基于刚‒柔耦合的反铲液压挖掘机工作装置多体动力学分析与仿真

以某型挖掘机为研究对象，建立其工作装置及挖掘阻力数学模型。针对土方、石方挖掘工况，采用压力传感器、位移传感器测得挖掘过程中各油缸的压力及位移，采用电阻应变片测出动臂与斗杆上各测点的应力。基于所获得的各油缸位移及压力，通过动力学分析计算载荷。使用有限元分析软件和动力学仿真软件建立挖掘机刚?柔耦合模型，并以各油缸位移曲线为驱动，得到动臂及斗杆上各点应力。仿真计算与应力测试的对比结果表明，对应测点的应力变化趋势基本一致，误差在15%以内。     

带协同流壁面射流的数值模拟模型及影响规律

针对下击暴流中的壁面射流模型,采用4种不同湍流模型的CFD方法比较分析了带协同流壁面射流在不同发展阶段的平均风剖面及雷诺应力等流场特性.结果表明,使用修正的雷诺应力模型(RSM)得到了与实验较为吻合的结果,对带协同流壁面射流的数值模拟是有效和准确的.使用修正的RSM分析了不同协同流和射流风速比β对壁面射流平均风剖面、壁面摩擦因数等参数的影响.分析结果显示:当β值从0.1增大到0.3时,相同位置处的速度越大,最大速度衰减越慢,壁面摩擦因数减小越快,内、外层相互作用越弱.     

采场顶板岩块回转的应力演化及稳定性分析

针对煤炭开采中的主要安全隐患采场顶板冒落问题,以采场顶板断裂成的关键块体为研究对象,通过理论公式推导与数值模拟相结合的方法,分析顶板关键块体在回转过程中的应力演化。结果表明:在完全对称回转情况下,随着回转角度的增大,初期水平推力增速较缓,后期增速加快;非对称情况下,水平推力整体变化趋势与前者相似,但在增长过程中由于非对称破坏的存在,导致其出现较大的波动;在顶板回转初期或顶板断裂度i3时,极易发生滑动失稳破坏;随着回转角度的增大,水平推力增大导致岩石被挤碎,发生回转失稳,这种现象在i3时尤为明显。     

基于Overlay Test评价应力吸收层 抗反射裂缝性能

为了更好地评价应力吸收层的抗反射裂缝性能,提出采用Overlay Test(OT)试验测定SBS、WTR和WTR/APAO改性沥青应力吸收层在常规条件、浸水和长期老化后的抗反射裂缝性能.研究发现,试验周期数、荷载损失率和总断裂能能够很好地表征应力吸收层的抗反射裂缝性能;第一周期最大荷载和临界断裂能是评价初期开裂的指标.试验发现3种应力吸收层在常规条件下均有良好的抗反射裂缝性能,但是水损坏对WTR/APAO的抗裂性能影响较大,长期老化后WTR和WTR/APAO的抗反射裂缝性能大大降低.3种应力吸收层的OT试验最大荷载-周期数曲线符合幂函数变化规律.     

超长混凝土框架早期温度应力公式的修正

以一超长混凝土框架结构实例为基础,采用有限元分析软件ANSYS对影响结构温度应力的四种主要影响因素(结构长度、柱子刚度、梁刚度、柱间跨度)进行分析,利用粘弹性理论做正交试验极差分析.依据正交试验基本原理建立与之对应的九个ANSYS模型,基于正交实验的结果对已有温度应力的公式做一定的修改,具有一定的实际指导意义.     

激光冲击强化对Ti2AlNb合金微观组织及残余应力的影响

Ti2AlNb(O-Ti2AlNb)具有优异的力学性能,在航空发动机方面有远大应用前景.激光冲击强化(Laser Shock Peening,LSP)是一种先进的表面改性技术,能够在材料表面诱导产生高幅值、大深度的残余压应力,改善材料微观组织,提高材料抗疲劳、高温氧化等性能.本文采用激光冲击强化对Ti2AlNb合金进行表面改性,并研究其组织演变、残余应力以及高温环境对性能的影响.结果表明:激光冲击强化能够显著减小Ti2AlNb合金近表面的晶粒尺寸.显微硬度由冲击前的350 HV提升到395 HV;在冲击区域近表面产生了约-377 MPa的残余压应力;而在高温环境中,由激光冲击强化所诱导的材料近表面残余应力随时间逐渐释放,在600℃条件下,残余应力释放较为缓慢;而在720℃条件下,残余应力迅速释放.     

泥岩全破坏过程中渗透特性试验研究

为了研究某矿区泥岩的渗透特性,提高底板抵抗承压水能力,对指导进一步开展泥岩的阻水抗渗特性机理提供科学依据。采用理论分析与室内试验相结合的方法,通过对全应力-应变作用下泥岩试样的渗透率、应力、应变与关键点指标测试,揭示泥岩岩样泥岩试样的渗透特性以及应变对渗透率的影响规律。研究表明:干燥状态下泥岩试样强度较高,是良好的隔水层,但遇水软化后其抗压强度大幅度降低;泥岩渗透率-应变曲线由低水平渗透段、裂隙导通渗透段和破坏后渗透段三段组成,泥岩的渗透率与应力状态关系密切,其渗透率的峰值往往滞后于应力应变峰值点,这由岩样介质本身的特性所决定;泥岩渗透率-应变曲线峰值前变化规律反映了岩石的破碎程度,而峰值点后的渗透率水平反映了岩石残余应力下的渗透特性。总体上来看,为防止承压水突破泥岩隔水岩层,应加强底板泥岩采动破坏深度及承压水导升高度的现场监测,这为底板采动岩体断裂失稳和突水等灾害预测预报提供参考依据。     

独塔斜拉桥水滴形钢结构主塔力学特性

研究了独塔斜拉桥水滴形钢结构主塔在成桥状态下的力学特性。以安徽涡河三桥为工程实例,通过有限元计算分析,得到了水滴形钢结构主塔的位移及应力分布、三角形隔板及凹槽的局部应力以及主塔中应力最大部位的应力分布等力学规律。研究结果表明:在成桥状态下,主塔的变形以竖向变形为主,其整体变形较小,主塔刚度较大,截面设计合理;主塔的正应力、剪应力均以竖向为主,顺桥向和横桥向均较小,主塔主要处于受压状态;主塔第一主应力较小,第三主应力较大,Mises应力的变化规律与第三主应力较为一致;三角形隔板、凹槽以及主塔应力最大部位的应力值,在材料的容许应力范围内并具有适当的安全储备。     

基于模态应变能相关性的结构损伤定位研究

本文基于灰色相关性理论,通过分析结构发生损伤时单元模态应变能与未损伤时单元模态应变能的相关性对结构损伤进行定位,提出了模态应变能置信因子,根据该因子的变化曲线即可实现结构损伤的准确定位。将该方法用于两端固支梁的单损伤及多损伤的损伤定位中,识别结果可以验证:无论是单损伤还是多损伤、损伤是连续或是不连续、损伤程度是否相同,该方法对结构中的损伤都能实现准确定位,后续研究将此方法应用于大型复杂结构的损伤识别中。     

冲击载荷下胶结充填体的力学性能及能耗特征

为得到中等应变率下全尾砂胶结充填体动态力学性能及破坏规律,采用分离式霍普金森杆(SHPB)试验技术对全尾砂胶结充填体进行了冲击加载试验.试验结果表明:充填体的动态抗压强度及动态抗压强度增长因子随平均应变率的增加均呈线性增长规律,灰砂比越高,充填体的动态抗压强度越大,但动态强度增长因子越小;充填体的韧性指数与平均应变率对数具有显著的正相关性,与静态加载下相比,韧性指数呈几何倍数递减;动载冲击下,充填体的破坏形态主要为轴向宏观主裂缝拉伸破坏及压碎破坏,当平均应变率高于临界值时,充填体破坏形态为压碎破坏;在相同应变率作用下,充填体的单位体积吸收能和单位质量充填体破碎耗能随着平均应变率的增加呈指数函数增长规律,水泥含量越高的充填体具有越高的破碎耗能及单位体积吸收能,且破坏损伤程度越小.