加工因素对HDPE基木塑复合材料静曲强度的影响

为了研究木塑复合材料加工因素对复合材料力学性能的影响,采用正交实验法以静曲强度为评价标准,利用极差分析和方差分析法分析了螺杆转速、造粒温度、偶联剂质量分数和木粉含量等加工因素对力学指标静曲强度影响的顺序及各因素的最佳水平,确定了木塑复合材料静曲强度的各加工因素的最佳参数组合;系统地分析了各加工参数对木塑复合材料力学性能指标静曲强度的影响。结果表明,影响木塑复合材料静曲强度的主要加工因素由大到小依次为偶联剂质量分数>木粉含量>转速>造粒温度;得到最佳静曲强度的加工因素参数组合为转速150 r/min、造粒温度145℃、偶联剂质量分数为5%、木粉含量为60%;木粉含量及偶联剂质量分数对材料的静曲强度具有显著性影响,转速和造粒温度对材料静曲强度影响的显著性较低,其中,随着偶联剂含量的增加,静曲强度呈明显上升的趋势;当木粉含量从30%增大至70%时,材料的静曲强度呈先增加后减小的趋势。

基于ANSYS的钢轨打磨车车体有限元分析与试验

钢轨是铁路系统中最为重要的承载部件,列车运行过程中轮轨载荷增大,波磨、疲劳裂纹、剥落等各种轨道病害日趋严重。这些轨道损伤加剧列车运行时的噪声与震动,甚至危及列车运行安全。钢轨打磨车是目前铁路公务部门钢轨修复最为有效的措施。通过打磨作业可减轻和修复钢轨损伤,改善轮轨匹配性能,延长钢轨的使用寿命,提高列车运行的平稳性和安全性。本文运用ANSYS软件对钢轨打磨车进行建模和有限元计算与分析,并将试验结果与计算结果对比,保障车体的强度与刚度满足试验标准要求,为其他车型设计积累经验。

Mechanical properties of rock under coupled static-dynamic loads

Rock drilling machine,INSTRON testing system,and SHPB device are updated to investigate the characteristics of rocks at great depth,with high loads from overburden,tectonic stresses and dynamic impacts due to blasting and boring.It is verified that these testing systems can be used to study the mechanical properties of rock material under coupled static and dynamic loading condition and give useful guidance for the deep mining and underground cavern excavation.Various tests to determine the rock strength,fragmentation behavior,and energy absorption were conducted using the updated testing systems.It is shown that under coupled static-dynamic loads,if the axial prestress is lower than its elastic limit,the rock strength is higher than the individual static or dynamic strength.At the same axial prestress,rock strength under coupled loads rises with the increasing strain rates.Under coupled static and dynamic loads,rock is observed to fail with tensile mode.While shear failure may exist if axial prestress is high enough.In addition,it is shown that the percentage of small particles increases with the increasing axial prestress and impact load based on the analysis of the particle-size distribution of fragments.It is also suggested that the energy absorption ratio of a specimen varies with coupled loads,and the maximum energy absorption ratio for a rock can be obtained with an appropriate combination of static and dynamic loads.

薄壁承压圆筒耐压试验时静强度可靠度系数

为建立铜制或钢制单层薄壁承压圆筒静强度的可靠性设计技术,研究了其静强度在最苛刻耐压试验时的可靠度系数。当静强度符合正态分布且分布参数为区间值时,应用概率论知识,构建了单层薄壁承压圆筒静强度在最苛刻耐压试验时的可靠度系数的计算方法。对于实测爆破压力不超过105.5 MPa的单层薄壁承压圆筒,研究表明:1)在最苛刻气压或气-液组合压力试验时,铜制圆筒屈服压力的可靠度系数不小于1.23且不大于与1.60,爆破压力的可靠度系数不小于5.81且不大于7.62;钢制圆筒屈服压力的可靠度系数不小于1.45且不大于与2.00,爆破压力的可靠度系数不小于3.01且不大于4.05。2)在最苛刻液压试验时,铜制圆筒屈服压力的可靠度系数不小于0.49且不大于0.80,爆破压力的可靠度系数不小于5.30且不大于6.96;钢制圆筒屈服压力的可靠度系数不小于0.57且不大于0.97,爆破压力的可靠度系数不小于2.18且不大于3.01。

大型水陆两栖飞机起落架静强度试验高载多压缩量加载技术研究

大型水陆两栖飞机主起落架结构复杂,静强度试验工况多、垂向载荷高,且缓冲支柱压缩量多,为典型的小空间内高载多压缩量试验模拟技术问题,试验设计难度较高。该文提出杠杆分载与压缩量调节结合、优化试验工况顺序的技术方案,并设计可升降等强度等比例杠杆加载系统和多压缩量便捷调节装置,形成大型飞机起落架静强度试验高载多压缩量加载技术,具有便捷、高效、安全和可靠的优点,有效解决小空间内的垂向高载和多压缩量模拟技术问题,已成功应用于大型水陆两栖飞机起落架部件的适航验证试验。

民用飞机全机静力试验前机身工况配平载荷设计

民用飞机全机静力试验中加载方案复杂,为了简化试验加载数量,传统的配平方案主要保证考核区的加载准确性,而将非考核区的载荷简化到若干加载点上。通过试验数据发现传统的配平方法对飞机机身这种薄壁结构,非考核区的配平对考核区影响较大,即使非考核区距离考核区很远;以某飞机前机身严重工况为例,基于飞机全机有限元模型,研究静力试验的载荷配平方案;通过对比分析态载荷与传统试验态配平载荷方案下的内力解,对传统全机静力试验载荷配平方案进行优化。结果表明:优化后的试验态内力解与分析态内力解基本吻合;对于飞机机身薄壁结构,圣维南原理并不适用,全机静力试验的载荷配平要与真实工况受力情况吻合,才能达到试验验证目的。

光纤测试技术在起落架静强度试验中的应用

以飞机起落架静强度试验为研究对象,将光纤应变测量、电阻应变测量同时应用于试验,验证了光纤应变测量在飞机结构中的有效性。将试验结果与数值仿真计算结果进行对比分析,结果表明光纤应变测量与传统电阻式应变片测量趋势一致,且与数值仿真计算结果也较符合,可以应用于结构静强度试验的应变测量,验证了光纤应变在飞机机体结构静强度试验中的有效性和可行性。

地震作用下H型钢框架柱局部稳定性能

为研究热轧H型钢柱在不同轴压比和截面宽厚比下的抗震局部稳定性能,设计制作了5个热轧H型钢柱试件,采用试验和有限元分析软件对试件进行低周往复加载,分析各试件的滞回性能、强度退化、轴向缩短、截面变形程度、塑性铰长度等性能。结果表明:轴压比和截面宽厚比对试件的局部稳定性能影响较大,增大轴压比或翼缘宽厚比和腹板高厚比,试件的滞回曲线退化更明显、更早出现局部屈曲,强度退化速率更快,轴向缩短量、塑性铰截面变形程度以及塑性铰长度增大;轴压比对截面塑性发展的影响较小,翼缘宽厚比和腹板高厚比较小的试件,截面塑性发展更加充分。

一种模拟原状泥岩动力打桩与静载试验装置的研制及应用

针对泥岩地基打入桩贯入困难、承载力不足现象及软岩易扰动难以制备模型地基的特点,通过原状软岩约束单元、锤击贯入单元、导轨支架单元、静载单元4部分的设计与联系,初步研制了基于原状软岩的模拟打桩与静载试验装置,进行标定及验证性试验、应用试验,验证装置的可行性、稳定性,分析打入桩的沉贯与承载特性,明确桩周泥岩力学特征,提出进一步研究展望与工程应用建议。研究表明:(1)验证性试验、应用试验结果与现场试验结果一致,沉贯特性、承载特性与现场试验相同,验证了试验装置的可行性;(2)荷载传递相关因子α稳定性好,进一步证实了试验装置的荷载传递稳定可靠;(3)泥岩软硬互层严重,每10 mm贯入度通过锤击数表征的贯入阻力差异性大,低强度软夹层发生的静载破坏呈现出沉降急剧增大的陡降特征;(4)打桩对桩周2d(d为桩径)范围内的泥岩造成不同梯度的损伤,每间隔0.5d,强度损失66.0%、40.5%、17.0%、7.0%,弹性模量损失80.5%、54.5%、26.5%、11.0%;(5)完善取样技术,加强泥岩软硬互层的勘察判定,增强控制贯入度的施工措施,泥岩地基打入桩承载力的理论分析、数值计算及设计施工,应按损伤梯度合理选取原状力学参数折减后的数值。试验装置具有稳定、可靠、可控等优点,可为泥岩地基动力打入桩的相关研究提供支撑。

大纵肋正交异性钢-免蒸养UHPC组合桥面板力学性能研究

为明确大纵肋正交异性钢-免蒸养UHPC组合桥面板的力学性能,进行免蒸养UHPC材料力学性能试验、构件静力模型试验与疲劳模型试验,分析其材料基本力学性能、剪力钉抗剪性能、组合桥面板抗弯性能及疲劳性能。结果表明:免蒸养UHPC材料的弹性模量略高于高温蒸养UHPC材料,其他力学性能指标相较于高温蒸养UHPC材料均有不同程度的降低;免蒸养UHPC中剪力钉的破坏模式表现为剪力钉根部剪断并伴有焊环局部UHPC压溃,组合桥面板名义开裂应力为13.7 MPa,满足结构抗裂性要求;组合桥面板的疲劳破坏模式表现为UHPC结构层开裂,继而纵肋与横隔板连接焊缝焊趾处疲劳开裂,组合桥面板的疲劳寿命最终由焊接细节的疲劳强度所控制;纵肋与横隔板连接焊缝的等效疲劳强度为157 MPa,满足现行规范要求。

市域快线钢弹簧浮置板静载强度试验研究

城市轨道交通以其巨大的社会效益和经济效益在国内得到了迅速发展。同时,它还面临着一些亟待解决的关键技术,如列车提速、列车诱发振动对轨道结构和周围环境的影响等。因此,钢弹簧浮置板受到广泛关注。基于此,设计一种适用于时速160 km市域快线的新型钢弹簧浮置板轨道,通过在实验室开展足尺模型静载试验,研究2倍列车轴重荷载作用下新型钢弹簧浮置板轨道的静载强度和承载能力,包括钢轨和浮置板的变形,浮置板应力及裂缝发展规律。研究结果表明:1)钢轨相对垂向位移随静载增加呈非线性增长,浮置板垂向位移随静载增加呈线性增长,且在650 kN之后增长速率有所提升,双倍轴重750 kN荷载作用下分配梁处钢轨最大相对位移为1.524 mm,浮置板板中最大位移为1.135 mm;2)浮置板受力以纵向应力为主,应力随静载增加呈线性增长,650 kN后,应力变化加剧,达到750 kN时,板边底面纵向拉应力为5.33 MPa,超过C50混凝土轴心抗拉强度;3)荷载达到750 kN时,浮置板跨中底面产生裂缝,最大裂缝宽度为0.14 mm,荷载达到1 100 kN时,最大裂缝宽度为0.28 mm。研究结果表明,新型高速钢弹簧浮置板在不利的支承和加载条件下能发挥良好的承载能力,且具有充足的安全储备空间。

小模数塑料齿轮静态强度试验台研制与实验研究

为获取小模数塑料齿轮的静态强度,研发了小模数塑料齿轮静态强度试验台,可以精准测量出不同模数、转速、材料的塑料齿轮的静态强度。重点介绍了试验台的工作原理、构成和工装零部件的设计。试验台由机械系统、电控系统和测量软件组成,主要采用卧式结构,结构紧凑,占用空间小,工装夹具设计简单,便于测量。进行了静态强度的测试试验,测试了不同材料的静态强度。该试验台的研发,解决了小模数齿轮静态强度测试不准、测试装夹困难的问题。研究对塑料齿轮设计有一定的理论价值与实际应用价值。

某动车转向架构架静强度分析

以某动车组转向架为研究对象,对其构造原理和材料及结构作出简单说明。依据UIC 615-4-2003、BS EN 13749-2011和JIS E 4207-2019、JIS E 4208-2004规范,对构架进行了静强度试验。试验内容包括构架扭曲刚度的测试和超常工况、运营工况、JIS工况的测试,主要对JIS工况进行了离散化处理与有限元分析,在ANSYS中进行运算。经过仿真数据与试验结果比较显示,该构架的静强度满足有关标准规定。

砌体墙力学参数的精密测量

为准确测量砌体墙初始刚度和抗剪强度,提出基于逐级偏压加载平衡拉应力的试验方法,设计并制作6组不同砖块类型和不同构造措施的砌体墙片模型,并在精密测试条件下进行拟静力试验。试验结果表明:基于逐级偏压加载的方法能够较好地模拟实际工程墙体剪切破坏模式。烧结普通砖砌筑的墙片抗剪强度高于蒸压粉煤灰砖砌筑的墙片。带构造柱的墙体具有更高的变形能力和延性。本文的研究结果可为准确测量砌体墙的力学参数提供一种可靠的试验方法。

基于仿真分析的直升机座椅静强度研究

直升机座椅的抗坠毁性能是保护驾驶员的重要保障之一,座椅的静强度与动强度性能是衡量座椅可靠性的重要指标。本文以座椅静强度性能为出发点,以某型直升机座椅为例,根据适航要求设计了基于不同加载方向的座椅静强度测试试验。为进一步计算评估座椅的静强度性能,基于有限元分析方法,通过Abaqus对座椅的静载荷加载试验进行了模拟,分析了该座椅在不同加载条件下的变形量、Mises应力分布与材料损伤情况,通过仿真与试验结果相结合的方式验证了该型机座椅的可靠性,并为直升机座椅的性能模拟计算提供了有力的技术支撑。

铁路尼龙鞍座垫研制及其应用

60吨级罐车通过鞍座垫将罐体的重力传递给底架,而鞍座垫多采用硬木,为解决硬木罐车鞍座垫易燃、易腐朽、易变形等问题,本文研究了尼龙鞍座垫,并进行静强度分析,性能检测,试运用,现已投入使用。

基于线路测试数据的重载机车牵引电机机座疲劳分析

针对某型号电力机车运用过程中频繁启动制动导致牵引电机故障的问题,通过仿真与实测相结合方法对其进行故障原因分析。首先,建立了电机的三维有限元模型,依据GB/T21563一2018中规定的机车车辆设备载荷工况,在进行静强度计算的基础上,基于第四强度理论对电机吊挂故障焊缝位置进行了评估。其次,采用准静态应力分析法进行了疲劳损伤计算,对应力较大等关注位置进行线路实测,结合BS7608:2014+Al:2015焊接标准进行了焊缝疲劳寿命分析。最后,实测应力谱分析结果表明,两处开裂焊缝损伤原因有所不同,应分别在结构和焊接工艺上进行改进。

铁路路基工程中的布袋注浆桩施工技术及成桩特性分析

本研究以某铁路路基工程为例,提出了采用布袋注浆桩进行软土路基加固的方案。首先介绍了布袋注浆桩施工所需的材料和机具,以及桩位放样、钻探成孔、压力注浆和成桩检测等施工流程。在合理确定工艺参数和采取严格质量控制的基础上,选择多根试验桩展开了现场测验,并分析成桩特性。结果表明,试验桩的桩身完整性好,单侧竖向抗压强度和无侧限抗压强度均满足设计要求,取得了理想的软土地基加固效果。

基于静载试验的既有板桥承载能力评定

为了评定既有板桥的承载力,该文针对混凝土板桥马莲河桥,采用外观质量调查、混凝土表面抗压强度测试、梁体混凝土碳化深度测试及现场静载试验,了解结构在荷载作用下的实际工作状态,结果表明混凝土强度虽然满足条件,但桥梁挠度校验系数均值大于0.90,刚度较低,工作性能较低。而且缝宽度均在0.4~0.8 mm之间,远大于规范规定的限制。据此制定该桥的安全运行条件,为下一步修复和提高该桥荷载等级的加固工作提供科学依据。同时通过累积试验结果,为以后桥梁的养护和维修,以及运营期间的健康监测提供相关资料。

冻融循环下玄武岩纤维-水泥改良土静力学特性研究

以吉林省北部粉砂土为研究对象,通过静三轴试验探究了冻融循环条件下玄武岩纤维-水泥改良土的静力学特性。玄武岩纤维-水泥改良土的内摩擦角和抗剪强度增大、黏聚力变化幅度较小,弹性模量在冻融循环4~6次时增幅最大。试验表明通过玄武岩纤维-水泥改良,可以提升粉砂土的抗冻性、耐久性,且玄武岩纤维掺量0.3%+水泥掺量2%效果最佳。