Two-way shape memory effect and alternating current driving characteristics of a TiNi alloy spring

Two-way shape memory effect (TWSME) was induced into the TiNi shape memoryalloys (SMAs) spring by thermomechanical training after annealing treatment, which has promisingapplication in micro-actuating fields. The TWSME spring can contract upon heating and extend uponcooling. The results show that there is an increase of the recovery ratio up to a maximum TWSME of45%. During the training procedure, transformation temperatures and hysteresis were measured bydifferent scanning calorimetry (DSC). The results show that A_s (reverse transformation starttemperature) and A_f (reverse transformation finish temperature) shift to lower temperature aftertraining. The intervals of A_fA_s and M_s-M_f (M_s and M_f are the martensite start and finishtemperatures, respectively) increase and the heat of transformation decreases after training. Theelectrothermal driving characteristics of the TWSME springs were also investigated with alternatingcurrent density of 3.2-14.7 A/mm^2. It is found that the time response and the maximum contractionratio greatly depend on the magnitude of the electrical current density.

基于不等宽摩擦型叠梁模型的平行钢丝索层间滑移有限元分析

斜拉桥结构中,斜拉索锚固端往往存在强制转角,索内钢丝可能因此产生分层滑移,导致截面整体性被破坏、抗弯刚度退化。为探究平行钢丝索锚固端的分层滑移现象,基于不等宽摩擦型叠梁模型,通过引入非线性弹簧单元,提出一种模拟钢丝分层滑移的算法。依据该算法建立一个11层叠梁模型,对其在跨中集中力作用下的滑移扩展和变形规律进行进一步研究。结果表明:随着外荷载增加,叠梁接触层沿梁高方向从中性轴位置向两侧逐层产生滑移,沿梁长方向从固定端和跨中集中力作用点向两侧对称扩展;与此同时,该叠梁的全截面抗弯惯性矩呈指数衰减,最终约为初始状态的1/100,整体刚度也随滑移开展而加速衰减;受滑移效应影响,叠梁整体挠度呈非线性加速增长,但在低荷载水平时,叠梁锚固端附近位置接触层会全部滑移,从而导致该区域挠度按照线性规律增加,且增长幅度最大;此外,叠梁轴力会影响接触层的剪力传递效率,轴力越大,剪力传递效率越低,沿梁高方向产生滑移的接触层越少,沿梁长方向接触层滑移扩展速度越慢。

带弹性夹层的层板结构的振动特性研究

研究了具有弹性夹层的层板结构的振动特性。导出了双层板—弹性夹层的综合单元刚度矩阵。用这种综合单元刚度矩阵与普通板单元刚度矩阵对立柱结构的振动特性进行了有限元法计算对比。提出的方法与原理为精确分析具有多子结构的复杂机械结构的振动特性提供了有效手段。

双向弹簧夹层假定的弹性地基上双层板的解

建立了轴对称条件下,层间有双向弹簧夹层的弹性地基上双层板力学模型,应用Hankel(汉克尔)变换法推演得到了任意轴对称荷载作用下的Winkler(文克勒)地基、双参数地基和弹性半空间体地基上无限大双层板的一般解析解,给出了双层板的挠度、弯矩、剪力,以及层间反力和位移的计算公式.进而,利用该力学模型的解,分析了层间条件对双层板挠度、弯矩的影响规律,计算了上、下层板的中性轴位置,讨论了层间双向弹簧系数的取值方法.结果表明:1)随着层间竖向弹簧参数增大,上层板挠度和弯曲应力减小,下层板挠度和弯曲应力增大;随着层间水平摩阻参数增大,上、下层板的挠度和弯矩均减小;2)当双层板的剪切和压缩效应系数分别取2/3,3/5时,双层板的剪切和压缩效应可较好地被考虑;3)上、下层板的中性轴位置是变化的,它随着距荷载圆中心点的距离增大而向上、下层板各自中面趋近.

不等长叠加钢板的弯曲变形计算

利用叠加钢板共同弯曲时存在的曲率中心,推导出了钢板的层间压力表达式,上下层钢板的弯矩表达式,上下层钢板的挠度表达式。克服了经典材料力学理论研究叠加钢板弯曲存在的缺陷:集中载荷作用下叠加钢板层间压力为零的缺陷;均布载荷作用下叠加钢板层间压力为均布压力的缺陷;外载荷作用下上下层钢板弯曲挠度相同的缺陷。

河套灌区春灌结合秸秆隔层对盐碱土壤温度的调控效果

【目的】对内蒙古河套灌区向日葵生长季土壤温度进行连续监测,从土壤温度变化的角度对春灌结合秸秆隔层措施进行了科学评价。【方法】田间微区定位试验在内蒙古五原县进行,供试作物为食用向日葵(Helianthus annuus L.),品种为JK601 (2016—2017年)和HT361 (2018年)。以无秸秆隔层+常规春灌量2250m^3/hm^2为对照(CK),其他处理均采用秸秆隔层,灌水量为对照的100%(W100)、90%(W90)、80%(W80)。秸秆隔层一次性布置,之后连续3年,用5TE-传感器测定食葵生育期膜内距地表下10、20、30和40 cm处土壤水分、电导率、温度。在食葵收获期,调查产量和产量构成因素。【结果】与CK相比,W100处理0—40cm土层土壤温度在食葵生育时期均表现出增温效果,但增温幅度随着试验年份的增加而降低,其中在2016年食葵蕾期、花期和成熟期显著增温0.7℃~1.8℃,2017年食葵苗期、蕾期和花期生长阶段显著增温0.6℃~1.7℃(P <0.05),而在2018年两处理间土壤温度无显著差异。W100处理0—40 cm土层土壤温度在食葵苗期和蕾期最高,与W90和W80处理相比,3年平均提高了0.3℃~0.4℃和0.2℃~0.5℃;而在食葵花期和成熟期表现为W80处理的土壤温度最高,与W100和W90处理相比,3年平均提高了0.8℃~1.0℃和0.5℃~1.0℃(P <0.05)。相较于CK处理,W100处理和W90处理均能增加食葵产量。其中,W100处理在3年分别增产34.63%、18.83%和6.57%,W90处理分别增产30.42%、15.91%和0.64%。【结论】综合比较土壤温度调控、节约水资源、作物产量,在当地常规春灌基础上减少10%灌水量结合秸秆隔层处理(W90)是较优方案。秸秆隔层处理对土壤温度的调控效果在前两年较为显著,因此,应考虑每两年进行一次隔层处理,以保证该措施对土壤温度调控的有效性。

基于结构仿生的GFRP板簧层间增韧性能研究

为了提高玻璃纤维增强树脂基复合材料(GFRP)板簧的层间韧性,进而提高其疲劳寿命,本文仿照珍珠母矿物质结构单元的排列形式设计了砖砌型增韧结构的GFRP板簧。制作了同尺寸砖砌型结构和非增韧结构缩比板簧样件,层叠铺设方法按照变厚度层合板铺层递减设计原则,并对砖砌型结构和非增韧结构缩比板簧进行了刚度实验、疲劳实验和剩余刚度实验。实验结果显示:与无增韧结构GFRP板簧相比,砖砌结构GFRP板簧的刚度降低了8.4%,但疲劳性能提升了28.99%,疲劳实验后无增韧结构完全断裂,没有剩余刚度,砖砌增韧结构GFRP板簧仍具备43.52%的原始刚度。无增韧结构GFRP板簧的疲劳失效形式是层间分层,结构完全断裂;而增韧结构GFPR板簧的疲劳失效形式是层间分层被阻断,结构形成局部断裂,进行剩余刚度实验后,其断裂截面呈阶梯状。

露天矿极薄上覆泥夹岩爆破方法探究

露天矿上覆泥夹岩因其厚度薄、埋藏浅、上下泥土夹制等特点,在矿山推进过程中爆破剥离质量极差,严重影响到矿山推进速度。在山煤集团河曲旧县露天煤业有限公司首采区遇到的泥夹岩层剥离工程中分别运用间隔装药爆破法、药壶爆破法、小孔径炮孔分层爆破法和底部垫层药壶爆破法4种特殊爆破方法,并分别与传统钻爆法爆破效果在爆后泥夹岩大块率、施工速度、人工作业强度等方面进行对比,得出以下结论:间隔装药爆破法因爆轰波作用时间短,无法取得理想的泥夹岩层破碎效果;小孔径分层爆破法效果理想,但速度慢,人工作业强度大;底部留有泥夹岩垫层的药壶法破碎治理效果最佳。

黏滞阻尼器对摇摆钢框架结构抗震性能的影响分析

放松结构与基础之间的约束,使结构在地震作用下可以发生摇摆,进而耗散地震能,减轻结构破坏程度,这类结构称之摇摆结构。文章结合最新的四水准抗震设防目标,即“小震及中震不坏;大震可更换、可修复;巨震不倒塌”,建立单榀三跨六层摇摆钢框架数值模型与传统固定支座钢框架数值模型,两者的区别在于摇摆钢框架在竖直方向用只受压不收拉的非线性弹簧连接,在水平方向和转角方向上,两者一样,并进行地震动对比分析,研究其抗震性能。结果表明虽然摇摆钢框架自身抗震性能优越,但是其层间位移角超过了限值。接着在摇摆钢框架中加入黏滞阻尼器进行耗能,研究其抗震性能。结果表明:其抗震性能进一步提高,并能满足四水准抗震指标。

应力作用下软硬互层岩石破裂过程的细观模拟

采用数值模拟方法研究软硬互层岩石材料在不同围压条件下的压缩破坏过程。利用改进刚体弹簧方法,模拟细观裂隙的起裂和扩展过程。界面破坏准则结合莫尔–库仑准则和抗拉强度准则,能同时考虑拉裂和剪切2种破坏模式。岩石材料由以Voronoi图形为基础的块体集合表征为显式模拟结构面,提出一种分步插点的计算网格自动生成算法。对已有的典型实验进行计算,模拟得到不同围压下不同倾角数值试件的破坏模式和抗压强度。与实验结果的对比表明,改进刚体弹簧方法能够定性和定量地描述由于软硬互层结构引起的抗压强度各向异性,不同围压条件下得到的破坏模式也与实验结果吻合良好。