焊接工艺参数对旋转摩擦焊铝-铜接头弯曲性能的影响

对1070纯铝和T2纯铜进行了旋转摩擦焊接。研究了摩擦焊工艺参数对铝-铜接头弯曲性能的影响。采用电子探针显微分析仪检测了铝-铜接头界面的微观形貌和元素分布。结果表明:较短时间(2 s)摩擦焊制备的铝-铜接头(1号试样)弯曲试验时断裂于铝-铜界面,为脆性断裂,随着摩擦时间的增加,铝-铜接头弯曲试验时断裂于铝侧,为韧性断裂;以2~5 s的摩擦时间制备的铝-铜接头界面均未发现有明显的金属间化合物,但发生了成分变化;较短时间摩擦焊制备的1号试样成分变化区宽约1.6μm,较长时间(5 s)摩擦焊制备的4号试样成分变化区宽约2.7μm;较宽的成分变化区能提高铝-铜接头界面的结合强度,从而提高铝-铜接头的弯曲性能,较窄的成分变化区是弯曲试验过程中铝-铜接头界面断裂的主要原因。

不同模具角度下反复弯曲-压平变形工艺对AZ31镁合金板材显微组织演变和变形行为的影响

采用不同角度模具的反复弯曲-压平变形工艺制备AZ31镁合金板材。通过FEM、OM、EBSD和硬度计研究AZ31镁合金在反复弯曲-压平变形过程中的显微组织演变和变形行为。结果表明,150°/150°模具在所有三组实验中都表现出最佳性能。随着道次的增加,合金的等效应变由于剪切和弯曲作用而显著提高。经过4道次后,合金的平均晶粒尺寸显著细化至1.7μm,基面织构被弱化,这是非基面滑移、动态再结晶和孪生引起的;尤其是锥面滑移有利于引发动态再结晶和孪生。合金的硬度值达到HV 77,这是滑移、孪生和动态再结晶竞争产生的显微组织和织构综合作用的结果。

欧拉-伯努利直梁弯曲振动内力解的一种新形式

针对欧拉-伯努利直梁受简谐载荷作用下的弯曲振动问题,在得到响应后再次采用达朗贝尔原理,给出了一种新形式的弯曲振动内力解,该解直观显示了简谐力和惯性力对弯曲振动内力的贡献。基于傅里叶级数严格证明了其与教材中利用梁挠曲线近似微分方程和弯曲内力微分关系求出的内力完全等价,为加深理解及应用傅里叶级数、静力学理论、达朗贝尔原理和梁弯曲理论提供了一个综合性较高的案例,期望能助力提升基础力学教学效果。

拉伸-弯曲组合作用下高强钢丝受力行为研究

为研究拉伸-弯曲组合作用下高强钢丝的受力行为,开展了拉伸-弯曲组合作用下高强钢丝的应力测试试验,测试了高强钢丝在不同轴向荷载和弯曲角度下的应力值。建立了拉伸-弯曲组合作用下高强钢丝的有限元模型,分析了高强钢丝的应力分布情况,模拟结果与试验结果吻合较好,验证了数值模型的准确性和合理性。基于该有限元模型,进一步研究了高强钢丝表面和截面内的应力分布情况,以及弯曲作用对应力范围的影响。结果表明,存在弯曲角度时,高强钢丝的应力分布会变得不均匀。相同轴向荷载时,高强钢丝应力值和应力范围都随弯曲角度的增加而增大。拉伸-弯曲组合作用会显著影响高强钢丝中部和两端区域的应力变化,使得这些区域内应力沿轴向和径向都存在较大的应力梯度,拉伸-弯曲组合作用效果在这些区域内应重点考虑。

拉伸-扭转-弯曲作用下系泊缆索的应力响应

考虑6×19多股系泊缆索编制特点,研究缆索受到拉伸-扭转-弯曲共同作用下的应力响应。推导多股系泊缆索的螺旋线方程和不同层股丝接触点轴向距离,建立仿真模型中的代表性体积元素,推导该体积元素下的周期性边界条件,简化多股系泊缆索仿真模型,进一步优化应变和曲率加载方式,优化仿真模型加载形式。在有限元软件ANSYS中进行仿真分析,同时与解析模型进行对照。结果表明,所选取的代表性体积元素和周期性边界条件计算可靠,应力与曲率半径为非线性负相关关系,应变与应力为线性正相关关系,不同应变下曲率半径对应力的影响主要体现在最大应力数值以及位置,对应力-应变关系影响较小。

轴向受载的Euler-Bernoulli梁的双向弯曲扭转耦合振动研究

本文研究了轴向受载的Euler-Bernoulli梁的双向弯曲扭转耦合自由振动问题。选择梁横截面的剪切中心作为坐标原点,坐标轴平行于梁截面的几何轴;振动微分方程中有关梁截面几何特性的参数均采用相对于几何轴的参数。结合具体的边界条件求解自由振动微分方程组,辅以Mathematica软件计算梁振动的固有频率。针对具体的算例,给出了三种边界条件下梁弯扭耦合振动的固有频率的数值结果,并与Ansys软件的计算结果进行了比较,分析了误差来源以及轴向荷载对弯扭耦合自由振动的影响。数值结果验证了本文方法在其适用范围内的精确性和有效性。本文忽略了翘曲刚度的影响。

南海西沙岛礁非饱和珊瑚砂共振柱-弯曲元试验研究

为了确定珊瑚砂的动剪切模量和阻尼比等分析岛礁场地稳定性的主要动力学参数,本文针对我国南海西沙群岛某岛礁珊瑚砂,利用共振柱-弯曲元系统,研究了围压、相对密实度及饱和度对该珊瑚砂动剪切模量和阻尼比的影响规律。研究发现:(1)在饱和状态下,该珊瑚砂样的最大动剪切模量(G_(0))与围压及相对密实度整体呈现正相关关系,并且随着围压的增高G_(0)对相对密实度的敏感性逐渐降低;(2)在非饱和情况下,该珊瑚砂样的动剪切模量比的整体范围略高于饱和状态下的动剪切模量比,而其阻尼比略低于饱和状态下的阻尼比;(3)该珊瑚砂样出现最小阻尼比和最大G_(0)的饱和度约为10%;(4)在同样的围压下,珊瑚砂的特殊结构导致建立在硅质砂相对密实度和孔隙比的G_(0)经验预测公式在预测珊瑚砂G_(0)时分别出现了偏高和偏低的情况,本文根据珊瑚砂G_(0)随围压的变化规律,对珊瑚砂G_(0)经验预测公式进行了修正。研究成果可为南海西沙岛礁珊瑚砂场地稳定性分析中动力学参数取值提供参考。

基于扭转-滑移耦合约束的梁桥抗倾覆滑移整体稳定分析

为了分析考虑支座失效的梁桥整体稳定问题,推导了七自由度曲梁单元刚度矩阵,并建立了部分支座脱空和滑移等情况下的边界约束方程,利用Newton-Raphson迭代法求解了含支座约束的有限元总方程,并提出了依据支座受力状态判断梁桥失稳模式的方法,编制了相应程序.以简支超静定曲梁为例,验证了所提出的七自由度曲梁单元的精度;进一步利用所提出方法分析了某匝道桥倒塌事故,通过对比传统杆系有限元方法,验证了所提出的方法能更精确地模拟各种支座失效情况下的梁桥平衡状态.

含移动质量块简支梁的弯曲-扭转振动分析

考虑移动质量块的惯性效应及梁的自重,研究了弯曲中心线与扭转中心线不重合时简支梁的弯曲-扭转振动.首先求得无移动质量块系统的自由振动频率,并考查了几何参数和材料参数对它的影响;然后针对含有移动质量块的情形,计入移动质量块的惯性效应和梁自重效应的影响,理论导出了系统的耦合振动方程,并借助Galerkin法进行离散化;最后通过数值计算得其解.研究表明,移动质量块的惯性项及梁的自重效应对系统弯曲位移和扭转位移有较大影响,在工程实际中应予以重视.

压电智能梁的拉伸-弯曲耦合模型

利用虚功原理，建立了单面粘贴有压电致动器的梁结构的拉伸－弯曲耦合模型，在分析过程中，考虑了梁与致动器之间粘贴层的影响。通过分析可得，粘贴层剪切应力的分布与致动器端部附近的应变分布有相似的特征。随着粘贴层的剪切模量的增加或其厚度的减小，则剪切力在靠近压电致动器端部区域迅速增大。

连续阻尼夹嵌结构复合材料的弯曲疲劳特性研究

为了研究连续阻尼夹嵌结构复合材料(CDSSC)的弯曲疲劳特性,采用120℃共固化工艺制备了CDSSC试件并进行了静载三点弯曲试验和三点弯曲疲劳试验。在静载三点弯曲试验中,运用ANSYS数值模拟与试验结果共同求解出CDSSC外载荷与弯曲应力的线性公式;在三点弯曲疲劳试验中,采用线性公式求解出不同等级的应力水平并对CDSSC施加等效的疲劳循环载荷,试验结束后通过拟合得到CDSSC的疲劳-寿命(S-N)曲线。采用相同疲劳循环载荷研究了阻尼层厚度对CDSSC疲劳寿命的影响。结果表明:CDSSC疲劳失效的主要形式是层间滑移,且不会发生脆性断裂;疲劳寿命主要受材料中阻尼层的影响,当阻尼层厚度达到0.3mm时,疲劳寿命明显缩短,此后疲劳寿命趋于平稳;当阻尼层厚度为0.1mm时,CDSSC的疲劳性能最佳。

溃曲软硬相间顺层斜坡滑移-弯曲破坏机制分析

以白龙江苗家坝水电站库区巨型滑移-弯曲破坏模式的何家滑坡为例,在野外调研的基础上,利用理论公式、数值计算等手段,从地形、地应力、岩性组成和临空条件等方面分析了软硬相间层状斜坡产生滑移-弯曲模式变形破坏的成因机制。结果表明,研究区高、陡的地形条件、最大主应力平行斜坡走向的地应力条件,以及深部厚层软弱岩带的存在,是厚层状坚硬凝灰岩夹板岩斜坡孕育、发生滑移-弯曲模式变形破坏的主控因素。

两点弯曲下柔性玻璃变形和疲劳行为研究

基于两点弯曲法加载方式及原理,分析了柔性玻璃的弯曲变形及疲劳行为,推导了弯曲曲率半径、弯曲应力与板间距之间的定量关系,基于高周疲劳理论,建立了柔性玻璃的应力-寿命(S-N_f)模型。结果表明,两点弯曲作用下,柔性玻璃试样的厚度不会改变其弯曲挠曲线轨迹,通过调节板间距,可获得试验所需的试样弯曲曲率半径。忽略柔性玻璃厚度的影响,试样的弯曲曲率半径与板间距呈线性关系,弯曲最大拉应力与弯曲曲率半径成反比。选择的最小弯曲曲率半径R_(min)越大,试样疲劳寿命越高,最大弯曲曲率半径R_(max)值的增大并不会显著影响试样的弯曲疲劳次数。Basquin模型能够有效预测不同交变应力或不同弯曲曲率半径作用下柔性玻璃的弯曲疲劳寿命。

周向弯曲方向对弯掠叶片气动-声学性能影响的实验

以具有相同几何参数的常规径向叶片、周向前弯和周向后弯叶片为研究对象,对旋转动叶片周向弯曲后叶轮的气动和声学性能进行了对比试验研究。同时采用五孔探针半对向测量方法研究了周向弯曲后出口气流参数沿叶高的分布规律。结果表明,与原型径向叶轮相比,在保持叶片几何参数不变,仅引入周向弯曲后,无论周向前弯还是后弯,均导致叶轮的效率和压升降低。叶片周向前弯可以有效地降低气动噪声,大幅度地增加风扇的喘振裕度。在相同的周向弯曲角度下,采用周向前弯技术明显优于周向后弯。此外,研究表明弯掠叶片径向力对于气流参数沿叶高的分布具有较大的影响。周向前弯叶轮改善了叶顶附近的流动状况,但中部叶高区域的损失增加。对于周向后弯叶轮,虽然叶片中部损失减小,但两端部损失增加明显。

水热-微波软化处理对水曲柳弯曲的影响

采用水热-微波处理方法对水曲柳幼龄材和成熟材进行软化处理,通过顺纹压缩率、单维和多维弯曲最小曲率半径表征木材软化效果。以XRD,FTIR等方法测定木材表面组成、结晶度变化,分析软化处理对木材顺纹压缩和弯曲曲率的影响。结果表明:水热-微波处理可显著增强木材的软化性能,使木材表面羟基数量显著增加,非结晶区微纤丝趋于有序,相对结晶度提高,结晶区表面微纤丝羟基裸露,氢键键合增强,结晶区宽度增加。当水煮处理时间为140～150min、微波处理时间为350s时,试材顺纹压缩率最大,单维和多维弯曲时的曲率半径最小。

变质量提升系统钢丝绳轴向-扭转耦合振动特性

为了掌握变质量提升系统的振动特性,考虑提升钢丝绳的扭转运动并根据变质量非完整系统的Ham ilton原理建立了钢丝绳轴向和扭转耦合振动数学模型,并推导了变质量提升系统振型函数及确定轴向与扭转耦合振动频率的超越方程,给出了基于振型函数随系统质量变化及固定不变两种情况下变质量提升系统钢丝绳振动位移、张力和扭矩响应的求解方法。以矿井提升箕斗装载为工况进行应用分析,结果表明:两种求解方法得到的响应基本接近;提升容器装载过程是一个质量增大振动频率减小的过程,钢丝绳的动位移、张力和扭矩以波动形式逐渐增加。装载量较大时可采用振型函数固定的方法计算装载提升系统的频率和响应,冲击较大的载荷建议考虑提升容器的波动载荷,从而有助于提高计算效率和增强提升系统的安全可靠性。

波瓣喷管-狭长出口弯曲混合管引射混合特性分析

针对波瓣喷管和具有狭长出口的弯曲混合管所构成的引射-混合系统,进行了引射和混合特性的实验和数值研究,获得了主流和引射气流相互混合过程中的速度场、压力场和温度场的相关信息,以及表征引射-混合系统总体性能的引射系数和总压恢复系数等结果,对比表明数值计算和实验数据的相对误差在15%以内。由于弯曲混合管的出口狭长,弯曲混合管的混合流动受到流向旋涡和弯管二次流的共同影响,形成了有别于常规椭圆形出口截面混合管的一些独特的流动现象和特征。

竖向-扭转双向耦合剪切仪功能分析及应用

针对北京工业大学新引进的竖向-扭转双向耦合剪切仪的功能进行了分析,该设备可完成多种固结条件及加载方式的静动力试验,适用范围广泛.试验结果表明:竖向-扭转双向耦合剪切仪能较好地分析土体在复杂应力条件下的变形与强度特性,试验结果合理可靠,具有较高的精确度.

镁合金正挤压-弯曲剪切复合连续变形工艺及挤压力计算

结合传统挤压与弯曲剪切变形的特点提出一种棒-板正挤压-弯曲剪切复合连续变形新工艺,该工艺既可显著细化晶粒又可以弱化织构,极大地改善镁合金的综合力学性能。通过分析该复合变形方式的特点,建立了总挤压力数学模型,对正挤压-弯曲剪切复合成形所需的挤压力进行了系统、完整、准确的表征。根据各分区的变形特点,把实际的正挤压模型类比成等效面积的圆棒挤压模型,并引入形状复杂系数,利用上界法得出各分区的挤压力解析表达式,基于有限元数值模拟对形状复杂系数进行分析求解。最后通过与实验结果的比较得出该模型计算的结果与实际值的误差在5%的范围内,满足工程计算要求。

工艺参数对21-6-9高强不锈钢管数控弯曲壁厚减薄影响的显著性分析

为实现21-6-9高强不锈钢管数控弯曲精确成形,提高其成形质量与成形极限,需要对弯曲过程中壁厚减薄进行有效控制。基于ABAQUS/Explicit有限元软件平台,建立了21-6-9高强不锈钢管数控弯曲三维弹塑性有限元模型,并对其可靠性进行了验证。通过有限元模拟和正交试验,研究了工艺参数对21-6-9高强不锈钢管数控弯曲壁厚减薄影响的显著性及规律。结果表明,影响壁厚减薄的显著性工艺参数依次为芯棒伸出量、管材与芯棒间隙、管材与防皱块摩擦因数、管材与芯棒摩擦因数、管材与压块摩擦因数和弯曲速度,其影响规律为:壁厚减薄率随着芯棒伸出量、管材与防皱块摩擦因数、管材与芯棒摩擦因数、管材与压块摩擦因数、弯曲速度的增大或管材与芯棒间隙的减小而增大。采用多元线性回归方法建立了最大壁厚减薄率与显著性工艺参数之间的回归预测模型,经对比验证,回归预测模型结果与正交试验结果之间的相对误差不超过5%。