TBM掌子面力学模型与滚刀破岩力推力预测

以掌子面岩体破坏前状态建立了滚刀推力作用的双集中力模型,采用弹性半空间理论的Boussinesq解答和叠加原理,给出了双滚刀协同作用下岩体应力分布的解析解。根据应力分布的特点和TBM破岩要求,提出了TBM破岩的必要条件;采用单轴强度理论和多轴强度理论,分别给出了滚刀破岩推力的预测公式。工程实例表明,采用本文提出的基于多轴强度理论的预测公式计算出的滚刀破岩推力与TBM工作时实际使用的推力非常吻合。

基于有限元仿真车轮多轴疲劳强度分析

基于UIC510-3规程和热负荷试验,确定了车轮疲劳强度分析的计算载荷工况,采用有限元方法数值模拟了运行状态下车轮的应力变化规律,进行了车轮疲劳强度评定.采用最大主应力方法将多轴应力状态转化为单轴应力,通过Haigh-Goodman疲劳极限方程,得出机械载荷下车轮辐板孔的疲劳强度满足要求;采用Goodman方程,将制动热负荷产生的零-拉脉动循环转化为对称循环,根据辐板材料的S-N曲线评价,得出单纯制动热负荷下辐板孔满足疲劳强度要求;提出制动热应力与机械波动应力的叠加方法,采用Miner法则预测机械载荷与制动热负荷组合作用下辐板孔裂纹的形成寿命.由不同载荷下车轮疲劳强度的评价结果,判断出导致辐板孔边裂纹形成的载荷因素是机械载荷与坡道制动的综合作用.

混凝土统一强度理论及其应用

总结了国内外各种混凝土多轴强度理论和大量实验资料，提出了一种介于莫尔－库仑理论和双剪应力强度理论之间的混凝土统一强度理论，考虑了中间主应力σ２的影响，具有清晰的物理概念，较简单的数学表达式．通过分析比较可知，与国内外学者的试验结果吻合较好，算例表明。

一个针对轻骨料混凝土的四参数多轴强度准则

通过对轻骨料混凝土多轴应力状态下的破坏特征分析,发现轻骨料混凝土的空间破坏面与静水应力轴有两个交点,这与普通混凝土破坏面为开口的结论是截然不同的,因此那些针对普通混凝土建立起来的强度准则直接应用于轻骨料混凝土是行不通的。本文建立的轻骨料混凝土多轴强度准则,偏平面上的破坏包络线采用Wil-lam-Warnke模型在偏平面上的椭圆曲线,受拉和受压子午线采用二次抛物线形式,并利用四个参数来建立其方程。可以采用两种方法来确定这四个参数,并通过试验结果比较了这两种方法的优缺点。

不同级配混凝土拉压多轴强度的断裂力学分析

采用断裂力学方法分析了混凝土在拉压多轴情况下的破坏准则.通过滑移裂纹模型分析了拉压多轴荷载下混凝土内裂纹的扩展规律,不同拉压荷载比值下裂纹的扩展角度以及裂纹起裂到失稳扩展的过程,认为混凝土内裂纹的失稳扩展即对应于材料的破坏,得到了其破坏准则.分析了混凝土的最大骨料粒径发生断裂破坏时的控制性裂纹长度对拉压破坏准则的影响,在此基础上研究了全级配混凝土的多轴破坏准则.计算结果表明,模型计算结果与已有试验结果吻合良好.

基于统一强度理论的轻骨料混凝土多轴强度准则

试验结果表明轻骨料混凝土在高压应力状态下具有平台流塑现象,并且其极限强度面与静水应力轴有两个交点,这与普通混凝土极限强度面为开口的结论是截然不同的,因此那些针对普通混凝土建立起来的强度准则直接应用于轻骨料混凝土是行不通的。采用俞茂宏教授提出的统一强度理论,考虑轻骨料混凝土高压应力状态下的强度特性,建立了基于统一强度理论的多轴强度准则。通过几个特征试验点就能够得出强度准则的表达式,形式简单,便于实际应用。

汽车转向节强度与多轴疲劳寿命分析

转向节常因多轴载荷的反复冲击而产生疲劳裂纹或完全断裂,必须对其进行强度校核与疲劳寿命预测,但由于在新车型的研发初期无法获得作用在转向节上的真实载荷,即无法进行台架试验,所以如何利用CAE技术对其进行强度校核与疲劳寿命预测具有重要意义。该文选取越过不平路面、最小转向半径和紧急制动三种典型工况,对车轮进行受力分析;同时利用Adams/Car分别提取作用在转向节上的动、静载荷;然后利用Nastran对其进行静强度校核,FEMFAT对其进行多轴疲劳寿命预测。分析结果表明,该转向节满足静强度与疲劳强度设计要求。基于典型工况的载荷提取、强度与疲劳寿命预测,为及时发现转向节设计缺陷、优化性能提供了一种有效方法。

考虑角隅的轻骨料混凝土的四参数统一强度破坏准则

轻骨料混凝土在高压应力状态下有平台流塑特性,其破坏强度极限面有别与普通混凝土的开口破坏面,空间上呈两头闭合的状态,与普通混凝土的强度准则有所不同。根据有关试验资料采用双剪统一强度理论的角隅模型,考虑轻骨料混凝土在高压应力比下的流塑特性,建立了适用于轻骨料混凝土的四参数统一强度破坏准则,并通过实例对此破坏准则进行了验证,发现试验和计算数据吻合得较好,说明了该强度准则的合理性。

混凝土拱坝的多轴强度与安全指标

为便于推算混凝土多轴强度,开展混凝土结构的多轴强度设计,本文针对任意的多参数强度准则,给出了用等比超载系数KOL计算多轴强度的通用方法。以某已建成的拱坝为例,分别计算坝体的等比超载系数KOL和失效距离系数KFD,并与单轴强度安全系数进行比较,指出混凝土拱坝按多轴强度设计的必要性。基于KFD的定义和算例分析,建议将KFD作为拱坝多轴强度安全设计和校核的指标。

超超临界汽缸高温强度及多轴蠕变分析

超超临界汽轮机汽缸的多轴蠕变分析与高温强度设计对机组安全高效运行至关重要。对于在超超临界参数下中压内缸,它的主要破坏来自于高温和复杂应力共同作用下的蠕变损伤。随着蒸汽参数(温度T,压力P)的不断提升,原汽缸承受的蠕变损伤越发严重,因此有必要进行局部结构改进。应用基于受约束孔洞长大机制的Cocks-Ashby多轴蠕变模型对新老汽缸进行了对比分析,并采用了有限元计算方法得到了汽缸多轴蠕变等效应变的分布。结果表明:基于孔洞长大蠕变理论能较好地预测汽缸危险点的多轴蠕变;新汽缸比老汽缸在抗蠕变性能方面有一定改善。

基于多轴准则的焊接构架疲劳强度分析方法

根据节点几何特征,提出焊缝坐标系的建立方法,计算节点在焊缝坐标系下的应力分量。参照DVS1612标准,提出基于多轴准则的结构疲劳强度分析方法。对地铁车辆转向架焊接构架典型焊缝的疲劳强度进行评估,指出所研究焊缝的疲劳强度主要受正应力分量的影响,剪应力对结构疲劳强度的影响较小。对比研究了不同分析方法下的节点材料利用度特征。结果表明,在压缩应力占主导的区域,基于多轴准则的分析方法将使评估结果偏于安全;对于抗疲劳能力较差的接头,基于多轴准则的分析方法,采用DVS 1612标准提供的疲劳曲线将获得偏于保守的计算结果。

混凝土的多轴强度安全系数及其应用

为计算多轴应力状态下混凝土坝的强度安全系数,以混凝土重力坝为例,采用超载系数K1和失效距离系数K2分别计算多轴强度安全系数。计算结果表明,在二轴拉-压区,K1略小于单轴强度安全系数K0,在二轴压-压区,K1大于K0;无论在二轴拉-压区还是二轴压-压区,K2均小于K1和K0;混凝土重力坝的多轴强度安全系数与单轴强度安全系数具有显著差异,在强度设计与安全评价中应采用多轴强度安全系数。

多边多腔钢管自密实高强混凝土短柱轴心受压性能试验研究

以天津高银117大厦巨型柱为原型,按1/20缩尺设计制作7个多边多腔钢管自密实高强混凝土短柱试件。通过轴心受压试验,考察了试件的破坏形态,实测试件的荷载-变形曲线、荷载-应变曲线,研究了试件轴压性能,分析了混凝土强度、钢管壁厚度、有无钢筋笼等参数对试件承载力的影响。研究表明,多边多腔钢管自密实高强混凝土短柱轴心受压全过程大致分为四个阶段;在达到90%极限承载力之前,试件外形无明显变化;提高混凝土强度对试件承载力的提高作用最为明显,有无钢筋笼对试件承载力的影响不明显,增加钢管壁厚度不仅可以提高试件承载力,而且可以显著改善试件延性。基于试验结果,参考国内外相关规范,建立了多边多腔钢管自密实高强混凝土短柱轴心受压承载力实用计算公式,可供实际工程设计参考。

混凝土粘结质量对其多轴强度影响的数值分析

以测试混凝土抗压强度的试件为数值分析的对象,考虑试件内部存在贯穿整个试件1-2mm厚的细砂、中砂或粗砂形成的薄弱层缺陷,使得骨料与胶凝材料粘结不充分,针对混凝土的二、三轴强度,进行数值模拟分析,分析结果表明:由于缺陷的存在,不只是降低了材料的强度,同时也改变了分析试件的应力状态。当胶凝砂砾石材料施工方法不当时,骨料与胶凝材料粘结不充分现象是较难避免的,不容忽视;通过试件粘结质量对混凝土影响的分析,提供研究胶凝砂砾石材料筑坝问题的一种思路。

基于ESAComp 3.0的三轴向经编针织复合材料拉伸性能计算

多轴向经编织物是由玻璃粗纱通过一定规律铺层,由经编针织纱沿纵向缝编而成的多层织物。本文研究的多轴向经编针织物由4个系统的纱线组成,即0°纱、±45°纱及经编纱。本文为简化分析,复合材料拉伸性能计算时将经编纱的力学性能等效至基体。基于ESAComp3.0建立复合材料细观结构简化模型,数值计算三轴向经编复合材料拉伸性能。

空心钢管混凝土轴心受压构件的工作性能和承载力

介绍了离心法生产的各种截面空心钢管混凝土构件轴心受压时的工作性能。工作性能是随着套箍系数和空心率的变化而变化,呈系列化和连续性.符合统一理论的推断.用有限元法确定各种截面构件的组合抗压强度标准值和设计值,按具有e0=L/1000初始偏心的受压构件用有限元法确定圆钢管混凝土构件轴心受压的临界应力,对于多边形和方形截面构件,根据等效圆截面的欧拉临界应力的比较,导得多边形和方形截面构件的轴压稳定系数,以及空心多边形和方形截面构件的轴压稳定系数。进行了圆形,方形和多边形轴压短柱的试验,试验结果与计算结果吻合很好。同时导出轴心受压时统一的强度和稳定承载力设计公式,该公式对各种实心和空心,圆形和多边形截面都适用,使用方便,可供设计采用。

试验载荷谱作用下的焊接构架疲劳强度

基于变幅循环的等效恒幅应力计算方法和非比例应力状态下的修正强度理论,提出谱载荷作用下的构架疲劳强度分析方法。根据节点在焊缝坐标系下的应力分量,基于EN 13749标准规定的试验载荷谱,生成节点各应力分量的时间历程和应力谱;依据焊接接头的S-N曲线和恒幅等效应力计算方法,结合接头抗疲劳设计等级,计算节点材料利用度分量和综合材料利用度,评估结构在指定寿命下的疲劳强度。基于ⅡW和DIN提供的S-N曲线,对构架典型焊缝的疲劳强度进行评估。对比研究基于不同S-N曲线获得的节点材料利用度特征,结果表明,较基于DIN提供的S-N曲线获得的结果,根据ⅡW提供的S-N曲线进行分析,将获得较大的节点材料利用度。DIN提供的S-N曲线具有较高的接头疲劳极限和较大的指数。根据该曲线进行分析,节点的材料利用度数值小于1.0,与构架疲劳试验结果间具有较好的一致性。

超高强度的纯铝材料研究

本试验利用超高速多向压缩(MAC)1060工业纯铝,以制造超高强度的纯铝材料。采用Gleeble-1500热模拟试验机和冲压机进行压缩,对压缩后的试样进行硬度、拉伸试验和显微组织观察。结果表明,提高应变速度,可以显著抑制动态回复,使纯铝平均晶粒达到0.39μm,大角晶界百分数为82.9%。当以60%的道次压缩量进行超高速深度压缩时试样产生裂纹。深入研究得出,获得大角晶界超细晶粒不一定需要在全过程中都采用大的道次应变量。当位错胞壁的位错密度接近饱和值后,降低道次压缩量,可以防止裂纹产生。当伸长率相近时,其拉伸强度比H12变形纯铝材提高1.86倍。因此,超高速多向压缩技术可以生产出超高强度的工业纯铝材料。

兆瓦级风力发电机主要承载螺栓强度的有限元计算

兆瓦级风力发电机承受载荷复杂,受风速变化及本身支撑结构的影响较大,载荷有一定的随机性,因此在设计中必须考虑多自由度上多个载荷的叠加作用,传统工程算法一般只能考虑螺栓连接处的单轴受载情况已经不再适应。为了尽量模拟实际受载情况,采用了ANSYS对兆瓦级风力发电机轮毂与主轴的连接螺栓做有限元分析,载荷基于动力学计算软件计算得出的时间序列,对连接螺栓本身,在极限载荷与疲劳载荷下进行了仿真计算。

风力机塔筒门洞焊缝多轴疲劳寿命预测

提出一种基于临界平面法的塔筒门洞焊缝多轴疲劳寿命预测方法,在其满足极限强度的前提下,以临界面上的最大主应力为基础,结合多轴计数法和Miner线性累积损伤理论,应用FESAFE多轴疲劳算法对门洞焊缝进行疲劳寿命分析。结果表明:塔筒结构满足设计要求,塔筒门洞的最危险位置位于门洞内壁焊趾处,与实际情况相符;验证了该方法的可行性和有效性。