压载荷下Ⅰ-Ⅱ复合型中心裂纹板弹塑性屈曲载荷研究

为了研究含裂纹结构承载能力,采用有限元方法建立压载荷下Ⅰ-Ⅱ复合型中心裂纹板模型,计算裂纹板弹塑性屈曲载荷,讨论相对裂纹长度(a/w)、裂纹倾角(θ)、板宽(w)、板厚(t)、边界条件对弹塑性屈曲载荷及其变化规律的影响。对于上下夹持中心裂纹板,随着裂纹长度和裂纹倾角的增大,板宽越大,中心裂纹板屈曲载荷对裂纹越敏感,中心裂纹板承载能力受到裂纹长度和裂纹倾角的影响越明显。弹塑性屈曲载荷随着板厚的增大而增大,并且随着裂纹倾角的增大,板厚越大,屈曲载荷的下降程度越显著。上下简支中心裂纹板与上下夹持中心裂纹板的屈曲载荷变化规律基本一致,且上下夹持中心裂纹板的屈曲载荷显著大于上下简支中心裂纹板的屈曲载荷。给出不同边界条件下弹塑性屈曲载荷与相对裂纹长度、裂纹倾角的回归关系式。通过中心裂纹板弹塑性屈曲试验发现,采用压缩力学性能计算弹塑性屈曲载荷更接近试验结果,试验屈曲载荷的变化规律与有限元模拟计算结果一致。研究结果对含裂纹结构的承载能力评价具有参考价值。

下颌第一恒磨牙Ⅰ类洞型三维有限元模型的建立

目的 建立下颌第一恒磨牙Ⅰ类洞型三维有限元模型。方法 将制备Ⅰ类洞型的离体下颌第一恒磨牙经CT扫描及图像处理 ,通过特定的有限元软件建立三维有限元模型。结果 建立了具有真实感的下颌第一恒磨牙Ⅰ类洞型三维有限元模型。结论 此建模方法切实可行 。

Ⅰ型裂纹尖端圆弧对应力强度因子影响的数值研究

应力强度因子表征了裂纹尖端奇异应力场的强度,它是研究裂纹扩展规律和带裂纹构件强度的基础。采用有限元法,对受均布荷载作用存在边缘Ⅰ型裂纹的平面板进行了数值分析。研究了裂纹尖端圆弧对应力强度因子的影响,分别计算了具有不同裂尖圆弧r_0的Ⅰ型裂纹的应力强度因子。采用应力法计算不同半径处的表观应力强度因子,插值到裂尖圆弧而得。根据计算结果,绘制K_Ⅰ-r_0曲线,利用最小二乘法拟合至尖裂纹(r_0=0)即得理想尖裂纹的应力强度因子,与解析解相差仅0.7%。该曲线为带圆弧裂纹的应力强度因子测试和带圆弧裂纹构件强度计算提供了依据。

Ⅰ型裂纹问题的相似形状单元聚缩解法

提出了Ⅰ型裂纹应力强度因子的相似单元聚缩解法．该方法首先在裂纹尖端附近自动划分相似单元，多层相似单元形成一个子结构；然后将子结构内的大量结点自由度聚缩掉，在聚缩过程中充分利用相似形状单元具有相同刚度矩阵的特点，最后通过结点位移计算一组广义坐标，利用广义坐标和应力强度因子间的关系获得应力强度因子．作为算例。

HTPBⅠ型裂纹粘弹性有限元分析

在简化模型的基础上,推导了复合固体推进剂中Ⅰ型拉伸裂纹的裂尖区域应力、应变与位移的关系式,并进行了粘弹性有限元方法分析。结果表明,有限元分析能获得具一定精度的结果,并与理论分析基本吻合。

Ⅰ—DEAS软件在客车车体静态模态有限元分析中的应用——25.5m空调硬卧车静态有限元分析

利用Ⅰ—ＤＥＡＳ软件对２５．５ｍ空调硬卧车进行了静强度有限元分析计算。计算中对波纹地板提出了新的简化方法，对心盘座处边界条件的模拟进行了探讨，对计算结果进行了方便的处理。

岩体Ⅰ型裂纹的有限元数值模拟分析

叙述了如何运用有限元方法对KⅠ型裂纹断裂韧度测试试验进行数值模拟,并阐述了运用位移法估算裂纹强度因子的过程和方法,重在阐明使用有限元数值模拟计算岩石Ⅰ型裂纹应力强度因子的准确性和可行性。

Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合型裂缝应力强度因子与能量释放率的关系

基于断裂力学理论,应用复合型断裂判据中的最大周向应力判据和最大拉应变判据,以单一型裂缝应力强度因子K与能量释放率G的关系为基础,推导出Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合型裂缝应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ、K_Ⅲ与能量释放率G_(Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ)关系公式;并应用有限元软件进行Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合型裂缝的有限元模拟,模拟值与理论值之间相差为1.14%,拟合良好,分析验证了复合型裂缝应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ、K_Ⅲ与能量释放率G_(Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ)关系公式的合理性。

种植体直径和长度在Ⅰ类骨质中的优化选择

目的：应用Ansys Design Xplorer模块，研究圆柱形种植体直径和长度同时连续变化对Ⅰ类骨质的颌骨应力影响，为临床选择和设计种植体提供理论依据。方法：建立包含圆柱状种植体的下颌骨Ⅰ类骨质骨块的三维有限元模型，设定种植体直径（D）变化范围为3．0—5．0mm，种植体长度（L）变化范围为6．0—16．0mm，观察D和L变化对颌骨Von Mises应力峰值的影响。同时进行颌骨VonMises应力峰值对变量的敏感度分析。结果：随着D和L的增加，垂直向加载时，皮、松质骨的EQV应力峰值分别降低了54．5％和70．2％，颊舌向加载时，皮、松质骨的EQV应力峰值分别降低了73．5％和75，1％；当D大于3，8mm同时L大于9．0mm时，应力峰值的响应曲线的切斜率位于-1和0之间；在垂直向加载和颊舌向加载时，变量D比L更易影响皮质骨的EQV应力峰值。结论：种植体的直径比长度更易影响皮质骨的应力大小。从生物力学角度而言，对于Ⅰ类骨质，在临床上选择种植体时，种植体的直径应不小于3．8mm，种植体的长度应不小于9．0mm。

TC4-DT焊接接头Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展实验及模拟研究

拉剪复合载荷作用下,构件中的裂纹呈现复杂的Ⅰ-Ⅱ复合型扩展模式,研究其扩展规律对准确评估构件疲劳寿命具有重要意义。针对TC4-DT钛合金电子束焊接头Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展规律开展研究,设计并加工紧凑拉伸剪切(CTS)试样,通过开展不同加载角度下接头试样的疲劳裂纹扩展实验,得到接头Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的a-N曲线及疲劳裂纹扩展路径。在上述基础上引入Ⅰ-Ⅱ复合型等效应力强度因子并结合Paris公式建立TC4-DT电子束焊接头Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展速率方程。采用扩展有限元法(XFEM)对复合型疲劳裂纹扩展过程进行数值模拟研究,得到不同加载角度下的扩展规律,并与实验结果进行比较。结果表明:不同加载角度下Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹开裂角模拟值与实验结果误差均在10%以内,并且扩展路径均与实验结果吻合;XFEM能够有效预测复合型疲劳裂纹扩展路径。

Ⅰ型超导体全离散T-ψ有限元法的误差估计

采用将磁场H进行T-ψ有限元分解的方法来解决I型超导的问题,其中带有奇异核的卷积项是误差估计的关键.首先我们要给出T-ψ具体形式,以及变分形式和相关的函数空间;其次,给出全离散格式,并证明其变分问题解的存在唯一性;最后,进行稳定性研究和误差估计。

四点弯曲Ⅰ—Ⅱ混合型裂纹断裂特性T应力影响分析

工程岩体大多处于复杂的应力环境中。由于岩体裂纹走向相对于荷载方向的随机性，岩体脆性断裂多数由于Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹的产生，因此研究岩石Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹断裂有着非常重要的理论意义和工程价值。现行通用的适用于Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹的断裂准则，如最大周向应力准则，即MTS（Maximum tangential stress criterion）准则，最小应变能密度准则，即SED（Minimum strain energy density criterion）准则，最大应变能释放准则，即G（Maximum energy release rate criterion）准则，均未考虑T应力的影响。本文通过理论分析，ABAQUS数值模拟，反对称四点弯曲实验研究三个方面探究T应力对裂纹起裂扩展到影响。

风电叶片大梁用拉挤板复合组件Ⅰ型层间断裂韧性测试研究

通过两种方法制备了风电叶片大梁用拉挤板复合组件Ⅰ型层间断裂韧性试样即双悬臂梁(double cantilever beam,DCB)试样,并依据ASTM D5528进行试验,研究分析其断裂行为。实验结果表明,直接采用树脂进行复合的DCB试样会因内聚破坏和界面破坏的相互转换而导致非稳定扩展,进而使得应变能释放率迅速下降。含有导流织物的DCB试样其裂纹扩展较为稳定,匹配性较好导流织物可以提高Ⅰ型层间断裂韧性(GIC)。采用有限元平台的内聚力模型(cohesive zone model,CZM)模拟含有导流织物试样的裂纹扩展过程,结果表明内聚力模型模拟结果与试验的一致性较好。在裂纹起始扩展阶段,界面增韧作用越强,对模拟影响越大,但当裂纹稳定扩展之后,界面的增韧作用基本不对内聚力模型模拟产生影响。

锦屏一级特高拱坝工作性态仿真与反演分析

锦屏一级拱坝坝高305 m,运用有限元仿真分析方法模拟了锦屏一级特高拱坝自第一仓混凝土浇筑至蓄水运行全过程,基于监测资料对后期发热温升、坝体与基础弹性模量等主要热力学参数进行了反演分析,并对下一阶段蓄水的工作性态进行了预测。计算结果表明,锦屏一级拱坝后期发热温升约为5~6℃,短期蓄水过程中混凝土和地基弹性模量约为设计初始值的1.65倍左右。在水位上升至1 880 m时,径向最大变形出现在1 730.0 m高程的PL13-4监测点。预测值与监测值吻合较好,证明仿真分析成果能基本反映大坝实际工作性态,分析结果也为其他特高拱坝的设计提供了参考。

YOT_(CHP) 465调速型液力偶合器叶轮强度的有限元分析

为了保证新型调速偶合器YOTCHP465在大功率、高转速的运行条件下的设计合理性,利用I-DEAS软件建立了偶合器叶轮三维实体模型,并在流体力学和动力学理论基础上对叶轮强度进行了有限元分析,验证了叶轮强度的可靠性,指出叶轮危险部位和修改意见,从而为这种新型液力偶合器的设计和制造提供了可靠的数据和方法.

两种不同模式下的沥青混合料断裂过程研究

为了深入研究沥青混合料在Ⅰ型和Ⅰ-Ⅱ复合型模式下的断裂特性与机理，采用了扩展有限元方法对单边切口梁的断裂过程进行了数值模拟和分析．通过与试验数据的对比发现，扩展有限元方法可以有效地计算不同模式下裂缝扩展的路径以及断裂过程中的力学响应．进一步分析表明：小梁的断裂过程可以分为4个阶段；当加载点的荷载达到峰值时，小梁已经处于损伤累积阶段，荷载开始下降后，裂缝才逐渐形成；断裂过程可以理解为损伤带内拉应力下降、未损伤带内拉应力上升或者上升后再下降的过程，且损伤带长度不断增加；Ⅰ-Ⅱ复合型断裂的临界偏移系数为0．45～0．51，与试验结果基本一致；当偏移系数为0．45时，跨中局部区域在加载过程中出现了“卸载”现象，导致损伤不再增加，抑制了次裂纹的产生．

应力复合型裂纹焊接接头裂端场及其断裂参量分析

针对含Ⅰ+Ⅱ应力复合型裂纹的焊接接头,应用弹塑性有限元方法分析了其裂端应力场的分布规律。并对不同组配焊接接头的裂纹张开位移(COD)断裂参量及其复合角进行了数值计算,讨论了加载角度和接头强度组配对焊接接头中应力复合型裂纹的断裂行为及其断裂参量的影响机制。研究结果表明,无论何种强度组配,焊接接头裂纹尖端应力场的分布是不对称的。裂端上部发生锐化现象,而裂端下部发生钝化现象。断裂参量COD值的大小受接头组配的影响,因此,不能简单地采用全母材的性能代替接头进行焊接接头的断裂分析。加载角度对焊接接头中复合型裂纹Ⅰ、Ⅱ型主导性存在很大的影响,而接头强度组配对其影响不明显;而裂纹复合角则会受到加载角度及材料组配因素的影响。因此,在进行含应力复合型裂纹的焊接接头的COD断裂参量的计算时,必须考虑这些因素的综合影响作用。

工字型截面梁角裂纹的应力强度因子分析

工字型梁是工程中最常见的结构之一,其中任何裂纹都将成为结构断裂失效的隐患。带有裂纹的工字型梁是典型的三维有限边界问题,用经典方法求解其裂纹的应力强度因子通常相当困难。采用三维20节点等参元,应用ANSYS大型工程有限元计算软件,对工字型梁4个不同裂纹开裂位置的角裂纹进行应力强度因子计算分析,给出了裂纹长度变化下的应力强度因子变化规律、趋势和曲线,总结了工字梁结构中结构参数对结构应力强度因子的影响规律,该计算结果可作为同类结构损伤容限设计的参考。

大型低温液体贮罐管路应力分析

针对使用传统的经验设计方法难以对大型低温液体贮罐管路所受载荷进行分析评定的情况,采用有限元分析方法,实现了对低温贮罐管路系统的温差、压力、重力以及基座沉降、管口等载荷的应力分析。详细分析了管路载荷分布情况和工况,特别针对-196℃/65℃设计范围的液氧贮罐管路,利用I-deas软件建立空间模型和壳单元网格,分析得到不锈钢材料管路系统温差、压力等载荷产生的应力分布情况,并得出温差应力是大型低温液体贮罐管路系统影响最大的载荷应力,同时得出管路弯头部位应力最大的结论,与实际情况完全吻合。

铝合金工字形截面的抗剪承载力研究

提出了考虑腹板屈曲后强度和翼缘约束效应的铝合金工字形截面的抗剪设计方法,并给出实用的建议设计公式。采用有限元方法模拟铝合金工字形截面的受力变形,并对已有工字形截面的抗剪承载力计算理论进行分析。有限元方法得出的荷载-位移曲线反映出铝合金工字形截面腹板弹性剪切屈曲力相当低,而构件整体抗剪承载力却相对较高,传统钢构件的设计方法不能准确反映其实际抗剪能力。在此基础上指出对于铝合金材料制成的工字形截面,抗剪设计公式应准确、方便的计算腹板受剪屈曲后承载力和翼缘对截面抗剪承载力的贡献。经数据比对,建议设计公式的计算结果和Hamoodi M J、Burt C A和Evans H R的试验资料及现行的欧洲铝合金规范公式计算结果吻合,且公式计算简捷。