160 km/h动车组侧墙低应力小变形焊接工艺及数值模拟

文中主要针对侧墙蒙皮与立柱、横梁的低应力、小变形焊接工艺进行研究,采用激光焊完成焊接工艺试验,并基于有限元软件ABAQUS平台,利用热-弹-塑性法模拟激光焊接过程中温度场、应力场和变形,并将工艺试验结果和数值模拟过程中的热源模型、结点温度、焊后变形进行相互验证。研究结果表明:针对“局部”典型单元试板,基于热-弹-塑性法的焊接温度场、应力场和焊接变形的数值模拟与实测结果基本吻合;焊缝相对稳定区的纵向残余应力表现为较大拉应力,横向应力则在起始处和终点处为压应力,在中间稳定区为拉应力,与实测结果一致;薄板构件由于其自身相对较薄,故刚度相对较小,在薄板厚度方向的焊接角变形较为明显,其变形量在2 mm左右。

有限空间新建设施基坑开挖沉降特征及小变形控制

针对有限空间新建基坑变形控制难题,采用理论分析、数值推演和工程实践相结合的研究方法,建立了考虑应力释放的有限空间夹持力学模型,推导了夹持应力与地层损伤因子的函数关系,研究了应力释压孔对有限空间地层应力的影响特征,提出了变形支挡–应力阻隔一体结构控制方法,并通过北京科技大学工程实践基地(二期)验证该方法的有效性.结果表明,地层损伤因子与夹持应力呈线性负相关关系,随开挖深度逐渐增大,布设释压孔可有效降低有限空间夹持应力,释压孔有利于调整地层夹持应力和控制地层变形,变形控制率为33.48%~58.72%,且变形支挡–应力阻隔一体结构控制方法的水平变形控制率为28.57%~37.91%,地层沉降变形控制率为36.86%~54.26%,与数值模型计算结果趋势相同,论证了理论分析和数值推演结果有效性,为有限空间基坑稳定性控制提供数据支撑.

隧道开挖超小变形监测与数值仿真分析

为有效预测和控制隧道开挖引起的地表超小变形,首先基于随机介质理论和MATLAB软件编写反分析程序,对地表沉降的实测数据进行拟合,反演断面收敛面积ΔA和地层影响角β,并研究ΔA与隧道埋深Z以及ΔA与tanβ的关系。其次,基于滚动预测的方法建立反向传播(back propagation,BP)神经网络,并预测隧道断面DM-1未来的地表超小变形值。结果表明:ΔA的取值较离散,随着隧道埋深Z的增加,ΔA呈逐渐减小趋势,地层损失也随之减小,当隧道埋深约为20.53 m时,收敛面积ΔA接近0。随着ΔA的逐渐增大,tanβ逐渐减小,当隧道埋深约为20.53 m时,tanβ约为0.447。通过滚动预测的方法建立的BP神经网络误差值较小,可以很好地预测隧道开挖引起的地表超小变形值,对类似的工程具有较好的指导意义。

橡胶混凝土小变形阻尼研究

材料的阻尼是衡量材料本身减振性能的主要指标。采用自由振动法测试得到了一批橡胶混凝土小变形阻尼比的基础性数据。试验结果表明:所采用的阻尼比测试方法和试验过程是可靠的;对同类型的混凝土,混凝土的阻尼比随橡胶掺量的增加而增大;混凝土的弹性模量随橡胶掺量的增加而降低;橡胶胶掺量在4.5左右时,可获得阻尼比、弹性模量和抗压强度均较高的混凝土。

曲线拟合法对路基小变形情形适用性研究

双曲线法、三点法、指数曲线法和Asaoka法等曲线拟合法在软土路基的沉降预测中已经得到广泛应用,但在路基小变形情形的应用研究尚少。结合某铁路客运专线施工现场观测的路基小变形数据,对这4种方法,探讨了时间起点和样本值的起止时间间隔对相关系数的影响,且验算后期观测值的预测效果;并综合考虑了相关系数和相对误差,研究每种方法的适用性;指出了4种拟合方法在路基小变形情形应用的优缺点。研究表明:数据的波动会造成指数曲线法无法计算;沉降数据波动较小时,双曲线法、三点法、Asaoka法的拟合效果均较好;当沉降数据波动较大时,仅三点法、Asaoka法的拟合效果较好,双曲线法较差。

羧基丁苯聚合物混凝土小变形阻尼研究

材料的阻尼是衡量材料本身成振性能的主要指标。本文采用自由振动法测试得到了一批羧基丁苯混凝土小变形阻尼比的基础性数据。试验结果表明:所采用的阻尼比测试方法和试验过程是可靠的;对同类型的混凝土,混凝土的阻尼比随丁苯胶掺量的增加而增大,混凝土的弹性模量随丁苯胶掺量的增加而降低;丁苯胶掺量在10％～15％时,可获得阻尼比、弹性模量和抗压强度均较高的混凝土。

小变形循环载荷下Q235材料特性的试验研究

为进一步挖掘材料的承载能力,以焊接结构常用材料Q235为研究对象,通过应变控制下的循环加载试验,得到了Q235在小变形量循环载荷作用下的应力应变曲线及特征,应力随循环周次的变化规律,并给出了相应的数学模型。试验结果表明,Q235在小应变对称循环载荷作用下表现出循环硬化特性和包申格效应,随循环周次的增加,循环硬化速率和包申格能量参数变化率最终均会达到一个稳定值;Q235在小应变非对称循环载荷作用下的变形特征,可以看作是其对应变初值和对称应变循环载荷叠加作用的响应,且随循环周次的增加,材料响应应力峰值与屈服应力逐渐回归于相同幅值对称应变作用下的相应数值。

滇中引水工程海东隧洞围岩“小变形”试验段前期研究——兼及采用普通预应力锚索的风险与对策

针对高地应力软岩隧洞大、小变形围岩支护难题,强调普通预应力锚索和大尺度预应力让压锚索2种支护方案不同的适用条件。对发生一定大变形的软岩隧洞采用普通预应力锚索支护的风险进行分析,提出具体应对措施。以滇中引水工程海东隧洞试验段为例,对围岩大变形中的相对“大变形”与“小变形”限界进行了计算和探讨。通过原理分析、理论计算,并结合试验研究,验证锚杆、锚索施加预应力的重要性。此处认为:1)普通预应力锚索适用于隧洞相对“小变形”区段,而让压锚索则适用于隧洞相对“大变形”区段,两者各适用于不同场合,绝不能相互取代;2)隧洞中采用普通预应力锚索支护,预应力值切不能过高,否则有束筋拉断崩出洞外的风险,建议只有在围岩变形整体趋稳后才能开始张拉和灌浆;3)海东隧洞试验段初定相对“大变形”与“小变形”的限界值为30 cm,具体还需在现场试验实施中进一步验证和修正;4)锚杆、锚索施加预应力,可改善施锚区围岩的岩性参数,提高其强度和刚度;5)此处对海东隧洞围岩“小变形”试验段的前期研究,希望引起业内各方专家的关注,进而得出改进、完善的建议意见,并在后续试验段实施中体现和实施。

一维小变形主、次固结耦合理论模型分析

基于丁洲祥等提出的大变形主、次固结耦合模型,研究了在小变形情况下退化的主、次固结耦合模型。首先对该模型进行了无量纲化处理,引入了新的主、次固结耦合系数Cs c。当Cs c=0时,模型即退化为经典的Terzaghi固结模型。采用有限差分法分析了新模型中超静孔压的变化规律发现,当主、次固结耦合系数Cs c>0时,固结初期的超静孔压出现类似Mandel效应的增大现象,并且Cs c值越大,这种现象愈加明显;Terzaghi主固结理论预测的超静孔压值一般会偏小于考虑主、次固结耦合情况下的结果。上述现象区别于Mandel效应的本质原因在于主、次固结耦合效应,这与殷建华等的EVP模型较早论述的黏性效应本质是一致的,但本文模型的表述相对而言更为简洁。最后结合Mesri和Godlewski的cCα/C概念,提出了Cs c的确定方法及模型的改进形式,其结果为主、次固结耦合理论的深入研究和工程应用提供了新的参考。

关于材料力学中小变形问题的讨论

着重讨论了材料力学中小变形假设下采用原尺寸原理和以直代曲方法所引起的相对误差,得出小变形假设的适用范围,主要通过对称结构、非对称结构和超静定对称结构,分析应用原尺寸原理所得的结果与根据实际变形计算的结果之区别,得出小变形的定义是个相对的概念,与结构的初始角度和允许的应变有关;小变形假设的适用范围是由工程中的允许误差来确定的。

小变形下螺栓法兰连接结构的静刚度非线性特性

通过理论分析与接触耦合,材料/几何非线性计算相结合,研究了螺栓-法兰连接结构的静刚度非线性特性。将螺栓-法兰连接结构抽象为一个力学元件;单轴拉伸时,荷载-位移曲线分为预压力释放段、弹性段和局部塑性段;而单轴压缩时,荷载-位移曲线不存在预压力释放段。特别地,同时对比拉伸与压缩荷载-位移曲线时,发现荷载-位移曲线表现出强烈的拉压不同刚度非线性特性,拉压不同刚度往往相差1～2个数量级。此外探讨了法兰厚度、预紧力等主要设计参数对拉压不同刚度的影响,指出拉刚度主要由法兰弯曲刚度而非预紧力控制。连接结构拉压不同刚度对整体结构动力特性有重要影响。本研究对航空航天结构动力学模型简化与修正有一定参考价值。

钢筋混凝土小变形阻尼研究

材料的阻尼是衡量材料本身减振性能的主要指标。采用自由振动法测试得到了一批钢筋混凝土小变形阻尼比的基础性数据。试验结果表明:所采用的阻尼比测试方法和试验过程是可靠的;对同类型的混凝土,其小变形阻尼比均随抗压强度和弹性模量提高而降低;普通混凝土小变形阻尼比在0 9%～2 0%之间;纵筋变化对小变形阻尼影响较大,而箍筋变化对小变形阻尼的影响较小。

薄板小变形MAG焊焊接工艺研究

本文对4mm普碳钢钢板小变形MAG焊焊接工艺进行了试验研究,研究结果表明采用该工艺能较好地控制薄板的焊接变形,并且得出了焊接角变形和纵向挠曲变形量在±6mm范围内合适的焊接工艺参数。

基于微分变换的柔性体小变形装配精度分析

在产品设计阶段进行装配精度分析时通常以刚体假设为前提,往往忽略外部载荷、温度变化等载荷因素的影响.在已存在制造误差、装配误差的情况下,载荷因素引起的零件变形会进一步影响装配精度.因此,本文提出了一种同时考虑制造、装配误差和零件变形的装配精度分析模型.该模型首先沿尺寸链将变形的公差特征离散化,在每个节点处建立并固结节点坐标系;然后提取节点的变形信息,对目标特征上的每个节点坐标系进行微分变换,实现误差与变形的综合;最后建立了线性化的综合误差分析模型.研究结果表明:模型不仅克服了传统误差分析模型以刚体假设为前提的局限,得到了零件的局部变形对装配精度的影响,还可极大地减少装配系统几何建模与力学分析的难度和工作量.

小变形轴力杆件的变形位移方程

从杆件变形量的定义出发,利用两点间距离公式,导出了小变形轴力杆件的变形位移方程.此方程形式简洁,计算方便,对线性和非线性材料的小变形问题都可应用,也不必区分静定结构和超静定结构,还可以方便地处理支座沉陷问题,因而广泛适用于桁架结构的受力分析.

一种适用于小变形监测的单历元单差算法

利用GPS进行变形监测在各个领域中的应用越来越广泛。如何利用GPS的观测数据进行变形量的高精度单历元解算是一个难点。国内学者提出了单历元似单差算法进行小变形的单历元解算,但需要利用其他方法对接收机钟差进行计算。根据站间单差观测方程之间的相关性,可以将接收机钟差之差及其他一些通过站间单差未能消除的未知量作为一个未知参数在单历元观测方程中与变形量一同求解。利用该方法对小变形试验数据的解算结果精度达到了毫米级。

小变形的Lagrange型弹塑性本构模型

讨论了小变形Lagrange型弹塑性本构模型。由背应力定义塑性应变,从而由Ilyushin假设得到背应力的演化律。分析表明,该模型的强化特性由参量β决定。对一种特殊的各向同性弹塑性模型的讨论表明,这种La-grange型弹塑性本构模型能表征极其复杂的弹塑性特性。

材料力学中小变形假设辨析

本文展示了小变形假设在材料力学教学内容中的作用,辨析了小变形假设成立的原则。

原油乳状液液滴建模与小变形动力学分析

从微观角度出发,根据运动学基本定律,建立乳状液液滴受力模型,同时进行了乳状液液滴的小变形动力学分析,并进行了模型求解和仿真,为原油电脱水的自动控制提供了理论基础。

摩托车车架的焊接变形及减小变形的措施

车架在制造过程中,焊接变形不可避免,只能在设计和工艺上采取有效措施控制焊接变形,并对超出公差要求的焊接变形进行矫正,才能达到车架强度、使用性能及经济性能的要求。