精确预测近平面应变载荷下各向异性行为的屈服准则参数识别策略

随着现代汽车工业对冲压零部件成形精度要求的不断提高,描述商用汽车板材变形行为的模型的精度也必须相应提高。在此背景下,结合当前工业级实验室检测能力,提出一种基于单轴拉伸、等双轴拉伸和近平面应变数据标定先进各向异性屈服准则的参数识别策略。将新提出的校准方法应用于BBC2008屈服准则并与其他几种屈服准则(包括工业界广泛使用的Hill48和Barlat89,以及与BBC2008灵活性相当的Yld2004-18p、Yld2011-27p、Yoshida2013和Poly4*Hosford)进行比较。通过定量评估MP980和SPCE钢以及5182-O和A6XXX-T4铝合金的法平面屈服轨迹、对角线平面剪切屈服轨迹、等双轴和单轴拉伸屈服应力与塑性应变比的预测误差,验证了新参数识别策略的有效性和适用性。结果表明,新方法能够全面提升塑性各向异性方面的描述能力,尤其是对于对角线平面剪切屈服轨迹。不同屈服准则对商用汽车板材各向异性行为的描述能力表现出非常大的差异性。特别地,在使用相同力学性能数据校准屈服准则的前提下,释放指数的潜在调节能力比增加材料参数的数量更加重要。

导电橡胶电阻传感器对拉伸应变载荷的响应

为了提高导电橡胶型柔性电阻传感器的灵敏度,开展了导电橡胶电阻传感器的设计及其对循环拉伸应变载荷的电阻响应特性及相应的机理分析.选用了刚性较大的乙烯基聚二甲基硅氧烷(3450)作为电阻传感器的基板层材料,碳纤维(carbon fiber,CF)填充聚二甲基硅氧烷(PDMS)的导电橡胶作为导电层,通过3D打印工艺制备组装出2种间距的柔性电阻传感器,测试电阻传感器对循环拉伸应变载荷(30%~120%)和不同速率拉伸应变载荷的电阻响应,利用显微镜观察拉伸过程中导电橡胶内部CF的变化,并建立电阻等效电路模型以及拉伸电阻响应拟合公式.研究结果表明:电阻传感器在拉伸应变载荷为60%~120%时的电阻变化率明显,且细间距导电层的传感器灵敏度更高,并且在拉伸过程中对应变速率不敏感;导电橡胶的电阻因拉伸导致纤维间距增大,进而导致其隧穿电阻呈指数规律增大,与电阻传感器的拉伸电阻响应拟合结果一致.最后将传感器应用于人体运动测试和多次机械加载测试,发现该传感器阻值变化与肘关节屈伸运动一致.研制的导电橡胶电阻传感器对拉伸应变响应灵敏且稳定可靠,适合用于运动测试.

多点应变载荷计算机自动采集与处理

本文叙述了利用带自动切换箱应变仪(YJD-17和KH-17)进行计算机多点应变和载荷自动采集的一种方法,详细讨论了采集接口并给出了相应的流程图。实际试验表明,该系统具有测量迅速和记录准确等优点,在相应软件的支持下,极易实现试验数据处理自动化。

高应变载荷下压电传感器性能研究

压电传感器具有优良性能,可以同时应用于主、被动式结构健康监测技术中,但由于高应变载荷下压电传感器的性能会受到影响,限制了在实际工程中的应用。该文针对高应变载荷下传感器性能进行研究,提出通过增加胶层厚度和减小弹性模量,增强压电传感器的高应变承受能力。定义了阻抗信号变化指数和阻抗信号突变载荷,对压电传感器性能进行表征。实验结果表明,胶层厚度增加,弹性模量减小,会使阻抗信号突变载荷增大,压电传感器高应变承受能力提高。

基于数字散斑技术的游乐设施框架结构载荷应变在线监测

游乐设施在运行过程中,由于难以精准捕捉设施框架结构中的微小变形,导致框架结构的应变值偏大。为此,文章基于数字散斑技术,对游乐设施框架结构载荷应变在线监测方法展开研究,利用数字散斑技术设备精准捕捉游乐设施框架结构的微小形变,利用散斑图像处理系统实时采集不同载荷下的应变数据,并深入分析,提取出结构载荷应变的特征图,清晰展示应变分布,并基于这些特征数据,运用卡尔曼滤波算法建立载荷应变监测模型,实现游乐设施框架结构载荷应变在线监测。实验证明,此方法在相同载荷下表现出较小的应变值及平缓的增长趋势,能更准确地反映结构与载荷之间的关系,具有更高的测量精度和性能。

冲击倾向煤样在不同应变率载荷作用下破裂的声发射及碎片分形特征

现有研究针对岩石受载破坏过程的声发射特征和试件碎片分形特征进行了相关分析,并取得了一定成果,但针对冲击倾向煤样在不同应变率单向受载条件下破坏程度的定量描述及与加载应变率定量关系的研究较少。针对该问题,基于MTS-C64.106型电液伺服系统对原煤试件在单轴静态载荷基础上施加不同应变率载荷试验,试验中采用PCI-2卡型声发射卡对试件受载破裂过程开展实时监测,同时应用分形理论对试件破裂碎片进行处理分析,定量评价试件破碎程度及与载荷应变率的关系。结果表明:(1)在静态载荷基础上,试件破坏的峰值强度随着应变率动载荷的升高而逐渐上升。(2)随着加载应变率增大,声发射总体数量减少,高能声发射事件增多,声发射振铃计数和能量幅值经历缓增-急增-突增的一致转变过程。(3)试件受载的能量输入速率与声发射振铃计数、内部撞击数增长趋势基本一致,即也会经历缓增-急增-突增的变化。(4)声发射与震动强弱正相关的常数随加载应变率增大而减小,与高低能震动数之比负相关的常数随加载应变率增大而增大;原煤试件的破坏模式会发生剪切破坏-劈裂破坏-爆裂破坏的转变。(5)当加载应变率较低时,试件主要是上半部分破坏,应变率增大后由试件中部逐渐向下半部分延伸破坏,原煤试件在动载应变率作用下的破坏过程主要是裂纹的脆性扩展行为。(6)试件冲击碎片质量分维与加载应变率呈二次函数关系,即存在加载应变率极值使试件破坏程度达到最大,试验显示该值为2.8×10^(-3)s^(-1)。

基于载荷分布预分析的应变传感器布置

采用载荷分布预分析技术,对某MPV汽车后桥进行了有限元分析,得到了该后桥在静载、制动、转向及扭转4种工况下的应变云图和张量图。通过分析应变云图和张量图,确定了该后桥的关键受载部位及其主应力方向,然后处理标定试验数据,线性回归出后桥载荷—应变的函数关系,并通过实车道路试验结果分析验证了通过有限元分析确定出的后桥应变传感器贴片位置的正确性。

基于应变的载荷监测方法研究

以复合材料盒段为研究对象,对基于应变监测的载荷监测方法开展了研究。建立了盒段力学模型,设计了传感器布置网络和试验方案,进行了试验研究。利用多元线性回归法处理、检验与优化应变数据,获得了复合材料盒段载荷回归方程,建立了载荷标定方法。试验结果表明载荷监测值与实际值误差在10%以内。

梁型应变式载荷传感器弹性体设计

对梁型应变式载荷传感器弹性体进行设计,分别按解析法与有限元法进行了计算,传感器可用于万能机的载荷电量输出.

电阻应变式载荷传感器加工工艺中几个问题的探讨

本文报道了对电阻应变式拉压力传感器设计及加工工艺中关于弹性体尺寸误差对灵敏度的影响。电阻应变片粘贴在弹性体上后固化温度、固化时间,电阻应变片贴片固定工艺等进行探讨。

局部应变可靠性分析方法

根据随机振动试验的有关理论 ,确定产品局部应变载荷的概率密度函数。基于Coffin -Manson律 ,将曲线近似表示为均值和均方差循环应变 寿命曲线的形式。利用应变 -寿命转换关系 ,获得循环寿命均值和标准差函数 ,在此基础上确定给定寿命下的应变强度概率密度函数。建立了随机循环强度 -载荷动态干涉可靠性分析模型。

基于光纤光栅的钢轨应变测量关键技术研究

钢轨应变的监测在铁路线路的运营维护中具有重要意义。光纤光栅传感器相比传统传感器在稳定性、抗电磁干扰与准分布式测量等方面能够更好满足钢轨应变测量的需要。本文指出了光纤光栅传感器对载荷和温度应力的测量原理,建立光纤光栅中心反射波长漂移量与载荷和温度应力产生的钢轨应变的数学模型。使用光纤光栅传感器进行温度应力和动态载荷下的钢轨应变监测实验,并通过匹配光栅方法消除温度变化的干扰。实验结果表明光纤光栅应变传感器适用于钢轨应变的监测需要,具有良好的工作性能。

小变形循环载荷下Q235材料特性的试验研究

为进一步挖掘材料的承载能力,以焊接结构常用材料Q235为研究对象,通过应变控制下的循环加载试验,得到了Q235在小变形量循环载荷作用下的应力应变曲线及特征,应力随循环周次的变化规律,并给出了相应的数学模型。试验结果表明,Q235在小应变对称循环载荷作用下表现出循环硬化特性和包申格效应,随循环周次的增加,循环硬化速率和包申格能量参数变化率最终均会达到一个稳定值;Q235在小应变非对称循环载荷作用下的变形特征,可以看作是其对应变初值和对称应变循环载荷叠加作用的响应,且随循环周次的增加,材料响应应力峰值与屈服应力逐渐回归于相同幅值对称应变作用下的相应数值。

高应变速率拉伸条件下TWIP钢动态力学性能与组织演变规律的研究

利用Hopkinson拉杆在高应变速率下对TWIP钢进行了动态力学性能研究。基于动态力学实验数据,优化了材料的动态本构关系Johnson-Cook模型中的相关参数。采用金相显微镜、扫描电镜等对动态拉伸变形后TWIP钢的组织演变进行了研究。分析了TWIP钢的动态TWIP效应机理。结果表明:TWIP钢表现出较为明显的应变速率效应,即随应变速率的提高,材料的强度、塑性和能量吸收值均增加。获得了TWIP钢的组织演变规律。得到了TWIP钢在高应变速率下合理自洽的动态力学本构方程。得出了TWIP钢的动态TWIP效应机理。

某混凝土搅拌运输车车架横梁的优化改进

为解决某混凝土搅拌运输车试验场第三横梁开裂问题,通过采集分析整车可靠性路试状态下车架风险点的应变载荷,证实乙扭路是造成该横梁开裂的风险路面;对整车进行乙扭路路况下的静载试验,获得横梁风险点应变峰值状态下车轮Z向位移;以车轮Z向位移作为整车静力仿真的边界,通过有限元分析方法对车架结构进行优化改进,并通过试验验证。结果表明:优化后的结构提升了车架可靠性,改进方案满足设计要求。

压电体表面金属电极脱层的屈曲分析

基于弹性有限变形理论和电弹性体偏场理论,对半无限压电体及其表面电极层间存在穿透脱层的屈曲问题进行了分析.采用平面应变模型,在脱层远处作用有平行于脱层的应变载荷.使用Fourier积分变换,应用脱层界面的连续条件和电极表面的边界条件将问题归为第2类Cauchy型奇异积分方程组.利用Gauss-Chebyshev积分公式将奇异积分方程组变为齐次线性代数方程组,以确定临界应变载荷.通过数值算例,给出了底层为PZT-4材料、电极为金属Pt在不同的脱层长厚比时的临界应变载荷和屈曲形状,分析了压电体的压电、介电效应对屈曲载荷的影响.另外给出了脱层屈曲时,脱层尖端奇异性振荡因子随不同脱层长厚比的关系曲线.

带压开孔管道极限弯矩的试验研究

设计了2台带压开孔管道结构,采用与带压开孔中相同的焊接工艺制造模型。对模型支管在横向和纵向弯矩作用下结构的极限弯矩进行了试验研究。结果表明:支管和主管相贯区受拉侧关键点的极限弯矩值最小,此处为结构的危险区域;在结构尺寸和材料相同的情况下,承受纵向弯矩模型的极限弯矩大于承受横向弯矩的模型,二者的比值约为1.7;此外,对通过不同方法得到的极限弯矩值进行了比较,表明可以由载荷位移法代替载荷应变法确定结构的极限弯矩。

测试技术在风电叶片静力试验的应用

介绍了长距离应变和加载载荷测试技术在风电叶片静力试验中的应用,总结了影响测试精度的因素,并提出了解决措施。

脊柱前路旋转植骨忆扩钉固定的生物力学研究

脊柱前路旋转植骨忆扩钉固定的生物力学研究王卫东，梅芳瑞前路减压植骨融合是治疗脊柱尤其是颈椎损伤的重要途径。我们应用自行设计的镍钛形状记忆合金扩张钉（简称忆扩钉）治疗颈椎骨折脱位取得了良好的效果［１］。通过临床观察发现应用忆扩钉者，植骨块愈合时间较快，...

风化后红砂岩单轴压缩变形及声发射特性试验

在单轴压缩条件下,对四组(A组进行了温湿循环试验(100℃内),B组常温下干湿循环试验,C组温度循环试验,D组105℃干湿循环弹性波测试)风化后红砂岩和原状样红砂岩的声发射特性进行了对比研究,分析了不同条件下红砂岩破坏的声发射机理。结果表明,不同条件下红砂岩的变形与声发射活动存在较好的对应性,红砂岩的破坏形式都为X状共轭斜面剪切破坏。在弹性阶段,风化较为严重的A组、D组红砂岩声发射数量明显多于原状样和B组、C组。从声发射能量的多少可以判断风化较为严重的A组、D组红砂岩内部裂隙和节理相比B组、C组多。以最大相关系数为标准,不同风化程度的红砂岩载荷-声发射累计数关系都是3次多项式关系。