热循环下铝/钢连续驱动摩擦焊接接头应力应变分析

利用ABAQUS有限元软件,建立了一个新的连续驱动摩擦焊接头热-力耦合过程的数值模型,分析了试验过程接头温度场、应力应变分布规律,通过与实际试验结果的对比,验证模型的准确性。得出如下结论:热循环过程中,冷却及低温保温过程是热应力最大的阶段;接头颈缩形貌和产生位置与试验结果吻合较好,颈缩位置与实际试验相对误差为6%,颈缩现象的本质是铝在自由膨胀收缩时应力超过强度极限产生的塑性变形。在拉伸断口观察到解理断裂圆环,其位置、宽度与模拟结果的应变集中区域吻合度高。该模型较准确的模拟了连续驱动摩擦焊接头的热-力耦合过程,为实际生产和工艺优化提供了有力支持。

覆材厚度对不锈钢复合板焊接接头应力应变影响的数值模拟分析

采用钨极气体保护焊(gas tungsten arc welding,GTAW)制备了基材厚度为13 mm,覆材厚度分别为0.3,1.0,2.0 mm的304/Q355复合板焊接接头.采用数值模拟法,分析了覆材厚度对304/Q355复合板焊接接头应力应变的影响,揭示了不同覆材厚度的不锈钢复合板焊接过程中残余应力及应变的演变特征.结果表明,随着覆材厚度的增加,304/Q355复合板焊接接头截面区最大残余应力逐渐减小,残余应力区宽度逐渐增大,在基层焊缝向过渡层焊缝焊接过程中,应力集中区逐渐向过渡层焊缝区收缩,最高应力集中区均位于过渡层焊缝区,最大应力接近材料屈服强度.焊后变形量随覆材厚度的增加而增大,覆材厚度2.0 mm的复合板变形量比覆材厚度0.3 mm的复合板变形量大约2 mm,变形最大的方向为焊缝厚度方向.

基于固有应变的旧钢桥加固焊接应力和变形分析

文章针对某大型桥梁实际加固修复焊接,利用独自开发的焊接变形分析系统软件,预测不同工艺和工况条件下大桥的应力和变形,获得不同条件下桥梁变形和应力的分布规律,确认该大型桥梁加固焊接施工方案的安全性。同时,该文为实际焊接工艺的优化提供了技术解决方案。

AH36钢焊接接头动态应力应变特性分析

基于热弹塑性法研究了160°对接AH36钢焊接接头动态应力应变过程,同时制作试样,利用三维全场应变测量分析系统记录焊接应变的动态变化,验证了焊接有限元结果的准确性.分析了预热温度和焊接速度对动态应力应变的影响.研究结果表明,随着预热温度的增加,焊接变形逐渐减小.预热温度为200℃时的平均焊接变形量比未预热时的平均焊接变形量降低了34.6%,同时改善了焊接应力场的分布情况,增加焊缝及热影响区的压应力分布区域,但应力幅值对预热温度的改变不敏感.焊接变形随焊接速度增大而增大,当焊接速度大于5 mm/s时,增长趋势逐渐平缓,焊接变形场等势分布面积减小.随着焊接速度的增加,焊接压应力场分布区域减小,焊接拉应力场分布区域增大,焊接速度的改变还会造成平板厚度方向中间层厚度处的应力出现波动.

大口径三偏心蝶阀应力强度及应变分析

蝶阀是目前被广泛运用于各种流体输运管路的重要流动控制设备,本文研究了大口径三偏心蝶阀在特定工况下的应力强度及应变特性。针对DN3000、PN10规格的三偏心多层次金属密封蝶阀,通过建立其三维模型并利用CFD和有限元分析方法,详细探讨了阀门在自重、内压及扭矩作用下应力场及变形量。结果表明,在内压1.5 MPa下,阀体最大应力为93.3 MPa,蝶板最大应力为288 MPa,且通过应力线性化路径分析确认其应力在限值内;在扭矩400000 N·m的作用下,阀杆上的应力分布均匀,最大值为212 MPa,远低于其许用应力。此外,阀门整体变形量较小,阀体最大变形为0.43 mm,蝶板最大变形为3.8 mm,表明阀门结构具有良好的刚性和密封性能。本文的研究不仅验证了该大口径三偏心蝶阀在内压以及扭矩下的可靠性,也为大口径蝶阀的设计与分析提供了有价值的参考。

薄壁圆筒状零件燃烧室水压试验应力应变分析

燃烧室属于薄壁圆筒类零件,受集中载荷作用将产生复杂弹塑性变形。燃烧室采用径向端面密封形式进行水压试验,在夹紧过程中受到径向、轴向和周向等集中载荷产生复杂弹塑性变形。采用有限元方法分析燃烧室在集中载荷作用下变形过程,确定径向端面密封合理的过盈量,并根据仿真结果给实际生产以指导,从而得到较好的效果,对燃烧室该类薄壁圆筒状零件水压试验选定密封件、压紧压力及水压压力有一定的指导和参考意义。

某拱坝施工期应力应变监测资料分析

根据某拱坝内埋设的应变计组及配套无应力计的实测数据,计算得到9号坝段混凝土的温度线膨胀系数、自生体积变形及单轴应变,采用变形法反推得到应变计组实测的坝体应力(包括正应力、剪应力和主应力等),并对9号坝段混凝土实际应力分布特性、变化规律及应力量值进行分析。计算分析结果显示,施工期9号坝段混凝土应力变化规律及分布特征基本合理,应力量值在允许范围内,坝体应力处于正常状态。

特高压变压器内部电弧放电时的应力应变分析及安全校核

内部短路等引起的电弧放电是特高压变压器最为严重的故障之一,容易造成油箱变形破裂甚至起火爆炸。为了分析电弧放电引起的变压器应力应变水平,建立了1000kV单相特高压变压器有限元模型,仿真分析了特高压变压器内部不同部位、不同能量的电弧放电引起的油箱压力分布,计算了油箱和螺栓的应力应变水平,结合材料参数对油箱和螺栓的力学性能进行安全校核,并给出了箱壁破裂或螺栓损伤的放电能量阈值。结果表明:油箱内高压绕组附近电弧放电时最大应力出现在箱壁拐角处,最大形变出现在长轴侧箱壁中间部位;升高座内电弧放电时最大应力出现在升高座支架处,最大形变出现在升高座拐弯处。

德昌水闸深厚覆盖层地基渗流稳定及应力应变分析

深厚覆盖层闸基的渗透变形和不均匀沉降会直接影响到上部水闸结构的安全。该文采用有限元数值模拟方法,对德昌水闸深厚覆盖层闸基进行渗流稳定分析和应力应变分析;根据SL 265—2016《水闸设计规范》对闸基沉陷进行复核计算。研究结果表明,德昌水闸深厚覆盖层经工程处理后,其渗流稳定性、地基承载力、地基变形及沉降量均满足规范要求。研究成果为该工程设计提供依据,对类似工程具有参考价值。

再生粗骨料混凝土应力-应变关系

再生粗骨料混凝土应力-应变关系是实现其材料到结构力学分析的桥梁纽带,成为再生粗骨料混凝土结构基础理论的基石。介绍了作者团队多年来在再生粗骨料混凝土应力-应变关系方面取得的研究进展:采用模型化再生粗骨料方法,研究了复杂界面过渡区对再生粗骨料混凝土破坏行为的影响,揭示了再生粗骨料混凝土细观损伤本质与演化机理;从静力作用到动力作用,系统地开展了不同工况下再生粗骨料混凝土应力-应变行为试验研究,探明了载荷条件对再生粗骨料混凝土应力与变形的影响规律并建立了相适应的力学与数学模型;进一步考虑再生粗骨料性能时空变异性,发现了再生粗骨料混凝土力学响应的概率分布特征,提出了再生粗骨料混凝土随机损伤本构关系;基于获得的本构模型,完成了再生粗骨料混凝土构件时变可靠度分析和结构动力非线性分析,为再生粗骨料混凝土在实际工程中的安全应用提供了理论支撑;提炼了相关研究结论并对未来研究工作进行了展望。

川滇主要断裂带应力应变积累速率的三维有限元模拟:初步结果

川滇地区构造活动强烈,活动断裂众多,强震活动频繁.了解主要活动断裂的应力应变积累速率对于评估该区的长期地震危险性具有重要参考作用.本文新建立川滇地区及其主要活动断裂的三维黏弹性有限元模型,其中考虑了该区的岩石圈结构分层以及介质在水平和深度方向的不均匀性;采用1996—2018年的平均GPS水平速度场约束模型的侧边界,同时考虑川滇地块深部介质的拖曳力过程,模拟计算了构造加载作用下模型的动力学响应——区域变形特征和断裂的应力积累速率.模拟的位移场能很好拟合GPS观测的速度场,模拟的水平主应力方向在川滇块体和华南块体西缘与地震震源主应力方向相符,反映所建模型与模拟结果有较好的可信度.尝试将模拟的应力积累速率与基于GPS/GNSS观测的应变速率相结合,计算能反映区域地壳应变积累程度的弹性应变能密度分布;讨论了主要断裂带的背景应力、弹性应变能密度和库仑应力积累速率与M≥6.0地震发生的关系.结果显示除了模型边界附近的应力奇异地带外,川滇其余地区1996年以来M≥6.0地震大多数发生在模拟应力积累速率高或次高的断裂带(段),以及弹性应变能密度积累速率中偏高的断裂带(段).在模拟的背景应力速率高而且库仑应力增长快的龙门山断裂带南段和鲜水河断裂带最南段,分别在本文写作和定稿阶段发生2022年6月1日四川芦山M6.1地震和2022年9月5日四川泸定M6.8地震.认为研究区具有类似高或者次高的模拟应力和弹性应变能密度积累速率、但至今无强震发生和记录的断裂带(段),潜在的地震危险性需要关注.

混凝土应力应变检测技术分析

为克服混凝土应力,避免应变,提高混凝土力学性能,研究混凝土应力应变检测技术。通过利用刚性辅助装置检测素混凝土与纤维混凝土两种混凝土的应力-应变曲线,分析两种混凝土力学性能发展趋势。研究显示,使用刚性辅助装置检测混凝土应力应变是一种便捷且有效的检测方法。混凝土应力应变曲线显示混凝土荷载增加时,混凝土出现突变性破坏,且观察应力应变曲线无缓冲阶段。钢纤维混凝土应力应变曲线变化与素混凝土一致,但受到荷载影响其应变更加稳定,发生破坏突变点时钢纤维混凝土应力应变曲线平稳。

蓄水坝不同混凝土防渗墙连接系统的应力-应变分析

通过在探讨蓄水坝不同混凝土防渗墙连接系统的应力-应变行为,评估其在施工结束和稳态渗流两个阶段的性能。对凹水河水库大坝的6种不同连接系统进行建模,并通过数值模拟和数据分析,比较各系统的应力分布和变形特性。结果表明,连接系统2和连接系统6在主应力、有效主应力、水平和垂直应变方面表现优异,能够有效减少应力集中和不均匀沉降,提高结构的稳定性;连接系统5表现较差,存在较高的应力集中风险。研究结论为蓄水坝防渗墙连接系统的优化设计提供了科学依据,并对后续水利工程的安全维护提供参考。

关于闪光焊焊接接头对电梯补偿链残余应力应变的影响分析

圆环链上的短时超载会使链环出现残余应力和残余应变。产生的残余伸长变形,会导致驱动链轮分离点松弛。残余应力应变是在介质和超载时圆环链上的作用力叠加影响的。闪光焊接是圆环链加工过程中关键工序之一,好其焊接接头材料性能复杂,对链环上的残余应力应变影响很大。本文采用有限元软件模拟圆环链闪光焊接头的不同材料属性,分析了不同短时超载工况下链环上焊接接头上应力,残余应力应变的分布规律。

围堰封底混凝土钢护筒应力应变分析及厚度设计方法研究

桥梁是国民经济建设和社会发展的重要基础设施,提升封底混凝土与钢护筒之间的界面黏结力对巩固桥梁基础中的围堰受力至关重要。钢护筒界面的环向变形和膨胀作用使混凝土处于局部受压的状态,对二者界面的黏结力起决定性作用。目前钢护筒厚度设计尚无完整明确的计算方法,仅依靠规范厚度取值过于保守。文章基于弹性体广义虎克定律,结合轴对称体系应力应变关系的对称性,建立轴向荷载下轴对称薄壁钢护筒的应变场数学模型。通过构建微元体的平衡微分方程、几何方程及本构方程,分析薄壁钢护筒在轴向荷载下的环向应变与位移关系,提出围堰封底混凝土钢护筒厚度参数设计方法,并通过ABAQUS大型通用有限元软件模拟验证了该设计方法的合理性。

生态湿地蓄洪区管桩驳岸稳定与应力应变分析

十八联圩生态湿地蓄洪区项目是合肥市重点建设的生态水利类工程,是习近平总书记2020年视察安徽巢湖时首次提出的建设模式。管桩驳岸作为湿地中重要的护岸形式,其稳定性和应力应变情况对驳岸的安全运行至关重要。文章采用朗肯土压力理论对管桩驳岸的稳定性进行初步验算,利用ANSYS软件对管桩驳岸的应力应变进行分析,针对生态湿地蓄洪区行洪的特点,分别考虑只有重力荷载作用和驳岸处于不同水深淹没状态的情况。从稳定性分析结果可以看出,现有设计方案下管桩处于稳定状态。基于应力应变分析结果,随着淹没深度的增加,管桩驳岸的竖向变形也在逐渐增加,且管桩承受的荷载也在不断增加。但管桩的应力远小于管桩的设计值,管桩驳岸的稳定性较高。

RPC应力-应变曲线系数与塑性损伤因子无量纲化计算模型研究

为了方便活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)等效矩形应力图系数与塑性损伤因子的计算与取值,对RPC应力-应变曲线系数与塑性损伤因子的计算模型进行了理论研究。通过对现有的计算方法进行无量纲化转化,推导了决定计算模型的四个原函数条件;对一个实际的应力-应变关系进行了计算,将得到的结果进行了分析;并对受弯矩形梁非极限状态下截面内力和力矩的推定计算进行了演示。针对应力-应变关系式含有非整次有理分式的情况提出了曲线拟合方法;研究了拟合次数、拟合区间和拟合函数类型对拟合精度与稳定性的影响。比较了4种典型的RPC本构模型在同种材料下的应力-应变曲线系数与损伤因子取值模型曲线,结果显示:拟合曲线得到的取值模型与其他原始曲线得到的取值模型在曲线上具有较高的相似度,证明了曲线拟合方法的准确可靠性;最后给出了一种RPC受压应力-应变曲线系数与塑性损伤因子无量纲化取值模型。

巷道围岩应力应变仿真系统设计与教学探索

为了获得采动条件下巷道围岩应力应变演化特征,通过复变函数换算结合工程实践经验,运用科学计算软件编程对巷道围岩受力模型进行求解,获得巷道围岩主应力和主应力集中系数分布规律。采用MATLAB对巷道受力模型进行模拟演算,获得工程开采参数与巷道围岩应力应变的关系规律,由此设计了一种采动影响下巷道围岩应力应变模拟仿真系统。该系统可对多种巷道断面进行计算和模拟,进而呈现出多种信息仿真演示,解决了以往软件适用巷道类型单一、应力求解不具体且结果呈现单一化缺点,可为回采巷道支护设计提供相应的理论依据,有利于矿山工程技术人员及实验室技术人员开展模拟仿真教学。

再生微粉活性粉末混凝土单轴受压应力-应变曲线研究

为了进一步了解再生微粉活性粉末混凝土(RPC)的受压性能,通过试验分析并结合有限元模拟,研究了不同配比再生微粉RPC的单轴受压应力-应变曲线。利用有限元软件Ansys在细观层次上建立了随机分布钢纤维模型,建立的随机钢纤维模型能较好地反映实际情况。进而采用数值模拟的方法分析了钢纤维体积掺量对RPC受压应力-应变曲线的影响。研究结果表明,随着再生微粉对水泥替代率的增加,峰值应力减小,峰值应变和弹性模量略有降低但变化不显著。钢纤维的加入提高了再生微粉RPC的峰值应力、峰值应变和弹性模量,且随着钢纤维掺量增加,峰值应力增长,弹性模量有一定增长,峰值应变变化不明显。

土工格室加筋正常固结粉质黏土应力应变响应

土工格室加筋正常固结粉质黏土对工程建设意义重大。基于土工格室与填土的相互作用机制和增量法,采用弹塑性理论、邓肯-张双曲线模型、修正剑桥屈服函数以及剪胀方程,推导了土工格室加筋正常固结黏土的应力应变响应计算模型,进行了土工格室加筋正常固结黏土的三轴固结排水剪切试验,实测不同围压下的应力应变关系,采用三轴试验结果验证了所提理论模型的正确性和可靠性。此外,采用所提理论模型进行了参数敏感分析,研究了填土的力学性质参数、格室的网格尺寸和力学性质参数对于加筋土应力应变响应的影响。研究结论表明,与砂砾料相似,土工格室约束作用对于正常固结黏土的内摩擦角影响较小,而黏聚力有所增加;随着轴向应变的增加或围压的减小,加筋效果逐渐明显;加筋正常固结黏土的强度和刚度随着非线性弹性常数k的增加、强度参数φ的增加和Rf的减小而增大,常数n对于加筋土应力应变响应影响较小。本研究成果可为工程建设提供理论借鉴。