考虑注射成型特性影响的汽车前端模块结构性能仿真

利用Autodesk Helius PFA软件,将注射成型纤维取向张量和残余应力及应变分布等历史映射至前端模块的结构性能评价仿真。结果表明,注射成型纤维取向张量和残余应力及应变分布等成形历史影响前端模块的服役性能评价。与试验测试结果相比,映射和未映射注射成形历史的仿真最大位移均偏小。相比之下,映射注射成型纤维取向张量和残余应力及应变分布等成形历史的最大位移较大,且这种趋势随变形位移的增大而增大。当试验测试位移很小时,两种仿真方法的结果都与试验有较大的误差。当试验测试位移大于0.65 mm时,映射注射成型历史的百分误差Er、极差R和方差s2均较小,有利于指导玻璃纤维增强塑料车身结构的精准设计。

水液压柱塞泵滑靴球窝副收口工艺与效果分析

滑靴球窝副是水液压柱塞泵连接柱塞和滑靴的关键摩擦副,其收口质量直接影响泵的可靠性和寿命。针对由金属基体包覆塑性材料碳纤维增强聚醚醚酮(CFRPEEK)耐磨层组成的滑靴球窝副收口部位松动的问题,对模压收口和直接注塑收口两种成型工艺进行了研究,分析了不同成型工艺滑靴球窝副的收口效果。首先,建立了滑靴球窝副的有限元模型;然后,运用仿真软件ANSYS对柱塞滑靴的收口及拉脱过程进行了模拟仿真,研究了滑靴收口部位的等效应力和应变的变化,对比分析了316L和17-4PH两种滑靴基体材料以及两种收口成型工艺对拉脱力的影响情况;最后,将两种收口成型工艺的柱塞滑靴组件分别安装在水液压泵内,并进行了运行试验,结合测试结果对仿真结果进行了验证。研究结果表明:与模压收口成型工艺相比,采用直接注塑收口工艺的滑靴球窝副从根本上消除了残余应力,相同结构下,其拉脱力增大了20.29%;长时间运行后其收口效果良好,未出现明显的轴向间隙。

基于压电纤维传感器应力波方向检测的结构冲击定位研究

冲击定位监测是飞行器结构健康监测的重要研究课题。基于应力波方向检测的冲击定位方法可有效克服传统的到达时间方法依赖波速的应用局限性,适合飞行器复杂结构的冲击定位监测。本文分析了压电纤维对冲击应力波的响应特性,针对板结构冲击应力波信号具有宽频、频散与多模态成分混叠等特征,采用Shannon复数小波变换提取应力波能量峰值窄带信号,通过仿真与实验研究表明低速冲击板中产生的应力波主能量成分为A_(0)模态Lamb波;基于压电纤维对Lamb波的方向响应特性,优化制备了45°“应变花”结构的压电纤维传感器,以能量峰值窄带Lamb波传播方向表征应力波传播方向,提出了基于压电纤维传感器应力波方向检测的冲击定位方法。实验结果表明提出的基于压电纤维传感器应力波方向检测的冲击定位方法准确有效,平均距离定位误差为17.2 mm。研究成果提供一种应力波方向传感器及不依赖应力波波速的结构冲击定位方法,具有一定的理论研究意义和工程应用价值。

基于光纤光栅监测的地铁车站超深地下连续墙结构受力分析研究

为解决利用传统监测仪器在监测超深地下连续墙变形中难度大、效率低、误差大等问题,提出利用新型光纤光栅传感器对地下连续墙的应力、应变进行监测,再通过一系列措施,保证监测的有效性和可靠性,为后续的监测方法提供经验和参考。结果表明:利用新型光纤光栅应力计、应变计能有效解决超深地下连续墙变形监测难度大等问题;利用光纤光栅解调仪,实现了地下连续墙应力、应变数据实时可视化显示,为施工作业人员提供了实时连续墙变形信息。本文提出了利用光纤光栅传感器监测的方案及相关步骤,可转化为工程应用,对超深地下连续墙结构受力分析具有指导意义。

基于光纤振动传感器与FPGA的石油管道安防系统

针对石油管道铺设于土壤中发生泄漏难以检测的问题,结合光纤振动传感器高灵敏度与FPGA高扫描速度的特点,设计了基于FPGA和光纤振动传感器的石油管道安防系统。首先采用光纤传感器检测故障点振动,再通过计算由振动调制的信号传到两端基站的时间差确定管道泄漏点。系统采用雷达辐射信号分选算法在FPGA中实现信号的筛选,采用授时精度高达15ns的U-blox授时芯片保证不同基站的时间一致,采用"双基站源-双向定位"方式有效平均定位误差。结果表明,系统可对5.5km范围内管道的泄漏事件进行有效报警定位,定位误差在30mm范围内。

高地应力洞室围岩变形破坏规律研究

锦屏一级水电站右岸地下厂房地质条件复杂,地应力高,对围岩稳定造成较大不利影响。统计分析了厂区地下洞室群施工期的围岩变形破坏现象,归纳出高地应力条件下地应力方向、洞室轴线方向对围岩变形破坏的影响规律。研究表明,高应力条件下洞室群围岩破坏程度除了受最大主应力控制,还与洞室规模密切相关;而且高地应力引起的围岩破坏在时间上有滞后性,需研究实施支护的合适时机。上述结论为地下洞室后续合理施工及支护提供了理论依据,也可为高地应力区洞室轴线布置和围岩变形破坏预防提供参考。

深部软岩地应力测量的FBG六向压力传感器研制及性能测试

流变应力恢复法是针对煤矿深部软岩而提出的一种地应力测量新方法,该方法采用埋设压力传感器的方法来实现岩体原岩应力和扰动应力的长期监测。设计制造了一种新型光纤光栅式(FBG)六向压力传感器,该传感器外形为球体,球体内部包含6个独立的压力传感单元,每个传感单元呈不同的角度布置。传感单元由压头、螺旋扣环以及拱形梁式光纤光栅应变计组成。采用分级加载方法对传感单元的性能进行了标定测试,结果表明:各误差指标均符合准确度等级在2%以内的传感器研发要求。表明该传感器满足实际使用要求。

纤维排列方向对含圆孔的各向异性板应力场影响的仿真分析

针对含圆孔的复合材料板,在外界荷载作用下通常会引起孔周围区域的应力集中的问题。根据复变函数理论建立了计算模型。采用仿射变换的方法得到了准确描述应力场的复变应力函数。按照所建立的数学模型对含有圆形孔的复合材料板进行了应力分析。探讨了不同的纤维排列方向对孔边应力集中系数的影响。仿真分析了两个主方向的杨氏模量的变化对孔边应力的影响。

地应力张量特征对地下洞室轴线方位优化的启示

高应力是深埋洞室工程围岩变形和稳定的主控因素,初始地应力对洞室围岩的力学效应主要包括开挖释放荷载和偏应力状态两个方面;地应力与洞室轴线方位的特定组合决定了洞室开挖释放荷载的量值及围岩所承受偏压的程度。为量化既定地应力分布特征下地下洞室长轴线方位的选择区间,推导了一般条件下开挖洞壁面上的法向应力随洞室长轴线与最大主应力夹角的变化规律,并提出极大值和极小值贡献度两个指标,以度量主应力分量对法向应力的贡献。通过研究地应力张量在地下洞室特征平面上的应力椭圆特征随洞室轴线方位变化的方式,获得了围岩所承受偏压程度的变化规律;通过推导获得了地应力张量在水平面内大主应力方位角的解析公式,从理论上证明了当洞室轴线与地应力张量在水平面内的大主应力平行时,地下洞室开挖释放荷载取最小值。结合锦屏一级地下厂房对上述方法进行案例分析,结果表明:当洞室轴线与地应力张量在水平面上的大主应力平行时,开挖释放荷载取最小值;但一般情况下,很难使开挖释放荷载和偏压应力状态同时达到最优。对地下工程围岩稳定的影响而言,地应力是否有利取决于地应力张量的构成特征,因此,应注重对地应力张量空间特征的全面解析。

MQ200-5F变速箱拨叉支座断裂原因分析

广州某汽车零配件公司生产MQ200-5F拨叉支座在德国某汽车公司进行变速箱试验时发生断裂,为了解决拨叉支座断裂问题,在对比其他零配件公司合格产品的基础上,分别从材料强度、断裂处应力集中、零件冲压方向与纤维方向是否一致三个方面进行对比分析和有限元辅助分析,根据分析结果提出改进措施,改进以后的产品通过变速箱换挡试验测试,具有切实的工程实践指导意义,同时可以为研究其他相关零件断裂问题提供参考。

树脂基碳纤维卷铺管件热残余应力分析

对树脂基碳纤维卷铺管在高温固化后冷却至室温过程中进行了热应变实验,基于实体单元的分层属性建立了多种铺层复合材料管件的热残余应力数值模型,数值计算结果与实验结果吻合较好。在该数值模型基础上,从纤维方向应力的角度分析了铺层角度、环向层纤维含量、环向层铺设位置以及径厚比对卷铺管件热残余应力的影响。结果表明,上述诸因素均对残余应力有较大的影响,(±φ)_n铺层和90°/0°正交组合铺层中的0°纤维在纤维方向上残余应力均为轴向受压、环向受拉,该应力状态可能导致管件出现微裂缝等初始缺陷。

关于弯曲理论纵向纤维间无正应力的假设

本文主要讨论梁横力弯曲,忽略纵向纤维间无正应力假设的准确性。

基于水平传感器-光纤陀螺-全站仪组合的地籍测量新方法

针对全站仪测量技术存在作业周期长、劳动强度大和受观测环境影响严重等不足,本文将光纤陀螺寻北技术、倾角测量技术应用于地籍测量中,降低了地籍测量对控制点及水平度的依赖,有效地提高了测量效率,推导了全站仪在倾斜状态下界址点测量和定向的计算公式。结合全站仪可水平旋转180°的特点,给出了光纤陀螺安装误差自补偿的操作步骤;对影响定向精度的主要误差源进行仿真分析,结果表明:光纤陀螺精度与水平传感器精度对定向精度影响较大,在光纤陀螺精度为0.05°/h情况下,当倾角测量误差为1'时,定向误差为26.51″。

4G室内分布建设方式研究

各大运营商正在进行4G网络的建设,大中城市的室外地区已经基本可以做到无缝覆盖,室内覆盖转为建设重点。各运营商运用设备厂家各种型号和功能的产品,力求达到室内目标区域全覆盖的目的,以提高网络质量及用户满意度。

基于直接拉伸试验的钢纤维混凝土损伤特性研究

结合DIC技术对预埋螺栓式钢纤维混凝土试件展开直接拉伸试验,研究了钢纤维体积掺量、钢纤维长度和钢纤维类型对钢纤维混凝土开裂模式、抗拉强度、峰值应变以及裂后延性的耦合影响规律。研究结果表明:钢纤维混凝土在直接拉伸过程中的开裂声响、裂缝形态及裂缝数目等特性受钢纤维掺量影响显著;掺入钢纤维后混凝土的抗拉强度、峰值应变及裂后延性均有不同程度增加;相较于铣削型钢纤维浇筑时易出现重叠和成团现象,端钩型钢纤维更易浇筑均匀及密实,与混凝土基体间形成更加紧密的黏结,拉伸后期端部弯钩的变形抵抗力提升了桥联作用,端钩型钢纤维对抗拉强度和裂后延性的提升表现较优越。结合DIC结果进一步揭示了钢纤维混凝土直接拉伸作用下的细观破坏机理,钢纤维混凝土拉伸破坏可以分解为4个阶段:Ⅰ弹性阶段、Ⅱ细观裂缝稳定扩展阶段、Ⅲ裂缝失稳扩展阶段、Ⅳ纤维拔出阶段。根据试验结果建立了综合考虑混凝土基体特性、钢纤维体积掺量、钢纤维长度及钢纤维类型影响的钢纤维混凝土应力-应变模型,在此基础上,引入拉伸损伤因子综合考虑抗拉强度、峰值应变以及裂后延性对钢纤维混凝土损伤发展特性的影响。