基于H-J-C本构模型的掘进机截齿破岩过程的数值模拟

针对掘进机实际外负载难以获取及其载荷特性难以正确把握的现状,提出了利用接触动力学、岩石力学和有限元法等理论和方法构建在显示动力学分析程序LS-DYNA环境下基于H-J-C本构模型的截齿与岩石的接触动力学模型数值模拟平台;利用该平台对掘进机镐形截齿的横摆破岩过程进行了数值模拟,得到了截齿受到的三向阻力曲线;通过载荷特性分析,验证了所得载荷曲线的准确性,并获得了某工况下截齿载荷的主要频率结构;分析了截齿的碎岩机理,发现岩石的破碎是与截齿直接接触的岩石的拉压应力和其周边的剪切应力集中综合作用的结果.     

基于Pro／TOOLKIT的截割头截齿及齿座虚拟装配

通过建立单个截齿及齿座的定位模型,应用PROE的二次开发工具包Pro／TOOLKIT、VC＋＋和数据库技术,开发出掘进机截割头截齿及齿座的虚拟装配程序。该程序只需输入所有截齿定位模型的参数数据,即可得到整个截割头截齿与齿座的装配体。由此装配体能确定各个齿座的安装平面。进而得到满足设计要求的截割头头体,实现整个截割头的虚拟装配。为质量高、性能好的掘进机截割头的研发提供了一种高效、快捷的途径。     

纤维加筋土技术国内外研究进展

根据国内外近20年来在纤维加筋土技术方面取得的研究成果,主要对纤维加筋土的力学特性、变形特性、本构模型、动力特性及天然纤维加筋土应用技术等方面的研究现状进行了介绍。研究发现,针对纤维加筋土的强度特性进行的大量研究均表明,加筋纤维能有效提高土体的抗剪、抗压、抗拉强度和承载力,降低膨胀土的胀缩性,而纤维含量、纤维长度及龄期是影响纤维加筋土强度和变形的主要因素;在动力特性方面,纤维加筋可以提高土体的动力学性能,但相关研究较少,尚未形成系统的理论;在本构模型方面,目前的模型主要用于预测纤维加筋土的抗剪强度,缺少能够完整描述纤维加筋土应力应变关系的本构模型。在天然纤维加筋土及其应用方面,由于是近年来才逐步开展的研究,尚缺少大范围的研究,理论还不完善。最后,对纤维加筋土研究现状进行了概括,并针对目前研究中的不足,提出了今后该领域的研究重点和方向,主要包括:开展大试样及大尺度模型试验、纤维加筋土的本构模型研究、纤维加筋土的动力学特性研究、纤维加筋特殊土研究、天然纤维加筋土的系统研究等。     

摆线针轮行星传动共轭啮合理论

根据微分几何和齿轮啮合原理,由针齿及给定的运动,建立了少齿差行星传动的啮合方程及齿廓的通用方程;推导了摆线针轮行星传动的正确啮合条件、啮合线、重合度和啮合端点的计算公式;详细研究了针轮与行星轮为正、负一齿差、二齿差、三齿差等典型少齿差行星传动的共轭啮合理论．提出了形成内摆线和外摆线的通用方法——包络法．同时,给出了摆线针轮行星传动的正确啮合条件,并讨论了啮合线和重合度．研究结果对于摆线针轮行星传动的设计,加工具有重要意义,并对其他少齿差行星传动的啮合理论研究具有参考价值．     

基于变形时间效应的高速铁路地基压缩层厚度计算方法

路堤荷载作用下地基变形是高速铁路路基沉降的主要来源,地基有时间效应的变形是引起高速铁路长期服役性能劣化的核心因素,掌握具有变形时间效应的地基土层区域是合理计算地基工后沉降、优化地基加固方案的技术关键.基于分形的无标度特性,确立塑性变形速率随时间的分形关系,揭示了地基土变形随荷载水平呈现快速稳定、长期稳定、长期破坏和快速破坏的四种演化状态类别,提出了表征变形速率变化快慢的土体变形状态"分维数判别法";开展了单元结构填土模型和三轴流变试验,获得了中低压缩性粉质黏土的变形状态荷载阈值及其与抗剪强度或极限承载力的比值;基于摩尔-库伦准则,采用强度折减方法,获得了地基土变形状态强度参数,结合地基土中应力,得到了由库伦强度理论表达的变形状态控制方程,明确了地基沿深度具有时间效应变形区域的深度即为基于变形时间效应的地基压缩层厚度.提出的"时间效应法"确定压缩层厚度为进一步完善高速铁路的地基沉降计算提供了理论依据和实验支撑.     

连续采煤机截齿截割能力的分析

为了确定连续采煤机截齿截割能力和其对煤岩的适应性,由截割电动机的功率求得连续采煤机截齿的平均截割力,对镐形齿进行截割实验,然后比较截割力的实验测定值与理论值,给出了适于截齿截割煤岩的截割阻抗,并计算分析了滚筒直径、滚筒的转速、截割功率和同时工作齿数对单个截齿截割力的影响。     

高温变形过程中的动态再结晶类型识别

通过分析高温变形过程中伴随再结晶晶粒长大的内部位错密度变化,判别不同变形条件下动态再结晶过程的进行形式,研究动态再结晶形式对变形参数的依赖规律,发现：低温大应变速率下,高温变形过程中的再结晶形式以连续性动态再结晶为主;高温低应变速率下,以周期性动态再结晶为主.根据动态再结晶软化与加工硬化平衡,得到反映稳态流动时钛合金流动应力对变形参数的响应,建立具有实际物理意义描述钛合金稳态流动本构关系的Arrhenius型方程.通过热模拟压缩实验得到800~900℃,0.0005~10 s-1条件下的TC18钛合金高温变形流动应力应变曲线,验证动态再结晶形式的判据模型,并通过DMM耗散效率分布图分析模型的适用性.通过显微组织分析,研究不同变形参数下的高温变形过程中,不同动态再结晶形式对应的再结晶晶粒粗化/细化的特点.通过各变形条件下真应变？=0.8时的稳态应力验证得到的本构模型,并分析应变速率敏感系数的变化规律.     

镐形截齿截割不同硬质岩石的随机载荷模拟

在假设截齿的截割阻力和牵引阻力服从Gamma分布、侧向力服从正态分布并考虑其相关性的条件下,运用随机过程理论通过MATLAB编程对其进行计算机模拟。结果表明,三向力随谱氏系数_厂呈剧增趋势;牵引阻力是栽荷最大峰值的最大分力。通过模拟,可单独研究某一参数对截齿截割性能的影响,从而部分地替代实验和工程实测,节省大量的实验费用。     

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土柱抗压对比试验研究

本文对玄武岩纤维布与碳纤维布加固钢筋混凝土柱进行了对比试验,研究了加固后其承载力、延性、应变发展、裂缝及破坏特征等变化。并对混凝土柱上黏贴一层纤维布和两层纤维布进行了对比试验,分析了各种参数对玄武岩纤维布加固柱承载力和变形的影响。对相应工程应用提出建议。     

装配预制连续梁抗剪性能分析

为分析装配预制连续梁的斜截面抗剪性能,采用两点对称加载方式对3根钢筋混凝土连续梁进行抗剪承载力试验。分析企口现浇装配预制连续梁新旧混凝土的连接性能,对比分析整浇连续梁与装配预制连续梁的裂缝开展趋势、斜截面破坏形态、极限承载能力、荷载-纵筋和荷载-箍筋应变变化规律以及变形能力。结果表明:在加载过程中,装配预制连续梁接口区域内,裂缝延伸较快,截面刚度有所削弱,但斜截面抗剪承载力特征和变形能力与整浇连续梁相似,开裂荷载和极限荷载与整浇连续梁基本相同。     

基于铝合金板材应力反求与应力评测的飞机结构件加工变形控制新方法

在飞机结构件的高速切削过程中,随着7075铝合金厚板的材料去除,残余应力释放成为加工变形的关键因素.因此,研究加工变形随毛坯初始残余应力释放的演化规律,是进行加工质量控制的核心环节和基础,对于实现加工过程的高效化和精密化至关重要.首先依据弯曲变形理论,推导出工件随材料去除而产生的加工变形力学模型,通过厚向逐层施加单位应力,利用有限元方法计算变形因子,将力学模型分解为变形因子与残余应力之积的数学形式.其次,将加工要求作为加工变形的控制限,结合残余应力的自平衡特性建立残余应力规范模型,采用夹逼原则这一数学技巧,通过引入单位变量将应力规范模型转化为齐次线性不等式组,提出应力规范模型的枢轴变换反求技术.最后,通过任意变量转化为两个非负变量之差的数学技巧,提出了毛坯的实测应力值为应力规范的解的线性规划判断方法,实现了加工变形满足加工要求的预先评估.通过枢轴变换和线性规划方法将被动的加工变形分析转化为主动的残余应力评测,为切削上游工艺提供合理的出厂应力标准,实现毛坯制备与切削工艺的有机结合.     

核主泵机械密封的流固强耦合模型

核主泵机械密封的机理和性能研究对压水堆核电站安全可靠运行具有重要意义.本文提出了一种适用于流体静压型核主泵机械密封的流固强耦合模型.根据核主泵机械密封的结构特点和工作特性,在圆环变形理论的基础上发展了密封装置机械变形的解析计算方法.结合密封端面机械变形和密封间隙流场的分析,将流体域、固体域和耦合作用构造在同一组控制方程中并同时求解所有变量,得到了流体静压型核主泵机械密封的解析式流固强耦合模型.此模型得到了相关实验结果的验证.将本文提出的解析式流固耦合模型应用于核主泵机械密封的参数研究,分别在一般情况和泄漏率固定条件下,得到了夹紧环螺钉参数和密封端面几何参数对于密封性能的影响规律.相关研究结果为此类机械密封的性能分析、设计及装配等提供了一定的理论依据.相对于全数值方法,本文模型具有高效、便捷、易于施加约束条件等独特优越性.     

大型捆绑火箭姿态动力学模型研究

针对大型捆绑运载火箭所呈现出的低频密频模态、纵-横-扭强耦合、复杂局部变形和发动机低频谐振以及多贮箱液体晃动的特点,推导建立了工程实用的姿态动力学模型.基于牛顿-欧拉法建立了刚体质心和绕质心运动方程、液体晃动方程以及发动机振动方程,基于有限元方法建立了火箭弹性振动方程.模型充分反映了发动机摆动、液体晃动等活动质量相对箭体运动时对刚体运动和弹性振动的影响,充分反映了刚-晃-弹以及发动机低频谐振之间的耦合,同时保留了工程上所熟悉的形式.基于坐标变换思想提出了弹性旋转矩阵方法求解复杂弹性变形后外力的大小和作用点,推导过程中严格按照定义求解,避免了错项和漏项,推导原理简明、概念清晰,过程规范,易于设计人员理解.基于ADAMS的虚拟样机仿真结果验证了本文推导模型的正确性.     

悬架轴对称橡胶衬套径向变形解析计算及试验

为了便于快速、有效地对汽车悬架橡胶衬套进行初始设计、选型及刚度匹配等,基于对试验测得的轴对称橡胶衬套径向变形曲线的分析,利用弹性力学理论,通过在橡胶衬套两端施加正、负虚拟约束应力,对橡胶衬套静态径向变形进行研究,建立了轴对称橡胶衬套在静态径向集中作用力下的径向变形解析式.通过实例,对静态径向集中作用力下的橡胶衬套径向变形进行了解析计算,并与ANSYS软件仿真结果及试验结果进行了对比分析,可知在小变形范围内解析计算值与仿真值及试验值相吻合,表明所建立的轴对称橡胶衬套径向变形解析式在衬套小变形范围内是可靠的.     

π-演算观察等价的推理系统

提出带递归π－演算观察等价的推理系统，并证明了在受卫递归有穷控制子集上的完备性。该系统由推理规则和等式公理两部分组成，其断言采用条件等式的形式，直接刻画了进程项之间的符号互模拟关系。     

钢筋混凝土节点核心区剪切破坏尺寸效应试验研究

设计了最大节点核心区尺寸为700 mm×700 mm的14个几何尺寸相似的钢筋混凝土(RC)框架梁-柱节点(中间层中节点)试件,对其在不同加载方式(单调与循环加载)下的力学性能进行了试验研究.研究了荷载形式、配箍率及尺寸对节点核心区剪切破坏行为的影响规律;重点分析了节点核心区名义剪切强度的尺寸效应规律,并初步讨论了尺寸效应产生的根源.试验结果与分析表明:(1)不同荷载形式作用下RC梁-柱节点的破坏均为核心区脆性剪切破坏;(2)由于低周疲劳损伤特性,循环荷载作用下节点剪切强度较低,且变形能力较弱;(3)节点名义剪切强度随结构尺寸增大而减小,尺寸效应显著;(4)随着箍筋率的提高,节点抗剪承载力及变形能力增强,剪切强度的尺寸效应行为被削弱.本试验中,混凝土破坏的主导效应以及加载的低周疲劳特性是剪切破坏尺寸效应产生的主要原因.     

热毛细对流自由表面特征

在流体力学领域, 流体自由面变化是非常重要的物理现象. 研究了矩形池内由液池两端温度差引起的热毛细对流的流体表面变形和表面波问题. 该液池的水平横截面尺寸为52 mm ´ 42 mm, 液池内盛有液层厚度为3.5 mm的1000号硅油. 实验过程中液池两端温度差逐渐增加, 液层内流体的流动从稳定的对流逐渐转变为不稳定状态. 实验中将Michelson光学干涉测量技术与图像处理技术相结合, 发展形成一种实时诊断流体表面形貌的实验测量系统. 应用Fourier变换方法对激光干涉条纹图像进行了计算和分析, 得到了流体表面变形和表面波的定量的实验结果. 实验结果表明在热毛细对流的发展过程中, 首先出现流体的表面变形, 液池两端温度差达到一定值之后, 在该变形的基础上, 会有表面波的信息叠加在其中, 该表面变形和表面波与流体的温度梯度、表面张力等有直接的关系; 表面波隐藏在表面变形内.     

自励异步发电机带载稳态的解析计算

从自励异步发电机的暂态等效电路出发,基于其在两相静止坐标系上的状态空间数学模型,对其带载建压暂稳态过程提出了应用Lyapunov稳定性理论的整体性分析方法.依据理论分析方法分析得到了带载自励建压达到稳态的过程之应用暂态数学模型表示的稳态条件.解极限环条件得出了定子频率和转子转速的解析计算式,以及确保自励建压的负载取值范围和电机磁路过度饱和稳态励磁电感的解析关系式;为求解稳态运行点条件,提出了一种基于物理背景的等价转化解析计算方法,解得了稳态运行点的解析计算式.算例分析检验了稳态条件的唯一组解析解.实测值与计算结果相互吻合,验证了稳态条件解析计算式的正确性、科学性和有效性,表明了通用性和工程参考价值,解决了长期以来对异步发电机暂稳态运行性能无法解析计算的难题.理论分析方法适用于具有动力学特性的其他类型电力系统运行分析.     

装配预制梁抗剪性能影响因素分析

为研究装配梁斜截面抗剪性能,设计了2根装配预制梁和1根整浇对比梁进行抗剪承载力试验,分析企口位置不同的装配预制梁的抗剪力学性能。采用有限元软件ADINA,建立6根装配预制梁模型,通过对设计的6根装配预制梁进行数值模拟,研究装配预制梁不同剪跨比和配箍率对抗剪承载力、构件破坏形态以及箍筋应力的影响。研究表明:在加载过程中,装配预制梁企口区域内的裂缝延伸较快,截面刚度有所削弱,但斜截面抗剪承载力特性和变形能力与整浇对比梁相似,开裂荷载和极限荷载与对比梁基本相同;钢筋混凝土梁抗剪承载力随剪跨比的增加而明显减小,而在其他参数相同时配箍率对抗剪承载力的影响较小。     

不同季节气温条件下热处理过程水轮机叶片翘曲变形行为

大型水轮机叶片铸件热处理过程中,其角部区域容易发生翘曲变形行为,为此,需要设定较大的加工余量,增加了生产投入.本文开发了一种用于实时非接触测量热处理过程中大型铸件变形行为的方法,并将该方法对某企业热处理生产过程中叶片翘曲变形行为和温度场进行了实时检测.发现热处理过程中,叶片角部翘曲变形过程出现了三个拐点,第二个拐点出现时叶片上未发生马氏体相变区域面积的大小决定着叶片最终的残留变形大小.平均气温在10~20℃时,叶片最终残留变形较小;平均气温低于10℃时,容易出现正向的残留变形;平均气温高于20℃时,容易出现负向的残留变形.由气温变化导致叶片最终残留翘曲变形变化范围大,这是导致需要增加叶片加工余量的直接原因.