静气动弹性模型高速风洞试验研究

对采用复合材料玻璃纤维、碳纤维加工的静气动弹性模型进行了高速风洞试验研究,测试了模型的柔度矩阵、气动力、表面压力、弯/扭应变信号及弯/扭变形,为静气动弹性模型刚度试验、弯/扭应变信号测量、模型变形视频测量(VMD)及风洞总压控制等静气动弹性风洞试验能力的提高积累了经验,为飞行器静气动弹性研究提供了良好的试验平台。研究表明:静气动弹性模型较刚性模型升力线斜率及襟副翼效率下降、气动焦点前移;静气动弹性模型与刚性模型表面压力差异明显;在小迎角范围内,静气动弹性机翼模型弯/扭应变信号随迎角增加基本呈线性变化;在正迎角时,大展弦比后掠机翼静气动弹性模型的剖面扭转变形使有效迎角减小,剖面越靠近翼尖弯/扭变形越大。

圆筒弯扭组合实验的改进

针对弯扭组合实验中弯曲切应力的测量误差较大，对圆筒弯扭组合实验装置中的应变花布置方式进行了调整，重新设计了弯曲切应力和扭转切应力的实验方案，并增加了测量附加弯曲正应力的实验内容，从而增添了实验的思考性和难度，加深了学生对应力状态分析和电测组桥原理及方法的理解与掌握．

圆筒弯扭组合变形中弯曲切应变的测量误差分析

在实际测量过程中，电阻应变片的贴片位置、栅长大小以及横向效应均会对测量的精确度产生影响。该文从以上3个方面对《材料力学》课程的电测综合性实验——圆筒的弯扭组合实验中，利用全桥接法测量弯曲切应变的误差原因进行了全面分析，指出测量误差主要是由于电阻应变花的敏感栅中心偏离中性轴所致。

纤维力学性能对自捻纱线自捻程度的影响

为研究纤维力学性能对自捻纱线自捻程度的影响,根据自捻形成过程的总应变能守恒推导出自捻捻回角和纤维抗弯刚度、扭转刚度的关系。结果分析表明:纤维抗弯刚度越大,自捻纱线的自捻捻回角越小;纤维扭转刚度越大,则自捻纱线的自捻捻回角越大;自捻捻回角的大小和纤维的扭转刚度和抗弯刚度之比成正比,即随着纤维扭转刚度和抗弯刚度之比的增大,自捻捻回角增大,所加自捻捻回数增多。通过对苎麻、涤纶、腈纶、羊毛4种纤维所纺的自捻纱线的半周期捻回数进行测试,验证了上述关系并得出结论:羊毛和腈纶纺纱时所得自捻捻回数较多,较适合采用自捻纺纱方式进行纺纱;而涤纶和苎麻所加自捻捻回数较少,不太适合采用自捻纺纱方式开发纺织品。

弯扭组合实验中弯曲切应力测量方案探讨

在基础力学实验教学中,弯扭组合变形实验的弯曲切应力测量误差较大,主要原因是三轴应变花±45°方向应变片敏感栅中心偏离被测点而引起了附加弯曲正应力。为提高弯曲切应力测量精度,详细讨论了几种受正应力影响小的实验测试方案,包括粘贴反向应变花、利用弯曲应变消去正应力影响、粘贴更换方向的双轴应变花。并就第二种方案,利用实验室现有设备对弯曲切应力重新测量,得到测量误差仅为0.215%,充分验证了该方案的可行性。

基于应变能的三塔悬索桥静风失稳形态分析

因三塔悬索桥的中塔缺乏有效的纵向约束而对风作用敏感,为了深入研究三塔悬索桥静风失稳机理,以马鞍山长江公路大桥为背景,从应变能的角度分析该桥静风失稳形态。通过计算获得0°和3°初攻角下主缆、吊杆、主梁和桥塔等构件的应变能,并对比主梁和桥塔在失稳前、后各自由度应变能。结果表明:低风速下该桥相邻跨的位移呈相同的变化趋势,但在静风失稳临界风速下,邻跨位移出现了"分岔"现象,其静风失稳形态表现为反对称扭转与反对称竖弯的耦合;总应变能的变化规律由主缆主导,并且和初攻角有关;桥塔应变能增长主要由纵向弯曲引起;主梁应变能在侧弯、竖弯和扭转3个自由度上的分配比例关系反映了失稳后的弯扭耦合程度。

弯扭组合作用梁的一种新型实验方案

基于梁的弯曲、轴的扭转和应力应变分析等理论,设计了一个创新型弯扭组合实验方案。利用梁的弯曲变形理论计算横向外载荷引起的横截面上的正应力和切应力,利用轴的扭转理论计算外力偶矩引起的横截面上的周向切应力,结合切应力互等定理和广义胡克定律计算出梁外表面上任意点任意方向的应变,并与实验测试值进行比较。教学过程及教学效果表明,该实验方案能够使学生增强对基础理论的理解,提高对知识的运用能力。

薄壁圆筒弯扭作用下内力与应力的测定

介绍了应变电测法在实验应力分析中的优越性,阐述了采用电测技术测量薄壁圆筒在弯扭组合作用下应力与内力的实验方法;对被测截面的应力和应变进行分析,用理论结果证明了该方法测试效果的可靠性.

离体软组织弹性的常用测试方法和应用

弹性是软组织一个很重要的力学参数,可用于生物力学系统的建模、分析和病灶的诊断及治疗手段有效性的评估。根据弹性力学和材料力学基本知识,可用标准测试例如压缩、拉伸、扭转和弯曲等来测量组织的弹性特征。这些测试的优点是边界条件简单,很容易直接获得组织的本征弹性参数例如杨氏模量、剪切模量或者泊松比。但是因为测试需要准备形状规则的样本,所以这些方法仅适用于离体组织的测量。结合适当的粘弹性模型,这些标准测试还可以用于测试组织的非线性粘弹性参数。因为可以方便测得组织很重要的基本弹性特征,这些离体组织样本测试方法还是被大量用于实际测量当中。这期我们将对离体组织样本的常用弹性测量方法作一些介绍,并分析这些测量方法及相关力学模型的优点和缺点,最后以软骨的离体样本测试为例说明这些弹性测试方法在生物医学相关领域的应用。

弯扭组合实验项目的研发

以传统的弯扭组合实验装置为基础,开发了新的而又具有设计性的薄壁圆筒弯扭组合实验项目-接桥方法实验。由学生根据电测法的基本知识,通过一定的接桥方法设计,利用惠更斯桥路图的加减特性,消除无用的应变分量,从而获得需要分析的应变,然后根据广义胡克定律求得组合变形时所需内力分量产生的应力。该实验项目的开发,能够大大提高学生的综合理论分析和实验动手的能力。

基于应变能法的转子刚度研究

刚度是表征转子整体抗变形能力的静力学性能参数,同时也是转子模化研究和动力学分析的重要参数。通过引入应变能法对转子的弯曲刚度和扭转刚度进行计算,并以此分析了整体建模的合并转子与通过绑定接触面Tie和多点约束接触面MPC的连续转子之间刚度的差异。结果表明通过MPC约束的刚度略低于Tie约束得到的刚度,但两者与合并转子刚度基本相同,两种方式均可以应用到连续转子接触面绑定处理中。

弯扭组合变形实验的改进与探讨

为了提高弯扭组合变形实验装置的应力测量精度,采用3个单片层叠的应变花改进了原有实验装置,实现了同一测点沿不同方向上的应变测量。应用上述改进装置开展了实验测试。结果表明,该改进装置能有效减小主应力、泊松比、扭转切应力和弯曲切应力的测量误差(前三者误差都在3%以内),提高了基于电测技术的力学参数测量精度。

弯扭组合振动应变导纳的试验研究

探讨了弯扭组合振动分解为弯曲和扭转振动的应变导纳测定方法。应用第 1阶固有频率的横向和纵向应变导纳的线性谱幅值测定了杆材的泊松比 ,并与静态测量结果作了比较。通过应变导纳位相 ,分析了弯扭杆件材料的扭振阻尼是大于弯曲振动的阻尼。作为本例 ,弯扭组合时的动应力约是静应力的

弯扭耦合作用下缺口根部应力应变分析

对于单轴加载下缺口根部的应力应变,已有的理论方法能够取得很好的效果。但对于多轴加载情况,利用理论方法得到的结果并不理想。因此利用弹塑性有限元软件ANSYS计算缺口根部应力应变关系,确定危险点位置。计算过程中利用MPC单元实现弯扭耦合载荷的加载,该单元能够更好地模拟弯扭耦合加载情况,减小因加载条件引起的误差。根据计算结果对缺口根部应力应变进行分析,研究缺口深度对应力应变的影响,定量给出缺口深度与缺口根部应变分量的关系。

弯扭载荷界面端裂纹问题研究

研究正交异性双材料在受弯扭载荷作用下半无限界面裂纹问题.通过构造挠度函数,并利用复变方法,将复合双材料半无限的界面裂纹问题转化为一类偏微分方程问题(即边值问题).在特征方程的判别式都小于零(Δ_1 <0,Δ_2 <0)的情形下,推导出了界面裂纹在受弯扭载荷混合作用下的半无限裂纹尖端附近的应力场、应变场理论计算公式.该理论公式对于研究工程实践中存在的界面共性问题具有借鉴指导作用.

不同加载方式下悬臂角钢的力学性能研究

结合角钢作为管道支架和脚手架的工程背景,以悬臂的薄壁角钢为研究对象,在悬臂端的不同位置施加荷载,以薄壁杆件斜弯曲理论和非自由扭转为理论基础,首先进行数值模拟分析,然后用试验的方法测出靠近固支端截面上测点的应力。经过理论和试验数据的比对,得出悬臂角钢的最不利加载方式和应力分布规律。结果表明:在角钢边缘加载时各个测点等效应力最大,在弯曲中心加载时各个测点等效应力最小。

曲梁几何方程推导

曲梁几何方程的精确描述是曲梁静力分析和动力分析时建立微分方程的关键。现有研究中关于曲梁几何方程的论述与推导,存在着坐标系、内力矢量和位移矢量正负规定不明确或混乱的现象。该文基于“剪心”与“形心”重合假定,对曲梁的几何方程进行了严格的推导和阐述:首先明确规定了坐标系、内力矢量以及位移矢量的正方向,而后分别推导了曲梁微段的面内变形和面外变形,其中,面内变形包括轴向拉压应变和径向弯曲,面外变形则包括竖向弯曲和扭转。同时验证了所得曲梁几何方程的正确性,为曲梁运动力学微分方程的建立和求解奠定了基础。研究结果可为相关理论研究及工程应用提供有益参考。

手风琴式蜂窝材料等效弯曲和扭转刚度分析

手风琴式蜂窝材料因其零泊松比和大应变特性,日益受到航空界的关注。将手风琴蜂窝材料等效为均质正交各向异性薄板,提出了基于能量等效原理的手风琴蜂窝材料等效弯曲刚度和等效扭转刚度的理论分析方法,得到了等效刚度系数的解析表达式,并分析了其对胞元结构参数的敏感性。建立了手风琴蜂窝板的参数化模型,并运用数值仿真反演技术,得到了手风琴蜂窝材料的等效刚度系数。通过对比等效刚度系数的理论解与反演解,表明了该理论分析方法的可行性和正确性。

超小型化弯扭组合实验装置的设计

提出了老式弯扭组合实验设备的缺点 ,通过对所测点A、B处应力应变状态分析 ,确立了设计超小型化弯扭组合实验装置的理论基础、设计原则 ,设计出了体积小 ,加载简单 ,结构尺寸合理 。

碳纤维布加固钢筋混凝土箱梁力学性能研究

CFRP是一种新型高性能材料,已作为加固钢筋混凝土构件的重要材料,拥有较好的物理、力学性能,且施工工艺成熟和加固混凝土构件时占用空间较少等优点.由于CFRP材料优点突出,在现有加固材料中被广泛采用,因此针对CFRP加固钢筋混凝土箱梁在弯扭复合受力下承载能力的研究,显得尤为重要.对CFRP加固钢筋混凝土箱梁在复合受力下展开弯扭承载力试验进行了研究,试验结果表明:纵向CFRP加横截面方向粘贴U形CFRP加固箱梁效果最佳;箱梁试件表面开裂之前,对加固箱梁试件与未加固箱梁试件进行对比分析,箍筋剪应变差异很小,但是表面开裂之后,加固材料的效果得到充分体现;对箱梁进行U型加固方式是抗扭承载力提高的主要因素,在改善箱梁试件的极限扭矩方面,横向U型CFRP加固效果比纵向CFRP加固效果更为显著.