梁腹板开孔低温冻结光弹性实验

应用光弹性原理及方法,根据"混合几何相似原理"对研究对象进行缩比、模型设计.模型由低温环境冻结树脂材料制作而成.对简支梁中心大尺寸腰圆形腹板开孔和固支梁近支座圆形腹板开孔及其不同补强方式进行了光弹性实验.利用估判主应力迹线的方法,确定零级条纹,通过应力冻结、切片获得了12个模型的孔边条纹图和应力集中系数.并与数值计算结果作了比较.为优化设计和调整数值计算提供了有价值的依据.

基于扭转试验的大变形本构关系分析

研究采用实心圆轴扭转试验标定大变形弹塑性本构关系时客观应力导数的影响问题.给出了在实心圆轴扭转试验中,几种常用旋率的具体形式.应用等向强化的J2流动塑性理论,建立了以扭转试验的应力—应变曲线为基准的,分别由Oldroyd、广义Jaumann应力导数和相对于变形率标架旋率的应力导数表述的大变形弹塑性本构关系.所得各本构关系中的塑性刚度函数与由Jaumann客观应力导数给出的塑性刚度函数形式相同,说明用扭转试验标定大变形弹塑性本构关系时,塑性刚度函数不受客观应力导数的影响,本构形式相对稳定.

圆锥螺旋弹簧的非线性理论研究

螺旋弹簧是大柔度构件,工作时发生很大变形.工程上沿用的密圈弹簧理论和疏圈弹簧理论均建立在由变形前位形分析内力和变形的基础上,因而发生较大偏差.文中以圆锥螺旋弹簧变形后的平衡位形分析计算其受力和变形,导出了非线性公式.文章详细计算、分析了几个理论的计算结果,并对圆柱螺旋弹簧进行了精确测试,从测试结果出发,对上述理论进行检验,表明文中理论的精确性和优越性.文中通过对经典的等螺旋升角圆锥弹簧理论的修正,给出了非线性理论解析公式.并通过对圆柱螺旋弹簧的精确测量,结果验证了本文的非线性理论是正确的.

无限平面矩形开孔的应力场分析

为了讨论矩形孔的孔边应力集中情况 ,采用复变函数理论与保角映射技术 ,将含矩形孔的无限域保角映射到单位圆内 ,求得了含矩形孔的无限大板在单向应力状态及纯剪切状态下的孔边应力 ,对几种不同边长比的矩形孔进行了系列计算 ,并将结果图谱化 .给出了孔边峰值应力随边长比、方位角及圆角曲率半径的变化规律 .通过光弹性实验 ,验证了理论计算结果的正确性 .利用叠加原理 ,将文中的计算结果组合 ,可以分析各种不同受力时的孔边应力 .

并联组合弹簧的力学性能分析

在工程实际中,为了改善弹簧的使用性能和特殊要求,常采用由多根螺旋弹簧构成的组合弹簧.本文主要由密圈弹簧理论出发,详细讨论了工程上广为采用的并联圆柱螺旋组合弹簧的轴向变形、横向变形、复合应力、压簧稳定性、自由振动频率及疲劳强度的性能.给出了能够便于工程应用的计算公式.

船体结构非圆孔口问题的复变函数解

针对船体焊接结构上甲板大开口边缘,舱壁开口边缘的应力集中现象严重影响船体强度这一问题,根据弹性力学基本理论,引入保角变换技术,以无限大平板一般形状孔口为算例,给出了适合数值计算的复变函数解法.并且按照这一方法编制了相应的计算程序,具体计算了船体结构和工程中常见的曲线孔口———六角形孔和腰圆孔在均匀拉伸和纯弯曲两种情况下的孔边最大应力、应力分布及腰圆孔长宽比对应力集中问题的影响,并对比了板宽变化对孔口应力的影响.实算结果与有关文献及边界元法的计算结果十分吻合.

1Cr17Ni2钢晶间腐蚀试验

通过一系列试验 ,分析、探讨了

扭转冷作硬化对低碳钢高低应变率力学性能的影响

钢材可通过多种冷作硬化方式提高其后屈服强度.低碳钢在拉伸时,由于发生颈缩现象使低碳钢内部无法积累大量的塑性变形能,不能使低碳钢充分硬化.为研究钢材硬化最佳值,对低碳钢试样在低应变率(10-2s-1)下进行不同程度的扭转变形后,进行了低应变率(10-2s-1)的拉伸和压缩测试以及高应变率(103s-1)的压缩测试.实验结果表明钢材在低应变率下进行不同程度的扭转冷作硬化可分别提高拉伸极限、压缩后屈服强度以及冲击载荷作用下的后屈服强度.在综合考虑硬化增强效果的基础上,推荐Q235钢材进行扭转冷作硬化时,材料内部累积的变形能密度应低于6400kJ/m3.

两种约束圆轴扭转实验确定大应变本构关系

针对大应变本构关系的参数标定问题,采用实心圆轴扭转实验进行了研究.分别对一端自由实心圆轴和两端固定实心圆轴的大应变扭转变形和扭转应力进行了分析.对于大应变等向强化弹塑性本构模型,基于Kirchhoff应力的Jau-mann应力导数,采用实心圆轴扭转实验标定了弹塑性本构模型中的塑性刚度函数.对一端自由实心圆轴扭转实验,讨论了轴向伸长变形和径向变形对塑性刚度函数的影响.对于两端固定实心圆轴扭转实验,讨论了轴向正应力对塑性刚度函数的影响.结果表明,实心圆轴扭转时的Swift效应对大应变本构关系有影响,影响程度与轴向和径向变形及轴向正应力相对于剪应变的变化率有关.

含矩形孔无限域应力集中的系列分析

采用复变函数理论与保角映射技术,求出了含矩形孔的无限域在孔边承受均匀内压时的应力,以及同时承受孔边均匀压力和无限远单向拉力时的应力.分析了矩形孔的边长比、圆角曲率半径及方位角对孔边应力集中的影响,给出了孔边峰值应力随边长比的变化规律.对几种不同边长比的矩形孔进行了系列计算,并将计算结果图谱化,便于工程应用.解答可移植到含孔无限大板的平板弯曲问题.

基于应力的广义Jaumann导数的大变形本构关系

研究了用实心圆轴扭转实验标定大变形弹塑性本构关系的问题.首先进行了A3钢的单向拉伸和纯扭转实验,分析了两种实验的应力应变曲线特性,给出了实心圆轴扭转实验中变形率d、相对旋率Ω和广义Jaumann导数的具体形式.然后以应力的广义Jaumann导数作为客观导数,应用等向强化J2流动塑性理论,建立了由扭转实验的τ—γ曲线标定的大变形本构关系形式.结果表明,对应广义Jaumann应力导数的扭转大变形本构关系与对应Jaumann应力导数的本构关系形式相同.

基于应力Oldroyd导数的大应变本构关系

以扭转实验测得的τ-γ曲线为基础,采用各向同性硬化大应变J2流动本构理论,给出了基于Kirchhoff应力的Oldroyd客观导数的塑性刚度函数h的表达式,建立了相应的大应变本构关系。同时分析了以应力的Jaumann导数tΔ0与变形梯度F的第三不变量J的比tΔ0/J为客观应力导数时的情况,所得结果与由Jaumann客观应力导数给出的结果相同,从而说明用扭转实验标定大应变本构关系时,本构形式相对稳定。

纯弯曲梁上的矩形孔的边长比对应力集中的影响

为了讨论含矩形孔的梁的应力集中情况,采用复变函数理论与保角映射技术,求出了含矩形孔的梁在纯弯曲状态下的孔边应力,分析了矩形孔的边长比、孔的方位角对孔边应力集中的影响,给出了孔边峰值应力随边长比及孔的方位的变化规律.对含几种不同边长比矩形孔的梁进行了系列计算,并将计算结果图谱化,便于工程应用.

实心圆轴扭转问题中的旋率分析

给出由实心圆轴扭转实验标定大变形本构关系时的各种旋率张量。由于实心圆试件在扭转过程中变形具有较好的均匀性,所以用于标定大变形本构关系问题比拉伸试验更为合理。在圆柱坐标系下讨论实心圆轴扭转试验中用于表述客观应力率张量的各种旋率形式,给出有意义的理论结果。扭转问题中旋率的分析为今后建立基于扭转试验的各种大变形本构关系打下基础。

基于变形率标架旋率的大变形本构关系

选用扭转实验标定大变形弹塑性本构关系,讨论在实心圆轴扭转实验中,变形率标架旋率Ωd的具体形式。以应力相对于变形率标架旋率Ωd的导数to0bj[Ωd]作为客观导数,应用各向同性硬化的J2流动塑性理论,建立由扭转实验的τ—γ曲线标定的大变形本构关系形式。所得结果与由Jaumann客观应力导数给出的结果相同,从而说明用扭转实验标定大变形本构关系时,本构形式相对稳定。

对称双圆弧柱壳的非线性屈曲

对于潜艇艇体耐压壳结构,屈曲特性在设计中被广泛关注。针对一种新型潜艇耐压艇体结构-对称双圆弧环肋柱壳,推导了相应的弹塑性失稳系数。采用非线性大挠度理论,给出了静水压力作用下含初始缺陷的对称双圆弧环肋柱壳大挠度弹塑性屈曲临界压力计算式。讨论了开口角、周向相当波数和初始几何缺陷对临界压力的影响。计算结果表明,开口角对结构弹塑性屈曲的临界压力影响很小,而周向相当波数是影响临界压力的主要因素。

螺旋弹簧的非线性理论及实验研究

本文通过对经典的圆柱螺旋弹簧理论的修正,给出了非线性理论解析公式.还通过对螺旋弹簧的精确测量和处理,验证了本文的非线性理论.

混合几何相似原理在船模光弹试验中的应用

本文提出大型结构模型试验的混合几何相似原理，并介绍了它在船舶立体分段光弹性模型设计中的应用，以及模型的制作、冻结、测量、换算及结果分析。

实心圆试件扭转试验确定大应变本构关系

提出并完成了通过实心圆轴扭转试验建立大应变本构关系的方法．它比单向拉伸试验所 得到的本构关系更为精确．因拉伸实验变形较大时试件伸长和变细对测量结果有影响；尤其在 “颈缩”后，很难对有关力学量作有效测量和分析．即扭转本构关系的描绘更为完整．以低碳钢 为例，扭转本构关系所描述的有效区间比拉伸本构关系大十余倍．该方法将有利于探讨研究更 大应变下的材料力学行为．

实心圆轴扭转测定本构关系的概念和方法

本文提出了实心圆轴扭转试验建立有限应变本构关系(τ-γ曲线)的概念,并在文[1]工作的基础上完成了通过实心圆轴扭转试验建立文献[6]形式的有限应变本构关系的方法.它比单向拉伸试验所得到的本构关系更为精确.因拉伸实验变形较大时试件伸长和变细对测量结果有影响,尤其在"颈缩"后,很难对有关力学量作有效测量和分析.扭转本构关系的描绘也更为完整.以低碳钢为例,扭转本构关系所描述的有效范围比拉伸本构关系大十余倍.本文方法将有利于探讨研究更大应变下的材料力学行为.