围缘扁钢加强的开圆孔无限平板应力解析算法

为了研究围缘扁钢加强的开圆孔无限平板应力解析计算方法,近似认为围缘扁钢区域的平均应力处于广义平面应力状态。运用复变函数论的方法,将应力函数表示为两个待定的解析函数;列出围缘扁钢的边界条件、围缘扁钢与平板之间的应力连接条件和位移连接条件,求出应力函数,根据求出的应力函数便可求出应力。为了描述围缘扁钢减缓孔口应力集中的效果,提出围缘扁钢加强系数的定义。算例计算表明:本文提出的解析算法计算结果与有限元法计算结果吻合良好,围缘扁钢加强的开圆孔无限平板应力普遍小于开圆孔无限平板应力,围缘扁钢加强效果明显;相同体积的加强构件,围缘扁钢的加强效果优于环形加厚板。

盒形件拉深过程中法兰区应力解析

为定量研究盒形件成形的理论 ,根据盒形件拉深变形的特点 ,在假设法兰圆角区剪应力零线上质点的变形规律与四转角组成的轴对称拉深件相同的前提下 ,得到了盒形件法兰变形区定量应力解析解 .通过对一盒形拉深件具体实例计算分析表明 ,理论解析与有限元模拟结果吻合较好 。

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。

岩盐椭球储气库应力解析及其稳定性分析

岩盐地下储气库根据成腔方式不同,储气库形状也有较大变化,但简化为细长旋转椭球体(短长轴比s)是合理的.假定岩盐体为无限大各向同性线弹性体,将旋转椭球岩盐储气库受力分解为两种受力状态:有内压的静水压力状态和无内压的非静水压力状态.利用弹性理论应力叠加原理,求得了在地应力场(垂直p,水平p0)和内压(pi)作用下储气库腔壁上关键点(顶点和赤道线上任意点)的应力精确解析解.对某岩盐储气库进行了数值模拟计算,数值计算结果与解析解较接近.分析了关键点应力随椭球腔形状、地应力和内压的变化规律,认为径向应力随内压比(pi/p)的增加而增加,几乎与轴比(s)无关;水平环向应力随内压比和轴比的增加而减小.结合已有试验资料,确定了盐岩广义Hoek-Brown破坏模型参数,并据此计算得到了储气库不出现破坏时的极限内压值范围,当s=0.9时极限内压较小.

边坡下伏地下圆形洞室的弹性应力解析

根据洞室与边坡的相对位置,将其分为深埋地下洞室与浅埋地下洞室,并分别建立了计算模型。将浅埋圆形洞室视为分布荷载作用下半无限体表面附近的孔洞的应力分析问题,采取复变函数的保角映射得到了浅埋洞室的应力解析解。将深埋洞室视为一个双向受压无限板孔应力集中问题,得到了边坡下伏深埋圆形洞室的应力解析解。以某填筑边坡下地下圆形洞室为例,计算得到了浅埋圆形洞室周边的径向应力与环向应力分布,计算结果表明洞室圆心水平线上的环向压应力随着与洞周距离的增加逐渐减小,但径向压应力却是首先增加,然后才逐步减小。洞顶圆周出现环向拉应力,随着越来越接近地表,环向应力逐步转变为压应力并且越来越大,而径向应力逐渐变大。洞周环向拉应力在洞顶与洞底数值最大,洞室左右两端洞周环向压应力数值最大;洞周径向应力在洞顶、洞底数值较小,左右两端洞周应力最大。

湘南区域构造应力解析

该文应用构造应力解析的方法，对湘南地区地槽、地台、地台期后活化作用三个阶段地质演化过程中所发育的构造、岩石、地层等特征进行了讨论。并简略地分析了影响湘南地区构造应力格局的因素。

非均布载荷作用下厚壁筒平面问题的应力解析解

采用复变函数法,求出表面受一非均布径向压力作用下厚壁圆筒平面问题的应力解析解。发现,随着非均布侧压系数、内外应力比例系数的增大,圆筒内某些区域的周向应力和径向应力由压应力变为拉应力,且拉应力区域范围随之改变;对圆筒内部存在应力极值的问题进行分析,得到应力极值出现位置、应力极值随载荷非均匀系数、内外应力之比的变化规律及应力极值区域的变化规律;采用数值方法验证了理论分析的正确性。

谐波齿轮传动柔轮应力解析的计算模型

以柔性轴承波发生器杯型柔轮谐波齿轮传动为对象 ,研究了谐波齿轮传动强度分析中 ,最为关键的波发生器外圈内圈与滚球的接触、外圈与柔轮通过油膜层的接触以及刚轮与柔轮通过齿与齿的啮合直接接触等 3个接触问题 ,分别推导和建立了这些接触问题的力学和有限元法数值计算模型。

张双楼煤矿底板采动效应应力解析与数值模拟对比研究

为了评价张双楼煤矿9煤的底板突水,根据-350m和-500m两个水平的工作面的煤层底板地质特征,运用快速拉格朗日法对底板的采动效应进行了数值模拟,分析了采动过程中底板岩体应力场、塑性区的分布,通过建立采场底板破坏深度应力解析模型求得底板破坏深度值,认为底板破坏深度值介于两种方法得出值之间更为合理,研究结果为底板水害防治提供了理论依据。

谐波齿轮传动柔轮应力解析的数值模型分析

以采用椭圆凸轮柔性轴承波发生器的杯型柔轮谐波齿轮传动为对象 ,研究了谐波齿轮传动中的三大接触问题。为了对柔轮整体进行应力解析 ,改善齿根应力集中 ,分别推导和建立了三大接触问题的力学和有限元法数值模型。

共轭节理应力解析的AutoCAD二次开发研究

传统应力解析工作采用手工绘制图解方法,由于数据量较大,效率通常较低,笔者认为对解析程序进行二次开发,对于处理过程的简化,提高结果的直观、简洁、准确都非常有必要。基于AutoCAD的Visual Lisp二次开发工具,研究编制了共轭节理应力解析程序。该程序在完成共轭节理数据录入之后,即可在AutoCAD软件中,绘制共轭节理的赤平投影,计算主应力产状,同时标示在赤平投影图上。程序完成至今,经不断地调试、检测,程序运行稳定,得到的结果直观、可靠,达到了程序设计之目的。

复杂应力场中非圆形隧道应力解析解研究

针对由深埋非圆形断面隧道主轴与初始主应力场成一定角度引起的围岩应力分布问题,利用复变函数理论推导了一种考虑主应力场水平倾角的非圆形断面隧道解析解。结合引汉济渭工程,将解析解在Matlab中编程求解,研究了初始主应力场剪切分量及其水平倾角对马蹄形隧道围岩应力分布规律的影响。结果表明:对于相同断面隧道与主应力场,考虑主应力场剪切分量与不考虑相比,隧道环向应力相差较大,左右拱脚处二者最大比值分别为1.39和0.61。主应力场剪切分量会使隧道拱脚及拱肩处产生环向拉压应力,且最大值为相应剪切应力分量的6倍。随着主应力场水平倾角增大,隧道左拱脚及右拱肩处环向应力集中在升高,而右拱脚及左拱肩处环向应力集中却在逐渐降低。研究成果可为类似隧道工程灾变预防提供借鉴。

基于改进迭代求解的双孔洞围岩应力场解析研究

针对含双孔洞岩体应力迭代求解计算过程中多余面力的求解难题,提出新的理论解析方法。通过引入最优化技术,直接进行不同坐标系和平面中孔洞边界坐标点的变换,无需在求解过程中引入逆映射函数,避免了逆映射函数求解造成的误差。随后,以双拱形孔洞为例,对不同布局下的孔周应力场进行求解与分析,并利用数值模拟对理论求解结果进行验证。研究结果表明:采用所提出的方法可以精确获得双孔洞周边应力分布,显著降低求解难度;在单轴压缩条件下,孔洞体系的初始萌生裂纹为孔洞顶底板拉应力集中区域形成的拉伸裂纹,但最终破坏表现为双孔洞间的贯通破坏;不同连接角的双孔洞体系峰值应力与压应力集中系数呈线性相关关系,说明双孔洞岩石的破坏取决于孔洞边界的压应力集中程度。

受拉全长黏结式锚杆剪切应力弹性解析解及其应用

面对锚杆-围岩锚固界面剪切应力分布研究不够精确,制约锚杆设计施工水平提高的现状,基于半无限弹性空间体的Mindlin位移解,导出了拉拔荷载作用下全长黏结式锚杆锚固界面剪切应力沿杆长分布的近似弹性解析解,并求得了最大剪切应力的数值和分布位置,给出锚杆杆长的建议值和增强局部剪切力的建议。结论适用于较硬围岩中较长锚杆在较小荷载作用下的剪切应力分析,可为岩体锚固设计提供借鉴,提高锚杆设计施工的安全性和经济性。

盒形件主要变形区的应力近似理论解析

根据盒形件拉深变形的特点,假设盒形件切应力零线上质点的变形规律同当量的轴对称件相似,得到了盒形件凸缘区和悬空侧壁区应力的近似理论解析。该计算方法的可靠性得到了有限元模拟计算的验证,不仅为研究盒形件变形规律提供了一种有效的理论解析手段,而且为拉深智能化控制中的参数识别模型和预测模型的建立奠定了理论基础。

一类非均布荷载作用下双层厚壁圆筒光滑接触时的应力解析解

采用复变函数方法,给出了双层厚壁圆筒外壁受有一类两向不等压非均布径向压力,内壁受有均布压力作用时平面问题的应力求解方法。在两层圆筒光滑接触的假定下,获得双层厚壁圆筒的应力解析解。通过算例分析了不同弹性模量组合时圆筒内不同截面的切向应力与径向应力分布规律,研究结果表明:当内壁均布压力较小时,两层圆筒的内壁处切向应力沿环向均呈余弦分布,且都在内壁的最小地应力方向承受最大压应力,在最大地应力方向承受最大拉应力;径向应力沿径向在圆筒0°、45°、90°截面处分别呈近似"M"状、"菱形"、"W"状分布;随着内外层弹性模量比值的增大,内层圆筒内壁附近切向应力增大,径向应力在最小地应力方向增大,在最大地应力方向减小,而在外层筒分布规律相反。采用内软外硬的弹性模量组合,能有效的减小圆筒内层内壁处的应力集中程度。

一类非均布荷载作用下厚壁圆筒平面问题的应力解析解

采用复变函数法给出了表面受有一类非均布径向压力作用下厚壁圆筒平面问题的应力解析解,发现随着非均布侧压系数的增大,圆筒内某些区域的切向应力和(或)径向应力会由压应力变为拉应力,并且切向拉应力远大于径向拉应力。在不存在拉应力区的前提下,反算出非均布侧压系数的范围,并给出了不同非均布侧压系数所对应的拉应力区。最后用数值方法验证了理论分析的正确性。

巴西劈裂试验应力场解析解应力函数解法

巴西圆盘试验是国际岩石力学学会推荐的用于测量岩石抗拉强度的间接实验,其理论基础是圆盘在荷载作用下应力场的分布。本文以平面应力状态为基础,根据弹性理论中的Airy应力函数和线弹性叠加原理,采用与Н.И.Мусхелишьили所用的复变函数方法完全不同的方法,给出了巴西圆盘内部任意一点应力的直角坐标形式的解析表达式。将得到的应力场解析解和Н.И.Мусхелишьили采用复变函数方法给出的经典解对比发现,两者完全吻合一致,从而表明本文所采用的方法是合理正确的。

盐岩球腔储库弹性应力分布的理论解析

假定地下储气库为球形腔体,利用在弹性阶段应力可叠加的基本原理,将球形储气库的受力方式简化分解为静水压力和垂直方向受力。对这2种受力方式下围岩应力分布解析结果进行叠加,获得在远场三轴压应力和储库内部压力共同作用下球腔储气库围岩弹性应力分布的完整解析解。在相同条件下,对盐岩球腔储气库进行数值分析,并将解析解与数值分析结果进行比较,结果表明,应力分布解析解与数值解吻合较好,验证所提出的分析方法是合理可行的。结合Hoek-Brown破坏准则,计算得出储气库不出现塑性破坏时的极限内压值范围。

正交各向异性非圆形水工隧洞的应力解析解

为了探讨深埋正交各向异性水工隧洞的力学响应问题,考虑洞边作用均布内水压力的情况,基于平面弹性复变函数方法,推导任意孔形水工隧洞的应力解析解。推导中建立3套极坐标系,将物理平面孔外域映射到了像平面的单位圆外域,并建立孔边应力边界条件,再利用幂级数解法,求解出隧洞的应力场。以直墙半圆拱形隧洞为例,通过ANSYS数值计算对解析解进行对比验证,在此基础上,又运用解析方法研究马蹄形和圆形隧洞的孔边应力分布规律。研究结果表明:不同于各向同性岩体,隧洞的正交各向异性围岩应力场表现明显的非对称性;增大侧压力系数会使孔边的切向应力增加,但马蹄形隧洞2个曲率较大位置的切向应力却几乎保持不变;内水压力的增加能减小洞口的应力集中,曲率越大的位置减小越明显,但内水压力过大,会使孔边出现明显的拉应力,不利于隧洞的安全。