉-压-剪状态下,砌体RVE强度受剪压比、拉剪比影响,这些都很好地反映了无筋砌体的细观力学特性.     

双模量材料圆轴纯扭转时的应力与应变分析

利用双模量材料圆轴扭转时纯剪切应力状态单元体,推导出了双模量材料剪切弹性模量表达式,求得了双模量材料圆轴扭转时轴向正应变.通过分析发现:各向同性材料圆轴纯扭转时轴向正应变为零,而双模量材料圆轴纯扭转时轴向正应变却不为零,双模量材料圆轴纯扭转时轴向正应变的大小主要受拉压弹性模量、拉压泊松比的影响.双模量材料圆轴纯扭转时轴向正应变不为零的原因是:双模量材料的拉压弹性模量、拉压泊松比均不相等,这是双模量材料固有的特点,也是双模量材料与各向同性材料的不同之处.因此,提出了双模量材料圆轴纯扭转时的平面假设:双模量材料圆轴扭转变形前,原为平面的横截面变形后仍保持为平面,形状不变,半径仍保持为直线.     

拉压平面应变状态下混凝土的强度准则

对砼坝中经常遇到的、而国内外研究较少的在平面应变状态下砼的变形和强度进行了试验研究．试验内容不仅包括压压状态，而且包括了试验难度大、但对设计起控制作用的拉压状态．给出了应力－应变关系曲线，并比较了平面应变状态砼在两侧向拉压与压压受力情况的变形和强度的差异．在分析试验资料的基础上，建立了以应力和应变表述的砼在平面应变状态下的强度准则     

尺寸效应对纳米银杆拉伸力学特性的影响

采用分子动力学方法研究了圆柱纳米银杆沿[001]晶向单向拉伸时的力学特性，纳米银杆拉伸时所表现出的特性与其宏观特性基本一致．拉伸过程分为弹性变形和塑性延展2个阶段：在弹性变形阶段，应力随应变的增大呈线性增大；在塑性延展阶段，应力则表现出反复振荡，系统由一种结构经错动、滑移演化为另一种结构，是造成此种现象的一个重要原因．研究结果表明，随纳米银杆整体尺寸的增大，纳米杆的弹性模量增大、弹性极限应力减小，并都随整体尺寸的增大而趋于宏观值．随着纳米杆单方向的减小，纳米银杆的弹性模量和弹性极限应力均有不同程度的增加，并不随单方向的增加表现出趋于宏观值的一致规律．     

拉压弹性常数不同对梁的弯曲强度的影响

岩石类材料(包括混凝土材料)在受拉与受压状态的弹性模量和泊松比是有明显差异的,本文推导了拉压弹性模量不同的矩形截面梁纯弯曲情况下弹性力学的解答.结果表明,不考虑拉压弹性模量的差异会引起较大误差.     

侧向均布剪应力作用下双模量悬臂梁的弹性解

利用弹性理论研究了双模量悬臂梁在侧向均布剪应力分布载荷作用下的平面应力问题,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:双模量悬臂梁的拉压区的弯曲应力随着双模量悬臂梁的长高比的增大而增大;采用相同弹性模量弹性理论研究双模量悬臂梁平面应力问题时,得到的弯曲应力公式与材料的弹性模量无关;采用双模量弹性模量弹性理论研究双模量悬臂梁平面应力问题时,得到的弯曲应力公式与材料的弹性模量有关.双模量悬臂梁材料的拉压弹性模量相差较大时,平面应力问题计算应采用双模量弹性理论.     

反向叠加应力法无损检测焊接残余应力

评述了焊接残余力检测常用方法的原理，适用范围和优缺点。利用结构钢中存在着一定程度的拉压异性，探索焊接残余应力无损测试的新方法。即利用碳素结构钢的拉伸，压缩弹性模量或拉，压状态下的泊松比存在大约3％的差值，进行了用反向叠加应力法无损检测焊接残余应力的研究，并将实验所得到的焊接残余应力值与盲孔法所得值进行比较。结果表明：建立在碳素结构钢拉压异性基础上的反向叠加应力无损检测法，在一定的条件下可用于测定焊接残余应力，具有简便，有效，精度高的特点。     

大变形条件下材料本构关系研究

推导了轴向均匀大变形等截面杆的Lagrangian-Green应变张量和Eulerian应变张量以及分别与它们能量共轭的第二类Piola-Kirchhoff应力张量和Cauchy应力张量的表达式,给出了这2对能量共轭的应力应变张量的本构关系式。计算结果表明:当工程应变较小时,可以直接用常值弹性模量代替真实弹性模量进行计算;当工程应变较大时,必须对常值弹性模量进行修正。     

高度方向尺寸对铝蜂窝面外力学性能的影响

对10种不同高度的正六边形商用铝蜂窝进行了加载速率为6 mm/min的面外单轴压缩实验,以此来确定高度方向的尺寸对铝蜂窝力学性能(曲线模量、弹性模量、峰值应力、平台应力以及密实化应变)的影响,并对各尺寸试样的力学性能进行了比较。实验结果表明:铝蜂窝试样高度方向的尺寸对其峰值应力、以及平台应力几乎没有影响,但是密实化应变和弹性模量对蜂窝试样的高度方向的尺寸是敏感的,并且均随H/d增大而增大,对于密实化应变在H/d3.46时趋于稳定,而高度尺寸直到H/d4.16对弹性模量的影响才消失。其中H为蜂窝试样高度方向的尺寸,d是蜂窝细胞的尺寸。为了获得铝蜂窝结构稳定的力学参数,蜂窝试样高度尺寸与其胞元尺寸的比值至少应大于4.16。     

偏磨抽油杆接箍力学性能及承载能力分析——以塔河油田抽油杆接箍断脱为例

针对塔河油田抽油杆接箍在采油生产过程中，易发生磨损现象，而导致抽油杆接箍断脱失效的问题。以直径为25mm抽油杆，基体材料为35CrMo接箍为研究对象，考虑接箍壁厚受磨损程度的影响，应用有限元方法，开展抽油杆接箍在拉压载荷作用下受力分析和承载范围分析。通过拉压试验测试和数值模拟结果对比分析并验证数值方法可靠性基础上，开展了拉压载荷在20KN-250KN下不同磨损量抽油杆接箍的力学性能分析。研究表明，等效应力和接触应力均随着载荷增大而增大，无磨损接箍在受力范围内均能满足应用要求。但由于接箍出现偏磨，其等效应力与接触应力分布对称性变差，且磨损严重时，其承载能力严重下降，断脱风险加大。     

拉压不同模量弹性问题

拉压不同模量弹性体具有材料非线性特征, 不同模量本构关系受到材料本身及结构各点的应力、应变状态等因素的综合影响. 总结了近年来对不同模量本构关系的研究工作, 阐述了多种形式的不同模量弹性问题有限元求解方法的改进, 简述了拉压不同模量问题解析法取得的研究成果, 并介绍了不同模量理论中尚待解决的问题.     

考虑拉压模量及主应力顺序的隧洞应力解析解

针对圆形水工隧洞,采用统一强度理论和弹脆塑性模型,考虑了不同工况下主应力顺序变化、不同拉压模量、中主应力以及软化等因素的综合影响,推导了圆形水工隧洞问题弹塑性解答,探讨了不同拉压模量比、中主应力等对隧洞临界压力以及极限压力的影响。算例分析结果表明,对于圆形水工隧洞应正确考虑不同工况下第一主应力的变化,且应重视拉压模量差异的影响,传统的压力隧洞弹塑性解答假定岩土体具有相同的拉压模量使得工程设计偏于保守,考虑拉压模量的不等可以更真实的反映岩土材料的力学特性,以期达到设计经济和安全。该结果为水工压力隧洞的弹塑性分析提供了理论依据,对工程设计具有一定参考价值。