煤矿立井井壁与围土相互作用的实验研究

在自行改造、加工的高应力单剪仪试验系统上对饱和砾砂、粗砂、中砂、细砂同混凝土界面的剪切特性进行了一系列试验研究.通过对试验数据的分析发现,高应力下界面的本构关系可以采用非线性弹性-理想塑性模型,非线性弹性阶段与双曲线模型较一致,界面的强度准则符合无粘聚力的库仑公式,在此基础上导出了界面单元的弹塑性矩阵.对包括弹性和塑性2个变形阶段的情况,采用初应力法得到了修正的弹塑性矩阵.     

可压缩超弹性材料球体中预存微孔的增长

研究了一类含有微孔的可压缩超弹性材料球体在给定表面拉伸作用下的有限变形问题,得到了问题的解析解.讨论了预存微孔的增长与给定表面伸长之间的关系,通过数值算例分析了预存微孔半径大小对微孔增长的影响.结果表明,当给定的径向拉伸很小时,预存微孔几乎没有增长,但是当拉伸接近某个临界值时,预存微孔会迅速增长.     

双材料界面裂纹小范围屈服边界元分析

为适于界面断裂问题的分析，完善并发展了基于小变形弹塑性理论的弹塑性边界元子域法。根据双材料界面裂纹小范围屈服分析的一般性结论，对双材料界面裂纹小范围屈服问题作了计算。针对断裂理论的边界层模型，计算了小范围屈服场的全场解。结果表明，对界面裂纹小范围屈服分析，能够发挥边界元法的优势，利用较少的单元数即可深入到塑性区内部较深范围，以得到裂尖附近的应力场以及比较准确的塑性区形状和尺寸。     

弹塑性材料杆的相变分析

针对弹塑性材料的相变问题，对弹塑性杆中的相变分别进行了小变形和大变形分析．分析表明，相变可以在能应变软化的弹塑性杆中发生，相变的Maxwell应力、弹性相和弹塑性相的应变都可以被确定．对任一条假设的应变软化曲线，Maxwell应力直线和应变软化曲线所围面积的代数和总等于零，这和Ericksen对非线性弹性杆相变研究得到的结论一致．数值算例表明，跨越弹塑性杆相变界面的应变跳越一般很大，这时用小变形分析导致的误差也很大，必须应用大变形理论对弹塑性杆的相变进行分析．     

薄壁球壳TIG预变形焊接工艺的数值模拟

为解决大型薄壁球壳结构TIG预变形焊接的变形分析问题,提出了基于非线性数值计算程序的子结构分析方法. 将整体结构分为法兰-蒙皮子结构和蒙皮主结构两部分. 首先,对子结构进行预变形分析. 在此基础上采用热-弹塑性分析方法对带有预应力的子结构进行焊接热应力场分析. 最后将子结构与主结构组合,并释放约束,得到了焊接后整体结构残余应力及变形场. 结果表明,当焊缝边缘预应力接近材料屈服强度,可以将最大残余变形削减65%.      

无网格法在弹塑性材料大变形问题中的应用

利用无网格自然邻接点法分析弹塑性材料的大变形问题.选择更适合于分析固体力学弹塑性大变形问题的Lagrange分析格式,给出大变形情况下的弹塑性本构关系,得到增量形式的本构表达式和矩阵形式,编制了二维弹塑性无网格自然邻接点法大变形程序.最后,对悬臂深梁进行程序验证,计算结果与有限元法的比较结果表明该方法能够很好地解决弹塑性材料的大变形问题.     

一种考虑侧接触切向滑动的微凸体弹塑性变形传热模型

为了准确预测热成形中的界面传热特性,提出了一种考虑侧接触切向滑动的微凸体弹塑性变形传热模型.利用材料在塑性变形时的体积守恒原理,对单对侧接触微凸体在切向滑动时的传热模型进行分析,基于微凸体弹塑性变形理论,分析了粗糙表面上单对球形微凸体在侧接触切向滑动时的变形模式与接触压力的关系,推导出单对球形微凸体在弹塑性变形时的传热模型,并将推导模型与有限元法(FEM)的模拟结果进行比较,以验证其准确性.结果表明,所提出的模型在完全塑性接触条件下对接触压力的预测结果与FEM分析的结果接近.随着接触压力增大,侧接触微凸体的传热系数增大;随着滑动位移增大,产生的摩擦热增加,侧接触微凸体的传热系数增大.     

数控转台蜗轮转动元动作的热变形有限元分析

为研究数控转台传动系统元动作的热误差建模方法,首先介绍了元动作理论以及有限元数值模拟的温度场模型假设及边界条件,并分析了温度场仿真所需的摩擦机理及参数计算方法 .采用ANSYS仿真分析从稳态和瞬态两个方面对转动元动作进行数值模拟,并给出其中关键元动作的温升曲线,分析了元动作瞬态、稳态及热-结构耦合温度场和变形场,得到元动作温度分布云图、温升量及热变形量.通过热变形理论计算和热变形有限元分析,得到考虑动作件热变形的传动系统元动作热误差模型.     

不可压超弹性材料中微孔增长的定性分析

研究了在表面拉伸死载荷的作用下，一类含有微孔的横观各向同性不可压超弹性球体的有限变形问题，对球体内部微孔的增长进行了定性分析，得到了描述微孔增长量与拉伸死载荷平衡关系的方程；然后讨论了材料参数、微孔半径对微孔增长的影响；并且利用最小势能原理，证明了在某些情形下微孔增长的跳跃性；最后给出了数值算例．     

稠油热采井补贴管管柱界面粘脱分析与防治

稠油井注汽热采过程中,热应力易使补贴管与水泥环之间出现微裂缝、微环隙,致使界面出现粘脱现象,进而导致补贴失效。为延长补贴管使用周期,首先基于井下管柱三轴热应力理论与界面破坏准则,运用ABAQUS有限元软件建立热采井补贴管热力耦合三维有限元模型,模拟实际注蒸汽热采过程,得出补贴管-水泥-旧套管-水泥-地层系统的温度场、应力场分布规律及补贴管界面粘脱情况,并研究不同注汽温度、注汽压力、胶结强度等因素对补贴管界面粘结状态的影响;随后将预应力技术应用于补贴管二次固井过程中,并在不同工况下将施加预应力技术前后补贴管界面粘脱状态进行对比,界面粘脱长度显著降低;最后确定了不同温升条件下的预应力施加值,为二次固井与套损治理提供指导意义。     

温度对动态孔洞增长的影响

将孔洞化的概念推广到动态情况并考虑了温度效应对其影响.研究了弹塑性材料中一个球形孔洞从稳定到不稳定直到破坏的整个动态增长过程.得到了常载荷下孔洞增长率的封闭形式解．当孔洞半径趋于无穷，也就是失稳的极限情况下可得到孔洞增长率的一个有限值．此极限值与温度效应有关．文中还分析了孔洞增长时间随孔洞半径的变化规律，此规律也受到温度引起的热效应的影响.     

弹性固体材料中的空穴萌生与增长

建立了描述弹性固体材料中空穴萌生与增长的非线性数学模型,获得了空穴萌生明控制参数临界值的精确计算公式和空穴半径的精确表达式.在大变形几何分析中采用了对数应变度量,并且应用了Hooke弹性固体材料的本构关系.数值分析结果表明:当材料不可压时空穴萌生的临界载荷将略低于neo-Hooke不可压超弹性材料的相应计算结果,并且在空穴萌生后空穴半径将迅速增大,这与细观损伤力学和超弹性材料的空穴分叉理论的结论相一致;空穴萌生时环向应力将成为无限大;如果材料是弹塑性(韧性)材料,则会得空穴附近发生塑性变形,从而导致材料的局部损伤和破坏.     

低温诱导轮空化特性数值计算研究

为研究低温诱导轮的空化性能,对液氮诱导轮空化流动进行了数值计算研究.数值计算采用了考虑旋转修正的FBM湍流模型和考虑热力学修正的Singhal空化模型.数值结果与实验进行对比,验证了数值计算方法的准确性.结果表明,随着空化数的降低,诱导轮空化分为无空化、间隙空化以及回流涡空化三个典型阶段.在研究选取的温度区间内（77.5 K≤T≤83 K）,诱导轮不同空化阶段的分界点几乎不随温度变化.随着液氮温度的升高,诱导轮内部空穴体积呈现先增后减的趋势.对诱导轮空化热力学效应进行分析表明,当液氮温度较低时,热力学效应不显著,韦伯数主导着空化的发展;当液氮温度较高时,热力学效应增强,从而抑制了诱导轮内部空化的发展.      

Heat Transfer Process of Bubble during the Occurrence of Cavitation in Hydraulic System

Thermal characteristic of cavitation has great influence on the process of occurrence,development and collapse of bubble in hydraulic system. By choosing the stage of bubble growth as the research object,combining with the characteristic of the process of bubble occurrence and development in hydraulic system, and ignoring the impact of thermal radiation,the heat transfer situation of bubble growth was analyzed under appropriate assumptions of thermodynamic conditions in the bubble generation and development process. The mathematical expression of the temperature change of bubble was deduced using thermodynamic principle. Through combining the expression with classic Rayleigh-Plesset Equation,numerical calculation was carried out and the temperature variation over time（ or bubble radius） was obtained. The influences of convective heat transfer coefficient of bubble and polytropic exponent on the thermodynamic process of bubble were analyzed. Finally,the thermal characteristic of bubble growth after cavitation occurrence was summarized.     

内燃机滑动轴承气蚀损伤破坏过程

用MSC．Marc大型非线性有限元分析软件建立了轴瓦气蚀损伤模型,基于损伤力学理论对气蚀发生过程中气泡渍灭产生的微射流对轴瓦表面材料的力学作用过程进行了数值分析．结果表明：随时间增加,等效塑性应变和损伤量基本上为逐渐增大的趋势;轴瓦表面和接近表面的损伤量较大,越接近摩擦层和镍栅层的结合面附近损伤量越小．采用本方法可以有效计算轴瓦材料受微射流冲击载荷作用时的应变过程和损伤演变,由此提出了一种分析轴瓦表面气蚀磨损的损伤力学方法．     

饱和黏土的一维热固结特性试验研究

通过室内试验,研究了饱和黏土在不同温度作用下的固结效应.结果表明:温度对土颗粒的膨胀作用和孔隙比的收缩作用影响较小;高温作用下发生的热膨胀在一定程度上阻碍了变形的发生,高温条件下压缩指数较低温条件下有减小的趋势.但渗透性的增强使得该现象逐渐减弱.随着温度的升高,先期固结应力均随之减小.通过反分析得到了两种黏土的材料参数γ.材料参数γ越大,相同温度下的归一化先期固结应力越小.温度越高,水溶液的黏度越低,越容易被排出,其渗透系数越大,超静孔隙水压的消散越快,所以超静孔隙水压随着温度的升高而减小.渗透系数随着孔隙比的升高而升高.粒径较大试样的渗透系数大于粒径较小试样的渗透系数.     

日光直射下混凝土梁的力学响应

依据热量平衡原理建立混凝土梁结构在等强度日光直射下的瞬态热传导数学模型,依据此模型导出其内部温度场的解析解,由此得到日光直射下混凝土梁在任意时刻的温度分布.通过弹性理论由位移法求解得出梁在该温度场下的温度应力及热变形响应,分析了温度应力随日光照射时间的变化;为验证数学模型的有效性,进行了日光照射模拟实验,采用碳纤维混凝土涂层梁的电热效应使梁内温度场发生变化,并将梁上下表面的温差及梁跨中挠度与模拟实验结果进行了比较;分析了混凝土材料的导热系数对温度应力和变形的影响,由此结果说明可以通过提高混凝土材料的导热系数来减小日照引起的温度应力及变形.     

PBX9501炸药冲击响应的物质点法模拟

采用Uintah计算程序中的物质点方法对PBX9501炸药的冲击响应进行了细观数值模拟.基于PBX9501的细观显微图像建立了相应的二维计算模型,并通过以固定速度运动的活塞对炸药进行冲击加载.模拟结果表明,冲击加载下在炸药颗粒边界出现较大的塑性应变,随后,塑性应变能转化为热能,导致颗粒边界区域温度急剧升高形成热点.文中还研究了冲击波强度对炸药冲击响应的影响,发现随着冲击波强度的增加塑性应变和温升分布并未发生明显改变,但是塑性应变和温升的值都大幅增加.也就是说,冲击波强度越大,导致的热点温度越高.     

化学法制备氧化物弥散强化钢中强化相（Y2O3）形成机理

开发了一种新型的制备氧化物弥散强化(ODS)铁素体钢的方法,用该方法研制的12Cr--ODS钢具有优异的室温和高温拉伸强度、较低的韧脆转化温度、良好的抗蠕变性能和抗辐照肿胀性能.分析了预合金粉末中氧化物(Y2O3)经焙烧热分解、热等静压的界面反应和热变形析出过程和演化行为,并提出选用合理的工艺技术有利于氧化物强化相均匀化.     

变形影响下液滴热毛细迁移运动的瞬态行为

该文研究了在变形影响下的液滴热毛细迁移运动的瞬态行为.研究采波前追踪法描述可变形液滴的运动界面,整个控制方程使用有限差分法进行离散求解.随着液滴向高温区域迁移,液滴界面上平均界面张力不断减小,导致液滴变形不断增大.为此我们引入了一个实时毛细数以描述迁移过程中液滴在不同温度下的界面张力大小.研究发现随着液滴变形不断增大,密度小于/大于母液密度的液滴迁移速度会持续降低/增加.