矩形基础地基破坏机理细观模型试验

采用自行研制的土体数字化变形测量装置,对承受中心荷载的矩形基础进行了室内细观模型试验,重点研究矩形基础沿着长边和短边剖面上土体位移发展直至破坏的全过程。研究结果表明:矩形基础下地基土位移的影响范围随着荷载增加而不断向竖向及水平方向扩展,沿着矩形基础长度和宽度方向竖向位移的影响深度在破坏时趋于一致,而基础宽度方向的水平位移影响范围约为长度方向的1.5倍,且沿着基础宽度方向地表隆起变形比长度方向大,沿着长度方向滑动面主要由基础两边的剪切滑动区及基础正下方的倒梯形弹性平衡区构成,沿着宽度方向弹性平衡区为三角形,矩形基础下弹性核的形状为横置的三棱台。研究结果为矩形基础地基破坏模型的建立提供了理论依据。     

矿用挖掘装载机斗齿部件结构强度仿真研究

采用有限元法对冲击载荷作用下的某型矿用挖掘装载机斗齿结构强度进行计算,获得并分析了不同侧面内凹圆弧直径齿形结构的受力及变形情况。结果表明,相比两侧称对称平面的斗齿,一侧存在内凹圆弧面的斗齿在载荷作用下会发生总体结构弯曲,在一定程度上缓解了销孔处的应力集中。随着斗齿内凹侧外圆直径变大,最大位移和反作用力均有所升高,而最大应力则在直径为200mm时出现极大值,随后逐渐降低并趋于稳定。     

结构异形面平动在砂土中产生的土压力作用模式

为探究结构异形面对土?结构相互作用的影响,通过室内模型试验,研究了不同形状结构面在平动模式下与砂土的相互作用规律,考虑外凸形、平板形和内凹形3种典型结构面,测量了结构水平移动时表面不同位置的接触应力和土体位移场变化情况。试验结果表明,结构形状对土压力最大值、土压力分布以及土体地表影响范围有显著影响。在相同的相对位移下,外凸形的土压力最大值最大,平板形次之,内凹形最小;土压力分布方面,外凸形和内凹形结构的土压力分布为梯形与“斜椭圆”叠加,平板形土压力分布为梯形与正弦函数叠加;外凸形的地表影响宽度最大,平板形次之,内凹形最小。     

不同晶粒的纯铜表面划痕实验研究

金属薄板成形过程中由于模具与材料表面粗糙度相近,摩擦中的犁沟效应会对材料表面的变形行为产生重要影响,进而影响薄板材料的成形性能.为此,通过圆锥划伤实验,研究不同圆锥角度下不同晶粒尺寸材料的变形及损伤行为.结果表明:随着圆锥角度的增大,材料内裂纹产生的位置从划痕顶部逐渐转变为划痕中上部,材料的流动方向则从沿圆锥表面向上逐渐转变为向圆锥两侧扩展;晶粒尺寸的增大能够抑制划伤过程中材料内部裂纹的产生,从而减少划痕内的裂纹区域;材料的划伤硬度和划痕前端的材料堆积高度随着晶粒尺寸的增大而减小;材料划伤行为的晶粒尺度效应主要来自于晶粒尺寸对材料流动及断裂性能的影响.研究结果能够加深对金属成形过程中摩擦行为的认识,并对金属成形工艺的参数设计提供理论指导.     

拉挤型材横向受压性能分析

纤维增强复合材料(FRP)具有强度高、延性好等优点,但FRP型材及构件仅单向力学性能优异,横向强度和刚度均较小,且横向更易发生屈曲破坏。本文对不同支承板宽度的矩形中空截面聚氨酯拉挤型材开展了腹板压屈试验,横向荷载作用下中空拉挤型材破坏模式为翼缘凹陷屈曲,腹板中部两侧延伸裂缝。支撑板宽度对于提高构件的极限承载力极为显著。汇总国内外关于基于设计的计算公式,将不同计算公式对拉挤型材的计算误差进行了探讨和分析。结果表明:文献[10]提出的计算公式比较接近试验值,其他计算公式均与试验值偏差较大。     

型材多点柔性成型模具头体的调形方法

为了提高型材多点柔性三维拉弯制件的制造精度,快速精确地确定模具头体调形工艺参数,根据多点模具头体与型材变形形状之间的几何关系,将单元体上多点模具旋转的水平销轴和垂直销轴的交点定义为单元体调形控制点,将水平方向上各调形控制点构成的曲线定义为单元体水平调形线,并深入研究垂直方向上各调形控制点与制件成形曲线的关系,推导出了模具头体调形工艺参数计算公式.该方法简化了调形工艺,且适用性强.     

复杂应变路径下Q&P980超高强钢的非弹性回复行为

板材成形过程中复杂加载路径的改变会影响其弹塑性流动行为。以超高强钢淬火—配分(quenchingpartitioning,QP)980钢为研究对象,在室温下沿着轧制方向的不同角度进行2步拉伸实验,得到不同应力状态下的应力—应变曲线,并根据单位体积塑性功相等原则,确定了板材不同等效塑性应变(0%、1%、4%、6%)下的实验屈服轨迹。结果表明:在应变路径变化上,初始流动应力显著降低,特别在45°和90°方向上,瞬时时段之后的流动应力存在持续的偏移,较大应变条件下各向异性比较明显。实验屈服轨迹呈外凸性,部分屈服轨迹不对称,随变形程度的增加,屈服轨迹向外扩大。通过对比简单加载和循环加载,分析其弹塑性行为,并建立各自的卸载弦数学模型,指出弹性模量随应变的增加而降低,降低到一定程度后趋于平缓。在相同塑性应变下,循环加载时弹性模量的变化值比简单加载时要大。     

P1129午餐盒变形问题的解决

通过调整浇口尺寸,改变模具中不同区域的冷却效果等措施,减少塑件成形后的内应力,从而减少深腔型产品午餐盒在较长的侧壁中间部分内凹变形量,同时提出了产品设计时长向中间往外预变形鼓出量的修正值计算公式。     

含裂纹碳纳米管轴压性能的分子动力学模拟

基于分子动力学方法,采用AIREBO势函数,研究了含裂纹扶手椅型碳纳米管的轴压性能.分析了裂纹尺寸、管长变化对含裂纹碳纳米管轴压性能的影响,得到了相应的应力-应变曲线、势能变化曲线及轴压过程中的典型变形形态.研究结果表明:随着裂纹尺寸增加,不同裂纹倾角碳纳米管的临界屈曲强度均降低;对于裂纹倾角为90°的碳纳米管,在轴压荷载作用下,裂纹区域内凹,并呈现一定程度的错位现象;对于裂纹倾角为30°的碳纳米管,随着荷载增加,裂纹附近区域出现凹陷,在裂纹的上下边缘出现扭曲;对于含两种不同倾角裂纹的碳纳米管,在整个轴压过程中,裂纹附近区域的凹陷不再会发生回弹;随着管长增加,碳纳米管轴向承载力减小.     

暗挖隧道施工对既有地铁车站的影响与控制分析

针对暗挖隧道施工过程中对既有地铁车站的影响,笔者结合实际隧道暗挖工程模拟其施工全过程。结果显示:呈现狭长特性的隧道,其基坑周围地表的最大竖向位移出现在隧道南、北两侧且呈对称分布;基坑地表变形最严重的一层其沉降曲线呈现明显的"凹陷状";随着开挖深度的逐渐增加,隧道北侧地表竖向位移的增加值与其呈现非线性的变化趋势。结论:暗挖隧道施工对于既有地铁车站的影响很小。     

半固态挤压扩展成形过程金属流动规律的有限元分析

利用有限元法对半固态连续挤压扩展成形过程中扩展腔内的金属流动规律进行模拟,得到了不同模具设计参数下的金属流动规律·结果表明,高固相率半固态金属浆料以层流方式填充模具,扩展腔内半固态金属浆料流动速度从扩展腔中心区域向两边侧壁逐渐减小·随着扩展角、模具台阶长度的增大,模具出口横断面上金属流动速度趋于更加均匀,随着模具定径带宽度增大,金属流动不均匀性增加,同时台阶太长,模具扩展腔两侧会出现金属流动的死区或涡流·在合理的模具设计条件下,可以实现半固态连续挤压扩展成形·     

基于辊弯成形法向接触压强的板材变形机理

针对在辊弯成形过程中法向接触压强的分布及对板材变形的影响,搭建辊弯成形力能参数实验平台测量成形力、成形力矩等参数.建立ABAQUS有限元仿真模型提取成形过程中的法向接触压强,并提出一种在实验过程中测量法向接触压强的方法,验证仿真的准确性.结果表明:实验和仿真关于板材在上下表面法向接触压强分布相符合,且接触压强相对误差较小,仿真可以用来模拟实际工况中的法向接触压强值.通过仿真分析得出:上表面法向接触压强分布在弯角及弯角附近;下表面法向接触压强分布在立边边部、立边中部以及靠近弯角腹板处.     

弦支穹顶结构预应力张拉摩擦损失影响分析

弦支穹顶结构采用张拉环索方式施加预应力时,在索撑节点处因滑移摩擦产生预应力损失值大小的确定是结构成形理论中重要内容之一.以河北北方学院体育馆弦支穹顶屋盖为研究对象,基于改进的冷冻升温环索预应力摩擦损失算法,建立索撑节点摩擦因数为0.03、0.1、0.2、0.3、0.4的5种计算模型,探究索撑节点滑移摩擦大小对弦支穹顶结构内力及变形等参数的影响.研究结果表明:弦支穹顶结构张拉全过程中,取5种不同摩擦因数时各圈环索预应力变化趋势基本一致;结构第1~2两内圈环索因相邻索段间夹角较小使得索撑节点处滑移摩擦力增加,导致索撑节点平均预应力损失分别高达20.50%、15.19%,此值均大于取相同摩擦因数时的3~5圈环索;下部索撑体系的撑杆和拉杆最大应力随摩擦因数增加均逐渐增大且皆出现在屋盖短轴两端;索撑节点摩擦因数取值大小不影响上部网壳竖向位移分布规律,且对网壳下凹和上凸最大位移值影响很小;上部网壳采用类圆角矩形拓扑结构导致网壳节点竖向位移在张拉过程中,位于第3圈环索以内沿环向和径向上凸且呈均匀对称发展,周边支座至第3圈环索区域的网壳节点位移由长、短轴两端上凸向45°方向逐渐凹陷.     

铝合金挤压模具型腔曲线优化设计

应用上限法建立铝合金圆棒料挤压成形的流动模型,推导了坯料在5种不同型腔曲线下变形时的动可容速度场、应变速率场及上限功率的表达式.同时,以挤压力最小为优化目标,对成形过程进行优化,获得最低能耗下的型腔曲线长度;为验证上限解的可靠性,采用FEM对最佳型腔曲线长度下棒料成形过程进行数值模拟,得到了挤压力与型腔曲线表面接触应力的分布曲线,数值解与理论解相吻合;结果表明,在最佳型腔曲线长度及相同的断面缩减率下,3次曲线和余弦曲线为最优的模具型腔曲线.     

圆锥形零件拉深成形时应变,应力分布的实验研究

用实验研究的方法分析了锥形件冲压成形过程中悬空侧壁的外凸（靠近凹模圆角部分）内凹（靠近凸模圆角部分）曲面,根据变形前后质点在坐标关系用几休方程确定了各质点的真实变变分布,用力的平衡方程给同子悬空侧壁的应力分布规律,并对应变,应力分布进行了分析和研究,利用已确定的板面内的真实应力,应变分布,根据对锥形件成形过程中各接触区域的受力分析,首次确定并分析了各接触区域的接触应力分布形式及特点,同时根据对凸模     

薄壁铜管无芯模钢球旋压缩径实验与有限元模拟

通过实验和有限元模拟的方法,研究了薄壁微小型铜管无芯模钢球旋压缩径过程中,铜管的成形特征和应力应变分布。结果表明,随着进给比的增加,已成形表面依次出现金属切向堆积和表面波纹等现象,缩径后铜管壁厚随之增加;旋压缩径后铜管金相组织呈现明显的分层现象,内层稀疏,外层致密,且外表面由于金属流动形成剧烈变形层;等效应力应变均大致呈层状分布,三向主应力均在钢球与铜管接触处达到压应力最大值。     

逆向校核软件的板料成形回弹检测研究

针对板料成形回弹的研究分析过度依据经验,缺乏系统科学的检测方法。以BC-48冰箱门外壳为研究对象,采用摄影测量和面扫描相结合的测量方法获取了制件的点云数据,提出了利用逆向校核软件GeomagicQualify的3D比对功能,通过选取制件上的关键点获得其三维空间的回弹值。研究结果表明:对于制件大表面和两折弯面,空间回弹数值的影响主要来自z方向,x方向回弹数值为0,y方向影响较小。特别是大表面,空间回弹数值的大小和方向与z方向大小和方向完全保持一致,而对于两折弯面,空间回弹值大小和z方向大小幅度一致,方向相反。     

冲压与渐进成形对SUS304不锈钢板腐蚀行为的影响

为深入探讨不同板成形工艺对材料腐蚀特性的影响,本文通过有限元仿真、动电位极化曲线和电化学阻抗谱等方法并结合腐蚀形貌,分析冲压成形和渐进成形对SUS304不锈钢板在稀盐酸溶液中的表面电化学腐蚀行为的影响。结果表明:SUS304板经塑性成形后,耐均匀腐蚀性明显降低,其单位面积腐蚀失重约为原始坯料的4倍;渐进成形制件平均减薄率更大,电位负移,且腐蚀电流密度从原始坯料的70.28μA/cm~2增大至177.8μA/cm~2,腐蚀反应速度加快,耐蚀性低于冲压制件,但其法兰边的耐蚀性却高于冲压制件;冲压制件的电荷转移电阻Rct、阻抗值|Z|和相位角均增大,CPE1-T减小,维钝电流密度从原始坯料的40.68μA/cm~2减小到28.16μA/cm~2,弥散效应减弱,钝化膜稳定性增加,耐点蚀能力增强,综合性能更优。     

基于正交试验的深筒形制件拉延成形工艺参数优化

为控制深筒形制件的多步冲压成形质量,采用成形仿真工艺方案优化和正交试验设计的均值差分析工艺参数优化方＝０.２００、ｆ法,研究了制件成形过程中拉延摩擦系数ｆ２２>Ｑ２,最优工艺参数组为ｆ１、反拉延摩擦系数ｆ＝０.１００、Ｑ１＝６０ｋＮ和Ｑ２＝４０ｋＮ,减薄率为Ｔｍｉｎ皱现象且成形质量得到进一步提升。得出结论:该方法对制件成形工艺的质化与量化调整具有一定的工程应用价值。向异性导致的“凸耳”现象。采用正交试验设计的均值差分析工艺参数优化,获得影响Ｔｍｉｎ和Ｔｍａｘ因素的主次关系为ｆ＝０.１４０４,制件无开裂与起响。结果表明:增大拉延圆角后,消除了材料因弯曲与反弯曲变形流入过慢导致的开裂现象;优化切边线后,减少了材料因各１＝－０.１３０３、Ｔｍａｘ２、拉延压边力Ｑ１和反拉延压边力Ｑ２对减薄率Ｔｍｉｎ和Ｔｍａｘ的影１>Ｑ１>ｆ关键词:深筒形制件;多步冲压成形;正交试验;均值差     

壁面微结构对超薄液膜流动特性的影响

针对非平整基底表面上的超薄液膜流动,采用润滑理论推导出液膜厚度演化方程,并利用PDECOL程序进行了数值求解,分析了不同基底表面液膜轮廓的变化特征及基底结构参数和重力对液膜流动的影响.研究表明:微尺度基底的不平整特征将引起液体局部压力增加或减小,形成隆起或凹陷,使液膜表面发生变形;台阶、V字形和矩形凹槽等基底的深度增加或斜度减小具有增强液膜表面变形的作用,基底宽度仅在小范围内增加具有放大液膜表面变形的作用;波状基底高度增大具有增强液膜隆起高度、减弱液膜凹陷深度的作用,波数的作用与之相反;重力会抑制液膜隆起和凹陷的发生.