铆接效应耦合的搭接接头受载应力与变形

为有效改进航空搭接接头制造工艺,通过建立次弯曲效应下的中心线模型及采用ABAQUS/Explicit与ABAQUS/Standard相结合的仿真方法,研究了飞机蒙皮上的多排铆钉搭接接头的铆接工艺及其影响下的结构受载内应力与变形。结果表明：采用适当的铆接参数可以极大地改善连接孔应力集中及结构疲劳特性。在疲劳载荷作用下,结构失效更容易发生在外排铆钉连接板的贴合面与孔表相交的位置,特别是靠镦粗钉头的连接板内。次弯曲会对结构受载后内部应力分布产生显著影响,但在孔的附近钉头覆盖下的区域应力特征受弯曲效应影响较小,铆接残余应力的影响仍然占主导地位。可见工程应用中,更应该从连接孔周围挤压应力改善的角度寻求结构疲劳寿命增益。     

近海平台K型搭接管状接头的应力分析与实验研究

本文将用于简单管状接头应力分析的变分解法推广运用于结构形式较为复杂的 K 型和 TY 型搭接接头,完成了对复杂的空间交贯线的处理。根据本文提供的计算机程序,只需输入管接头的主要几何参数,便可迅速求得整个管接头区内的应力场及各点的主座力,从而获得接头的应力集中系数及热点坐标。为了验证计算的可靠性,本文对管接头模型进行了光弹性应力分析,将计算结果与试验结果作了比较,同时还参考了国外发表的有关试验报告。结果表明,本文的计算是可靠的,变分解法对复杂管接头应力分析的运用是可行的。为了研究在支管受轴向载荷作用条件下搭接接头的性能,本文还将搭接 K 型接头与普通 K 型接头作了计算比较,证明,在一定的搭接范围内,搭接接头的应力集中系数远比普通 K 型接头低。最后,本文还就搭接形式的优化问题进行了一系列数值计算,对搭接接头的设计提出了一些参考意见。     

Y型接头的焊缝应力分析

本文将管接头的半解析变分解法和有限元法相结合,计算了Y型接头的焊缝及焊缝附近区域的应力,并给出了凹型焊缝应力分布.文中提出的计算方法较之过去焊缝分析中所用的三维有限元模型及二维、三维有限元组合模型,具有节省计算量和计算机内存等优点.     

间隙对单搭接胶接接头强度和应力的影响

研究了搭接长度为12．5mm的单搭接接头搭接区域预留间隙对搭接强度和应力的影响。结果表明，间隙的位置对搭接强度有较大的影响，与连续胶层相比，胶层中部一定宽度的间隙虽然使名义强度降低，但对于提高单搭接接头的实际强度有明显的作用，剪切强度最大值可比连续胶层接头增大约60％，而胶层端部预留间隙却使名义强度和实际强度均显著降低，对两种接头进行了有限元的数值分析，指出最大应力仍然处于胶瘤端部附近，间隙位置对应力的峰值有较大的影响。     

双搭接接头应力场的边界元分析

介绍了在弹性范围内二维粘接结构应力场的边界元分析。和有限元相比,可减少计算工作量,且可方便地计算界面应力。把粘接结构分为三个子区域,采用线性单元或二次单元建立子区域的边界元方程,再根据界面条件,建立了粘接结构的边界元方程;提出了子域法求解胶层内部应力场的方法。对双搭接接头进行了边界元应力分析,并和有限元结果进行了对比,从而证实本文方法的有效性。     

环境中水分对单搭接接头强度和应力的影响

研究了环境中的湿度对胶接接头强度的影响.当胶粘剂处于恒湿环境中,胶粘剂吸收环境中的水分,胶粘剂在固化时,其中吸收的水分汽化,在胶粘剂内部形成孔洞,从而导致实际搭接面积的下降并引起应力集中,使得胶接接头抗载能力的下降.随着接头孔洞的增加 ,接头的名义剪切强度下降,但实际的剪切强度反而上升.     

单搭接接头断续胶层中应力分布的数值分析

在分析现有的单搭接接头胶层中有集中间隙的有限元模型的基础上，提出了用平面应力随厚度变化的模型取代平面应变模型思路，对比了连续胶层与胶层中有3个断续间隙时搭接部位上剪切应力分布情况。结果表明：与连续胶层的单搭接接头相比，有3个断续间隙的接头剪切应力分布模型大致相同，应力的峰值增加约10％，断续胶层仍承受了部分工作载荷。     

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.     

套筒截面尺寸对套筒灌浆搭接接头拉伸性能影响试验

为研究套筒截面尺寸对套筒灌浆搭接接头受力性能的影响,进行了39个套筒厚度、内径不同试件的单向拉伸试验,研究了其破坏形态、极限承载力、延性、钢筋和套筒应变等性能. 结果表明：试件的破坏形式有钢筋拉断破坏和钢筋拔出破坏;由于加载偏心影响,试件的有效搭接长度约为设计搭接长度的81%;套筒内径相同时,在一定厚度范围内,随壁厚增加,套筒约束增强,试件承载力增大;套筒壁厚相同时,壁厚较小（1.5?mm）时,约束较弱,内径（类似保护层厚度）越大,试件承载力越大,壁厚大于等于2.0?mm时,约束增强,试件发生拉断破坏,内径的增加对承载能力影响小;在弹性阶段,套筒壁厚比套筒内径对钢筋-灌浆料黏结力的影响更明显;套筒中部截面的纵向应变在加载前期为拉应变,随荷载增大逐渐向压应变转化;套筒中部截面的环向应变在加载前期为压应变,随荷载增大逐渐转变为拉应变.提出的接头极限黏结应力和钢筋临界搭接长度计算公式,适用性较好,可供实际工程参考.     

多点焊拉剪搭接接头构件的有限元分析

通过对多点焊搭接构件的有限元分析，探讨了焊点间距对强度的影响，并与已有的实验结果比较，能较好的对应。     

基于SYSWELD的搭接接头温度场的数值模拟

基于有限元软件SYSWELD对搭接接头温度场进行了3维动态模拟,得出了瞬态温度场分布图和特征点的热循环曲线。同时通过对SYSWELD后处理分析,得出了焊件上任一点的温度变化与相演变的关系。与文献资料比较表明,所建立的数值模拟仿真模型可以较好地模拟焊接温度场,为研究焊接过程中的应力应变和减少焊接应力与变形提供了参考依据。     

焊接接头工作应力的边界元分析

本文采用弹性力学平面问题的边界元计算程序,对几种典型焊接接头的工作应力分布形态以及应力集中系数K_T进行了计算,并考察了接头几何参数对K_T的影响,为接头形式的选择与合理设计提供了参考依据。计算结果表明,十字接头焊趾部位的最大应力位于焊趾附近焊缝一侧的表面。当几何参数相同时,几种接头焊趾应力集中系数由小到大的次序为:丁字接头,十字接头联系焊缝,十字接头工作焊缝,搭接接头。同时还简要讨论了用边界元法进行焊接接头应力分析的有效性。     

胶瘤对单搭接胶接接头强度的影响

阐述了胶瘤所引起的金属单搭接胶接接头端头效应及其应力特性,采用三角形断面的金属楔块模拟了胶瘤对单搭接胶接接头承载能力的影响,实验结果表明,胶或楔块的存在使单搭接接头的端头应力集中程序相对下降,历而导致单搭接接头的拉剪强度明显提高。     

DT型管状接头的参数应力分析

本文用半解析法对在轴力与面外弯矩作用下的１９只空间ＤＴ型接头的应力分布进行计算，用以确定ＤＴ接头的几何参数对接头局部应力的影响，将这些计算结果与Ｔ型接头的计算结果进行比较后，便可将Ｔ型接头的应力参数公式通过修正系数求得ＤＴ型接头应力集中系数的参数公式，最后讨论了ＤＴ型接头的刚度效应与载荷互相作用效应。     

8牙圆螺纹套管接头应力分析

应用弹性理论推导出了接头在不同工况条件下的应力表达式，并且在计算机上进行了模拟．计算结果与国外实验值有可比性，可用于工厂对套管进行力学性能分析．     

搭接率对CK45钢激光熔凝硬度及应力分布的影响

采用大型有限元仿真软件SYSWELD,利用自建的宽带热源模型,对CK45钢表面激光熔凝处理过程进行了不同搭接率下的二维数值分析计算,考察了不同搭接率对材料熔凝区的硬度场、应力场等的影响.模拟计算结果表明,自建的宽带热源模型符合宽带热源的热流密度分布规律,模拟出的熔池形状与实际试样十分接近.经过激光熔凝后,材料的硬度得到了显著的提升,单道熔凝的最大硬度出现在熔凝区与母材的交界处.当相邻熔凝带热源中心距离较小时,熔凝区硬度分布比较均匀(除两端外);当相邻熔凝带热源中心距离较大时,硬度分布不均匀.Mises等效应力最大值出现在相邻熔凝带的搭接区,此处是熔凝裂纹形成的主要部位.     

搭接率对CK45钢激光熔凝硬度及应力分布的影响

采用大型有限元仿真软件SYSWELD，利用自建的宽带热源模型，对CK45钢表面激光熔凝处理过程进行了不同搭接率下的二维数值分析计算，考察了不同搭接率对材料熔凝区的硬度场、应力场等的影响。模拟计算结果表明，自建的宽带热源模型符合宽带热源的热流密度分布规律，模拟出的熔池形状与实际试样十分接近。经过激光熔凝后，材料的硬度得到了显著的提升，单道熔凝的最大硬度出现在熔凝区与母材的交界处。当相邻熔凝带热源中心距离较小时，熔凝区硬度分布比较均匀（除两端外）；当相邻熔凝带热源中心距离较大时，硬度分布不均匀。Mises等效应力最大值出现在相邻熔凝带的搭接区，此处是熔凝裂纹形成的主要部位。     

干/湿状态下HFRP搭接接头的剪切蠕变试验及分数阶导数流变模型

搭接是纤维增强复合材料(FRP)的重要连接方式,长期性能是该技术实际工程应用的关键.对不同恒定应力和湿度状态下混杂FRP(HFRP)双搭接接头的剪切蠕变性能进行了试验研究.试验观测到了明显的蠕变变形,测定了蠕变与恒定应力及湿度的关系.进一步采用分数阶导数流变模型对试件的蠕变进行模拟.根据模型所包含的Mittag-Leffler函数的性质采用了改进的Powell优化算法,并确定了合理的初值,结合试验曲线拟合得到模型各参数值.根据搭接接头蠕变的特点,在经典分数阶流变模型中引入了表征应力水平对搭接接头非线性蠕变特性影响的函数,提出了一种改进的分数阶蠕变柔量计算公式.研究结果表明,该流变模型能够采用简单的表达形式和较少的参数对试件的非线性蠕变行为进行拟合,在30%~70%恒定应力范围内准确模拟了双剪搭接接头的蠕变曲线.     

不锈钢焊接接头在MgCl2溶液中的应力腐蚀开裂研究

用插销法评定了０Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ钢及其焊接接头在１４３℃、４２％ＭｇＣｌ２溶液中的应力腐蚀开裂（ＳＣＣ）敏感性，测定了接头各区抗ＳＣＣ的临界值σｉｍｐＳＣＣ，明确指出奥氏体晶粒度是热影响区（ＨＡＺ）ＳＣＣ抗国的最主要的因素，其中焊接ＨＡＺ的晶粒度与ＳＣＣ临界值σｉｍｐＳＣＣ成线性关系，为口分析表明，各区的ＳＣＣ属于穿晶型，断口形貌呈准解理特征。     

用插销法研究低碳和低合金钢焊接接头的应力腐蚀

提出用插销法作为评定低碳、低合金钢焊接接头应力腐蚀破裂（ＳＣＣ）性能的方法，并以施加于插销的临界初始应力δｉｍｐＳＣＣ作为评定ＳＣＣ抗力的指标。用不同型号焊条焊制的２０ｇ和１６ＭｎＲ钢焊接接头ＨＡＺ各区及焊缝在沸腾混合硝盐溶液（ＭＮＳ）中的ＳＣＣ第三性的试验结果表明：以插销法的σｉｍｐＳＣＣ与分别以恒载拉伸法的σＳＣＣ和以悬臂弯曲法的Ｊ１ＳＣＣ评定的接头各区ＳＣＣ抗力的变化规律是一致的。文中还对Ｓ