静摩擦力在物体运动中的变化分析

摩擦力问题主要应用在分析物体运动趋势和相对运动的情况．所谓运动趋势,一般应理解为物体处于要动还未动的状态,要动是因为物体受力作用,未动是因为有静摩擦力的存在,阻碍相对运动产生,使物体间的相对运动表现为一种趋势。因此确定运动趋势的方向的方法是假设静摩擦力不存在,判断物体沿哪个方向产生相对运动,该相对运动方向就是运动趋势的方向。如果去掉静摩擦力物体没有相对运动,也就表明物体没有相对运动趋势,静摩擦力就不存在。     

土与结构间一种新的接触单元模型

将非线性弹性理论与弹塑性理论相结合,对于土与结构间接触面切线方向提出了一种非线性弹性-理想塑性本构模型,用于模拟土与结构相互作用体系中切向变形与破坏机理.该模型将接触带内的变形分为剪切变形与错动变形两部分,对于法线方向采用法向应力与法向相对变形之间的非线性模型.将该模型与有厚度接触面单元相结合,提出了一种用于有限元计算的接触带单元.详细推导了该模型的弹塑性矩阵以及应力修正方法.     

纹管直径变化对端面受力和变形的影响

基于ANSYS有限元分析软件,对金属螺纹管的参数进行模拟.结果表明:预压缩条件下,端面变形、预压缩和外压组合条件下,随着轴径的增加,端面呈现左低右高的趋势;随着轴径的增大,端面垂直方向的压力右端大于左端,轴径越大间隙越大;在常温和高温情况下,端面变形呈现左高右低的规律,接触对的最大应力出现在竖直接触面的下部和水平接触面的内部.     

土-结构接触面剪切全过程本构关系研究

结合室内直剪试验分析土与结构接触面的本构关系,研究不同法向应力条件下接触面的变形特征和应力路径,并构建反映土-结构接触面本构关系的数学模型.试验结果表明:法向应力和界面粗糙度是影响接触面剪切特性的主要因素.界限法向应力的存在使得剪切破坏模式发生转变,其数值与接触面的粗糙度和土体的相关剪切属性有关.此外对接触面统计损伤本构模型进行改进,在忽略接触面厚度参数的基础上,结合剪切过程中的“三阶段”模式,提出了考虑接触面剪切全过程的统计损伤改进模型,并通过试验数据验证其正确性.该模型可以反映一定法向应力情况下土-结构接触面周围的整体变形量.     

不同材料连接铰摩擦接触面的滞迟特性

依弹性体理论,用“假想层”法分析了由不同材料组成的连接铰摩擦接触面间的阻尼特性,在Ｉｗａｎ描述模型的基础上,导出了包括弹性变形、部分滑移、整体滑移三种状态在内的接触面上的力与位移弹塑性滞迟模型,可用于分析配合接触面的能量传递关系及其对系统动力特性的影响,为振动的主动控制获得得更精确的数学模型提供有力的参考。     

直剪试验中接触面渐进破坏的数值模拟

岩土工程中不同材料间的接触面力学性质是热点研究课题之一.为了研究不同接触面本构模型适用性,对室内接触面直剪试验进行有限元数值模拟,并采用刚塑性模型对接触面破坏过程进行了分析.数值模拟结果表明,计算与试验结果基本一致,不同本构模型计算结果相差不大;直剪试验剪切过程中,接触面上应力应变分布不均匀,导致接触面单元渐近破坏,使得接触面应力-相对位移关系呈非线性;刚塑性模型可以合理描述接触面本构关系,其模型参数较少且容易确定,可用于工程计算.     

纳米硬度测量中接触面积及压头曲率半径效应的分子动力学模拟

用分子动力学(MD)模拟了单晶铜的纳米压痕. 提出“接触原子”方法来计算接触面积, 并和实验上采用的方法进行比较, 发现此方法无论是对“挤出”还是“沉陷”情况都能更准确地计算接触面积. 同时也模拟了压头曲率半径对纳米压痕的影响, 发现在同一压痕深度下材料纳米硬度的测量值随着压头半径的增大而变大.     

平面应力脉冲打击运动接触面的问题

本文分析和求解了平面应力脉冲打击具有初速度V_0的运动接触面的问题。文中讨论了接触面上各种可能存在区域的一种典型的排列状态。在这种排列状态下,接触面上的应力和速度连续变化。文中还指出了这种接触面上无奇异性的条件。作为实例,分析和计算了接触面上应力和速度脉冲为抛物线形的问题。     

匀速圆周运动中静摩擦力方向的一个实验

关于静摩擦力的方向,物理课本中指出;“静摩擦力的方向跟物体相对运动趋势的方向相反。”教学中,学生对“相对”二字较难掌握,常在解答问题时出错。如:随圆盘做匀速圆周运动的物体,若物体与圆盘间的静摩擦力不足以提供物体做匀速圆周运动的向心力时,物体将沿切线方向运动。因此,学生就问:“这与静摩擦力提供向心力不是相互矛盾码?”     

有效剪切面积对直剪试验结果的影响分析

我国现行土工试验的国家标准和行业规程中,对于直剪试验数据的整理和分析均未考虑剪切过程中土体本身或土体与其他材料接触面上剪切面积的变化.为此,推导了剪切过程中接触面剪切位移与有效剪切面积之间的关系,分析了现行数据整理方法引起的计算误差.结果表明,现行数据整理方法低估了土体或土体与其他材料接触面上的剪切应力和抗剪强度指标;直剪试验的剪切方向应沿着试样盒的长边方向布置.     

刀-屑局部摩擦因数建模及实验研究

基于黏着摩擦理论建立局部摩擦因数与接触面正应力和相对滑移速率之间的经验模型.采用试验方法来分析直角切削过程刀-屑接触面间的局部摩擦现象.设计的实验能够提供与实际切削相同的相对滑移速率和正应力条件.基于实验数据拟合并建立了基于正压力、相对滑移速率的摩擦因数经验模型.实验表明,在一定范围正应力和滑移速率下,摩擦因数随着接触面间的正应力、相对滑移速率的增加而降低.      

土与结构接触面力学特性研究现状与展望

总结国内外土与结构接触面力学特性研究的现状,系统介绍接触面力学特性研究领域在试验模拟、本构模型以及计算方法方面的进展,分析不同试验仪器的特点,讨论现有接触面模型及计算方法的应用条件和存在的问题,指出:土与结构接触面复杂应力状态及高应力状态下特性研究、剪胀(剪缩)测试及颗粒破碎机理研究,特殊土与结构接触面的力学特性研究以及接触面动力特性研究等是今后研究的主要方向.     

砂土-混凝土接触面注浆剪切试验研究

桩侧后注浆技术在桩基工程中被广泛应用,但关于桩土接触面注浆的剪切力学特性研究并不多见.利用改进后可界面注浆的大型多功能剪切仪进行了砂土与结构物接触面注浆情况下的剪切试验,研究了注浆对接触面力学特性的影响.试验结果表明,界面注浆呈压密注浆与劈裂注浆相伴随出现的形式,注浆显著提高了接触面的抗剪强度,接触面强度增大的幅度随着注浆量的增大而有减弱的趋势.在相同法向应力条件下,剪切应力-位移曲线未出现应变软化现象,表现出非线性关系.随着注浆量的增大,接触面的粘聚力随之增大,而摩擦角则随之减小.最后采用修正摩尔库伦模型对试验数据进行了拟合.本文所得结果对桩基工程桩侧后注浆的应用有一定的借鉴意义.     

动接触力法用于地下厂房结构震损过程分析

针对地下厂房衬砌与围岩的动力相互作用特点,提出了一种考虑接触面黏结特性的动接触力算法.该算法考虑了接触面间的黏结作用,可模拟计算动力作用下接触面的黏结接触、滑动接触和分离三种状态,适合地下厂房混凝土结构和围岩这种大型复杂接触系统动力计算.基于此接触面算法,采用自主开发的动力计算平台SUCED,对映秀湾水电站主厂房结构进行了动力分析.数值分析表明:考虑接触面粘结特性的动接触力算法是合理而有效的,计算结果揭示了地下厂房结构的震损演化过程与特点,为其抗震设计提供了理论依据.     

基于龙格库塔法解析双液体变焦透镜的初始特性

双液体变焦透镜受电润湿效应驱动,其焦距的变化完全取决于两种液体之间接触面的变化.通过Yang方程推导得到描述接触面的微分方程并以此分析双液体变焦透镜内导电液体、绝缘液体、容器内壁三者间的物理化学性质对初始接触面形貌及初始特性的影响.利用Matlab结合龙格库塔法以数值解描述双液体变焦透镜的接触面特性,并且结合具体试剂的物理性质在ZEMAX中模拟单透镜成像.最后在实验中对比验证得到,存在密度差的双液体变焦透镜接触面的面型为非球面,且经过接触面形貌调制的双液体变焦透镜拥有更好的边缘成像质量,使得双液体变焦透镜在小型化成像系统中有着巨大的应用前景.     

考虑粗糙度和相对密实度下砂土-混凝土桩接触面力学特性试验研究

为探究粗糙度和土体相对密实度对砂土-混凝土桩接触面力学特性的影响规律,利用大型直剪仪开展了不同粗糙度、相对密实度下的砂土-混凝土接触面直剪试验,分析了粗糙度、相对密实度对砂土-混凝土接触面的剪切应力-切向位移、峰值剪切强度、割线摩擦角、归一化摩擦系数的影响.研究结果表明：密砂的剪切应力-切向位移曲线在光滑接触面下呈轻微软化型,随粗糙度增加,软化越明显;松砂的剪切应力-切向位移曲线始终呈硬化型.界面峰值剪切强度随法向应力增加呈非线性增长,土体相对密实度越大,非线性越明显.接触面割线摩擦角随法向应力增加呈指数衰减,而由于剪切强度增量较小,导致接触面峰值摩擦系数随法向应力增加呈幂函数衰减.存在临界粗糙度Icr, 当I > Icr时,接触面峰值摩擦系数和归一化割线摩擦角不再随粗糙度增大而增加,而是呈减小趋势.     

TC11钛合金与5CrMnMo模具钢间接触换热实验研究

基于稳态热流法,利用自制的接触换热系数测量装置对TC11钛合金与5CrMnMo模具钢间的接触换热进行测试,探讨了界面荷载、界面温度、接触面粗糙度和玻璃润滑剂对接触换热系数的影响.实验结果表明:接触换热系数随界面荷载的增加而增大,且与界面荷载的幂指数函数近似成正比关系;接触换热系数随界面温度的升高总体上呈增大趋势;在相对较小的粗糙度范围内,产生接触换热系数随接触面粗糙度增加而增大的反常现象;玻璃润滑剂的存在使接触换热系数降低了1～2个数量级,厚度的影响尤其明显.     

考虑层间滑移效应的组合梁解析计算

将双层组合梁的接触面模拟成Goodman弹性夹层,用Goodman弹性夹层法分析双层组合梁在弹性工作阶段的滑移、内力及挠度与荷载之间的关系.分别针对简支梁、悬臂梁在多种荷载作用下,根据边界条件计算出梁在该荷载约束条件下的内力、滑移和挠度分布规律,通过“滑移附加弯矩”引入层间相对滑移对组合梁的影响.该理论公式既能描述组合...     

现浇混凝土-冻土接触面传热特性影响因素研究

现浇混凝土-冻土接触面传热特性直接影响灌注桩表面冻结强度,研究现浇混凝土-冻土接触面传热特性影响因素对冻土区桩基础设计和施工具有重要意义。基于小型模型桩试验条件建立数值模型,开展混凝土浇筑过程中混凝土-冻土接触面传热特性研究,分析了混凝土浇筑温度、水胶比、冻土温度、冻土含水量引起的接触面热流和温度变化。结果表明:浇筑温度由5℃升高至30℃,0.5 h混凝土与冻土接触面热流增大381.2%.水胶比由0.4增大至0.6,0.5 h接触面热流减少23.7%.接触面温度随冻土含水量的增大呈先增大后减小趋势,峰值在冻土液限附近。导热系数和相变热作用的转变起到了决定作用。冻土温度在-1~-3℃之间降低时,接触面温度随冻土温度降低而升高。浇筑后0~1 h(尤其是0~0.5 h)是混凝土对冻土释放热量的主要时间。     

乡村建设运动对农村政治结构的影响——对湖南省衡山县的实证研究

湖南省衡山县民国时期进行过“乡村建设”实验，自乡村建设运动之后，国家行政权力下沉到乡镇，乡镇实现了行政官僚化；国家通过各种方式加强了对保甲体制的控制，“保”出现了半行政化趋向；传统绅权出现了与基层政权合二为一的趋势；宗族组织开始往经济合作组织方向发展。