锆合金管塞结构压力电阻焊接头的应力集中系数及影响因素

采用Abaqus有限元分析软件建立了锆合金管塞结构压力电阻焊接模型与应力集中系数计算模型,通过与热模拟试验得到的挤出金属高度进行对比,对焊接模型进行验证,模拟分析了内部挤出金属过渡角、端塞行进量和包壳管内壁倒角对接头应力集中系数的影响。结果表明:内部挤出金属高度模拟结果和试验结果的相对误差为9.58%,外部挤出金属高度的相对误差为6.65%,说明建立的焊接模型准确;随着内部挤出金属过渡角增加,接头应力集中系数先降低,当过渡角增大至60°后增加,增大至120°时又下降;随着端塞行进量的增加,内部挤出金属过渡角降低,应力集中系数增加,接头熔合线长度增大;与未倒角接头相比,包壳管内壁倒角深度不大于0.50 mm时应力集中系数降低,最大降低了16.00%,倒角深度大于0.50 mm时应力集中系数增大,最大提高了91.49%。

Ti6Al4V钛合金周铣加工表面应力集中系数预测研究

Ti6Al4V钛合金因优异的力学性能被广泛应用于航空、航天等领域。为了实现材料的抗疲劳加工,从应力集中的角度研究了周铣加工表面形貌对Ti6Al4V钛合金疲劳行为的影响。利用所建立的三维表面形貌预测模型生成铣削表面特征,将从表面形貌预测模型得到的表面粗糙度数据分别集成到Arola-Ramulu模型和有限元模型,计算得到不同加工表面的应力集中系数。结果表明,预测和实测的表面形貌在纹理和剖面上显示出良好的一致性,Ti6Al4V钛合金周铣加工表面的应力集中系数与每齿进给量和径向切削深度呈正相关,与切削速度呈负相关,且对每齿进给量的变化最敏感。

对接接头缺口应力集中系数不确定性分析

[目的]以典型对接接头为研究对象进行参数化建模,建立焊缝几何形状存在不确定性的有限元模型,来研究焊缝几何存在不确定性的对接接头焊趾处缺口应力集中系数K_(t),并统计分析其分布规律。[方法]首先,对以往采用的网格尺寸和单元类型进行改进,通过有限元网格敏感性分析,研究不同类型的单元以及网格尺寸对K_(t)的影响;其次,沿对接接头焊缝法向提取节点应力,通过绘制应力分布图,确定焊趾处最大应力集中所在部位;然后,通过引入控制点描述对接焊缝几何形状的变化来真实反映焊缝几何形状的不确定性,结合实际测量的焊缝形状数据的分布规律,随机抽样得到大量的焊缝几何参数数据;最后,基于缺口应力法计算K_(t),并对其进行统计分析,探究对接接头在焊缝几何参数存在不确定性时K_(t)的分布规律。[结果]结果表明,K_(t)的分布满足正态分布。[结论]通过探究焊趾处的应力分布,对于分析疲劳强度和提高疲劳寿命预测精度具有重要意义。

K型管节点的应力集中系数研究

采用有限元法分析了K型管节点在承受轴力作用下的应力集中系数.用三维固体单元模拟结构,模拟中对不同区域分别划分网格,每个区域的网格独立产生后,再形成整个结构的有限元网格.使用ABAQUS软件分析了200组在轴向循环载荷作用下的节点数值模型,获得了K节点在轴向循环载荷作用下沿焊缝的应力集中系数(SCF),并对主管和支管的SCF进行研究,得出了节点几何参数对主管和支管的SCF及极值位置的影响规律.

表面粗糙度对表面应力集中系数和疲劳寿命影响分析

把平板的表面形貌简化为半椭圆形微缺口,采用有限元法对不同表面粗糙度下的应力场进行分析,得到不同表面粗糙度Rz时平板的表面应力集中系数,并预测不同表面粗糙度的平板在不同存活率下的疲劳寿命,讨论表面粗糙度对疲劳寿命的影响。采用回归方法建立表面应力集中系数与微缺口中心间距、表面粗糙度之间的经验公式。结果表明,在相同存活率下,表面粗糙度与平板的对数疲劳寿命呈二次曲线关系。

轴向载荷下X型管节点应力集中系数研究

用有限元方法分析了X管节点承受轴向拉力作用时沿焊缝应力集中系数的分布,发现X型管节点最大应力集中系数出现在鞍点处。同时探讨了X节点几何参数对应力集中系数的影响,提出了用于计算X节点最大应力集中系数的参数公式,通过与国际疲劳指导委员会(Fatigue Guidance Review Panel)提出的评价标准比较,证明了所提公式的正确性。

疲劳缺口系数K_f与理论应力集中系数K_t之间的关系

疲劳缺口系数Kf是表征缺口部位疲劳强度降低程度的参量,这一系数在结构抗疲劳设计中经常被使用。一般认为Kf与理论应力集中系数Kt呈线性关系,线性的斜率与不同材料类别(铝合金、钛合金和钢)有关。通过对大量不同材料、不同应力比和不同缺口试样形式的高周疲劳极限的系统分析,发现大多数情况下Kf与Kt的呈线性关系,但有些情况下二者不服从线性关系。Kf与Kt的关系除与材料类别有关外还与实验的应力比有关。

爆破地震波作用下隧道围岩动应力集中系数分析

将爆破地震波进行合理近似简化,采用波函数展开法,推导了无限岩石介质中爆破地震波作用下隧道围岩动应力集中系数的表达式,结合具体算例,从理论上定量分析了围岩不同位置上爆破地震波主频和围岩物理力学指标对动应力集中系数的影响。分析结果表明:隧道围岩迎爆侧的动应力集中系数整体上大于背爆侧,动应力集中系数峰值偏向于迎爆侧;在不同主频爆破地震波作用下,动应力集中系数的影响存在最大值;隧道围岩的弹性模量对动应力集中系数的影响较大,而泊松比对动应力集中系数的影响较小。

PBL加劲型矩形钢管混凝土不等宽T型节点应力集中系数分析

为研究开孔钢板连接件(PBL)加劲型矩形钢管混凝土T型节点的疲劳性能,进行了T型节点支管受拉、面内受弯及面外受弯的应力集中系数分析。基于矩形钢管混凝土T型节点受拉试验,设计了主管为矩形钢管、矩形钢管混凝土和PBL加劲型矩形钢管混凝土,支管为方钢管的T型节点受拉试件,并采用ABAQUS软件对其进行非线性有限元分析,其中主管钢管宽厚比为27,支主管宽度比为0.4。通过非线性有限元数值模拟,分析热点可能出现位置,并采用二次外推法计算得到支主管的应力集中系数。结果表明:PBL加劲型矩形钢管混凝土节点热点出现位置与矩形钢管节点和矩形钢管混凝土节点一致;与矩形钢管混凝土节点相比,PBL加劲型矩形钢管混凝土节点的应力集中系数显著降低,抗疲劳性能明显提高。

爆破地震波作用下既有圆形隧道衬砌动应力集中系数分析

将爆破地震波进行合理近似简化,采用波函数展开法,推导出无限岩石介质中爆破地震波作用下隧道围岩和衬砌动应力集中系数的表达式。结合具体算例,分析隧道不同位置上爆破地震波主频、隧道几何参数和隧道围岩和衬砌物理力学指标对动应力集中系数的影响。分析结果表明,爆破地震波主振频率对隧道围岩和衬砌中的动应力集中系数(DSCF)影响较大,隧道不同位置和不同方向应力的动应力集中系数随主振频率的变化趋势不同,低主振频率引起的动应力集中系数较大,不利于隧道的抗爆破振动;隧道几何参数对隧道围岩和衬砌内侧切向应力动应力集中系数影响趋势不同;隧道衬砌弹性模量对隧道结构动应力集中系数影响较大,泊松比次之;泊松比较大的隧道围岩具有一定的抗爆破振动作用,但效果有限。

计算切口应力集中系数的无限相似单元法

在边界条件和其他几何条件相同时，可以通过切口的应力集中系数求得相应裂纹问题的应力强度因子。边界条件比较复杂时，应力集中系数较难求得，而应力强度因子可以通过无限相似单元方法求得，提出了计算平面切口应力集中系数的无限相似单元方法。该方法适应性好、精度高、使用方便。用该方法对几个问题进行了计算。

地下洞室动应力集中系数分布规律

为了能够给平面爆炸应力波作用下地下洞室加固,利用试验和理论研究了在平面应力波的作用下,地下洞室动应力集中系数分布规律。结果表明:当洞室受到拱顶正上方平面波作用时,洞壁各个位置都是产生压应变,拱顶至侧墙底部动应力集中系数先增加后减少,最大在拱脚处。当入射方向从拱顶向左侧偏移至水平方向,迎爆侧和其背爆侧动应力集中系数较小,与迎爆方向垂直的方向动应力集中系数较大,并且入射方向两侧的高应力集中系数的作用范围随着入射角度变化而不同,动应力集中系数也逐渐不以应力波的入射方向对称。这将对实际工程进行抗爆设计非常有意义。

一侧有圆角过渡的矩形截面悬臂梁应力集中系数的计算

一侧带有圆角过渡的矩形截面悬臂梁受力时 ,圆角处存在应力集中现象。应力集中系数一般由实验确定或由弹性力学方法求出。文中通过对构件圆角处应力的分析 ,应用材料力学方法 ,推导出一种计算应力集中系数的方法 ,比弹性力学方法简便 ,并与实际相符。

高强钢对接接头焊趾应力集中系数有限元分析

基于热弹-塑性理论,建立了RQT701高强钢对接接头焊接残余应力有限元分析模型,在此基础上计算了其焊接残余应力,并与实测值进行了比较。同时讨论了焊缝几何参数对对接接头焊趾处应力集中系数(SCF)的影响。研究结果表明:RQT701高强钢对接接头中残余应力对应力集中系数的影响较大,尤其是在低应力情况下受应力水平变动影响较大;减小焊趾倾角,增大过渡圆弧半径,可以减缓焊趾处截面形状的变化,显著改善接头焊趾处的应力集中;随着板厚的增加应力集中系数随之增大。

裂纹对圆孔SH波散射与动应力集中系数的影响

采用G reen函数法研究SH波入射时在圆形孔洞附近存在裂纹的情况下圆孔散射动应力集中系数的求解.取含有圆形孔洞的弹性全空间上任意一点承受时间谐和的出平面线源荷载作用时位移函数的基本解作为G reen函数.首先求解圆形孔洞在SH波作用下的散射问题,然后利用G reen函数在裂纹实际存在位置实施裂纹的“人工切割”,以恢复存在的裂纹.建立圆孔周边动应力的求解积分,得到动应力集中系数的解答.最后对圆形孔洞附近单裂纹问题进行了研究.

基于FEM-NN-MCS模拟应力集中系数的结构可靠性分析

在机械结构可靠性分析中,由于应力集中系数的预测精度直接影响可靠性分析与计算结果,可见应力集中系数(SCF)是最主要的参数之一。采用理论方法通常很难获得应力集中系数,因此目前主要采用实验方法。采用实验方法尽管可以较精确地获得应力集中系数的数值解,但不能直接给出基本随机变量和应力集中系数之间的关系,为进一步的可靠性分析带来困难。作为可供选择途径,使用有限元法(FEM)获得应力集中系数的数据库,采用神经网络方法模拟应力集中系数,用BP神经网络建立结构的输入和输出关系,在此模型上,将Monte Carlo和可靠性理论相结合,提出了解决应力集中情况下的结构可靠性问题的分析方法。

低匹配对接接头应力集中系数计算及回归分析

针对高强钢低匹配的横向对接接头形状设计,以最大限度提高接头静载承载能力和疲劳强度为目标,采用有限元计算的方法,考察了焊缝余高、焊趾过渡圆弧半径、盖面焊道宽度、板厚等几何参数对焊趾和焊根处应力集中的影响,回归分析得出的焊趾和焊根处的应力集中系数的经验方程式,对高强钢低匹配对接接头设计具有指导意义。

低应力下料中棒料V型槽应力集中系数的计算

针对低应力下料中棒料V型槽尖端应力分布的复杂性,提出采用折线形截面假设法计算型槽的应力集中效应。建立了基于折线形截面假设法构建的棒料几何模型,通过分析棒料中微量细长单元,获得了棒料V型槽的应力集中系数计算公式,并分析了V型槽底角半径对应力集中系数的影响规律。为了验证公式的准确性,采用数值仿真技术建立了棒料力学模型并进行了计算,结果显示：当V型槽底角半径在0.3～0.5 mm时,理论计算数据与Ansys仿真结果有较高吻合度;当底角半径在0.2～0.3 mm时,通过加入影响因子也能使理论计算数据与Ansys仿真结果较好吻合;并指出V型槽张角对其应力集中程度的影响较小,考虑到加工的可行性和经济性,取张角为60°。低应力弯曲下料试验进一步证明,基于试验得出的实际应力集中系数与理论公式计算所得的应力集中系数吻合较好,最大误差小于8.4%,能够满足使用要求。

射孔套管应力集中系数有限元分析

建立了射孔套管的有限元力学模型 ,对不同孔径、孔密及相位角的射孔套管在外挤压力作用下的孔眼应力集中系数进行了有限元分析。旨在讨论非线性材料弹塑性范围内多孔情况下 ,对孔眼的应力集中系数及对管体抗挤强度的影响 ,为射孔套管应力集中及强度影响提供了详尽的数据 。

矩形巷道应力集中系数的弹性分析

若能了解矩形巷道孔边的应力集中系数表达式,则对矿山水平矩形巷道的设计和支护都有很大的帮助。首先通过量纲分析,将与矩形巷道有关的参数无量纲化,然后借助复变函数这一方法,推导了应力集中系数Kt与比例系数k、s之间的函数关系以及Kt与比例系数n之间的函数关系,并且均与数值模拟结果进行了对比分析,得到了较为满意的结果。