竹筋混凝土的热湿应力分析

根据热应力的基本原理,对竹筋混凝土在热、湿变化作用下的热湿应力变化与破坏进行了试验与分析.结果显示,竹材横向热湿膨胀系数大于纵向热湿膨胀系数,且大于混凝土的热湿膨胀系数.热湿同时增大在竹筋内产生的压应力超过竹材料抗压强度时,竹筋内部损坏而降低其抗拉强度,热湿同时减小产生的拉应力大于竹筋与混凝土的表面结合应力时,降低竹筋对构件的加强筋作用.其中温湿度降低是竹筋混凝土在设计工况下运行中产生破坏的重要原因之一.

高压复合绝缘子用GFRP材料吸湿特性及湿应力分布数值模拟

在我国南方长期高温高湿环境下,外界水分逐渐侵入复合绝缘子芯棒内部,会造成芯棒酥朽劣化甚至会使整支绝缘子断裂,因此准确模拟及分析水分入侵过程对于解决此类问题至关重要。该文仿真计算外界环境温度分别为10℃、20℃和30℃,相对湿度为90%下高压复合绝缘子用玻璃纤维增强环氧树脂(GFRP)材料的瞬态吸湿扩散过程及材料内部的湿应力变化情况。结果显示,水分在GFRP材料内部的扩散过程满足Fick定律,且吸湿扩散率和饱和吸湿率均随环境温度的升高而有所增大;在GFRP材料内部纤维分布密集处和纤维-基体界面处存在较大的湿应力和湿失配应力,且其与吸湿量正相关。当饱和吸湿率在0.008%~0.4%时,材料内部最大湿应力可达到48.07~66.06MPa。进一步研究分析得出,材料内部吸湿和脱湿周期性循环且湿应力水平较高的情况下,易产生微裂纹、微孔洞、纤维-基体界面脱粘开裂等缺陷,并进一步促进材料的吸湿。该文将计算值与已有文献中的试验值进行比较,相对误差在±5%以内,验证了模型的合理性和计算结果的正确性。研究结论对揭示复合绝缘子芯棒酥朽断裂机理、提高复合绝缘子使用寿命具有重要的参考价值。

HTPB推进剂药柱的湿扩散及湿应力有限元分析

为研究湿度对固体火箭发动机的影响,提出了HTPB推进剂药柱中湿气扩散及湿应力的数学模型和有限元模型,并对其湿气扩散和湿应力进行了有限元分析计算。结果表明,环境越潮湿,药柱内部的吸湿情况越严重,湿应力越大,Von Mises湿应力最大值始终出现在星尖处,温度对其湿扩散也有一定的影响,高温环境下湿气扩散速度相对较高。所以,在固体火箭发动机的贮存和使用中要注意防潮。

杉木胶合木湿应力研究

为揭示环境湿度变化引起的木材含水率非均匀性分布对胶合木构件内部湿应力的影响规律,从材料层面测试了变湿度条件下290个国产杉木木材的平衡含水率,以及横纹径向和横纹弦向干缩性、湿胀性、水分扩散系数、抗拉强度和弹性模量等物理力学性能参数,并从理论层面利用有限元模拟分析周期性变湿度条件下层板厚度对杉木胶合木湿应力的影响。研究结果表明:利用Nelson方程能够较好地拟合变湿度中杉木的平衡含水率;杉木横纹径向干缩和湿胀性均小于横纹弦向,横纹径向水分扩散系数、抗拉强度和弹性模量均高于横纹弦向,这决定于横纹径向排列的木射线以及管胞径面壁上大量纹孔导致的实质物质减少的微观构造;减小层板厚度有助于降低胶合木湿应力,当层板厚度由40 mm降至20 mm时,构件内部最大湿应力降低19.32%,但其最大值仍高于木材横纹抗拉强度,湿应力的降低程度不足以避免构件的横纹开裂;木结构工程设计和应用中必须考虑其他有效的方法减小湿应力以避免木材横纹开裂。

谷粒的热—湿应力分析

针对谷物烘干问题 ,本文研究弹性及粘弹性圆球和椭球的热、湿应力。对圆球分析表明 ,热应力峰值远比湿应力峰值出现时间早。在假定材料为热、湿流变简单的Maxwell粘弹性体条件下 ,本文导出了圆球的热、湿应力分布公式 ,并应用有限元法研究了椭球的热、湿应力。文中以无量纲形式给出了圆球中心和表面应力随时间的变化情况 ,以及椭球中心轴向应力峰值随椭球长。

刨花板湿应力的研究

刨花板在制造和使用过程 ,由于水分的变化而产生湿应力 .从研究结果可知 ,由湿效应引起的湿应力约为0 2 1MPa ,是平均界面结合强度降低值的 13 4% .定性和定量评价湿应力 。

Maxwell粘弹性球体的湿应力

谷物烘干时，谷粒内部的热－湿应力太大，可能使谷粒出现裂纹．基于这一实际问题，本文研究了当初始湿度和平衡湿度给定时，Ｍａｘｗｅｌ粘弹性圆球内的湿应力分布，及其随时间的变化情况．

静水压下胶粘涂层的吸湿应力研究

根据半无限体的轴对称模型，对静水压下的胶粘涂层因填充粒子与胶层基体间吸湿性能的差别而引起的吸湿应力进行了研究，以达到饱和吸湿浓度的抗水力磨蚀胶粘涂层为例，对吸湿应力作了数值计算。

芳纶纤维/环氧树脂复合材料的吸湿应力分析

利用Ansys有限元软件,采用纤维随机分布模型,对在环境温度t=80℃、相对湿度RH=90%条件下的芳纶纤维/环氧树脂复合材料吸湿后的水分分布进行了模拟计算,计算结果与从材料吸湿实验中所得到的结果基本一致。根据模拟计算得到的水分浓度场对复合材料内部的吸湿应力进行了研究。结果表明:有限元方法可以比较准确地模拟复合材料在湿热环境下的水分吸收过程;复合材料内的水分浓度随老化时间延长而增大,吸湿应力也随之升高,在纤维和基体界面处的应力最大,可达50 MPa以上。

湿硫化氢应力腐蚀环境的设备设计、制造技术要点

湿硫化氢环境开裂,是在含水和硫化氢环境中碳钢和低合金钢所发生的损伤,包括氢鼓包、轻致开裂、应力导向氢致开裂和硫化物应力腐蚀开裂4种形式。一般是多种损伤形式同时作用。其中硫化物应力腐蚀开裂是在拉应力及硫化物腐蚀介质的联合作用下,金属材料吸附氢原子造成的一种脆性开裂,是石油化工设备比较常见的应力腐蚀开裂环境。由于其裂纹不易察觉且延伸迅速,一旦发生将造成非常严重的后果。作为设备设计人员,又该怎样判定设备是否属于湿硫化氢应力腐蚀环境?这类设备在设计选材、制造过程中需要注意哪些事项?本文将根据自己的实际工程经验对上述两个问题逐项解答。

热-湿-应力耦合作用下框架锚杆支撑的边坡冻融特性分析

为探究季冻区框锚支护边坡的冻融规律,根据传热传质理论,给出了土体在冻融过程中温度场、水分场和应力场的数学模型方程,使用有限差分法对温度场和水分场进行分析,在每个时间步长内使用有限单元法对应力场进行分析。同时,针对土体与结构的协同作用,提出了零宽度四节点单元作为二者的联结单元,来体现二者的联结关系。基于MATLAB软件平台编制了计算程序,并结合室外试验验证了程序的可靠性。结果表明:边坡顶部受温度影响较大,地表温度在冻结和融化时对土体最大影响深度分别是2.0 m和1.5 m;冻结时的剪应力大约是融化时的2.5倍,在坡面上分布较均匀,边坡处于稳定状态;融化时的剪应力在坡脚处出现应力集中,在融化区和未融化区交界面发生剪应力突变,边坡处于不稳定状态;3种工况下冻结时锚杆轴力最大,大约是初始工况的2.4~2.5倍,融化时锚杆留有残余轴力,大约是初始工况的1.1~1.3倍,表明冻融过程中的冻胀变形对锚杆内力影响较大,一旦超过其抗拉极限,就会发生锚杆被拔出的现象致使防护失效,边坡失稳。因此由冻结引起的变形会对锚杆内力产生不可忽略的影响,此类边坡工程中需要加以重视。

稻谷吸湿过程中内部应力峰值分析

使用空间轴对称有限元方法 ,将稻谷颗粒视为由 3种材料组成的 3层旋转椭球体 ,在不同初始湿度M0 、温度 T和相对湿度 RH 条件下 ,对内部的湿度 M、温度 T进行了数值模拟 ,应用所得结果对吸湿应力场进行了数值计算 ,分析了胚乳中截面的应力分布随时间的变化。计算结果表明 ,拉伸应力峰值出现在谷粒中心 ,垂直于中截面。由于此峰值应力对裂纹的产生有直接的影响 ,本文着重研究了 M0 、RH 和颗粒吸湿量对中心轴向应力峰值及其出现时间的影响。

超高分子量聚乙烯纤维/环氧复合材料的吸湿行为及吸湿应力分析

为了揭示超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维增强环氧树脂基复合材料的吸湿机制,利用ABAQUS有限元软件,建立二维模型,对此类复合材料的吸湿行为及吸湿应力进行研究。模拟计算了两种不同纤维分布模型内部的水分浓度场分布;根据获得的水分浓度场,对两种模型随温度及时间变化的吸湿应力场进行了分析。结果表明:水分在两种模型中的扩散都符合Fick扩散定律,纤维按正六边形分布模型比纤维随机分布模型更早达到吸湿平衡,但后者更符合实际情况,也与实验结果比较吻合;长时间的吸湿会导致材料内部吸湿应力达到很高的水平(>60MPa),温度越高,越早达到吸湿平衡,应力越大,最大的吸湿应力出现在纤维聚集最密集的基体区域,纤维随机分布模型的吸湿应力水平高于纤维按正六边形分布模型。

PBGA器件潮湿扩散和湿热应力的有限元分析

塑料封装器件暴露在一定的潮湿环境下将会吸收潮湿的现象已经得到广泛的认同。针对实际的PBGA器件,采用通用有限元软件分析和计算了器件在潮湿环境下的潮湿扩散。并且计算了由于吸潮使器件在高温下产生的湿热应力。有限元模拟计算表明,不同潮湿环境下器件的潮湿扩散状态是不一样的,这导致在其后的高温焊接过程中器件内部产生的湿热应力的不同。

不同应力水平砂岩颗粒料湿化变形试验研究

鉴于颗粒料湿化变形是土石坝、地基基础等工程中变形控制所考虑的重要影响因素,利用外置湿化水头的侧限压缩固结仪,对砂岩颗粒料进行了不同应力水平的湿化试验,研究了单线法湿化变形量与湿化应力、湿化时间的关系;对比了单双线法压缩固结曲线差异,总结了砂岩颗粒料湿化变形规律。试验结果表明,单双线法所测相对湿化变形随湿化应力的变化曲线均呈指数函数关系,此规律在湿化应力较低时吻合程度较高,在湿化应力较高时双线法比单线法所测湿化变形离散性大;所测相对湿化变形差值随湿化应力增大而有减小,最大差值为湿化应力0.10 MPa时的33.63%。单线法所得砂岩颗粒料湿化变形随湿化应力增大而增大,浸水时间相同时应力水平越高,湿化变形越大;随浸水时间增加,颗粒料湿化变形速率先增加后急剧减小,直至趋于稳定。

用热喷涂技术防止湿硫化氢应力腐蚀

采用热喷涂技术 ,设计了Al系、Fe-Cr系粉芯丝材涂层共 5种 ,并对其进行了结合强度、氢扩散能力、电化学性能及应力腐蚀性能等系列试验 ,考核其抗湿硫化氢应力腐蚀能力 .通过对各涂层试验结果的对比分析 ,从中筛选出了防护效果最佳的配方 ,并对涂层抗湿硫化氢应力腐蚀的机理进行了讨论 .

建筑材料在热湿耦合作用下的应力分析

为探讨温湿度变化引起的热湿应力对建筑材料强度的影响,从热传导、湿扩散的耦合方程出发,求得瞬态温度场和湿度场,并推导出包含热湿效应的各向同性材料的本构方程,从而由数值法得出材料应力大小及分布。

基于宏细观统一本构模型的复合材料湿热应力分析

基于有限体积直接平均方法(Finite-volume direct averaging micromechanics,FVDAM),建立了一种从复合材料细观到宏观的统一本构模型。根据均匀化方法和连续介质力学构建复合材料的宏细观相关矩阵,通过该矩阵将细观组分材料的损伤性能传递到宏观复合材料中,计算了湿热环境中复合材料的细观应力场。结果表明:FVDAM采用子胞边界平均位移作为未知量,使本构模型中的未知量总数大为减小,相对提高了模型的效率,但这些方程都是建立在平均意义上的,因此预测的应力场存在一定的不连续性;湿热环境下,前期的吸湿有缓解热残余应力的作用,随着时间的增加,吸湿的影响逐渐超过热残余应力的影响。

探讨混凝土坝湿胀应力的数值解法

本文应用工程力学及坝工理论，提出了用等效面力和体力代替湿胀效应的新方法，导出了其相应的计算公式，从而可方便地利用数值分析方法定量分析湿胀的影响，简化了模拟显胀效应的复杂过程，为评估湿胀应力的影响提出了一条新的途径。上述方法成功地应用于我国某重力拱坝，结果符合实际。

潮湿扩散及湿热应力对叠层封装件可靠性影响

利用MARC软件，通过模拟实验分析了潮湿扩散及湿热应力对叠层封装器件可靠性的影响，对30℃，RH60％，192h条件下预置吸潮到后面的无铅回流焊解吸潮过程进行了有限元仿真；对85℃，RH85％，168h条件下元件内不同界面的潮湿扩散进行分析，得出潮湿扩散对界面的影响规律。使用一种湿热耦合方法计算湿热合成应力并与单纯热应力进行了对比。结果表明：最大湿热应力和热应力一样总是出现在项部芯片与隔离片相交的区域，其数值是单纯热应力数值的1.3-1.5倍。