圆柱杆材料损伤模型的计算机模拟

在建立弹塑性有限元理论的基础上 ,将各向同性损伤与弹 塑性刚度耦合 ,形成弹塑性损伤刚度矩阵 .采用隐格式分析技术 ,对圆截面杆颈缩过程进行有限元数值模拟 .给出了损伤演化规律以及损伤场在杆中的分布 ,所得到的载荷曲线与实验值基本符合 。

含铟水利机械钻杆材料的热处理工艺优化

采用不同的热处理工艺对含铟水利机械钻杆材料试样进行了热处理,并进行了耐磨损性能和耐腐蚀性能的测试与分析。结果表明：在试验条件下,随淬火温度从800℃升高到880℃或回火温度从510℃升高到590℃,试样的耐磨损性能和耐腐蚀性能均先提高后下降。与800℃相比,860℃淬火试样的磨损体积减小40.7%,腐蚀电位正移192 mV。与510℃相比,570℃回火试样的磨损体积减小40%,腐蚀电位正移151 mV。试样的淬火温度优选为860℃,回火温度优选为570℃。

具有内阻的旋转锥形复合材料刀杆铣削过程稳定性的仿真分析

研究考虑材料内阻的旋转圆锥形复合材料刀杆铣削系统的再生颤振稳定性。基于复合材料粘弹性本构关系、Hamilton原理和Rayleigh梁理论,结合再生时滞铣削力模型,分别导出旋转坐标以及惯性坐标表示的颤振偏微分方程。采用Galerkin法对颤振偏微分方程进行离散化。基于自由振动分析和能量法计算复合材料刀杆的模态损耗因子;基于特征值分析技术计算旋转复合材料刀杆的临界速度和失稳阈。采用时域半离散法和频域零阶近似解法,预测切削系统的稳定性。分析锥度比、长径比、铺层角、铺层方式,以及内、外阻对切削稳定性的影响。计算结果表明,轴对称旋转刀杆铣削过程在两种坐标系下的稳定性预测结果是一致的。研究发现,在高转速下,由于旋转复合材料刀杆内阻的作用,切削系统出现新的不稳定区域。这些新的不稳定区域的起始转速等于旋转复合材料刀杆的失稳阈。

冲击矿压巷道支护锚杆杆体材料优选

针对目前冲击矿压巷道锚杆支护存在变形量大、锚杆易破断的问题,在实验室对HRB400,HRB600和CRM600三种锚杆杆体材料进行了常规力学性能试验和冲击载荷下力学性能试验。试验结果表明,CRM600锚杆材料不仅能够满足常规巷道支护的要求,在冲击载荷作用下表现出优越的瞬时延伸性能和吸能能力。在瞬时冲击载荷作用下,CRM600锚杆材料总变形量为HRB600锚杆材料的7.9倍,为HRB400锚杆材料的1.5倍;冲击全过程总吸收能量为HRB600锚杆材料的4.2倍,为HRB400锚杆材料的2.1倍。CRM600锚杆在冲击矿压巷道支护井下工业性试验中克服了锚杆破断的问题,巷道变形得到有效控制。

复合材料杆件机械阻抗测试方法研究

针对复合材料杆试件,从理论上指导了其机械阻抗特性。介绍了机械阻抗测量原理和测量方案,并在阻抗平台上测得了机械阻抗数据。结果表明,激励频率高于100Hz时,理论预测值和试验测量值相差较小,证明了该实验方法的正确性。

功能梯度材料杆的热后屈曲分析

对两端不可移简支陶瓷-金属功能梯度材料(FGM)杆建立了在热载荷作用下的非线性控制微分方程,采用打靶法分析了由二氧化锆和Ti-6Al-4V两种材料组成的FGM杆的热后屈曲行为.首先给出了在均匀温度场中不同梯度指标的FGM杆的热后屈曲平衡路径,并与二氧化锆和Ti-6Al-4V两种均质材料杆的相应特性进行了比较,同时讨论了不同端部转角下梯度指标对FGM杆稳定性的影响;然后分别研究了在温差一定、下表面温度变化时和在下表面温度一定、温差变化时FGM杆的热后屈曲特性,也与两种均质材料杆的后屈曲特性进行了比较.

110kV双回线路管型复合材料杆避雷线架设与接地方案研究

我国学者尝试在雷电活动强烈、污秽严重地区的110 k V架空线路应用复合材料绝缘杆,以提高相对地空气间隙距离和爬电距离。然而绝缘水平的提高,复合材料杆还是否需要架设避雷线以及避雷线接地引下线,是防雷面临的关键技术问题之一。针对典型110 k V复合材料杆,对比研究未架设避雷线的复合材料杆与架设避雷线的同电压等级、相同导线高度铁塔线路的雷电性能,考虑2种杆塔线路引雷能力、雷电冲击绝缘强度以及建弧率等因素的差异,发现:2种杆塔线路引雷能力间的差异可以忽略;未架设避雷线的复合材料杆雷电冲击绝缘强度是铁塔的3.5倍,建弧率为铁塔的53%,但是反击耐雷水平仅为24.5 k A,雷击跳闸率高达1.13次/(100 km?a),均明显劣于铁塔。据此,推荐110 k V复合材料杆架设避雷线。然后,对比估算避雷线不同接地方案下雷电性能的差异发现:避雷线若不经引下线接地,则复合材料杆雷电性能明显劣于铁塔,但若经引下线逐杆接地,则雷电性能显著优于铁塔。因此,提出避雷线应逐杆接地。综上所述,110 k V复合材料杆线路防雷接地方案应当采用架设避雷线,且通过金属引下线逐杆接地的设计。

冲击载荷下复合材料层合杆的动力屈曲

研究复合材料层合杆被一质量块以某一速度沿轴向进行碰撞而导致的动力屈曲现象,采用不同的横向剪切理论,并用差分方法对杆的动力屈曲方程进行求解。文中考察了冲击块质量、初挠度、应力波、横向剪切等因素对临界冲击速度以及屈曲模态的影响。

110kV双回线路管型复合材料绝缘杆避雷线接地引下方式研究

为了解决我国南部沿海地区110 k V双回架空线路试点应用的管型复合材料绝缘杆(简称"复合材料杆")所存在的接地引下线易短接杆身绝缘的问题,针对典型设计的110 k V双回线路复合材料杆的结构特点,分析了避雷线采用沿杆表面架设接地引下线方式所面临电气问题的本质成因,提出了沿导线方向在两回线路中心线上竖直架设引下线的方式,定义为内侧竖直接地引下方式。该方式实现了将铁塔2项功能分离:复合材料杆起结构支撑作用、接地引下线起导电通流功能。通过真型杆头雷电冲击放电试验,证实了内侧竖直接地引下方式较沿杆表面接地引下方式的电气优势:沿杆表面和内侧竖直2种接地引下方式下的雷电冲击绝缘强度U50%分别为960 k V和1 230k V,后者较前者提高了28%;观察内侧竖直接地引下方式中雷电冲击放电路径,当垂直引下线离杆身距离大于0.60 m时,可避免沿杆表面接地引下时雷击闪络和工频续流电弧烧蚀复合材料横担,并可利用杆身绝缘性增加相对地爬距。结合雷电性能计算,获得了内侧竖直接地引下方式的雷电性能,与沿杆表面接地引下方式相比,反击耐雷水平提高了28%,雷击闪络跳闸率降低了54%。因此110 k V双回线路管型复合材料杆避雷线采用内侧竖直接地引下方式的雷电性能明显优于沿杆表面接地引下方式。

超长可折叠复合材料豆荚杆轴向压缩屈曲性能测定方法

提出了一种可用于测定具有超长尺度的可折叠薄壁复合材料豆荚杆的轴向压缩屈曲性能的试验方法,该方法突破了通用试验平台的制约,设计并搭建了一套适用于超长尺寸可折叠复合材料豆荚杆轴向压缩试验的测试系统,利用该系统测定了6m长复合材料豆荚杆轴向压缩屈曲失稳载荷。为了进一步验证测试结果的有效性,建立了复合材料豆荚杆特征值屈曲有限元分析模型,将测得的轴向压缩屈曲失稳载荷与有限元模拟分析结果进行对比验证,二者吻合良好。研究结果表明,设计的测试系统可有效测定超长尺寸复合材料豆荚杆的轴向压缩屈曲性能。

含脱层复合材料层合杆在轴向应力波作用下的动态屈曲

研究了有限长、含脱层损伤复合材料层合直杆受轴向阶跃载荷作用的弹性动力屈曲问题。将含脱层损伤复合材料层合直杆的屈曲问题归结为由轴向应力波传播导致的分叉问题,并考虑了应力波反射的影响。给出了分叉发生的临界条件。研究了脱层长度、铺层角度对动力屈曲的影响。分析结果表明脱层损伤极大的降低了复合材料直杆的极限动力承载能力。

变截面对复合材料镗杆动力学特性的影响

研究各向异性复合材料变截面镗杆的动力学特性。将复合材料变截面镗杆简化为一端固定一端自由的锥形悬臂梁。首先,根据假设模态法,多自由度线性系统的振动位移可表示为各个模态振动的叠加,在此基础上,利用拉格朗日方程建立变截面复合材料镗杆的自由振动微分方程并对其进行求解,求得固有频率,分析锥度的变化对复合材料镗杆动力学特性的影响。最后,通过分析固有频率随模态个数增加的变化趋势,对假设模态法的计算结果的收敛性,进行了检验。

基于分区域优化模型的复合材料纺锤杆结构优化设计

本文对航天结构上使用的复合材料纺锤杆优化设计问题进行了研究。在结构层面,复合材料纺锤杆的截面沿轴向是变化的,在材料层面,杆件由各向异性的复合材料制作而成,因此,复合材料纺锤杆的优化设计相比传统材料杆存在更多的特点和难点。针对复合材料纺锤杆优化设计问题的特点和难点,提出了针对性的分区域优化模型,拓宽了优化设计的空间;建立了基于MATLAB和Ansys的优化设计方法,实现了复合材料纺锤杆的智能优化设计。优化结果表明,基于本文提出的优化设计模型和方法,纺锤杆较初始设计减重39.0%,较以往模型减重15.9%,证明了优化设计模型的优越性和优化设计方法的可行性。

复合材料微细杆增强复合材料研究进展

纤维增强树脂基复合材料具有轻质高强的特点,但复合材料层合板层间韧性和抗冲击性能差,复合材料微细杆(Z-pin)增强技术极大地改善了这一不足,被广泛应用于各工业制造领域。近年来,Z-pin增强复合材料的制备工艺不断发展,目前主要有热压罐法和超声植入法(UAZ)。Z-pin增强复合材料的层间增韧和抗冲击性能提高效果显著,但其面内拉伸性能、面内压缩性能和疲劳性能稍有下降。文中从Z-pin增强复合材料的性能特点出发,针对其层间韧性、抗冲击性、面内力学性能和疲劳性能进行了综述。指出Z-pin在Ⅰ型断裂模式、Ⅱ型断裂模式和混合断裂模式下的增韧机制;总结了Z-pin在提高复合材料低能量冲击后剩余压缩性能方面的作用;介绍了Z-pin增强复合材料在平面拉伸和压缩载荷下的破坏模式,从纤维损伤角度归纳了其面内拉伸及压缩性能下降的原因;总结了Z-pin增强复合材料在循环压缩载荷下的破坏模式。最后从材料体系和工艺优化两方面出发,为降低纤维损伤提供了建议。对Z-pin增强技术的进一步应用进行了展望。

碳⁃玻璃纤维增强复合材料混杂杆体的锚固性能研究

针对碳/玻璃纤维增强复合材料锚固失效问题,研究了3种典型锚固系统的应力分布及锚固机理。研究发现,碳纤维层锚固系统由于界面脱黏及截面削弱导致锚固承载力较低;力学锚固系统易对杆体产生初始挤压损伤并形成应力集中;黏结型锚固系统由于杆体/黏结剂界面黏结强度较低而产生脱黏失效。针对上述3种锚固系统存在的截面削弱、应力集中及界面脱黏等问题,提出了考虑楔块挤压与树脂黏结的楔块⁃黏结复合型锚固系统,有限元模拟与拉伸试验结果表明,楔块⁃黏结复合型锚固系统锚具内应力分布均匀,杆体发生爆裂破坏,锚具内未出现杆体滑移,锚固系统极限锚固承载力为360.1 kN,有效地解决了复合材料混杂杆体的锚固难题。

复合材料在220kV输电线路杆塔中的应用与设计研究

复合材料具有环保、美观、轻质、高强度和耐受性好等优势。文章提出在220kV输电线路杆塔中采用复合材料替代传统钢材的新思路,对复合材料在输电线路杆塔中应用的关键点进行分析,并对复合材料杆杆型的选择、塔头间隙设计、杆身受力和经济性进行详细的研究。

基于新型复合材料杆应用的架空配电线路防灾减灾技术研究

架空配电线路受台风、冰灾等极端天气灾害影响,易发生导线断线、混凝土电杆弯曲甚至倒断,引起线路短路跳闸,直接中断正常供电。抢修恢复受杆塔运输、施工等关键要素制约,抢修效率与社会期望差距大。新型复合材料电杆的问世,可以有效预防并降低架空配电线路混凝土电杆所受的各种灾害影响,减少灾害引发的停电。本文探讨基于新型复合材料杆应用的架空配电线路防灾减灾技术。

复合材料在220kV输电线路杆塔中的应用与设计研究

本文对220kV输电线路的复合材料杆塔进行研究,从复合材料自身的优势特征进行分析,从而进一步研究复合材料杆型的选择问题,并对其应用关键点做深入分析研究,以期待复合材料杆塔能够取代传统钢材杆塔。

Inconel 718材料阀杆在高酸性煤化工服役环境中腐蚀开裂行为研究

Inconel 718材料在煤化工阀杆的生产中有广泛的应用,在煤化工的生产过程中有较为严重的酸性腐蚀现象,腐蚀导致阀杆开裂,严重影响煤化工企业的安全和效益。文章从Inconel 718阀杆的特点出发,对其在煤化工酸性服役环境中的应力腐蚀行为、均匀腐蚀行为以及点蚀行为进行了深入的分析。