由Tresca和双剪应力两轨迹间误差三角形中线确定的屈服方程

在π平面上,取Tresca屈服轨迹与双剪应力屈服轨迹之间误差三角形的几何中线确定新的屈服轨迹,建立了该轨迹在HaighWestergaard应力空间上的应力方程,称此方程为几何中线屈服方程或简称GM屈服准则·证明了单位塑性功率表达式及其对Mises圆的逼近精度·精度分析与算例表明该准则与Mises准则的最大误差不超过2 9%,平均误差仅为0 95%,比MY(平均屈服)准则的逼近精度提高1%,且它是线性的,其轨迹为与Mises屈服轨迹相交的等边非等角十二边形·该准则的单位体积塑性功率表达式也是线性的·

试论最大偏应力屈服准则与Mises、Tresca屈服条件的关系

利用π平面与主应力空间的关系及最大偏应力屈服准则在π平面上的表达式,推导验证最大偏应力屈服准则在π平面上图形的形状、方位及其与Mises圆和纯拉伸Tresca六边形的关系。

Tresca和Mises与双剪应力屈服理论的几何比较

本文在文献[3]的基础上,在σ2-σr坐标系中用几何法定量比较了Tresca和Mises与双剪应力屈服理论。

基于Tresca屈服准则的瓦斯抽采孔的弹塑性解答

瓦斯抽放是降低煤与瓦斯突出事故的有效措施之一,但对于"三软"不稳定煤层,在高地应力作用下,瓦斯抽放孔在钻孔过程中或运营一段时间后会出现塌孔。考虑到瓦斯抽放孔的长度远大于直径,因此可将地应力作用下瓦斯抽放孔的弹塑性变形问题简化为平面应变问题。假定塌孔区域范围内的煤岩体介质符合Tresca屈服准则,采用复变函数的保角映射方法,根据瓦斯抽放孔边界与瓦斯抽放压力相等和弹塑性边界处应力连续的边界条件,得到了非均匀高地应力作用下,塌孔区域(即塑性流动区域)、弹塑性边界处位移和应力的解答公式。最后,选取实测的地应力数据和煤岩体物理力学参数,分析了在地应力作用下,瓦斯抽采孔的塑性区域(即可能发生塌孔的区域)的形状、以及弹塑性边界径向应力和径向位移沿周边的分布特点,为今后类似的工程和研究提供了参考。

Tresca与Mises屈服理论的两种简明比较法

本文采用代数法和应力圆面积法对Tresca和Mises屈服理论进行了简明的定量分析比较,其结论与文献[4]、[5]和[6]相同。此方法简单明了,应用到教学中收到了良好的效果,且耗时很少。

直埋供热管道揻弯连接的热-力耦合分析

折角是直埋供热管道的一个设计难点,两直管段直接对焊可导致热力钢管出现局部应力集中。利用揻弯连接两直管的方法可减小钢管的最大应力,但这种连接的应力分布特征有待揭示。根据实际工程,建立管-土接触作用下的揻弯管段有限元模型,对工作钢管应力以及周围土体温度场的特征进行了分析,并研究了工作温度及管压对钢管Tresca应力的影响。结果表明,钢管凹侧的当量应力大于凸侧,在弯头/直臂衔接处应力值最大;随管压和工作温度的增加,钢管当量应力逐渐增大,钢管的当量应力处于安全应力范围内。建议工程设计中重点关注弯头/直臂衔接的钢管凹侧位置。

基于水泥石实验数据的水泥环力学完整性分析

气井环空带压是高温、高压、高酸性气井开发中面临的一个重要难题。为此,针对从固井到生产作业中影响固井水泥环力学完整性的问题,采用弹塑性力学理论,建立套管—水泥环—地层系统耦合力学模型,求解水泥环Tresca应力和径向位移。结合龙岗气田X井尾管固井水泥石三轴应力实验获得的弹性模量、泊松比、抗压强度、屈服应变等岩石力学参数,进行了尾管固井段水泥环力学完整性评价:①固井初期,同一井深处,井筒内压力越大,水泥环受到Tresca应力和水泥环径向位移越大;相同内压下,随着井深的增大,水泥环受到的Tresca应力变化很小,但水泥环径向位移增加较为明显。②生产阶段,由于井筒内压力逐渐降低,水泥环受拉应力作用,水泥环移动方向与固井初期移动方向相反,随着压力的降低,在同一井深处,水泥环受到的Tresca应力和水泥环径向位移都变大;随着井深的增加,Tresca应力和径向位移逐渐增大。评价结论认为该井测试及生产期间不会引起尾管段水泥环力学完整性失效。

圆柱面过盈连接的应力分析

综合以往轴毂过盈连接分析中,只考虑了弹性变形的问题,在此基础上,进一步分析轴毂结构及配合过盈量对应力的影响,以及在怎样的条件下导致其发生塑性变形。根据屈瑞斯卡塑性条件,找出过盈连接由弹性变形过渡到塑性变形的条件,推导了在弹性与塑性情况下连接体内的应力计算公式,完善和丰富过盈配合的应力分析理论。计算实例分析了轴毂结构参数对许用过盈量的影响规律,并通过对毂内应力的分析,发现随着过盈量的增加,毂内塑性区变大,按弹性变形和按弹塑性变形计算的应力结果的差异变大。

地应力对深部回采巷道布置方向的影响分析

为分析地应力对深部回采巷道布置方向的影响,在参考相关文献和实测淮南矿区7个深部矿井20组地应力的基础上,获得高水平构造应力赋存特征。针对某深部矿井首采面两回采巷道布置方位与最大水平应力一致时,断面收缩仍然严重,对比Tresca理论与Gale理论,确定前者更适合分析此类巷道变形破坏状态。按点的应力状态计算不同侧压下巷道最优布置方位与最大水平主应力夹角β,得到首采面两巷的β为45°。根据巷道帮、顶应力差值越大围岩稳定性越差,进一步探究了β从0°偏转为12°,其围岩变形的应力差影响程度降至91%。接替面工程实践表明:初期支护方案相同时巷道围岩变形略有改善,后期支护方案改为帮、顶角增加两根锚索外加信号柱及时补强后支护效果良好,研究结果为类似条件下巷道布置与围岩控制提供了一定参考。

加固工程中准低级岩爆机理的塑性分析研究

基于塑性理论的岩爆机理分析揭示柱表面混凝土块体崩裂时的塑性变形增量典型特征与工程实际相符,理论上揭示剪破面剪力超限是低级岩爆发生的机理。提出卸围压属塑性力学意义上的加载过程,这一加载过程在瞬间完成,是引起准岩爆的导因,利用Coulomb剪破条件及Tresca流动法则导出产生低级岩爆判据。根据工程典型数据计算的临界第三主压应力与岩爆其他强度判据计算的结果较接近,且具有计算方便、适于工程技术人员应用的特点。

磨损套管抗内压强度的通用计算模型

将承受内外压的偏心筒模型作为磨损套管的计算模型,以磨损引起的磨损率(偏心率)为磨损指标,根据弹塑性力学理论和Tresca强度理论,利用双极坐标系和应力函数法,得到偏心筒应力解析解和套管抗内压强度通用计算公式。结果表明:套管抗内压强度对磨损率较为敏感,随着磨损率的增大,套管抗内压强度减小;月牙形、槽形磨损套管的抗内压强度也可按本文公式计算,所得计算结果与现有的实验、理论、ISO10400标准、弹塑性有限元法结果相比,相对误差的平均值最大不超过7%。

Electromagnetic Analyses of ITER Lower ELM Right Bottom Corner

ELM （edge localized mode） coils are key components of ITER that suppress the edge localized mode phenomenon. A giant electromagnetic force is generated during normal operations by the current flowing in the ELM coils interacting with the external background field. The Lorentz force will induce Tresca stress in the ELM coils. If the load goes beyond the allowable threshold, the coils can hardly satisfy the safety requirements. The right-hand bottom corner was chosen to perform our electromagnetic analyses. Based on the Maxwell equation, the detailed magnetic field and Lorentz force were calculated. By use of the finite element software ANSYS, the Tresca stress was extracted and evaluated based on our analytical design. The present analysis aims to verify the feasibility of the current design. It can also serve as guidance for fabrication and structural optimization.

考虑材料应变软化的柱形孔扩张问题

本文基于岩土软化材料特征，提出应力一次跌落应变软化模型，讨论了应力跌落计算与损伤面的平衡条件，推导了该模型下Ｔｒｅｓｃａ材料和Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ材料柱形孔扩张问题应力及位移的计算公式，分析了不同软化程度对柱形孔扩张时应力场、位移场及塑性区开展规律的影响。

基于两种屈服准则的缺口前沿应力场有限元分析

基于Ｔｒｅｓｃａ和ｖｏｎＭｉｓｅｓ两种屈服准则，对材料断裂物理研究中常用的四点弯曲Ｖ型缺口试样的应力场进行了有限元分析，并详细比较了两种计算结果的异同点。

ITER下边界局域模线圈1/4模型电磁分析

边界局域模线圈是国际热核聚变实验堆中用来抑制边界局域模现象的核心部件,在正常运行情况下,线圈中的电流和外部的背景场相互作用,在线圈上产生巨大的磁场和电磁力。由于边界局域模线圈通过螺栓连接固定在真空室内壁,在电磁载荷的冲击下会在线圈的铠甲和支撑部件上产生较大的剪切应力,一旦Tresca应力超出材料的设计应力强度阈值,线圈的设计寿命和可靠运行将受到严重影响。文章根据麦克斯韦方程计算线圈上的磁场大小和电磁力分布,并将电磁力作为外部边界条件,借助有限元分析工具ANSYS提取线圈上的剪切应力,基于ASME标准,采用分析设计的方法对应力进行分类评定,验证了设计方案的可行性。

平面远场受拉孔洞塑性区半径应变梯度解

在应变梯度理论框架下,分别采用双剪屈服准则和Tresca屈服准则对弹塑性平面均匀受拉孔洞问题进行了分析,得到了相应塑性区半径计算公式,并与基于Mises屈服准则得到的结果进行了对比。研究发现,基于双剪屈服准则得到的解偏小,基于Tresca准则得到的解偏大,基于Mises屈服准则得到的解大小介于二者之间。此外,研究结果还表明,塑性区半径随材料硬化指数的增大而增大,且当孔洞的特征尺寸在微米量级时,基于应变梯度理论得到的结果与经典塑性解有显著差异。

边界元法分析功能梯度涂层材料

在常规边界元法中引入几乎奇异积分的解析算法,使边界元法可以分析涂层结构的强度。计算了在赫兹压力作用下,各向同性涂层和功能梯度涂层两种涂层结构中的Tresca应力分布,绘制了应力等值线图。计算发现使用各向同性涂层时,Tresca应力的最大值出现在涂层和基体交界面上,且在交界面上应力存在明显的不连续性。通过边界元法分析,发现采用功能梯度涂层,可以降低最大的Tresca应力值,削减交界面上的应力不连续性。

船坞坞口变截面底板应力及沉降有限元分析

以江苏省某干船坞坞口为例,在考虑了翼墙与底板、底板与地基共同作用以及闸门对水平水压力的传递作用下,采用ABAQUS有限元软件对带翼墙船坞坞口底板进行了三维有限元模拟,分析了变截面底板的最大主应力、Tresca应力及底板沉降位移量。结果表明,闸门关闭时,闸门与翼墙连接处的最大拉应力大于混凝土的抗拉强度;闸门开启和闸门关闭时,船坞坞口底板变截面处的应力区别很大,变截面底板的最大主应力满足混凝土的抗拉强度,但Tresca应力在坞口变截面位置大于混凝土的抗剪强度,底板顶层与底层对应位置的Tresca应力分布基本一致(变截面除外);船坞坞口土体沉降位移较大。可见船坞闸门与翼墙连接处的最大拉应力、底板变截面处的Tresca应力及船坞坞口土体沉降位移应引起足够重视。

两种常用屈服准则下的相当应力的简明比较法

采用σ２－σｒ坐标系，简明、定量地比较Ｔｒｅｓｃａ屈服准则和Ｍｉｓｅｓ屈服准则下的相当应力。

双金属衬里复合管制管过程紧密度影响因素研究

目前关于双金属衬里复合管的研究大多没有考虑现场制管时管端焊缝环的影响,且制管防腐工艺中材料的力学性能随温度变化,对双金属衬里复合管的紧密度也有重要影响。为此,建立了"两步法"双金属衬里复合管制管过程力学分析有限元模型,对制管过程中加压→泄压→升温→冷却阶段进行模拟仿真。分析结果表明:所建模型可以准确地模拟衬管-基管紧密度的变化过程;考虑焊缝的轴向相互耦合绑定约束关系模型与平面应变模型存在较大差异,绑定约束模型在加压过程中两种管材的管端同时缩短,会导致衬管和基管在接触前、后的径向变形行为发生变化,最终影响紧密度的大小和分布;紧密度随加载内压的增大而增大,两种材料膨胀系数差异越大,紧密度越小,适当增加内压并减小膨胀系数差异有助于提高紧密度。所得结果可为双金属衬里复合管的设计与应用提供参考。