基于机器学习的直角扣件滑移和扭转性能预测方法

直角扣件初始刚度对模板支架结构承载力有较大影响,但扣件性能的量化设计存在工程量大、计算精确度低等问题.基于一系列扣件抗滑移和扭转试验,建立带直角扣件节点的三维数值模拟并利用试验结果进行验证,通过验证后的数值方法开展大量参数分析揭示多种设计参数对扣件性能的综合影响并建立扣件承载力设计数据库,分别基于随机森林(RF)、支持向量机(SVM)和K最邻近算法(K-NN)提出了扣件刚度预测模型,结合基因表达式编程(GEP)提出了抗滑移模型测点位移和扭转模型刚度预测表达式.研究表明,通过SVM和GEP能够较准确预测直角扣件抗滑移模型位移和扭转模型刚度,对指导工程模板支架结构中扣件的安全设计有着重要意义.

三种高性能纤维的扭转性能研究

为了研究UHMWPE、聚酰亚胺纤维以及芳纶1313的扭转性能,采用自制单纤维扭转测试仪对3种纤维进行了扭转测试。分析了扭转前后纤维表面及断面形貌、单向扭转后纤维的拉伸性能、捻角与纤维扭转断裂疲劳寿命的关系等。结果表明:聚酰亚胺纤维扭转断裂疲劳寿命最大,扭转断裂周期为130.4周;其次是芳纶1313纤维,扭转断裂周期61.3周;UHMWPE纤维扭转断裂疲劳寿命最低,扭转断裂周期为45.0周;纤维单项扭转后,拉伸断裂强力均显著降低。认为:上述研究结果对于理解纤维在复杂应力环境下的力学响应具有重要意义,可为纤维在实际应用中的选择提供参考。

回旋车辙试验仪与沥青混合料抗扭转性能

沥青路面在受到扭转力时,容易出现塑性变形和骨料飞散等病害,当前对于沥青混合料抗扭转性能的评价,尚无规范的试验方法和设备。为了研究沥青混合料抵抗扭转剪切性能的有效评价手段,该文介绍日本开发的3种设备的构造及工作原理,采用回旋车辙试验评价5种典型沥青混合料的抗扭转性能,分析沥青混合料抗扭转性能的影响因素。结果表明:沥青混合料的结构类型和胶结料种类对其抗扭转性能均有显著影响。虽然I-D改性沥青SMA-13混合料和高黏度改性沥青OGFC-13混合料具有相仿的动稳定度,但骨架空隙型混合料的抗扭转性能比骨架密实型更差。不同胶结料种类的沥青混合料在抗扭转性能上按优劣排序为:高黏度改性沥青+高模量剂、高黏度改性沥青、I-D改性沥青。半柔性铺装虽然抗扭转性能优异,但容易产生开裂。

基于ABAQUS有限元分析的钢筋混凝土柱扭转性能研究

基于ABAQUS软件,构建钢筋混凝土柱(RC)受扭行为的数值模拟方法,深入探讨RC柱受扭行为的主要影响因素,为RC柱受扭行为的设计与优化奠定理论基础。采用有限元方法对钢筋混凝土的受力性能进行分析,研究了不同配筋率下钢筋混凝土柱构件的抗扭性能。试验结果显示,随着混凝土的强度提高,钢筋混凝土柱剪跨比降低,其初扭刚度和极限抗扭承载力也随之提高。钢筋配筋率、扭转-弯曲比、纵向配筋率、纵向荷载率对构件扭转承载力的影响较大。当轴力之比大于0.4时,其峰值转矩有降低的趋势。剪跨比减小了RC柱的刚性劣化程度,增加了RC柱的抗弯承载力。混凝土的延性指数在纵向配筋7.15%时达到最大。据此提出了RC柱剪跨比为5,RC柱纵筋7.15%,RC柱横筋0.67%。

直升机复合材料拉扭条扭转性能分析

拉扭条作为直升机旋翼桨毂的主要承力结构,承受桨叶旋转产生的离心力并通过自身的大变形实现桨叶的变距,其所承载的离心力和扭角变形随直升机飞行状态的变化而变化。针对复合材料拉扭条组件,基于ABAQUS建立仿真模型并求解应变和角度变形云图;设计静力试验台架进行验证试验来验证仿真模型,并进一步分析离心力、扭角对其扭转性能的影响。结果表明:复合材料拉扭条的扭转刚度随扭角的增大而减小,随离心力的增大而增大,且离心力对复合材料拉扭条的扭转刚度影响更大。

Smart~镍钛根管器械的扭转性能与旋转疲劳断裂行为研究

目的:研究不同尺寸Smart镍钛合金K型锉和R型扩大针根管器械的扭转及旋转疲劳行为。方法:利用自制的扭转试验装置及模拟根管弯曲系统测定根管器械的扭转和旋转疲劳性能,光学显微镜和扫描电镜研究扭转断裂前后器械的宏观形貌和旋转疲劳断口特征。结果:K型锉和R型扩大针根管器械扭转断裂时的最大扭矩远优于ANSI/ADA第 28号标准规定。旋转疲劳断裂试验显示断裂过程中,器械外侧表面的拉应力是裂纹萌生的原因。K型和R型根管器械的疲劳断裂寿命均随尺寸和弯曲角度的增加而降低。疲劳断口形貌特征表明Smart镍钛合金根管器械具有很好的延展性,断口上有韧窝,疲劳断裂属于典型的延性断裂。结论:Smart 镍钛合金根管器械具有较佳的扭转和抗疲劳断裂特性,为该器械的进一步应用提供了试验依据。

矩形钢管混凝土构件扭转性能及设计方法研究

基于ABAQUS软件,建立了圆形、方形及矩形钢管混凝土构件在纯扭矩作用时的数值模拟模型,并采用已有研究者完成的圆形及方形构件扭转试验结果对理论模型进行了验证,理论计算结果和试验结果总体上吻合良好。基于此理论模型,对影响矩形钢管混凝土构件扭转力学性能的主要因素进行了分析,考虑了钢材强度、混凝土强度、含钢率和截面高宽比等的影响。结果表明,钢材强度及混凝土强度只影响矩形钢管混凝土纯扭构件的Tθ关系曲线数值,对其形状影响不明显,含钢率和截面高宽比对Tθ关系曲线的数值和初始刚度都有影响。在参数分析的基础上建议了矩形钢管混凝土构件抗扭强度承载力计算公式。

圆CFRP-钢管混凝土扭转性能试验研究

进行了16个圆CFRP-钢管混凝土的扭转性能试验研究。试验结果表明,对于仅有纵向CFRP的试件,破坏属于纵向CFRP与钢管的黏结破坏;对于有环向CFRP的试件,破坏属于强度破坏。给出有环向CFRP的圆CFRP-钢管混凝土典型的扭矩-转角曲线,该曲线可分为三个阶段:弹性段、增强段和陡降段,最后,该曲线归于相应的圆钢管混凝土的扭矩-转角曲线。对试验结果的分析表明,在受扭极限承载力之前,试件基本符合平截面假定,钢管和CFRP筒可以协同工作。环向CFRP和纵向CFRP对试件的受扭极限承载力均有一定程度的提高。最后,确定了圆CFRP-钢管混凝土受扭极限承载力指标,并给出受扭极限承载力的表达式,计算结果与试验结果吻合良好。

毛涤复合纱线扭转性能及扭应力松弛行为的研究

应用自行研制的直接测量纱线扭矩装置 ,这里测试数种纱线的扭矩 -捻度关系曲线及其在常温和热状态下的扭应力松弛关系曲线 ,分析相同捻度下各种纱线扭矩差异的根源 ,发现涤长丝与毛短纤复合纱线的特殊结构是造成复合纱线残余扭矩较大的主要原因。这里的测试结果可作为纱线的捻度设计及捻度定型工艺设计的参考依据。

羊绒纱线的扭转及扭矩松弛性能

采用带有热箱、可通蒸气的扭转平衡型扭矩测定装置 ,对比测定、研究了羊绒、羊毛纱线在标准温、湿度及湿热条件下的扭矩—捻回数关系和扭矩松弛性能 ,并测试分析了预加张力对羊绒纱线扭矩松弛性能的影响。

新型一体化编织型血管覆膜支架的扭转性能

利用编织技术制备了4种不同结构的一体化涤纶复丝/镍钛合金丝血管覆膜支架,采用端部握持法测试了支架的扭转性能.通过扭转过程中的扭力变化和血管覆膜支架的形态变化,探讨支架结构与扭力的关系.结果表明:只有低密度镍钛合金丝同向螺旋分布的支架(A_1)在正向扭转过程中出现结构坍塌,低密度镍钛合金丝交叉分布的支架(B_1)、高密度镍钛合金丝同向螺旋分布的支架(A_2)和高密度镍钵合金丝交叉分布的支架(B_2)均能保持管腔通畅;支架(B_1)和支架(A_2)在扭转时产生的抗扭转力较小,可降低人体血管损伤的风险,考虑平整光滑的支架表面可减少血栓,则A_2为性能较优支架.

3种不同横截面形状的镍钛根管器械扭转性能的计算机模拟研究

目的:通过比较3种不同横截面形状的镍钛根管器械在不同扭转状态下的应力分布情况,研究横截面形状对镍钛根管器械抗扭转性能的影响。方法:用micro-CT对Pro File 06/#30、Pro Taper F3、ProTaper Universal F3进行扫描后,分别建立三维实体和有限元模型,并模拟镍钛合金非线性的材料属性。然后用有限元分析法分别研究在模拟机械扭转实验和临床扭转状态下3种器械的应力分布情况。结果:应力分布情况表明:无论是模拟机械扭转实验还是临床扭转状态下,凸三角的Pro Taper Universal和Pro Taper的应力均较低,且分布较为均匀;U形三角的Pro File应力则较高。Pro Taper的最大Von-mises应力位于凸边,而Pro File和Pro Taper Universal的最大Von-mises应力位于U形凹槽。结论:镍钛根管器械的横截面形状可显著影响其扭转性能。较之Pro File,Pro Taper Universal和Pro Taper更适合细小狭窄根管的预备。

内藏钢桁架开洞混凝土核心筒扭转性能试验研究

对2个1/6缩尺的开洞核心筒结构模型进行了偏心水平荷载作用下的低周反复荷载试验研究,其中包括1个普通开洞混凝土核心筒和1个内藏钢桁架开洞混凝土组合核心筒。在试验的基础上,对比分析了2个试件的抗扭承载力、扭转刚度、扭角延性、扭矩-扭角滞回特性、耗能能力、破坏特征。试验研究表明,内藏钢桁架开洞混凝土组合核心筒比普通开洞混凝土核心筒抗扭能力有显著提高。

2种不同刚度模型下框架结构扭转性能分析

基于传统框架结构扭转近似计算中,框架柱抗侧刚度是采用D值法计算的,其计算较复杂、烦琐,为简化计算,引用Smith & Coull法计算框架柱抗侧刚度。为保证计算方法可靠,对框架结构算例在这2种刚度计算模型下得出的扭转性能进行对比分析。研究结果表明,在2种刚度计算模型基础上得到的框架结构总扭转角、层间相对扭转角、楼层剪力等扭转性能结果非常相近,而Smith & Coull法较D值法计算更为简便,故在框架结构的扭转近似计算中可优先选用。

CFRP环向约束圆钢管混凝土扭转性能试验

目的了解CFRP环向约束圆钢管混凝土的扭转性能,给出其抗扭极限承载力的表达式.方法对4个CFRP环向约束圆钢管混凝土进行了扭转性能试验研究,用当量化法给出其抗扭极限承载力的表达式.结果试件的破坏属于强度破坏;在抗扭极限承载力之前,试件基本符合平截面假定;钢管和CFRP筒可以协同工作.确定了CFRP环向约束圆钢管混凝土的抗扭极限承载力指标,抗扭极限承载力的计算结果与试验结果吻合良好.结论环向CFRP对圆钢管混凝土试件的抗扭极限承载力有一定程度的提高,CFRP环向约束圆钢管混凝土典型的扭矩-转角曲线可分为3个阶段:弹性段、增强段和陡降段.

U型65Mn钢板限位器扭转性能研究

通过对U型65Mn钢板限位器的扭转性能研究,推导其弹性扭转刚度及屈服荷载的理论计算公式,给出公式的适用范围.设计制作平直段长度L、宽度b、及钢板厚度t不同的40种限位器,进行静力加载试验.结果表明,限位器扭转位移主要由圆弧段扭转引起,钢板厚度t对限位器扭转刚度影响最大,增加板厚能够有效地增大刚度;板宽与刚度K近似呈一次正比关系;平直段长度越大,限位器扭转刚度越小.利用实验数据对理论公式进行修正,得到公式的修正系数.修正后的理论公式与实验数据吻合较好.

残余应力对钢丝扭转性能的影响

钢丝在拉拔加工过程中由于变形产生残余应力,其对于钢丝的性能有一定的影响。通过钢丝的扭转实验,研究得出钢丝表面轴向残余应力值过大是影响钢丝扭转性能降低的主要因素。

纤维和纱线扭转性能及扭应力松弛行为的研究综述

就纱线的扭转性能的测试方法及原理、实验和理论方面的研究成果作了回顾。测试纱线扭转性能的原理基本上为扭摆法和扭力秤法。对于纱线的扭矩大小、扭应力松弛等性能 ,研究者更多的是用实验手段来研究。有关纱线的扭转力学性能的理论研究主要是应用弹性力学或能量法 ,并结合理想螺旋线模型进行研究。复合纱线的扭转性能的实验和理论研究工作几乎很少有研究报道。

高碳钢丝表面缺陷深度对扭转性能的影响

采用线切割的方法,并在钢丝上人工制造出表面缺陷,研究表面缺陷对高碳钢丝扭转性能的影响。结果表明,钢丝表面缺陷明显降低钢丝的扭转次数,钢丝直径越小,缺陷深度对钢丝扭转性能的影响越显著。对于φ3.5 mm和φ1.6 mm的高碳钢丝,当表面缺陷深度达到0.10 mm时,钢丝的扭转性能明显降低;当表面缺陷深度分别超过0.40 mm和0.20 mm后,钢丝的扭转性能基本丧失。在钢丝表面缺陷与钢丝轴向垂直的条件下,由于钢丝扭转的中心进行重新分布,向缺陷相反的方向移动,缺陷处应力并未向轴线方向发展,因而钢丝呈现平断口形貌。

超高强钢拉拔影响单丝扭转性能的相关因素

单丝拉拔过程中出现分层。从实际生产出发,结合单丝拉拔分层理论,确定在超高强单丝拉拔过程中双模的使用、塔轮的绕法及聚晶模的使用对分层的影响。试验表明:双模使用有利于单丝扭转性能提高,成品道次使用双模对单丝分层影响最大;在拉拔不断丝的前提下,可通过减少绕线来提高单丝品质;可在后几道使用聚晶模代替钨钢模,能改善单丝韧性,提高扭转值。相关因素的确定为生产实际中提高单丝扭转性能提供可直接实施且行之有效的方法。