基于分布应变的薄板变形重构算法研究

针对薄板变形重构问题,结合应变与曲率、曲线与曲率的关系,提出了一种带误差补偿的曲率积分递推算法。根据累计误差的特点,给出了误差补偿系数的选取方法,以及误差补偿因子的优化原则,通过选取合适的补偿因子,获得一组与补偿因子相对应的补偿系数。建立600mm×200mm×2.45mm的铝合金薄板模型,通过仿真和实验分析,提取薄板上一条变形曲线的分布应变数据和变形数据,采用带误差补偿的曲率积分递推算法对试验数据进行重构,并引入均方根误差(Root mean square error,RMSE)评判算法在不同分段数和不同载荷情况下的重构精度。结果表明,提出的带误差补偿的变形重构算法可以精确地重构薄板的变形曲线,重构误差及相对误差均比较小。并且在载荷相同的条件下,分段数越多,所提出的曲线重构算法的重构精度也越高。

基于分布式应变的隧道桩基内力监测研究

隧道是典型的隐蔽工程,为监测隧道桩基的受力状态,实现隧道结构的全生命周期监测安全评估,引进准分布式光纤光栅传感技术。提出基于分布式应变的桩基监测内力计算方法,通过明挖隧道的现场监测试验,根据监测数据计算得出桩基内力,验证了该监测计算方法的适用性和有效性。

BOTDR检测钢筋混凝土梁分布式应变的试验研究

为了验证基于布里渊光时域反射计(简称BOTDR)的光纤传感技术应用于桥梁健康监测的可行性,本文在钢筋混凝土简支梁的钢筋和混凝土表面布置了分布式光纤传感系统,对各级荷载作用下构件混凝土和钢筋的应变分布进行了在线监测。试验结果表明,BOTDR光纤传感技术能够准确监测试验梁的应变,并可识别梁的结构性破坏,可以应用于桥梁的健康监测。

随焊锤击对高强铝合金焊接接头应变分布的影响

采用云纹分析的试验力学方法 ,研究了不同情况下LY12CZ高强铝合金焊接接头应变场的分布特点。研究结果表明 ,断裂前夕 ,常规焊接头的云纹条纹稀疏且不均匀 ,拉伸过程中应力集中在薄弱环节焊趾部位 ,焊接接头的力学性能指标较差 ;采用随焊锤击工艺 ,由于在焊接过程中同步锤击强化了焊趾部位 ,断裂前夕焊接接头的云纹条纹分布比较密集均匀 ,断裂部位由焊趾转移到焊缝 ,焊接接头的力学性能指标较常规焊有了较大提高 ,这充分说明随焊锤击技术对于实现高强铝合金焊接接头的强化是行之有效的。

外贴纤维加固梁斜截面纤维应变分布的试验研究

外贴纤维复合材料可以提高混凝土梁斜截面抗剪承载力。对外贴封闭纤维箍加固构件,其破坏过程经历了从梁侧纤维剥离到最终纤维拉断两个状态。显然,从适用性的角度,梁侧纤维剥离状态也是一个重要的状态,但是,目前该领域的研究都集中在最后的纤维拉断状态。本文通过外贴封闭纤维箍加固梁的试验研究,重点研究了梁侧纤维剥离之前,斜截面纤维应变发展及分布的规律。试验表明,梁侧纤维的剥离破坏和纤维拉断破坏首先产生在其中一条纤维箍上,然后沿着斜裂缝其它纤维箍相继产生。在斜裂缝上,纤维应变的分布是极不均匀的。斜截面纤维应变分布系数,即沿斜裂缝上纤维应变的平均值除以相应条件下斜裂缝上纤维应变的最大值,与纤维配置量的关系不大,但随着荷载水平的增大而缓慢增加,它的主要影响因素是剪跨比。本文在试验分析的基础上,提出了纤维加固梁斜截面纤维应变分布系数的初步计算模式。

胶粘剂弹性模量对铝合金单搭接接头应力应变分布的影响

利用弹塑性有限元法研究胶粘剂的弹性模量对单搭接接头应力应变分布的影响。结果表明,随着弹性模量的增加,接头的应力峰值逐渐增大,并由胶层向胶瘤转移,其刚度越大,应变越小。低弹性模量胶粘剂的接头,载荷主要由胶层承担,胶层受力很均匀,而胶瘤的作用很小,胶瘤并没有很大地降低胶层中的应力峰值。高弹性模量胶粘剂的接头,胶瘤的作用很大,承担了很大一部分载荷,而胶层中部受力很不均匀。

基于分布式光纤应变感测的边坡模型试验研究

光纤传感是近年来发展起来的一种分布式监测技术,这种方法在边坡工程监测领域有着巨大的潜力和应用价值。提出一种通过监测坡体应变分布来实现边坡稳定性评估的新方法,通过一组边坡模型试验,采用布里渊光时域分析(BOTDA)技术,对坡顶加载过程中边坡模型不同深度处的水平向应变进行连续监测。试验结果表明:经过热缩管封装的直埋式紧套光纤适用于边坡应变分布的监测;铺设传感光纤时,在关键位置预留自由段可达到温度补偿和精确定位的双重效果;边坡滑裂面的位置可以通过对分布式应变监测数据的分析大致推算出来。通过分析试验中受荷边坡变形和稳定性状态的演化过程,证明最大水平向平均应变值和边坡安全系数具有一定的经验关系。该研究成果为边坡稳定性评估和滑坡预警提供一种新的思路和方法。

骶2椎弓根钉内进钉固定拧紧力与骶骨的应变分布规律

背景:国内外学者对骶骨骨折术式和骶2椎弓根钉固定方法进行了一定的研究,但对于骶2椎弓根钉固定螺钉拧紧力及在最大螺钉拧紧力作用下骶骨不同部位的应变分布规律研究少见报道。目的:研究骶2椎弓根钉固定拧紧力与骶骨应变分布,为临床骶2椎弓根钉固定术提供生物力学参数。设计、时间及地点:观察性实验,于2008-08在吉林大学力学实验中心完成。材料:取自正常国人新鲜尸体4具,均为男性,年龄25～30岁,由白求恩医科大学解剖教研室提供。方法:取正常国人新鲜尸体骶骨标本,以椎弓根钉内进钉方法固定于骶2椎弓根,以小型力传感器与椎弓根钉固定装置连接测量椎弓根钉的拧紧力,同时以动静态电阻应变仪对预先黏贴在4个椎弓根螺栓固定边缘部位和骶骨不同部位的应变片进行应变电测量。1号进钉点位置为左侧第一骶后孔下缘最低点,2号进钉点位置为右侧第一骶后孔下缘最低点,3号进钉点为左侧第一骶后孔连线与骶外侧嵴的交点,4号进钉点为右侧第一骶后孔连线与骶外侧嵴的交点。主要观察指标:椎弓根螺钉最大拧紧力和骶骨各测点应变分布值。结果:内进钉1号螺钉拧紧力为(68.7±7.8)N,2号螺钉拧紧力为(81.1±5.6)N,3号螺钉拧紧力为(56.9±4.6)N,4号螺钉拧紧力为(57.5±6.5)N。应变电测量最小应变发生在1号螺钉8号测点应变为(18.6±2.6)×10-6,最大应变发生在2号螺钉2号测点应变为(92.6±6.4)×10-6。结论:骶2椎弓根钉术式符合生物力学原理。

板料成形坯料形状与应变分布的快速精确预测

采用有限元逆算法和四边形单元开发了板料冲压成形与模具设计快速分析软件FastAMP。模拟了比较典型的L形盒冲压件的坯料形状和厚向应变,并分别与实验结果和商业软件AutoForm的计算结果进行了比较,说明FastAMP软件可以精确地预测冲压件的坯料形状和应变分布规律,而且计算速度很快。

干扰对上颌总义齿基托应变分布的影响

目的 在平衡牙合及非平衡牙合状态下 ,对上颌总义齿沿基托中线应变分布进行比较研究。方法 采用有限元法依次对有无正中牙合干扰的上总义齿基托模型进行计算分析 ;采用口内动态电阻应变法 ,分别在平衡牙合及非平衡牙合状态下测量基托中线各点应变值。结果 无论有无正中牙合干扰 ,基托最大应变值均在前部 ,非平衡牙合时应变值明显大于平衡牙合时。结论 非平衡牙合时更易产生基托正中裂 ,对伴有牙合不平衡的正中裂义齿 ,修理后除要调牙合外 。

圆棒拉伸试样蠕变过程中的应力应变分布分析

对光滑及切口圆棒试样进行有限元蠕变分析,得到了蠕变过程时的应力应变分布。在相同的平均净拉伸蠕变应力下,切口的存在使得最小截面上的平均Mises应力和平均轴向应力小于光滑试样。切口还导致蠕变时的应力松弛并使得试样的最大应力不再发生在切口根部。这可以用来简单解释切口对试样断裂寿命的影响。

煤柱应力应变分布的光纤监测试验研究

为科学留设区段煤柱,基于光纤传感监测技术,从煤柱内部应力应变角度研究煤柱的合理尺寸及其稳定性。制作平面物理相似材料模型,通过3个工作面开挖形成2个区段煤柱,在煤柱内分别埋设5个光纤Bragg光栅传感器及分布式传感光纤,同时,在模型底板铺设60个压力传感器,监测煤柱内部应力应变变化。试验表明,煤柱内部垂直应变随工作面推进而增大,水平应变随工作面推进呈"马鞍形"分布;煤柱的破裂区宽度约为3~5 m,塑性区宽度约为5~8 m,弹性区宽度约为22~27 m;1~#区段煤柱和2~#区段煤柱一侧开采时,对应的应力集中系数分别为1.54和2.04;两侧均为采空区时,应力集中系数分别为1.99和2.18。光纤光栅监测结果揭示了煤柱内部应力应变规律,为煤柱稳定性实时监测提供了科学手段。

锚固洞室洞周应变分布特征模型试验研究

根据模型试验结果，提出了锚固洞室的洞周应变分布特征，并分析了产生这种应变分布特征的原因。

高效磨削用热管砂轮基体应力应变分布的有限元分析

鉴于高效磨削用热管砂轮对其基体强度提出了越来越高的要求,通过ANSYS仿真软件对其进行有限元数值模拟,分别探讨了两种不同基体材料的热管砂轮在空转条件下以及磨削力和离心力共同作用下的应力应变分布,得到了热管砂轮在不同转速下的应力分布图以及径向位移的分布情况,并完成砂轮基体的强度校核。仿真结果为热管砂轮结构的改进提供了有益的参考,对热管砂轮的结构优化具有理论指导意义。

楔横轧应变分布的光塑性实验研究

以聚碳酸酯作为模型材料,采用三维光塑性实验方法对楔横轧金属变形工步进行了模拟研究。对典型截面切片的等差线和等倾线条纹进行了观测分析,采用牛顿迭代法求解了楔横轧制件内部的三维应变分布。计算结果说明,楔横轧变形区属于复杂的三维变形,轧件的变形是不均匀的,表层变形大,心部变形小,变形的不均匀将导致轧件内部产生附加应力。实验结果表明,利用三维光塑性方法对楔横轧成形进行实验模拟是成功的,为研究金属塑性成形工艺提供了一种有效的实验手段。

镦粗过程中孔洞应变分布的光塑性研究

采用内部带有人工生成孔洞的聚碳酸酯圆柱体作为模拟试件，对镦粗过程进行了光塑性模拟研究，直观地描绘了孔的闭合形式与过程。同时得出，孔洞的闭合需要足够大的等效应变和剪应变。采用Ｅｕｌｅｒ坐标进行应变的计算分析，绘出了孔洞周围应变分布曲线。结果表明，孔洞周围存在强烈的应变集中，孔洞的存在对全场应变分布有局部影响，其范围为原始直径的３～５倍，区域内应变分布不均匀。

保压蜗壳外围混凝土应变及脱空分布式光纤监测

采用基于PPP-BOTDA分布式光纤应变感测技术,将特制的感测光缆安装到水轮机保压蜗壳表面及外围混凝土内,对充水试验和保压卸压过程中蜗壳结构的应变分布和变化进行监测,实测光纤应变量与计算结果接近。当充水试验加压到2.6MPa和4.1MPa时,钢蜗壳表面的环向平均实测应变分别为330με和590με。感测光缆有效监测到了蜗壳在首次加压到1MPa时的应力调整现象,以及卸压后约-20με的残余应变。试验中还观察到了卸压后外围混凝土的收缩,混凝土结构环向压应变约为70~100με,计算得到蜗壳和混凝土脱空的隙缝开度为0.5~1.4mm,监测成果可为蜗壳结构的设计优化提供参考。

用有机玻璃的记忆性研究塑性变形的应变分布

有机玻璃是一种具有形状记忆性的热塑性材料。本文利用有机玻璃对圆柱体镦粗和直齿圆柱齿轮精锻的变形状态进行模拟实验 ,将变形后的试样沿子午面剖分 ,在一个剖分面上划上网格 ,然后使其恢复原状 ,利用恢复后的网格尺寸变化反向计算应变分布。本试验利用四节点平面等参元理论及塑性欧拉大变形公式 ,求各处网格的应变分量及等效应变分布。研究表明 ,利用光塑性材料记忆性确定塑性变形的应变分布是可靠的。

圆锥形件拉深成形时应变分布的实验研究

用实验研究的方法分析了锥形件拉深成形时质点的真实应变分布规律 ,对进一步揭示圆锥形件冲压成形机理 ,确定其破裂临界条件 ,进而实现成形过程的智能化控制具有重要的意义。

连续包覆型腔内应变分布的三维光塑性实验研究

以聚碳酸酯为模型材料, 首次采用三维光塑性方法对连续包覆型腔内金属流动过程进行了模拟实验研究,给出了稳态变形阶段型腔内的三维应变分布。分析了型腔内应变分布的特点。