双材料叠合悬臂梁受集中荷载作用的解析解和有限元分析

以两根等长等宽等高的矩形截面异质双材料叠合悬臂梁为对象,研究双材料叠合悬臂梁受集中荷载作用时的解析解和有限元解。先利用弹性理论对双材料叠合悬臂梁进行内力分析,然后利用有限元分析软件对双材料叠合悬臂梁进行数值模拟分析,并将模拟结果和应力解析解进行比较。结果表明:叠合梁上、下两层梁中,弯矩-剪力是按照其刚度来分布的,当上层梁自由端上所承受的外力总和大于或等于某值时,上层梁与下层梁的弯矩才能维持相对稳定的接触;解析解和有限元解比较一致,验证了弹性理论应力解析解的正确性。

均布载荷作用下正交异性组合简支梁的弹性理论和数值研究

正交异性材料组合简支梁可以发挥由一种材料组合而成的单根梁所无法比拟的优势。文章采用弹性力学中的半逆解法,首先,基于弹性力学的基础假设,推导出了在均布载荷作用下正交异性组合简支梁的应力分析解析式。然后,运用ANSYS软件进行模型的数值模拟。将ANSYS模拟得到的结果与理论解析解的求解计算结果进行比较,进一步佐证理论解析解的可行性和准确性。最后,根据所研究的内容和结果对未来的研究方向进行展望,并对实际工程中的应用提出了一些比较合理的建议。

塑性材料拉伸时加载速率对屈服强度影响的分析研究

通过对塑性材料在常温下进行不同加载速率的拉伸试验,分析加载速率与材料屈服强度之间的关系,并通过最小二乘法拟合、指数函数拟合、对数函数拟合、幂函数拟合和拉格朗日插值拟合进行加载速率与材料屈服强度之间的曲线拟合。曲线拟合结果表明:屈服强度关于加载速率增加而增大,屈服强度从最小值283.67KPa,增大至303Kpa,增大值所占比例为6.38%~6.81%;六阶曲线拟合图最能反映屈服强度与加载速率的关系。

新工科背景下力学实验教学的探究与实践

根据新工科人才的培养目标,结合力学实验教学项目—板形偏心构件的拉伸实验,探讨在创新综合力学实验教学过程中,如何从教学项目、教学方法、教学内容和教学流程上,充分发挥学生的主体学习能力、实践动手能力、合作沟通能力和解决问题能力。实践证明,创新综合力学实验教学方式取得了良好的教学效果,是一种在教法和学法上适合我国“新工科”发展要求的力学实验教学模式,是培养具有扎实力学分析能力的创新型“新工科”人才的重要途径。

扭速对脆性材料强度和剪切模量的影响分析

以脆性材料为研究对象,通过扭转试验研究扭转速率对脆性材料的扭转强度和剪切模量的影响.首先对脆性材料发生扭转时表面的应力状态进行分析,通过扭断后不同的断口形态来判断断裂的原因;然后以脆性材料的典型代表材料铸铁试件进行分组扭转试验,得到不同扭转速率下铸铁试件的扭矩图和扭转数据;最后对其扭转强度和剪切模量进行分析,得出结论:当扭转速率从小开始增加时,由于在弹性范围内,材料仍具有弹性可以承受较大形变不会被破坏,因此剪切强度极限和剪切模量都会增加.然而当扭转速率超过了材料所能承受的弹性极限,材料就会变形而失去弹性,从而导致剪切强度极限和剪切模量减小.

矩形截面悬臂梁斜弯曲应力分析和实验探讨

以矩形截面悬臂梁为研究对象,研究其斜弯曲时的应力分布和中性轴位置。首先分析了矩形截面悬臂梁自由端受倾斜力作用时的挠度,定义了斜弯曲的概念;然后对矩形截面悬臂梁斜弯曲进行应力分析和中性轴位置分析,得到了矩形截面悬臂梁斜弯曲时正应力的计算公式和中性轴位置方程;最后采用电测法实验,探讨不同夹角φ对矩形截面悬臂斜弯曲梁正应力大小的影响。结果表明:随着作用力F的方向与z轴平行轴夹角的不断增大,各测点应力的理论值和实验值的相对误差越来越大。矩形截面悬臂梁斜弯曲时任一横截面形心合力方向不一定垂直于中性轴,并且由于切应力很小,其对弯曲梁强度的影响往往忽略不计。

电阻应变片灵敏系数标定和横向效应系数测定

目的:实现对电阻应变片灵敏度系数的标定和横向效应系数的测定。方法:首先推导出电阻应变片灵敏度系数和横向效应系数的理论计算公式,然后将被测电阻应变片分别粘贴在等强度梁上,在等强度梁上放置一个三点挠度计,采用电测法,分别记录各级载荷作用下每片应变片的应变读数和三点挠度计读数,最后将读数代入理论计算公式,实现对电阻应变片灵敏度系数和横向效应系数的标定。结果:电阻应变片的灵敏度系数为K=2.26,横向效应系数为H=0.3984%。结论:该方法能够提高电阻应变片的精度。

两节点十六自由度新型夹层梁单元位移分析

传统夹层梁理论认为梁在变形过程中,厚度方向尺寸保持不变;同时结构发生平面弯曲时平截面假设成立。当用该理论分析短、粗或软夹层梁时,误差较大。以一种两节点、十六自由度梁单元,用于解决上述问题。该单元摒弃传统的平截面假设,同时在计算过程中考虑梁在横向的可压缩性。将梁沿厚度方向视为三层,上下层使用传统梁单元理论建模,每层每节点三自由度;中间层视为平面问题,每节点两自由度。创建物理方程、几何方程及详细推导过程,利用最小势能原理得到单元体平衡方程。

参量对正交异性矩形膜结构非线性振动的影响

本文主要研究了参量对正交异性矩形膜结构非线性无阻尼振动的影响。首先用解析法求得正交异性矩形膜结构在大挠度下的自由振动频率近似解析解,然后利用MATLAB编程分别计算在不同的初始预张力作用下膜面振动频率随膜面密度变化和在不同边长尺寸下膜面振动频率随膜面初始位移变化,最后分析得到了各参量对膜面振动频率的影响规律。

高速列车车顶受电弓气动噪声仿真研究

随着我国高速动车组运行速度的不断提升,其产生的噪声对乘客舒适度及周边环境的影响也日愈严重。列车运行时,其噪声源主要包括振动噪声、气动噪声和牵引电机等设备产生的噪声。利用ANSYS的FLUENT流体力学分析模块,建立了350 km/h下受电弓三维有限元仿真分析模型,求解了列车不同运行速度下受电弓表面脉动压力及环境中的噪音强度。研究成果为抑制列车高速运行时受电弓的产生的噪音污染提供了一定的理论基础。

叠梁、复合梁应力分析与实验

本文分析了铝—钢叠梁与铝—钢复合梁在纯弯曲状态下的应力分布规律,导出了理论计算公式,并通过实验对其正确性进行了验证。结果表明,计算值与实验值的相对误差很小,简化计算方法可用于工程实践。

高速动车组受电弓气动噪声数值仿真分析

随着我国高铁的不断提速,列车运行时所产生的气动噪声占总声压强的比例也越来越大,不仅影响车厢内乘客的乘坐舒适度,还可能对铁路沿线区域周边环境带来噪音污染。为此建立高速动车组"受电弓-绝缘子"仿真模型,求解列车不同运行速度下受电弓表面噪声频谱特性,分析受电弓周围空间环境的噪声分布情况。分析得出:当列车以300 km/h时速运行时,受电弓产生的气动噪声在列车周边25 m外最大声压级为99.3 d B。以上结论为抑制列车气动噪声提供了理论依据。

新工科背景下力学实验教学体系构建与实践

在新工科背景下,需要改变传统教学的授课次序和授课方式来构建模块化课程体系,应用模块化教学思想,以实用、够用为原则,拟建立面向工科不同对象的统一力学实验课程体系,并根据专业特性提供不同的学习模块,探索一种在教法和学法上适合我国"新工科"发展要求的力学实验教学模式,为培养具有扎实力学分析能力的创新型"新工科"人才进行思考与实践。

铝-钢组合梁应力分析与实验

本文首先研究了由两根材料不同、截面不同的梁胶合而成的组合梁,处于纯弯曲状态下,横截面上的正应力分布规律。然后根据变截面原则,将两种材料组成的截面变换成一种材料的等价截面。由于变换截面后的组合梁必须与原来的组合梁具有相同的中性轴和相同的抵抗弯矩的能力,所以可以计算出变换截面后的组合梁的截面尺寸。最后通过实验测试组合梁变截面前和变换截面后各测点的应变值,根据胡克定律计算出相应的应力值,再与理论值进行比较,计算出各测点的相对误差。

板形圆框拉伸实验的创新研究

结合材料力学实验教学改革实践,设计了创新实验教学项目——板形圆框的拉伸实验.以自制板形圆框试件为研究对象,首先对板形圆框试件进行理论分析,计算出板形圆框试件0°~60°内表面和外表面应力的理论值;然后设计实验方案并操作,测量出板形圆框试件0°~60°内表面和外表面的切向应变,确定零应变位置,将应力理论值与实验值进行比较;最后测定板形圆框试件A-A截面分别由轴力引起的应变和弯矩引起的应变.将该创新实验应用于实践教学,不仅可以培养学生的力学分析能力和创新思维,而且对于推动教育创新、开展研究性教学具有重要意义.

加载速率对塑性和脆性材料强度的影响

研究加载速率对塑性材料和脆性材料断裂性能的影响.采用多种非线性拟合方式,拟合加载速率和材料强度之间的关系.拟合结果表明:六阶非线性拟合图最能反映加载速率与抗拉强度的关系;塑性材料抗拉强度在拉伸速率较小时增长速率较快,当达到某临界值时,该曲线逐渐接近水平线,脆性材料的抗拉强度随拉伸速率的增大而减小,当达到某临界值时,抗拉强度保持在稳定值范围内.

空气密度对铜(T2)/Q235爆炸焊接影响的数值模拟研究

为了研究不同空气密度对铜(T2)/Q235爆炸焊接的影响,选用T2作为复板,Q235为基板,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件并结合任意拉格朗日欧拉耦合法(ALE算法),对三种不同空气密度下的铜(T2)/Q235爆炸焊接进行三维数值模拟。对模拟结果的碰撞速度、碰撞压力和竖向位移等动态参数进行对比分析,结果表明在三种空气密度下,特征单元的碰撞速度、碰撞压力和竖向位移的变化趋势几乎一致。说明空气密度在一定范围内变化对爆炸焊接动态参数的影响非常小,可以忽略不计。