粘塑性薄壁管中复合应力波的传播特性研究

以本构关系一般理论为基础,导出了计及材料功硬化效应和应变率硬化效应的粘塑性薄壁管的本构关系及管中复合应力波的控制方程,应用有限差分方法研究了在压扭复合冲击载荷作用下粘塑性薄壁管中复合应力波的传播特性与演化规律,分析了复合应力波的耦合效应以及薄壁管中粘塑性参数和功硬化效应对复合应力波传播与演化规律的影响,并对有关现象进行了分析和解释。

梁腹板在弯、剪及局压复合应力作用下的屈曲分析

前钢结构设计规范(GBJ17-88)中有关梁腹板局部稳定的计算公式来源于无限弹性完善板假定,一方面与构件的实际工作状况有一定出入,导致计算结果有时会偏于不安全;另一方面又与有关钢梁在弯曲正应力作用下的强度计算公式(考虑截面部分进入塑性)不相协调。针对《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中变动较大的该部分设计内容,本文考虑不同的几何参数及弯、剪、局压多种应力组合工况对梁腹板屈曲临界应力的影响,对修订后的梁腹板横向加劲区格在复合应力作用下的临界应力相关公式进行了大量的有限元分析与计算;重点考察了梁腹板的弹塑性屈曲性态及规范(GB50017-2003)中相关公式所具有的设计安全度。在此基础上,提出相关的设计建议,供规范修订及进一步的研究参考。

拉/扭复合应力下脆性材料断裂的一般准则

根据脆性材料的正应力断裂准则,提出适用于在拉/扭复合应力下无机玻璃(包含陶瓷)等脆性材料的断裂准则,并利用文献中的试验结果对该准则进行了客观的校验。提出的拉/扭复合应力下结构陶瓷材料的断裂准则,既适用于脆性材料的光滑试件,也适用于具有不同应力集中系数的切口试件或结构件。此外,该准则具有简洁的形式,不含任何经验常数;更重要的是,可以根据抗拉和抗剪强度的概率分布,求得拉/扭复合应力下结构陶瓷材料带存活率的断裂准则。

光弹性法测定圆轴弯扭组合变形复合应力强度因子

带环形裂纹的圆轴在弯扭组合变形时,离中性轴最远的裂纹尖端处于Ⅰ、Ⅲ型复合裂纹状态.三维光弹性应力冻结法是测定复杂三维问题的有效方法.本文采用机加工方法制作圆轴模型的裂纹,并利用双参数法测定I型应力强度因子,利用切片逐次削去法测定III型应力强度因子.与数值解比较,本文的实验结果误差较小,而且实验方法简便易行.

复合应力场下制备自增强的HDPE管材

利用自行研制的先剪切后拉伸的挤管口模,对3种不同配比的HDPE6100M/HMWHDPE共混物挤出管材的周向、轴向强度进行研究,实验中发现少量的HMWHDPE有利于HDPE管材在复合引力场挤出中实现力学性能的双向自增强,预示了少量的HMWHDPE有利于诱导HDPE6100M分子沿应力场方向取向、结晶。

复合应力场双向增强塑料管材的研究

利用自行设计制造的剪切拉伸双向复合应力场挤管装置,在常规生产工艺条件下高效地生产出了高密度聚乙烯管材。对该管材的双向增强问题及剪切转速对增强效果的影响进行了研究探讨。结果表明,本方案可同时实现管材的轴向和周向性能的双向增强,且挤出效率较高,有较广的应用前景。

深部巷道围岩在复合应力场中的稳定性数值模拟分析

选用 2D—σ有限元计算软件对深部巷道围岩在复合应力场中的稳定性进行了数值分析 ,着重讨论深部巷道围岩的变形特征、塑性区发育特征、围岩应力分布特征和围岩破坏机理 。

聚乙烯在复合应力场中固态挤出成型的研究

采用具有复合应力场的挤出口模 ,固态挤出HDPE以获得双向自增强片材。研究表明 ,所得到的自增强片材的纵横向强度都有明显提高 ,微观测试表明 ,在试样内部生成大量排列有序、取向程度很高的微纤结构 。

径向惯性对薄壁圆管中弹塑性复合应力波传播的影响

弹塑性压扭复合应力波在薄壁管中的传播特性 ,已得到较为深入的研究 ,但为得到简单波解 ,大部分研究忽略了薄壁圆管中与径向惯性有关的周向应力σθ 的影响 .该文采用便于动态数值方法应用的增量型弹塑性本构关系 ,应用有限差分数值方法 ,计算了考虑径向惯性效应的弹塑性薄壁管中复合应力波的演化规律和传播特性 ,并与无径向惯性效应的计算结果作了对比 .

航空齿轮复合应力的计算机模拟

在对弧齿锥齿轮啮合分析及发动机附件传动系统动态分析的基础上，确定一对啮合齿轮间所承受的动载荷、相应的轮齿弯曲动应力及行波共振应力后，首次提出了一种新的齿轮动弯曲应力与行波共振应力复合分析的方法，使齿轮应力分析更加符合真实情况。

压-剪复合应力波作用下材料动态断裂韧性研究

提出亚微秒单脉冲应力波载荷作用下Ⅱ型裂纹的平板冲击实验技术 .加载率为dK dt～ 10 8MPa·m1 2 ·s-1.实验中由锰铜应力片和弹性波理论分别测定和计算了压应力 ;通过微观分析确定了动态裂纹的平均扩展长度 ;引进等效应力强度因子 ,用动态断裂理论确定了 6 0 #钢的动态断裂韧性KⅠd和KⅡd ;

复合应力场双向自增强聚乙烯管材的性能与形态结构

采用自制的剪切拉伸双向复合应力场挤管装置,在常规工艺条件下生产了3种双向自增强的高密度聚乙烯(HDPE)管材。当剪切套转速控制为20 r/min时,牌号为2480、HD4801EX和5421B的HDPE挤出的管材周向拉伸强度与常规挤出管材相比,依次增加24.8%、41.7%和21.5%,而轴向拉伸强度的增加幅度依次为12.7%、16.8%和10.4%。通过SEM、WAXD和DSC测试手段对HDPE(2480)试样进行微观结构分析,发现其经过复合应力场后管材内部的微观结构仍是球晶,但晶体尺寸有所减小,熔融峰升高,结晶度增大。同时,管材周、轴两向的衍射强度都增强,分子链取向有所增强。

拉弯复合应力下表面裂纹疲劳扩展规律研究

拉弯复合应力状态广泛存在于压力容器接管及几何形状不连续的过渡区,容器的使用寿命往往取决于这些区域的抗疲劳强度。本文对拉弯复合应力下半椭圆表面裂纹疲劳扩展规律进行了实验研究,用等参拟协调三维有限元分析了拉弯复合应力下表面裂纹试件的应力强度因子计算方法。通过对40Mn2A中碳钢的实验研究证明了在拉弯复合应力下表面裂纹的疲劳扩展规律当c向的ΔK_c′=0.9ΔK_c时,a向和c向可用同一Paris公式来描述。

航空锥齿轮复合应力的分析

本文强调了研究航空齿轮齿根复合应力的必要性,并就弯曲应力和行波共振应力介绍了复合应力分析方法。文中针对某航空附件传动系统,计算了锥齿轮齿根弯曲应力、行波共振应力及其复合应力,通过分析讨论,获得了一些重要结论。

复合应力场双向自增强聚丙烯管材的研究

采用自制的剪切拉伸双向复合应力场挤管装置,在常规的生产工艺条件下生产出了双向自增强聚丙烯(PP)管材。当剪切套转速为10r/min时,剪切旋转段的温度为190℃,PP的周向和轴向拉伸强度较常规管材分别提高了21.4%和21.1%。通过电子显微镜、多晶X射线衍射仪和差示扫描量热仪等手段对PP管材试样进行了微观结构分析,结果发现,经过复合应力场后,管材内部已不再是明显的球晶结构,晶体规整性增强,熔融峰升高,结晶度增大。同时管材周、轴两向的衍射强度均增强,分子取向有所增强。

复合应力场对PE-HD／PP／SGF取向结晶的影响

利用自行设计制造的剪切拉伸双向复合应力场挤管装置制备了双向增强的高密度聚乙烯/聚丙烯/短玻璃纤维(PE-HD/PP/SGF)管材。采用大角X射线衍射法和差示扫描量热法研究了该双向应力场对复合体系分子取向行为和结晶行为的影响。结果表明,剪切拉伸双向复合应力场能改善体系分子的取向并促进体系结晶。管材周向晶面的衍射强度提高了近80%,而轴向晶面提高了100%以上;α晶的结晶度从65.69%提高到66.87%,β晶的结晶度从1.39%提高到2.17%。

高强度螺栓复合应力系数和预拉力损失试验与统计分析

本文对M27和M24两种直径高强度螺栓进行了复合应力系数测定和预拉力损失试验。试验和统计结果表明,高强度螺栓复合应力系数在1.11～1.13之间;24小时预拉力损失5～7％;复合应力系数和预拉力损失百分率满足正态分布规律。

双向复合应力场挤出成型双向增强SGF／HDPE/PP管材的结构与性能

利用自行设计制造的剪切拉伸双向复合应力场挤管装置生产出了双向增强的短玻璃纤维/高密度聚乙烯/聚丙烯(SGF/HDPE/PP)管材,研究分析了应力场对复合体系管材的拉伸强度、微观分子取向和结晶的影响。结果表明,在200℃以下时,该应力场能改善管材的强度,在保持管材轴向拉伸强度不降低的情况下,其周向拉伸强度的最高改善量达到40.9%,且随着温度的升高而逐渐提高;分子的结晶度也随着温度和转速的升高而增加;同时该应力场促进了分子的取向分布,但分子的解取向效应却随着温度的升高而变得更加严重。

复合应力场下挤出HDPE增强管材性能的研究

用自行研制的能产生先剪切后拉伸的复合应力场挤出成型装置,挤出高密度聚乙烯(HDPE)管材,对管材周向、轴向力学性能进行了初步的研究。与一般牌号为DGDA6098的HDPE比,在HDPE中添加高相对分子质量高密度聚乙烯(HMWHDPE)后,发现HMWHDPE能够诱导HDPE沿应力场方向产生大分子取向和结晶。利用差示扫描量热仪(DSC)和扫描电镜(SEM)检测手段对试样的凝聚态结构进行分析,证实了复合应力场下制备的自增强管材双向力学性能都提高了。

脆性材料中倾斜裂纹扩展的数值模拟与复合应力效应研究

该研究应用一个材料失效分析模拟软件MFPA^2D，以硼玻璃作为典型的脆性材料，通过对单向拉伸下含不同倾斜角度裂纹玻璃失效情况的数值模拟，重点研究含不同裂纹角的倾斜直通裂纹玻璃试样存单向拉伸下的复合应力效应。研究表明，在这种情况下裂纹尖端存在的三种类型应力：KⅠ，KⅡ及平行应力对裂纹扩展有不同的作用。对于脆性材料的平面应力问题，KⅠ是裂纹扩展的主要因素，KⅡ起辅助作用，平行应力对裂纹扩展有抑制作用。这与传统概念所认为的对于玻璃和陶瓷类脆性材料，断裂完会由Ⅰ型应力强度决定有所不同，对于认识脆性材料的失效机理和断裂预防具有积极意义。