流变应力恢复法地应力测试及装置

深部软岩体应力测试难度大,尚无有效测试技术。对此,研制了一种适用于软岩体应力测试的三向压应力传感器,提出了相应的解算方法,并对传感器进行了标定试验、干扰试验和室内模型试验。标定试验结果表明,传感器的线性度、重复性等静态性能良好。当荷载不断增大时,传感器的测量误差先逐渐减小,直至为0,而后又逐渐增大,但误差基本上都在10%以内,说明传感器能较精确地测量量程范围内的应力大小。干扰试验结果表明,传感器3个传感面之间的相互干扰可以忽略不计。模型试验结果表明,随着加载次数的增加,传感器所感知的力越来越接近所施加的力,最后趋近于相等,进一步表明了该传感器基本满足工程实践要求。此外,初步探讨了传感器的优化设计方向等问题。

库车坳陷第三纪断层滑动分析与古构造应力恢复

研究构造应力场的时空变化对于认识和理解褶皱冲断带的构造变形过程和油气构造圈闭的最终定型具有重要意义。基于对库车坳陷内第三系和同时卷入变形的白垩系中发育断层的野外观测 ,采用断层滑动数据反演方法 ,对库车坳陷的第三纪构造古应力进行恢复。结果表明 :库车坳陷第三纪的构造应力方向在空间位置上变化不大 ,在时间上经历了从NNW—SSE向到NWW—SEE的转变 ,构造挤压变形经历了两个阶段 :即NNW—SSE向逆冲挤压变形和相对较晚的NWW—SEE向逆冲挤压变形。结合库车坳陷油气成藏期 ,第二阶段的构造挤压变形发生在库车组沉积期间 ,为坳陷内油气的聚集提供了良好的圈闭条件。文中还探讨了造成库车坳陷内挤压应力场的两种可能动力成因。

基于模态应力恢复的汽车零部件虚拟疲劳试验方法

基于有限元模态分析、柔性多体动力学求解和疲劳寿命预测的相关理论,通过模态应力恢复得到了汽车零部件疲劳载荷历程,并将其应用于虚拟疲劳试验,解决了汽车设计过程中无法快速、准确预知零部件疲劳寿命的难题。该试验方法应用于某车双横臂独立前悬中的下横臂,在较短的时间内获得了该零件的预测疲劳寿命、寿命安全系数及危险部位等信息。结果表明该虚拟疲劳试验方法可作为汽车设计过程中的有效试验手段。

基于模态应力恢复的车架疲劳寿命计算研究

采用基于模态应力恢复的疲劳分析方法来预估某车架的疲劳寿命。首先在MSC.Nastran中对车架进行模态分析,以车架为柔性体建立整车的刚柔耦合动力学模型,在ADAMS/Car Ride中,用试验场强化路面激励进行整车动力学仿真,得到柔性体的模态位移时间历程,然后进行模态应力恢复得到应力历程,通过疲劳分析得到车架疲劳寿命的分布情况和最危险点的寿命值。分析结果与道路试验情况十分相符,证明该分析方法可以在产品设计阶段准确、高效地预估车体结构的疲劳寿命。

应力恢复对采动裂隙岩体渗透性演化的影响

研究了采动岩体应力恢复对断裂带渗透性的影响并将其应用于分层开采和残煤复采导水断裂带的计算。通过试验对侧限作用下裂隙岩体在轴向分级加载条件下渗流变化规律进行了研究,以模拟应力恢复作用对裂隙岩体渗透性的影响;依据实测的采动裂隙岩体体积膨胀系数的对数分布规律,对采动裂隙岩体渗透性分布规律进行了描述,计算了应力恢复作用下,裂隙岩体内裂隙开度及渗透性演化规律。试验结果表明:轴向加载条件下裂隙模块开度及渗透性均显著下降,加载初期应力较小但其对裂隙模块的开度及渗透性影响更显著,后期应力增大但其对裂隙试块的渗透性影响程度降低,在20 MPa压力作用下裂隙很难完全闭合;理论计算结果表明:应力恢复作用下采空区上覆裂隙岩体内下部大开度裂隙渗透性有降低但仍为较好的导水通道,上部裂隙开度较小层段渗透性也有明显降低。根据水利水电工程地质勘查规范将渗透系数小于0.01 m/d的层段视为不透水层,采空区上覆导水断裂带最大高度在应力恢复后较初始实测最大值减小了约26%。依据研究结果对传统的分层开采覆岩导水断裂带高度计算公式进行了修正,采用修正公式计算下分层煤或残煤开采防水(砂)煤柱的留设方案更为合理。

地应力测量的应力恢复法试验和数值模拟研究

在传统应力恢复法基本原理的基础上，提出了改进的应力恢复法。通过室内试验求出了改进应力恢复法的关键系数——应力等效系数，并运用数值模拟进行检验，同时分析了其影响因素及影响程度。通过现场实践，证明了改进应力恢复法的可行性和正确性，具有重要的理论意义和实用价值。

基于模态应力恢复的全地形车车架疲劳寿命预测

基于模态应力恢复疲劳寿命分析理论,对全地形越野车车架进行疲劳寿命预测。以全地形车车架为研究对象,建立车架有限元模型和整车动力学刚柔耦合模型,在输入为鹅卵石路面的条件下进行仿真计算,得到车架疲劳寿命预测需要的相关文件。用MSC.Fatigue软件对车架进行疲劳寿命预测。

改进的Z^2应力恢复过程与h型自适应有限元分析

建议了一种较为精确的边界应力求解方法，并用于改进Ｚｉｅｎｋｉｅｗｉｃｚ－Ｚｈｕ（Ｚ２）应力恢复过程。改进过程增加的计算量不大，但可有效地改善后验误差估计精度。ｈ型自适应有限元分析结果表明。

基于应力恢复子模型的车身结构计算方法研究

将子模型技术应用于某微型车的强度计算,用应力恢复的方法获取子模型的边界条件,尔后,用子模型的实验结果验证了应力恢复方法的正确性。实验通过对子模型进行网格加密处理,确保了计算结果对于网格尺寸的收敛性。收敛性计算结果表明:子模型技术能获得车身关键受力区域的精确应力解,在保证计算效率的前提下提高了仿真精度,具有实际工程应用价值。

基于模态应力恢复理论的内燃机曲轴疲劳寿命评估

以某型号船用内燃机曲轴为研究对象,基于模态应力恢复理论,采用虚拟疲劳试验技术对曲轴疲劳损伤进行评估。首先建立曲轴有限元模型进行模态分析,然后建立轴系多体动力学模型进行动力学仿真,获得曲轴模态坐标时间载荷历程。最后,结合修正的S-N曲线,采用模态应力恢复法在n Code中进行满载荷工况下内燃机曲轴的疲劳损伤评估,所得曲轴疲劳薄弱区与工程实际相符。结果表明,该方法可用于产品设计阶段的疲劳寿命评估与方案选优,并为样机疲劳试验提供参考依据。

流变应力恢复法压力传感器传感单元方位布设研究

实时测量深部三维地应力场分布及扰动规律对工程岩体稳定性分析至关重要,但目前仍缺乏成熟的针对深部软弱围岩的地应力测试技术及配套仪器。首先详细介绍了深部软岩地应力测试方法流变应力恢复法的原理与技术,随后针对岩体压力传感器传感单元的方位合理布设问题展开了深入的理论分析。研究结果表明:如果六向压力传感器上半球的3个传感面法向布设为两两相互垂直,则下半球的3个传感面法向不能布设为两两相互垂直;如果上半球的3个传感面法向布设为两两相互垂直,则下半球的3个传感面法向不能与上半球的3个传感面法向平行,且下半球的3个传感面中不能有两个法向同时垂直于上半球任一传感面法向,下半球3个传感面法向与x、y和z轴的方向余弦值最好相差不大,且不能接近于两两相互垂直;如果上半球的3个传感面法向不两两相互垂直,从设计角度考虑列举了一种情形:上半球的3个传感面法向布设为与水平面夹角为45°,下半球的3个传感面法向与水平面夹角30°,上下半球的传感面法向在Oxy水平面上投影的夹角为60°,计算结果显示,此种布置方式是其中一种科学合理的布置方式。

基于光滑位移场的应力恢复方法

为了提高位移元的应力精度,提出了一种应力求解的新方法。首先在一取定的单元小片内对基本解进行多项式拟合光滑处理,使得基本解在单元交界处获得更高的光滑性,进而通过微分运算获得节点的应力值;最后按此方法遍历所有的节点得到全求解域应力场。数值算例表明该方法是可行的,并且计算结果的精度较高。该方法计算量小,普适性强,具有较强的理论意义与工程应用价值。

基于超收敛点的应力恢复方法提高场强计算精度

将力学中基于超收敛点的应力恢复方法(SPR)应用到电磁场问题中,可以有效地克服三角形三节点有限元法在计算场强时精度较低的问题.通过对单元中超收敛点上场强的插值,可以得到区域内任意一点的高精度场强.针对不同媒质分界面和不同的边界条件,提出了相应插值处理方法,利用该方法求解了接地金属槽和电缆附件的电场分布.结果表明,该方法可以大幅度提高场强的计算精度.

基于相邻单元高斯点方案的应力恢复方法

针对二维非协调4节点四边形单元模型,采用节点外相邻单元的高斯点构造新的等参元,可以直接计算包含在单元内的节点应力。这种节点应力恢复算法避免了常规的外推法中相邻单元在公共节点处应力结果取平均值的过程,计算程序更加简便;由模型内部节点应力计算边界节点应力时采用简单的线性插值方法。算例表明:模型中应力计算结果的精度较外推法有所提高;收敛性分析证明了该方法的正确性和有效性,具有较好的普遍适用性;在运用该方法分析含孔平板应力集中问题时,所得的应力集中系数比外推法更接近理论解。

采空区上覆岩层应力恢复规律的模拟分析

通过数值模拟方法对工作面支承压力及采空区应力的分布规律进行分析,得到工作面及岩层采空区应力恢复距离在覆岩内部的变化规律。依据煤层极限平衡区和弹性区的支承压力分布函数的表达式,通过载荷守恒原理对采空区应力恢复函数进行分析,得到了采动岩层采空区应力恢复函数中增长系数的变化规律。结果表明:工作面支承压力峰值位于煤壁前15 m附近,其峰值为18.5 MPa,应力集中系数为2.52,上述参数与理论计算结果误差较小,证明了数值模型计算的准确性;当岩层与煤层的垂距越大时,采空区应力恢复距离越大,且岩层采空区应力恢复距离与其和煤层的距离呈现线性增加的关系。根据采动岩层空间载荷守恒原则,采动岩层采空区应力恢复函数的形态呈现出“上凸”的形态,并且岩层与煤层垂距越大,其“上凸”的形态越明显,采空区应力恢复的过程越快。

基于模态应力恢复的轿车发动机舱盖焊点疲劳寿命分析

建立汽车发动机舱盖焊点有限元模型,并将分析结果与试验模态对比,验证该有限元模型的准确性.分别采用准静态法和模态应力恢复法得到焊点的应力-时间历程;基于Palmgren-Miner线性损伤累积准则和S-N曲线对比评估焊点疲劳寿命,并在模态应力恢复方法中考虑截止频率和结构阻尼对焊点疲劳寿命的影响.与虚拟台架试验的对比结果表明:准静态预测的焊点寿命大于试验寿命,截止频率为200 Hz且结构阻尼为0.06的模态应力恢复结果与试验结果较吻合.基于模态应力恢复法优化设计的发动机舱盖通过耐久路试.

基于六向压应力传感器流变应力恢复法的地应力测量

流变应力恢复法是针对深部具有流变性的软弱围岩提出的一种地应力测量方法。该方法采用在巷道围岩中钻孔埋设压应力传感器的方式来实现围岩原岩应力和扰动应力的测量。基于最新研发的光纤光栅式六向压应力传感器以及本安型光纤光栅解调仪,开展了传感器的室内标定试验。依托平煤股份八矿深部软岩巷道,开展了流变应力恢复法现场地应力测量,并与传统套芯应力解除法地应力测试结果进行对比分析,验证了利用六向压应力传感器流变应力恢复法对地应力测试的准确性和可靠性。

流变岩体中三向压力传感器的应力恢复规律模拟研究

流变应力恢复法是一种专门针对深部软弱围岩提出的地应力测量新方法;该方法在围岩钻孔中埋置三向压应力传感器,并注浆充填密实,进而根据传感器的实测恢复应力来分析围岩的初始应力状态和巷道围岩应力分布及演化。压力传感器实测应力的恢复规律是流变应力恢复法需要解决的关键问题之一。采用数值方法模拟流变应力恢复法的测试过程,研究不同围岩黏弹性模型、不同围岩参数、不同地应力状态以及不同注浆材料模量参数对三向压应力传感器实测应力的影响规律;同时,基于大量文献中的流变试验数据,得到了不同围岩等级下传感器实测应力的恢复规律。该研究为流变应力恢复法的成功实施提供了理论依据。

基于Kirchhoff板中裂纹尖端辛本征解的有限元应力恢复方法

对于含穿透裂纹的板结构,裂纹尖端应力场及应力强度因子的计算精度对评估板的安全性具有非常重要的影响。基于含裂纹Kirchhoff板弯曲问题中裂纹尖端场的辛本征解析解,该文提出了一个提高裂纹尖端应力场计算精度的有限元应力恢复方法。首先利用常规有限元程序对含裂纹板弯曲问题进行分析,得到裂纹尖端附近的单元节点位移;然后根据节点位移确定辛本征解中的待定系数,得到裂纹尖端附近应力场的显式表达式。数值结果表明,该方法给出的应力分析精度得到较大提高,并具有良好的数值稳定性。

基于模态应力恢复的有限元疲劳分析法

结合实例介绍基于模态应力恢复的有限元疲劳分析法及分析流程,它是一种综合MSCNastran,MSCAdams及MSCFatigue的疲劳寿命集成化仿真方法,非常适合汽车零部件的有限元疲劳分析.