大型紧缩场测试扫描架误差分析探讨

根据大型紧缩场性能检测系统工作原理和方法,通过对紧缩平面场扫描架机械结构刚度变形计算,详细分析了工程实际测试中可能引起的误差来源.结合紧缩平面场扫描测量技术特点及误差理论,探讨了测量数据的可靠性及减小误差的保证措施.     

复合加载下裂端弹塑性约束场和变形场

应用有限元方法分析了不同Ⅰ＋Ⅱ复合型下裂纹尖端弹塑性约束场（应力三轴性水平）和变形场，并与复合载荷下由ＨＲＲ解所确定的裂端约束场进行了比较，结果表明：平面应变条件下裂端复合型变形是不对称的相反塑性变形，变形符合钝化－锐化模型．复合加载条件下，随Ⅱ型分量的增加，裂端出现负应力三轴性水平的区域，最大应力三轴性水平值降低，纯Ⅱ型的约为纯Ⅰ型的一半，实际裂端的应力三轴性水平无论是分布形式还是水平值的高低都不满足由ＨＲＲ解所确定的应力三轴性水平     

基于平面应变模型的固化变形计算

基于三维模型的固化变形分析建模复杂且计算效率偏低。本文根据典型航空结构的固化受力特征,结合正交各向异性材料的平面应变理论,提出了一种用于固化变形计算的平面应变模型。通过与文献结果地比较,表明本文所提出的模型合理,基于平面应变模型的固化变形计算方法有效。     

双头单螺杆泵衬套有限元分析

用ANSYS对双头单螺杆泵衬套的受力情况作了有限元计算,为了提高计算效率,将螺杆泵衬套的有限元模型简化为平面应变模型求解。讨论了双头单螺杆泵衬套在受到均匀压力与非均匀压力,以及衬套和螺杆在静态接触的情况下,衬套内各点的变形、应力与应变的分布;揭示了双头单螺杆泵衬套的受力状态和变形规律。为双头单螺杆泵的结构优化设计及性能改善提供了参考依据。     

LY12CZ铝合金轴对称拉伸过程的计算模拟

用大应变弹塑性有限元程序对LY12CZ铝合金材料制成的轴对称光滑及切口试样在单调载荷作用下的变形场、应力场作了计算模拟，给出了在不同加载水平下，试样最小横截面上的应力场和变形场。计算结果表明：最小横截面上，光滑试样近似处于单向拉伸应力状态，且应力、应变均匀分布：而切口试样的轴向应变不再保持均匀一致；周向应变和径向应变不再相等也不再均匀分布。此时，Bridgeman公式所赖以建立的基本假设有较大误差。计算中采用临界空穴扩张比(VGC）准则来预测起裂，所得结果与试验结果较为吻合，表明切口试样从心部起裂，可将(VGC)发展过程用于预测切口试样的起裂位置。     

数字图像相关的不锈钢真实应力应变关系测量

工程上广泛应用的名义应力应变曲线,在材料发生大变形时,由于应力和应变不再沿着试件均匀分布,因而不能真实反映材料在塑性阶段的本构关系。在不锈钢标准板的拉伸试验中连续采集试件散斑表面的数字图像,采用数字图像相关技术对序列数字图像进行相关运算以获得其每个变形状态下的变形场,得到了整个拉伸过程中试件的变形形态。以光学虚拟引伸计的方法分别测量横向和竖向的实时应变数据,结合体积不变理论计算得到真实应力应变曲线。采用Johnson-Cook材料模型对真实应力应变曲线进行拟合,得到了塑性本构关系;最后根据以上实验结果和真实应力应变曲线获取了材料的力学特性参数。实验结果表明了基于数字图像相关方法对不锈钢真实应力应变关系测量的有效性和可靠性,对实验结果的真实应力应变曲线后处理,获得不锈钢材料的弹性模量为169 GPa,屈服强度为236.8 MPa,并获得了Johnson-Cook简化模型的所有三个参数A、B和n的数值。     

拉压平面应变状态下混凝土的强度准则

对砼坝中经常遇到的、而国内外研究较少的在平面应变状态下砼的变形和强度进行了试验研究．试验内容不仅包括压压状态，而且包括了试验难度大、但对设计起控制作用的拉压状态．给出了应力－应变关系曲线，并比较了平面应变状态砼在两侧向拉压与压压受力情况的变形和强度的差异．在分析试验资料的基础上，建立了以应力和应变表述的砼在平面应变状态下的强度准则     

一种新型深海耐压观察窗的应力分析与优化

大深度耐压开口结构的设计问题是深海探测装备研制过程中的关键技术之一。开口结构观察窗的受力变形是设计开口结构的基础。为使观察窗的内应力场、应变场和位移场均布,采用新型观察窗结构,从而在理论和计算两个方面进行探索,给出更为合理的应力计算公式,并探索了观察窗结构的优化设计问题。     

Ⅰ型平面应变定常扩展裂纹线场分析

本文合理地假设了近裂纹线塑性区外的弹性场的形式,从弹塑性理论的基本方程出发,通过在裂纹线附近弹塑性边界上应力和变形的匹配,得出了理想弹塑性不可压缩材料平面应变Ⅰ型定常扩展裂纹,近裂纹线的应力与变形场,以及弹塑性边界的单位法向量和长度,并基于裂纹前方一确定距离处的应变准则,给出了定常扩展判据.     

基于ANSYS的中厚板焊接有限元三维数值模拟

基于大型有限元分析软件ANSYS，对中厚板焊接的温度场和应力应变场进行三维数值动态模拟，并将计算量控制在可接受的范围内。建模时采用两种单元结合以获得焊缝处细密、远离焊缝处粗略的不均匀网格，热载荷施加过程中采用余量控制法，应力应变场的分析采取了一系列非线性措施。计算结果表明在焊接和冷却过程中角变形沿纵向并不总是线性分布的。     

变形晶粒三叉晶界迁移过程的晶体相场模拟

【目的】研究纳米多晶材料受力变形过程中微观结构(如内部晶界,位错等)的演化过程,揭示纳米多晶材料受应力作用的微观机理。【方法】通过晶体相场(Phase field crystal,PFC)模型,模拟多晶样品在外加应力作用下的变形过程,分析内部畸变能的变化情况。【结果】在外加双轴动态加载作用下,当应变较小时,样品中的晶粒没有发生较大的变形,以位错沿着晶界运动为主。随着应变的增加,样品开始出现晶粒旋转、晶粒吞并、大小角晶界迁移运动、三叉晶界发射和接收位错等现象。晶界释放位错有助于减少晶界表面能;吸收位错则增加了晶界表面能。【结论】晶体相场方法可以有效模拟多晶体材料塑性变形过程的微观结构演化。     

铝合金冷态流动应力数学模型

采用自制的平面应变压缩试验装置，对生产现场采集的5种铝合金进行了压缩试验，测定了冷变形条件下的流动应力，分析了各种变形条件对流动应力的影响．通过对8种结构形式流动应力数学模型的回归和分析比较，获得了结构简单、计算精度高、适合于现场计算机在线控制的数学模型．     

基于网格的矢量场纹理绘制算法

基于网格的快速点定位方法与彩色绘制方法，提出了矢量场纹理绘制算法，该算法减少了流线追踪时过多的重复计算，大幅提高了计算速度，使得实时产生的庞大数据得到了有效利用，更能满足工程中的各种需求.在三维可视化处理过程中的效果尤为明显，不仅能够显示矢量场的结构信息和变化趋势，更能通过彩色图形表示矢量场的大小.同时可以通过自我控制比例，更为灵活的突出所侧重的方面.涡轮盘剖面温度梯度场受热分析和三维连杆模型位移场受力分析实验验证了算法的实用性.     

螺旋桨流固耦合特性的数值模拟

基于ANSYS Workbench平台,利用其多场分析功能,采用求解RANS方程的方法,利用CFX求解器对螺旋桨3维流场进行数值模拟,利用有限元求解器计算螺旋桨结构响应,并将有限元求解器的设置输出为结构求解子程序,供CFX计算时调用以实现数据的实时双向传递,从而将流体计算与结构变形计算耦合起来,给出一种求解螺旋桨流固耦合问题的3维数值模拟方法,并通过与试验数据的比较验证了方法的可靠性.设定2种材料特性,对螺旋桨的水动力性能、桨叶变形及应力应变特性等进行了数值模拟.结果表明:材料特性对变形及应变较为显著,弹性桨的变形与应变较刚性桨约高1个量级;变形后的螺旋桨又对水动力性能及周围流场产生影响,弹性桨的推力和转矩均比刚性桨小.     

基于FBG-BOTDA联合感测的岩层运动试验研究

为研究采场上覆岩层运动过程中的应力应变,将准分布式布拉格光纤光栅技术(FBG)和基于脉冲预泵浦布里渊光时域分析的分布式光纤传感技术(PPP-BOTDA)联合应用于相似材料模型试验的测试中。在2 m平面应力模型内埋设2根分布式传感光纤和2个光纤光栅应变传感器,模型尺寸2 000 mm×180 mm×1 700 mm,几何相似比1∶250,测试主关键层由弯曲下沉发育至断裂的变形运动过程。试果表明,2煤开采过程中分布式传感光纤应变曲线体现了岩层的连续变形下沉,曲线中间位置出现应力集中;3煤开采过程中分布式传感光纤应变曲线体现了发生断裂的岩层运动,断裂后的岩层应力得到释放;连续变形下沉的岩层FBG传感器应变曲线呈宽缓峰状,应变值达到4 367.48με;断裂的岩层曲线呈尖峰状,最大应变值达到4 892.82με.实现了模型试验中主关键层由连续体转变为半连续体过程的实时监测。     

贮灰场防渗层结构静力稳定性数值分析

从环境保护的角度出发,针对灰水溶质运移污染地下水的问题,应用研制的混合防渗材料作为防渗层,通过有限元程序模拟贮灰场的实际运行条件,进行了贮灰场静力计算分析。结果表明：防渗层在灰场运行期间,沉降变形、应力水平及应变均不大,可保证防渗层及贮灰坝的结构安全性。     

恒剪速下胶凝原油初始结构破坏过程力学特性

恒剪切速率下,胶凝原油的受力变形过程分为两个阶段:一是应力递增的初始结构破坏过程;二是屈服后应力递减的触变过程.以试验为基础,研究不同剪切速率条件下,大庆、襄樊和苏丹GNPOC原油初始结构破坏过程的力学响应特性,同时以粘弹性Maxwell体为基础,推导描述胶凝原油初始结构破坏阶段应力-应变关系的本构方程,此外,推导了同轴圆筒式流变仪用于计算剪切应变的理论公式,并对同轴圆筒式流变仪所测剪切应变的物理涵义进行了分析.结果表明:推导的本构方程具有较高的预测精度和较好的普及性;在初始结构破坏阶段,胶凝原油具有非线性的应力-应变关系,且呈递减硬化特性;在试验选用的剪切速率范围内,剪切速率越大,胶凝原油的屈服应力和屈服应变也越大.     

铝合金触变压缩变形行为研究

采用Gleeble3800热模拟试验机,对NLC法制备的三种铝合金进行触变压缩变形行为研究,考虑热膨胀因素对流动应力的影响,对真应力-应变曲线数据进行修正.结果表明:其真应力-应变曲线均为动态再结晶型,随着变形量的增加,流动应力出现急剧下降,主要是由于外力作用下固体骨架迅速坍塌以及液相被挤出到试样表面.触变强度受变形温度、应变速率、变形量和材料初始强度的影响较大,而稳态应力仅受材料初始强度的影响较大.峰值应变值在0.06左右,稳态应变值在0.2～0.3之间.在实验设备设计与控制上保障了数据的可靠性,为建立半固态合金的本构关系奠定了基础.     

注塑件残余应力的载荷测量法

基于线性迭加原理提出了一种非破坏性的表面残余应力测量方法——载荷测量法,通过以一定的方式在注塑件上施加载荷来检测表面测点的应变,并计算出注塑件的加载应力和残余应力.结果表明:与工程上常用的钻孔法及剥层法相比,载荷测量法具有不破坏被测构件且检测成本较低的优点;在保证被测构件的受力状态处于弹性范围内的基础上,所提出的载荷测量法具有足够的检测精度.     

大展弦比飞机机翼弯曲变形分析和测试方法

将大展弦比飞机机翼简化为变截面悬臂梁结构。基于线性叠加原理,将变截面梁划分为n段,推导出梁挠度的计算方程。根据机翼实际尺寸,并考虑机翼自重和外挂载荷建立变截面梁模型,将梁划分为5段、10段、20段计算梁的挠度。利用ANSYS有限元软件中几何非线性迭代方法,分析变截面梁受均布载荷时的变形。理论计算结果和有限元仿真结果吻合,验证了该计算方法的有效性。为计算大展弦比飞机实际飞行过程中机翼实时弯曲变形,在机翼上布置应变计并进行地面标定试验,得到载荷与应变之间的关系方程和机翼各段的弯曲刚度。通过采集飞行实测应变数据,结合标定方程将机翼各测试切面应变-时间历程转化为载荷-时间历程,再利用挠度计算方程计算机翼的实时弯曲变形情况。为大展弦比飞机飞行过程中机翼变形测试提供了一种工程测试途径。