应变计组的应力应变转换

为提高应力应变转换最终应力结果的准确度,根据应力应变转换的一般步骤,分析了其中基准时间选取、无应力计可靠性分析、徐变参数公式拟合、应力增量加载方式和应变计组平衡等关键问题,结果表明:基准时间选取缺少一个科学合理的定量原则;无应力计可靠性分析缺少一个可行的分析评判准则;徐变参数公式拟合应该采用全局优化算法;应力增量加载方式应该采用中点瞬时加载终点结束,得到终点时刻应力的方式;对于应变计组平衡问题,基于概率论将平衡问题转化成最优化问题,提出了最优化平衡法,数学实验结果证明该方法是一种科学合理的平衡方法。

预应力混凝土连续刚构桥实测应变与应力的转换

混凝土实测应变除弹性应变外还包含混凝土的自由变形、徐变和温度应变等非应力应变,介绍了预应力混凝土连续刚构桥中应力间接测量的方法和步骤.在混凝土实测应变与应力的转换中,采用无应力计去除非应力应变,利用预埋在主梁中性轴的应变计进行混凝土徐变系数识别,并采用叠加法对徐变应变进行分离.混凝土内部应力测量关键在于应力应变转换,而应力应变转换关键在于徐变系数的识别.在西江大桥施工监控期间,先采用中性轴应力来识别徐变系数,再进行徐变应变分离的方法,应力实测值与弹性理论计算值比较接近.

预应力混凝土连续刚构桥施工过程应力监测研究

混凝土实测应变除弹性应变外,还包含混凝土的自由变形、徐变和温度应变等非应力应变,该文介绍了预应力混凝土连续刚构桥中应力间接测量的方法和步骤。在混凝土实测应变与应力的转换中,采用无应力计去除非应力应变,利用预埋在主梁中性轴的应变计进行混凝土徐变系数识别,并采用叠加法对徐变应变进行分离。混凝土内部应力测量的关键在于应力应变转换,而应力应变转换关键在于徐变系数的识别。在观音沙特大桥施工监控期间,先采用中性轴应力来识别徐变系数,再进行徐变应变分离的方法,应力实测值与弹性理论计算值比较接近。

结构试验中的应变应力转换

提出了一种新的应力应变表述函数。在弹塑性范围内，应用双剪应力强度理论，求得了结构测点的检测应力，并通过了实例验证。

C250钢漏斗试样扭转低周疲劳研究

通过轴向循环拉压实验获得漏斗试样载荷-位移(P-V)曲线,并基于该曲线和有限元反演分析方法获得了材料的循环本构关系。利用该循环本构关系对漏斗试样进行三维扭转有限元分析,获得漏斗根部剪切应力与扭矩之间的转换公式,及漏斗根部剪切应变与名义扭角之间的转换公式,实现了漏斗试样扭转低周疲劳的研究。应用该方法,完成了C250钢漏斗试样常温下一条曲线的扭转低周疲劳实验,揭示了C250钢的疲劳行为,并给出了该材料的Manson-Coffin寿命预测模型。

复合材料帽型加筋层合梁刚度的理论计算研究

根据层合板理论,首先利用三维应力、应变转换关系,推导出复合材料帽型加筋层合梁的总体刚度矩阵公式,建立了复合材料帽型加筋层合梁的拉伸刚度和弯曲刚度理论计算式;然后,计算了轴向或横向荷载作用下,复合材料帽型加筋悬臂层合梁的拉伸和弯曲变形,并和ANSYS有限元计算结果进行了对比;最后,计算分析了腹板倾斜角度对结构刚度的影响。计算结果表明:腹板倾斜角度为60°时,帽型加筋结构的刚度和所需材料的比值达到最优值;拉伸和弯曲刚度的理论解和ANSYS有限元计算结果吻合较好,说明上述方法以及推导的计算公式是准确、可靠的。

TA17合金薄片材料毫小试样疲劳性能研究

关键工程结构、小尺寸零部件和焊接区的疲劳寿命评估中往往无法采用传统大试样进行疲劳试验,因此本文提出了一种采用毫米级别薄片试样获取材料循环本构关系和低周疲劳寿命的新方法。在Care原位试验机上完成毫米级别薄片漏斗试样的加载工装和低周疲劳试验的基础上,通过变幅对称循环试验和等辐循环试验分别实现了材料循环本构关系和低周疲劳性能的获取。该文提出了一种对不同幂律材料和不同几何尺寸构型均具有良好普适性的材料循环本构关系预测模型,并通过有限元实现了模型准确性的正反向预测验证。将循环本构关系用于有限元计算中,给出了薄片漏斗试样漏斗两侧名义应力、名义应变和漏斗根部真实应力、真实应变的转换方程,进而预测材料的低周疲劳寿命。该文完成了TA17合金等直圆棒试样和1.2 mm厚度薄片漏斗试样的对称变幅循环试验和多级等辐循环试验。由模型预测获得的TA17合金循环本构关系与等直圆棒试样的试验结果比较表明:两种曲线的弹性段和0.009 mm/mm^0.011 mm/mm应变段吻合良好,在弹塑性过渡段(0.004 mm/mm^0.009 mm/mm)模型预测结果最大相对误差小于9%。根据两组应力和应变转换方程获得的漏斗试样材料代表性体积单元疲劳寿命和Manson-Coffin寿命预测模型与等直圆棒试样试验结果均吻合良好。

基于毫小薄片试样获取材料应变疲劳性能的测试方法

通过现行试验标准难以获取小尺寸的薄片、零部件、薄壁管、焊缝区材料的低周疲劳性能。提出一种基于漏斗薄片毫小试样的应变疲劳试验方法:结合应变能分离函数假设,给出毫小薄片试样获取材料循环应力应变关系的预测模型;借助循环应力应变关系,采用有限元得到毫小薄片试样跨漏斗名义应变幅与漏斗根部真实应变幅之间以及平均应力幅与漏斗根部真实应力幅之间的转换方程,从而给出了基于漏斗薄片小试样的材料代表性体积单元(Representative-volume-element,RVE)疲劳寿命曲线并给出Manson-Coffin寿命模型参数。针对不同材料的有限元验证表明,基于应变能分离函数的材料循环应力应变关系预测模型对不同几何尺寸自相似试样和不同幂律材料均具有良好普适性。完成了316L不锈钢等直圆棒试样和厚度为0.7 mm毫小薄片试样的应变对称变幅低循环试验和多级等幅低循环试验,结果表明,通过新方法预测的薄片材料循环应力应变关系和等直圆棒试样试验结果一致,通过毫小薄片试样获得的疲劳寿命曲线与等直圆棒试样试验结果亦吻合良好。