上下表面平整度对型材压损破坏载荷的影响

以应变片测量值确定"Z"型和"2"型长桁上下表面平整程度,并分析其对长桁压损破坏载荷及破坏形式的影响情况。"Z"型长桁上下表面平整度好,试件的破坏载荷最大分散性达到2.6%,而上下表面平整度差的"2"型长桁分散性达到3.5%,二者差别甚小。在破坏形式上,通过对同种类型的长桁形式进行组内对比,发现同种类型试件的破坏形式基本相同;而对于变形曲线,上下表面平整程度会起到影响作用,"Z"型长桁的所有区域(应变片区域)的变形曲线基本相当,而"2"型长桁相差较大。最后得到结论,长桁压损试验目的是在于确定长桁的压损破坏载荷,此时可以在有限范围内,无需调节上下表面的平整度,若考虑观察中间变形过程,则要对上下表面进行调平或再加工。     

短柱型钛合金帽型加筋结构极限承载能力分析方法

帽型加筋结构在飞机上的应用十分广泛,为保证飞机结构的安全性,必须对这类结构进行稳定性分析。以钛合金双层蒙皮帽型加筋结构为研究对象,采用工程估计方法“板元法”和“切割法”进行计算分析加筋板的的极限承载载荷,研究了其在轴向压缩载荷下的极限承载能力和破坏模式;并通过试验对其计算结果进行对比分析。结果表明,切割法的误差为13.4%,相比之下,板元法与有限元仿真的计算结果与真实试验值十分接近,误差分别为4.5%和3.2%。针对此类型结构,用板元法预测具有一定的工程应用价值。     

铝锂合金薄板自动钻铆残余应力特性

利用主应力法推导了铆接壁板所受压力的力学公式,将壁板等效为厚壁圆筒,根据空间轴对称问题求解方法,得出铆接孔孔壁处径向和周向残余应力的表达式,理论分析结果可以合理解释镦头高度和钉孔直径对孔壁处残余应力的影响规律:随着镦头高度和钉孔直径的变化,孔壁各处径向残余应力的变化并不明显,而周向残余应力的变化十分显著;镦头高度和孔径尺寸的增加使周向残余压应力的绝对值下降,甚至出现残余压应力转变为残余拉应力的情况.对于孔壁处残余应力沿板厚方向的分布,采用有限元方法进行分析.结果表明,上、下壁板间应力存在突变,下壁板孔壁处残余应力呈"C"型分布.得出铝锂合金材料在自动钻铆过程中相关工艺参数的合理取值.     

焊接π形截面残余应力试验及分布模型

为研究焰切边焊接π形截面钢构件残余应力分布形式及大小,采用分割法对5个不同尺寸的Q345Bπ形截面构件进行试验研究.通过测得的截面各板件残余应力,分析了板件宽厚比对残余应力分布的影响及各板件残余应力的自平衡性.研究结果表明:π形截面构件翼缘、腹板残余压应力与板件宽厚比有直接关系;焊缝附近残余拉应力与板件厚度有关,与板件宽厚比相关性不明显;π形截面3块板件的残余应力分别满足自平衡性.提出了适用于不同尺寸的π形截面构件残余应力分布模型及计算公式,可为π形截面构件的进一步研究与应用提供参考依据.     

不锈钢焊接箱形截面残余应力试验与分布模型

通过焊接加工奥氏体型S30408和双相型S22253两种材料牌号的8个不锈钢箱形截面试件,利用线切割将试件截面完全分割成条带,采用Whittemore手持应变仪量测各条带上释放的残余应变,从而测得试件截面上的残余应力大小与分布形态.试验结果表明,试件截面内残余拉应力峰值一般低于材料的名义屈服强度,奥氏体型S30408和双相型S22253两种不锈钢试件分别达到其名义屈服强度的80%和60%;而组成板件残余压应力的峰值随板件宽厚比的增大而降低.根据整理得出的残余应力量测结果,基于原有普通钢材焊接箱形截面的残余应力分布模型,提出了能够准确预测不锈钢焊接箱形截面残余应力分布的简化模型.测得的残余应力数据和提出的简化分布模型适用于不锈钢结构构件稳定性的相关研究.     

面向超声喷丸的纵弯复合换能器设计与分析

为解决当前超声喷丸枪在狭小空间内难以加工壁板的问题,设计了一种纵弯复合模态的夹心式压电超声喷丸换能器.采用COMSOL仿真软件,对换能器进行模态分析,计算得到纵振和弯振的谐振频率,并改变尺寸使换能器在2种模态下均呈现较大的振幅.采用多普勒测振仪对换能器工作端面扫频,纵振与弯振振幅分别为1.0和0.8μm,经匹配后振幅各增长了40%和50%.利用激光位移传感器测得2种模态下撞针振幅均可到达1.2 mm.同时,对2024-T351铝合金板件进行了超声喷丸成形试验,并采用X射线法对喷丸后板件中的残余应力进行了检测.超声喷丸成形试验和残余应力检测表明,板件喷丸后发生不同程度的变形,且板件中的残余压应力最大可达250 MPa,验证了纵弯复合换能器的有效性.     

冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件非线性畸变屈曲承载力计算方法

为研究冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件畸变屈曲承载力计算方法,基于能量法采用大挠度理论对部分加劲板件的非线性畸变屈曲承载力进行推导分析,得到冷弯薄壁型钢部分加劲板件屈曲稳定系数和畸变屈曲承载力计算方法,并采用有限元分析结果验证该方法的精确性。利用我国现行国家标准GB 50018—2002"冷弯薄壁型钢结构技术规范"中的有效宽度法公式计算畸变屈曲承载力,与分析提出的建议方法计算结果进行对比分析。研究结果表明:基于能量法提出的计算畸变屈曲承载力方法是精确、可行的。在修正部分加劲板件屈曲稳定系数的基础上,可以采用我国现行国家标准GB 50018—2002"冷弯薄壁型钢结构技术规范"中有效宽度法的公式计算发生畸变屈曲的构件截面承载力,从而建立了考虑局部和畸变屈曲承载力的统一计算公式。     

Q690高强钢焊接T形截面纵向残余应力分布数值模拟

焊接纵向残余应力是影响钢压杆整体稳定性的重要因素之一。基于ANSYS对Q690高强钢焊接T形截面纵向残余应力大小及分布情况进行数值模拟分析。通过与已有的研究成果对比，提出合理的有限元分析模型；借助该模型，分析纵向残余应力大小及分布随板件宽厚比和板厚的变化规律；以及翼缘和腹板残余应力的自平衡性；并提出适合Q690高强钢焊接T形截面的纵向残余应力分布模型。研究结果表明：提出的有限元分析模型适合焊接T形截面纵向残余应力研究；翼缘外伸端以及腹板中部的纵向残余压应力大小随板件宽厚比、板件厚度的增大成下降趋势，翼缘与腹板相交焊缝处和腹板外伸端的纵向残余拉应力大小与板件宽厚比和板件厚度没有多大联系；各板件内的残余应力均满足自平衡。基于数值模拟分析，提出的Q690高强钢焊接T形截面纵向残余应力分布模型，为后续T形截面残余应力的试验研究及压杆的整体稳定性数值分析提供参考。     

喷射成形2195铝锂合金封头旋压及焊接试验研究

采用喷射成形2195铝锂合金板材进行了封头部件的旋压,通过应力检测、力学性能试验以及电子背散射衍射(EBSD)等方法对旋压后材料的组织和性能进行了分析,采用两件旋压封头零件完成了φ400 mm直径箱体焊接及强度试验验证,获得了对该种材料旋压、焊接成形工艺与其组织性能相关性的基本认识.试验结果表明,喷射成形2195铝锂合金采用适当的旋压+热处理工艺能够整体制备出封头类回转体零件,旋压件经固溶+时效处理后抗拉强度可达470～495 MPa,延伸率可达5%～6%.旋压过程中在材料表面会产生明显的冷作硬化作用,需进行中间退火处理,以消除表面硬化、降低残余应力.旋压后材料的组织状态呈现由旋压产生的层状结构,且以细小的晶粒带状为特征,其晶粒尺寸及分布可作为旋压工艺效果的评价依据.焊后采用0.52 MPa的设计压力对箱体容器进行了强度试验考核,验证了箱体焊缝能够达到同类容器的强韧性要求.     

复合材料壁板中长桁的胶接应力分析

用拟协调板元和梁元离散飞机尾翼翼面典型复合材料加筋壁板,对长桁截面刚度突变和面板后屈曲剧烈变形两种导致脱胶情况分别进行了线性前屈曲和非线性后屈曲逐渐破坏有限元分析,利用文中提出的节点力法,计算长桁与面板间的胶接应力。结果表明:刚度突变在突变处引起相当大和逐渐衰减的胶接应力,剪应力的衰减比正应力慢;后屈曲变形的急剧变化导致与波峰和波谷对应的胶接点的胶接应力比较高,但低于两倍临界载荷时,胶接应力不大。     

压杆优化设计

压杆的稳定设计是通过计算压杆截面积选用截面形状来达到的。压杆的截面设计一般是采用试算法,计算量较大,图解法避免了试算法中的重复计算过程,因而是一种较好的方法,但其精度较差且不能进行型钢截面的设计。本文对不同的截面形状,提出几种直接的优化、计算方法,其比试算法简单,比图解法精确。它适用于大、中、小各种柔度的压杆;也适用于截面形状因子为常数的截面和常用的型钢截面;导出了一些简便实用的计算公式。能够直接得出截面面积选取型钢型号,应用范围广泛。     

热振环境下纤维增强悬臂复合薄板的固有特性

基于哈密顿原理建立了纤维增强悬壁复合薄板的动力学方程,并利用双向梁函数法对其固有频率进行求解.然后,编写了Matlab计算程序,并给出了热振环境下分析其固有特性的具体流程,最后,搭建了该类悬臂复合薄板结构在热振环境下的固有特性测试系统.并以TC500碳纤维/树脂复合薄板为研究对象,对其固有频率进行了测试.结果表明,热振环境下纤维增强悬臂复合薄板固有频率计算结果与实验结果的误差在15%以内,且振型结果也与测试振型结果一致,进而验证了所提出的理论分析方法的正确性.     

利用MSE-法求Whitham-Broer-Kaup方程组的行波解

通过对一个简单方程变形的方法,来构造数学物理与工程学中的非线性发展方程精确解的方法 (MSE),研究Whitham-Broer-Kaup方程组的行波解,得到了Whitham-Broer-Kaup方程组的几组新的更广义类型的精确解,其中包含一些新的孤立波解和周期波解.相比之前的求非线性发展方程精确解的方法,这种方法在精确解的构造过程中更具一般性,并且计算过程简单明了,不需要借助于任何复杂的符号计算软件.这一方法还可以被应用到其它非线性发展方程、常微分方程解的研究过程中.     

双轴柔性铰链转动柔度的计算与分析

利用力学和微积分基本公式推导了双轴柔性铰链转动柔度的一般设计计算公式.在此基础上得到了常用的直圆双轴柔性铰链转动柔度的设计计算公式.利用该公式定量地分析了柔性铰链参数对转角柔度的影响.同时针对多个不同尺寸的直圆双轴柔性铰链,采用推出的公式、Paros公式和有限元法进行计算,三种计算方法的结果吻合很好.由此说明了推出的计算公式的正确性和简洁性.     

考虑颗粒形状的离散元法在岩土工程中的应用进展

随着计算条件的不断发展,颗粒离散元方法在岩土工程数值分析中已有一定应用。在真实条件下,颗粒形状往往较为复杂,因此对复杂颗粒形状的模拟在研究岩土颗粒材料物理力学特性中至关重要。简要阐释了目前颗粒离散元法在岩土工程中的应用现状,并重点分析了离散元模拟颗粒形状的两方面：模拟典型颗粒形状,模拟真实颗粒形状;同时根据已有研究总结离散元模拟颗粒形状方法存在的一些问题,提出颗粒形状模拟在岩土工程中的应用前景。     

白车身固有振动特性CAE及试验分析对比

汽车NVH性能设计需对白车身的固有振动特性进行分析。本文根据白车身模态实验的状态,建立相应的有限元模型,并对CAE和试验结果进行对比。结果表明:白车身的前三阶振型一致,第四阶振型基本一致;各个振型对应的固有频率误差在5%内;前二阶试验和CAE的固有频率略低于目标值要求,暂时风险接受,待路试试验验证后再决定是否进行优化;第三阶和第四阶试验和CAE固有频率都满足目标值要求。根据CAE规范分析得到的结果具有较高精度,针对本车,可用CAE方法进行模态优化,这对降低汽车生产成本,改善NVH性能具有重要意义。     

纤维增强悬臂复合薄板固有特性分析与验证

采用理论与实际相结合的方式,对悬臂状态下纤维增强复合薄板的固有特性进行了分析与验证.首先,基于双向梁函数法,推导了具任意纤维角度下该类型复合薄板的最大动能和应变能,明确了利用该方法获取固有频率和模态振型的原理.然后,编写了Matlab计算程序,并给出了分析纤维增强悬臂薄板固有特性的具体流程.最后,搭建了固有特性测试系统,并以TC500碳纤维/树脂复合薄板为研究对象,进行了实际测试.验证结果表明,基于双向梁函数法的纤维增强复合薄板固有频率计算结果与实验结果的误差在3.7%~9.7%,且前5阶振型结果也与测试振型结果一致,进而验证了所提出的理论分析方法的正确性.     

Copy-and-paste operation of planar polygonal shapes

A 2D polygonal shape copy-and-paste method is proposed which is based on a multiple planar shapes blending algorithm. First sub-shapes are specified and selected,which correspond to user-defined visual features on the input shapes.Then they are copied and pasted with contribution weights to generate new shapes via a modified intrinsic 2D shape blending algorithm.User can edit the generated shape intuitively and interactively by adjusting the contribution weights.The proposed method fills the gap in the object modeling method- ology based on the copy-and-paste operation.Besides the static 2D copy-and-paste operation,the proposed method can also be applied to 2D metamorphosis among multiple planar shapes.     

壳板叶片的固有特性分析

提出一种计算壳板叶片固有特性的解析方法.将叶片简化成固定在轮盘上的悬臂开口薄壁圆柱壳,采用将已知的轴向悬臂梁的振型函数代入壳板的振型变分方程降为另一方向的常微分方程的方法,解此常微分方程可以求得叶片的静频、动频以及相应的振型函数,并与有限元结果进行了比较.结果表明:提出的求解方法具有较好的计算精度.利用求得的固有频率和振型函数可以进一步研究单叶片或组合叶片的非线性振动特性以及疲劳寿命.     

Copy-and-paste operation of planar polygonal shapes

A 2D polygonal shape copy-and-paste method is proposed which is based on a multiple planar shapes blending algorithm. First sub-shapes are specified and selected, which correspond to user-defined visual features on the input shapes. Then they are copied and pasted with contribution weights to generate new shapes via a modified intrinsic 2D shape blending algorithm. User can edit the generated shape intuitively and interactively by adjusting the contribution weights. The proposed method fills the gap in the object modeling methodology based on the copy-and-paste operation. Besides the static 2D copy-and-paste operation, the proposed method can also be applied to 2D metamorphosis among multiple planar shapes.