含孔复合材料层合板的孔边应力分析及孔形优化

应用各向异性弹性理论以及保角变换方法,将不同孔形参数化,并统一映射在一个表达式中,求解出在单轴拉伸载荷作用下,含圆形孔、正方形孔、三角形孔复合材料层合板的孔边应力,并对具有不同曲率的孔形的应力集中系数进行了讨论.研究结果表明:不同孔形所产生的应力集中有很大差异,其中圆形孔的应力集中最小,但在一定范围内,三角形的重力集中小于圆孔.最后以孔边最大应力最小化为目标优化孔的形状,得出可以用于结构中的应力集中较小的孔形.

花生管冷弯成形有限元仿真与孔形优化

根据花生管冷弯成形的轧辊配辊方案和成形机组参数,在ABAQUS中建立了符合实际工况的管坯和轧辊模型,并采用显式算法对成形过程进行了全流程仿真。通过对仿真结果中局部成形面的分析和下凹部分的中点在Y方向位移量数值的对比,发现管坯在进入第3道次后发生了过多变形,以至于截面尺寸减小而未与轧辊成形面接触。在此基础上,采用减少第3道次和增加第5道次变形量的方法对轧辊的孔形进行了优化,对优化后的配辊方案进行了模拟仿真和生产验证。结果表明,有限元仿真可以预测花生管在成形过程中的缺陷,并能对轧辊孔形设计提供有益的参考。

以孔边绝对值最大的切向应力最小为优化准则的孔洞形状优化

提出了一个新的孔形优化准则──孔边绝对值最大的切向应力最小，并给出了基于这种优化准则寻找最优孔形的方法，在所得的孔洞周边，应力集中程度最小．

双向固定网格渐进结构优化方法

近年来发展的渐进结构优化方法是一种有前途的结构拓扑和形状优化方法。本文在渐进结构优化方法的框架内建立了统一敏感度的概念,并基于固定网格有限元技术,发展了一种新的增加材料技术,提出了双向固定网格渐进结构优化方法。将该方法应用于复合材料壳结构开孔形状优化,以孔周等Tsai-Hill强度值作为优化目标,可以得到合理的最优解,证明了双向固定网格渐进结构优化方法的适用性。不同的初始点能得到几乎相同的最优解,展示了本文方法良好的全局最优性。

基于钢框架梁柱焊接节点超低周疲劳性能的焊接孔构造优化研究

强往复荷载作用可能导致钢框架梁柱节点的焊接孔处发生超低周疲劳(ULCF)断裂,将数值模拟的应力应变状态代入循环孔洞扩张模型(CVGM)是预测ULCF断裂的普遍方法。将上述方法扩展至改进循环孔洞扩张模型(ICVGM),可用于各类焊接孔形节点的断裂预测,给出优化的焊接孔形。为此,基于既有试验数据提出ICVGM参数标定方法,确定Q355钢的相关参数;将ICVGM预测结果与钢框架节点局部试件断裂试验结果进行对比,揭示二者的一致性,验证ICVGM较CVGM的准确性;同时,采用ICVGM获得不同焊接孔形节点的断裂倾向,提出优化建议及合理孔形。有限元参数分析表明:增加焊接孔长度可以降低节点的断裂倾向;采用半圆形及FEMA-350推荐孔形节点的断裂倾向最低;优化孔形使得断裂位置由热影响区转移至母材,从而提高节点延性。

岩石力学反问题的几个基本问题

就岩石力学反问题的几个基本问题进行了讨论，即：岩石力学参数和初始地应力和可辨识条件及其在巷道位移反分析中的应用：金属支架荷载反算解的稳定性分析：地下巷道位移反分析中各种优化方法的探讨：巷道位移反分析测点的最优布置；巷道位移反分析有限元网格划分范围的确定；弹塑性位移反分析的可靠性研究及巷道的孔形优化。

地下洞室最优开挖形状的确定方法

以洞室周边的最大切向应力最小为最优准则，给出了利用复合形最优化技术确定最优洞室形状的方法，在基于该准则所得的最优化洞室周边，应力集中程度最小。

复合材料带孔板孔形与铺层优化设计

为提高复合材料带孔板的承载能力,对其孔形和铺层进行优化;基于损伤力学模型建立了复合材料带孔板的仿真分析模型,并验证了其仿真精度;选用圆孔、三角孔、方孔3种孔形的复合材料板,分别进行了仅孔形优化、仅铺层优化、先孔形优化后铺层优化、先铺层优化后孔形优化4种优化方案,对不同方案优化后的复合材料带孔板进行失效分析。分析结果表明:仅铺层优化对不同孔形复合材料板的失效载荷提升效果(7.6%~13.4%)明显大于仅孔形优化(2.0%~2.9%),仅孔形优化对三角孔带孔板失效载荷提升幅度最大,仅铺层优化对圆孔带孔板失效载荷提升幅度最大;同时采用孔形优化和铺层优化对失效载荷的提升效果明显优于单一优化方法,其中先孔形优化后铺层优化方法对不同孔形复合材料板的失效载荷提升幅度最大(11.6%~15.6%);铺层优化和孔形优化的先后顺序对圆孔带孔板影响最大(相差3.5%),对三角孔和方孔带孔板影响相对较小;3种孔形的带孔板中,圆孔带孔板优化后失效载荷提升幅度最大(15.6%),在实际应用中圆孔带孔板的性能相对较好,且稳定。