基于间接热力学方法的变换应力方法推导

金属等没有剪胀性的连续材料在根据试验结果建立屈服函数后,可以由Drucker公设及其相关联流动法则推论直接唯一地确定出与屈服函数一致的塑性势函数。但大量试验结果与理论分析都表明Drucker公设对于土材料这种有剪胀性的颗粒材料并不适用,所以更具普适性的热力学成了正确描述土材料塑性流动方向的必要条件。然而塑性流动方向无法只由热力学这一描述材料特性的必要条件唯一地确定,因此便出现了先由试验确定屈服面与塑性流动方向再对其进行热力学验证的间接热力学方法。此外,由于土材料在三维应力空间中不同洛德角对应子午面上的应力应变规律并不一致,因此一般会通过三维化方法来描述土材料在三维应力空间中的力学特性。三维化方法会使得不同子午面上的屈服面及塑性流动方向与三轴压缩状态下所建立的本构模型有所不同,导致三维化后的本构模型是否符合热力学原理成为新的问题。所以本文利用间接热力学方法推导了符合热力学原理的三维化方法,并通过构建变换应力空间将其整理为更有实用性的变换应力方法。

控制焊接残余应力方法的超声波监控

为了减少焊接件的残余应力测量时间,基于声弹性效应,采用对应力最为敏感的临界折射纵波,建立了焊接残余应力超声波测量系统,可以准确的检测出焊接结构的内部应力.用该测量系统对随焊旋转挤压法、随焊冲击碾压法、电磁冲击法、预置应力法等一系列降低焊接残余应力的控制方法进行了监控,试验结果给出了各控制方法的残余应力降低程度,确认了工艺参数的合理性.该试验过程无损快速克服了传统切割释放测量方法的耗时费力,加快了控制方法的研制进程.

聚合物表面空间环境防护涂层热应力分析方法研究进展

柔性聚合物材料作为航天器表面用关键材料,易受到空间环境的协同损伤,在其表面制备防护涂层是实现长期服役的重要技术。但由于常用防护涂层与基体间的性能差异,涂层易因应力出现开裂和剥落,因此应力分析对于材料的设计和优化非常重要。对于涂层应力的分析方法,主要可以分为基于试验测量以及基于数值仿真的有限元分析方法两类。梳理目前常见的试验测量方法,分析有损法和无损法试验测量的应用,整理归纳基于数值仿真的有限元分析方法的原理以及相关应用,比较不同方法的优缺点,总结其局限性以及应用前景。不同应力测试分析方法在材料的服役寿命和失效形式预测中发挥了重要作用,但传统的机械有损测量方法难对应力情况进行实时监测,近年来发展起来的无损法也存在一定的应用局限性,有限元模拟具有实时、全面的应力测量优点,但是与实际涂层模型具有一定的差距。基于目前试验方法与有限元仿真各自的局限性,提出将有限元仿真与试验表征结合成为进一步指导涂层设计的有效方法,有望有效预测涂层失效机制,优化涂层材料制备工艺,开发具有低应力结构的涂层材料,为聚合物表面用关键涂层材料的轻量化发展和长期可靠服役提供技术支撑。

压力容器强度校核中应力分析方法的应用

压力容器在工业中具有广泛应用,其强度校核是确保容器安全的关键环节。本文详细探讨了应力分析方法在压力容器强度校核中的应用,为容器的安全评估和设计提供参考。

燃料组件导向管事故工况应力计算方法研究

通过反应堆动力分析计算出堆芯上下板和围板的位移时程作为进行燃料组件地震加LOCA动力分析的输入.建立燃料组件横向排模型,进行燃料组件事故动力响应分析,得到燃料组件的变形等内容,以此作为导向管应力分析的基础.结合排模型中燃料组件的简化方法以及导向管在燃料组件中的结构分布形式,对导向管的薄膜应力以及弯曲应力的算法进行了研究,推导出导向管薄膜应力、弯曲应力的计算方法,对采用该算法进行应力分析需要注意的问题进行了阐述,给出导向管进行安全评定的方法.对导向管应力分析及评定的流程进行总结并编程实现,并以某电厂为实例进行了导向管应力分析计算.

拉伸载荷下楔环连接壳体的应力解析方法

楔环连接结构为摩擦-接触多体组合连接结构,一个典型的楔环连接结构主要由两个连接壳体和一对楔环带构成。建立拉伸载荷下楔环连接结构的力学模型,将楔环连接壳体看成由弹性圆环、短圆柱形壳以及长圆柱形壳组成,基于板壳理论和力法推导壳体截面内力精确解求解方程。当环腔段壳体足够长时,讨论壳体截面内力的简化解,并通过精确解讨论简化解的使用条件。

多体系统中动力刚化项差时初应力补偿方法

当航天器和机器人等机械系统中存在高速旋转的部件时 ,传统的多体系统建模方法由于不能正确考虑动力刚化效应而给出了错误的结果 .严格依据连续介质力学的基本原理 ,给出了多体系统中动力刚化的力学机理 ,评述了现有的几种主要的动力刚化项补偿方法 ,在综合现有方法的基础上提出了新的动力刚化项补偿方法——差时初应力补偿方法 .该方法的主要思想是利用系统部件在前一时刻的内部应力构造由于部件高速旋转产生的动力刚化项 ,因而能够在保持弹性部件运动方程线性的情况下 。

压力容器分析设计中的应力分类方法

根据压力容器分析设计标准及准则 ,必须将二维或三维实体弹性有限元计算结果分成一次应力、二次应力和峰值应力。本文简要地介绍了三种应力分类方法的原理 ,采用实例进行了应力分类计算 ,在比较的基础上提出了建议。

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。

应力分类方法和直接法对开孔补强计算结果的比较

使用已有的开孔-接管-补强结构的试验模型,分别采用应力分类方法以及直接方法对结构进行了有限元分析,分别根据应力分类方法、2倍弹性斜率准则以及5%最大主应变方法来确定结构的许用载荷,并将分析的结果与已有的试验研究结果进行分析比较。提出了对开孔-接管-补强结构比较符合工程实际的分析设计方法,为工程应用提供参考。

高强钢筋钢纤维混凝土黏结应力分布计算方法

基于内贴应变片的高强钢筋与混凝土局部黏结试验,研究高强钢筋与钢纤维混凝土的黏结性能。通过分析黏结试件的实测钢筋应变,提出了中点黏结应力插值计算方法,得到了各级荷载下黏结应力沿黏结区段的分布曲线。分析了钢纤维体积率对黏结性能的影响。结果表明:中点黏结应力插值法考虑了分段中点处的黏结应力值和黏结应力分布曲线的导数值,具有较高的精度;随着钢纤维体积率增大,黏结应力极值总体向加载端移动;在高强混凝土中掺入钢纤维后,高强钢筋与混凝土黏结应力沿黏结区段分布的不均匀性增加,二者之间的平均黏结应力得到了有效提升。

海底单重保温管道层间轴向剪应力计算方法研究

针对我国近海边际油气田多为高凝、高黏原油的特点,基于国内制管工艺和能力,借鉴国外海洋油气田开发工程成功应用单重保温管的经验,从力的传递和变形协调条件出发,对单重保温管层间轴向剪应力计算分析方法进行了探讨,提出了一套适合单重保温管设计计算的新方法,并提供了计算算例。

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.

动态应力追踪方法识别采动裂隙带发育研究

煤层开采过程中,开采工作面围岩一定范围内的岩体会产生卸荷裂缝或新裂隙,其中有一部分裂缝和裂隙存在张开的经历。由于张开的裂隙和缝隙内没有力的传递介质,在这些裂缝、裂隙附近区域的应力会从因重力引起的应力大值降低到一个很小的值,但不一定会达到应力为0值。裂缝、裂隙附近区域的应力由于之后的应力重分布可以发生调整而振荡,裂缝、裂隙相应地可以闭合,甚至可以承受很大的剪应力。基于一部分采动张开裂隙附近区域的应力大值曾经历过大幅度卸载到一个很小值这一动态过程,提出了一种识别采动裂隙带发育的动态应力追踪方法。以宁夏石嘴山矿区三号煤层为工程背景,利用离散元UDEC软件包计算确定煤层开采过程中覆岩内部不同开采阶段的应力分布。借助于后处理软件Tech Plot,利用提出的动态应力追踪方法,识别该矿采动裂隙带的范围和高度;研究结果表明,所提出的动态应力追逐方法具有可行性和很好的适用性。

小震震源机制与应力场反演方法及其应用研究

众所周知,构造应力场的分析与研究在地球科学研究以及生产实践应用中都具有相当重要的地位。同样,我们也知道,天然地震的震源机制在构造应力场的分析和研究中也具有相当重要的地位。地震矩张量的引入使地震产生的远场位移与描述震源机制的地震矩张量之间成为线性关系。如果地震产生的位移与描述地震波传播路径效应的格林函数已知,则很容易通过波形反演得到地震矩张量,即震源机制。

车身“精细”碰撞仿真的三维应力应变网格映射方法

针对"精细"碰撞模拟中引入应力和应变分布这一问题,以一步逆成形有限元方法为基础,提出了一种快速有效的三维应力应变网格映射方法,采用该方法能够在碰撞模拟中更真实反映冲压成形残余应力和应变效应。使用LS-DYNA软件建立了移动壁障与某车的侧面碰撞仿真模型,并以其主要吸能装置B柱为例,验证了该方法能够准确有效地在碰撞模拟中引入成形零件的应力应变空间分布。碰撞模拟结果表明:不同冲压因素对B柱耐撞性的贡献略有差异,应力分布对其吸能效果影响最大。因此在"精细"碰撞仿真过程中,更应考虑引入应力的三维因素。

锥形凹模缩口应力计算方法的比较

缩口应力是导致薄壁筒形件缩口失稳的重要因素,为了提高缩口应力的计算精度,综合考虑了板厚变化、加工硬化及摩擦等因素的影响,采用斯德洛日夫和翁克索夫的两种求解方法,通过实例计算了圆筒形件的缩口应力以及在不考虑厚度变化及硬化效应条件下的缩口应力,并对3种计算结果进行了比较,前两种方法的计算结果十分接近,但后者相差甚远。由此得出,厚度变化和硬度效应的影响相当显著,不可忽视。

光栅平动式光调制器的残余应力自测量方法和试验

对微机电系统(Micro-electro-mechanical systems,MEMS)器件残余应力的测量方法大都需要有标准的测试结构。这些测试结构体积较大,一方面占用有限的光刻版面积,另一方面加电和测试时都会增加复杂性和难度。针对一种基于微光机电系统(Micro-opto-electro-mechanical systems,MOEMS)技术的光栅平动式光调制器(Grating moving light modulator,GMLM),提出一种无须外加测量结构,直接利用GMLM本身结构特性得到残余应力的测量方法。这种测量方法利用残余应力与GMLM吸合电压之间的关系,由吸合电压测量值可以计算出材料的残余应力值。推导GMLM残余应力与GMLM吸合电压之间的关系式,并考虑平行板电容的边缘效应加以修正。通过试验,给出实际GMLM采用的Al-1%Si膜的残余应力为99MPa。该方法的应用,使得GMLM器件具有残余应力自测量功能,实现测量和执行结构一体化,降低器件残余应力测量的成本和复杂度。

脆性块体应力分离方法研究

研究裂纹技术应用于分离脆性块体的分离理论和分离方法。在理论上，着重论述了切口设计、敏感应力场设计、有控断裂设计和临界预荷力计算等重大问题，给出了促使固体材料快速、低能耗有控分离的适宜参数；在实用上，针对石油化工行业报废的大量抽油机铸铁平衡块急待破断这一工程实际课题，提出三点弯曲冲击法和楔形冲击加载法两种适宜预荷方式，基本上解决了大型废旧铸件有效回收利用的问题，经济效益显著。

内力线定性描绘应力场方法及其在地质构造研究中的应用

为了简化地质构造力学分析 ,本文探讨了用内力线来描绘应力场的方法。仿照用磁力线描绘磁场的做法 ,约定以从外力作用点、支承点等处发出的一族主应力迹线为代表内力传递路径的“内力线” ,根据弹性理论绘制了部分简单应力场的内力线图 ,阐述了以简单应力场内力线图为基础绘制复杂应力场内力线图并对之进行分析的方法。同时 ,文中还对这一方法在山字型构造体系和断裂等板内构造应力场分析、隐伏或未知构造及地质体的推测。