Analytical solutions for a uniformly loaded circular plate with clamped edges

A bi-harmonic potential function was constructed in this study. Love solution was employed to obtain analytical solutions of uniformly loaded plates with two different types of clamped edges. The treatment of clamped boundary conditions was the same as that adopted by Timoshenko and Goodier (1970). The analytical solution for the first type of clamped boundary condition is identical with that obtained by Luo et al.(2004), and the solutions for both types were compared with the FEM results and the calculations of thin plate theory.

双护盾TBM步进始发方法探讨

在采用双护盾硬岩掘进机(TBM)进行隧洞开挖施工时,TBM步进、始发是其中一个很重要的环节。由于受施工现场的空间条件、地形地质条件等多种不利因素的制约,以及TBM本身结构特点的限制,如何实现TBM的快速步进、始发是TBM施工的一个重要课题。笔者以菲律宾卡利瓦大坝项目为例,通过分析和探讨缩短TBM步进始发洞段的设计长度。通过采用TBM分体组装调试、夹轨器步进以及环形反力架始发的方法,仅用4 d就完成TBM步进始发,达到了TBM快速步进、始发的目的,为类似TBM项目的步进始发提供有价值的参考。

水下爆炸冲击波载荷作用下气背固支圆板的变形及应变场分析

为进一步研究舰艇结构的抗爆抗冲击能力,利用非药式水下爆炸冲击波加载装置对气背固支5A06铝合金圆板进行了水下冲击波加载实验,并利用高速摄影技术记录了靶板变形的详细过程,得到了固支圆板在水下爆炸冲击波载荷作用下的变形历程,比较分析了不同冲击波强度对靶板变形模式的影响。通过对加载后试件沿半径各点处挠度及减薄量的测量,基于体积不变原理及刚塑性假设得出了一定工况范围内固支圆板的减薄率及整体应变场计算公式,利用该公式得到的计算结果与实验结果吻合良好。

考虑材料拉压异性的固支圆板塑性极限统一解

本文采用最新的统一强度理论求出了固支圆板的塑性极限荷载,内力场及速度场的统一解;得出了强度理论参数b及材料的不同拉压比a对塑性极限的影响曲线。所给出的解可以灵活地适用于各种不同特性的材料及机械、土木、航空等工程的相关结构中。文献中已有的Tresca解,Mises解和双剪统一屈服准则解均为本文的特例,本文的统一解还给出了一系列新的结果。统一解大于Tresca,Mohr-Coulomb的单剪理论解,它可以更好地发挥材料的强度潜力,工程应用可以取得明显的经济效益。

修枝剪刀刀具夹紧更换机构的设计

为解决传统剪刀的螺栓紧固结构在换刀及间隙调整方面存在的弊端,本文依据圆偏心机构夹紧原理,以电动修枝剪刀为设计对象,通过对夹紧机理、机构设计进行研究分析,设计出一种适用于修枝剪刀动、定刀快速定位及换刀的圆偏心夹紧换刀机构。该机构能有效解决普通剪刀在修剪作业过程中螺栓松懈后再次夹紧困难、换刀程序繁琐等问题,从而提高作业时夹紧、换刀的速度。本文对设计步骤及计算方法进行了详细的描述,为电动、气动、液压等机械化修枝剪的紧固换刀装置设计提供理论参考依据。

弹性圆板结构的动态特性的理论计算和估算

基于有限元理论计算方法,系统地研究了夹盘作用下弹性圆板结构的动态特性及其频率和振型的分布规律,经过分析得到了一种用来估算圆板结构的固有频率和振型的方法。用该方法对工业上常用的夹紧比为0.5的金属圆板结构的动态特性进行估算的结果表明,估算值与有限元理论计算值吻合甚好。本文的分析方法已成功地用于金属锯切降噪研究中,并取得了满意的效果。

固支圆板在线性荷载作用下的极限解

采用统一强度理论,对线性荷载的两种不同分布形式作用下的固支圆板进行了弹塑性分析,分别得出了相应的统一解形式以及统一强度理论参数b和拉压强度比α对塑性极限的影响曲线。当α一定时,极限荷载随b的增大而增大;当b一定时,极限荷载随α的增大而减小。所给出的统一解具有普遍性,既可以适用于拉压强度不等的材料,也可以适用于拉压强度相等的材料。选择不同的参数b,可以得到一系列从单剪到双剪应力强度理论的极限荷载,b=0和b=1分别为下限解和上限解。计算结果表明,应用统一强度理论可以得出更符合材料性质的极限荷载,可以更好地发挥材料的强度潜力,在工程应用中取得显著的经济效益。

弹丸撞击圆板的尺度律实验研究

本文对周边固支软钢圆板，用柱形平头弹丸以２４ｍ／ｓ和２８ｍ／ｓ的速度进行撞击实验，研究板变形的尺度律。板和弹的尺寸严格按１、２和４的比例制作，撞击能量只使板产生塑性大变形而不穿孔。实验结果表明，变形偏离经典尺度律，其规律是较大的撞击能量，出现的偏差也较大。经分析，材料的应变律效应是产生偏差的主要原因。

固支圆管受低速横向冲击变形响应研究

以两端固支的内空圆管为研究对象,采用数值仿真的方法,对圆管在不同位置经低速横向冲击的变形响应进行研究.首先,通过试验数据验证了仿真模型的正确性;其次,对试验参数进行无量纲化处理,通过碰撞力变形曲线定量地研究了圆管受低速横向冲击的变形历程,分析了不同冲击能量、冲击位置圆管变形模态的变化规律,得到了圆管变形的碰撞力阈值及能量分配规律,为该类问题的理论分析及工程应用提供了有益的参考.

星箭分离面径向冲击预示的简化圆环分析方法

星箭分离冲击是航天器所经历的较为严酷的力学环境之一。为了预示星箭分离面的径向冲击响应,基于星箭对接框承受轴对称径向载荷的假设,提出一种简化的轴对称圆环振动模型,采用有限元法数值验证简化模型的有效性。采用星箭对接框的简化圆环方法,分析包带预紧力、对接框主要结构参数与冲击响应的关系,以及包带和卡块质量对冲击的影响。分析结果表明,分离面径向冲击随着包带预紧力增加而增大;考虑包带和卡块质量的影响,延迟对接框应变能释放时间。在保证星箭可靠连接和分离的前提下,减小包带预紧力、延长对接框应变能释放时间,是降低分离面径向冲击的有效手段。

广义函数及其在力学中的应用述评

简要介绍了广义函数的发展,给出了力学中常用的广义函数(即奇异函数)的定义及其微分、积分运算法则,分析了广义函数在力学各分支中的应用现状,通过用广义函数表示集中力作用下固支圆板的面分布集度来求解板弯曲挠度的实例,说明运用广义函数解决一些力学问题的优越性.

剖分式薄壁轴瓦车削变形分析及解决方法探索

分厂在加工一批剖分式薄壁轴瓦过程中,由于前道工序中轴瓦被剖分成两半,所以在最后精车工序中装夹找正不能保证剖分面与装夹底面的垂直度,造成工件装夹发生位置误差,薄壁轴瓦装夹易发生变形等问题。针对这些情况,分析了薄壁轴瓦装夹过程中误差产生的原因,并从工件安装找正、夹具设计中提出解决方法,减少了加工误差,提高了工件的加工精度。

周边固支弹性圆薄板在耦合场作用下的分岔与混沌分析

在已建立弹性圆薄板的非线性机械场与电磁场耦合运动方程的基础上,给出了机械载荷与横向稳恒磁场、环向电流共同作用下的周边固支弹性圆薄板的振动方程.应用Runge-Kutta法求解方程,得到圆薄板的弹性动力解.变化磁感应强度及电流密度幅值,使系统由周期状态进入混沌状态,并由分岔图、Lyaponov指数图来判定系统是否进入混沌状态.通过对位移波形、相平面轨迹和庞加莱截面分析,以及讨论磁场与电流对系统参数的影响分析,指出:变化电、磁参量,可对弹性圆薄板的运动状态实施控制.

对数螺线及其在机械工程领域中的应用

在给出对数螺线定义及其特有性质的基础上,探讨了对数螺线的美学价值.由此出发,以对数螺线在曲线偏心夹紧机构设计、圆楔面联接、铲齿成形刀具等方面的应用为例,阐明了它在机械设计与制造工程领域中的应用前景.

夹盘直径对圆锯片固有频率的影响

将未适张、辊压适张、锤击适张圆锯片装在不同直径的夹盘上,施以相同的夹紧力后进行振动模态分析。实验证明,不论是未适张圆锯片,还是辊压和锤击适张圆锯片,随着夹盘增大,锯片各阶固有频率都有不同程度的提高,其中辊压适张圆锯片二阶振动模态的固有频率没有增加或只有少量增加,锤击适张圆锯片四阶以上振动模态的固有频率有显著增加。

圆偏心夹紧机构的特性与圆偏心轮的设计程序

通过应用圆偏心夹紧机构夹紧力计算公式,提出按圆偏心自锁程度不同的分类方式及其相应的夹紧力计算方法,突出了圆偏心轮在该夹紧机构中的重要性;进一步讨论圆偏心轮的偏心距的确定,并提出了其设计程序,为正确设计和应用该机构提供了可靠的理论依据。

高敏度小张力膜状生物材料力学检测装置改进

目的改进本实验室与重庆大学联合研制的高敏度小张力膜状生物材料力学检测装置并测试其准确度及稳定性。方法①将原仪器液-气压力加载系统改为气体加载系统;②将夹具升级为可轴向运动,夹持稳固、精确,可视的夹持系统;③更换为高精度、量程为20kPa的传感器,并对系统软件内参数作相应调整;④对仪器准确度、稳定性进行测试。结果①成功地将原仪器改进成外形小巧,夹持可靠,试件变化可视,操作方便、快捷的装置。②准确度测试结果:引用误差为-0.30%～+0.29%之间。③稳定性测试:不同日期5个不同时段测得同一标准品的数据[分别为(18723±16)、(18705±5)、(18720±23)、(18731±15)、(18733±20)Pa]之间差异无统计学意义(P>0.05)。结论经改进后仪器能准确测量出组织工程皮肤等膜状生物材料的抗张强度。

多次水下爆炸作用下钢板与焊接钢板冲击损伤特性

为了研究舰船结构在多次水下爆炸载荷作用下的抗爆抗冲击能力,基于水下爆炸鼓胀试验分别开展了5 mm、12 mm的船用A32背空钢板及焊接板的多次水下爆炸试验,得到了钢板与焊接板的塑性变形历程,测量并计算了钢板与焊接板受冲击区域沿半径各点处的挠度及厚度减薄率,分析了钢板与焊接板的塑性变形规律。结果表明:多次水下爆炸载荷作用下,焊接板与钢板的塑性变形形貌呈类球冠形,二者的厚度减薄率从中心位置到边界处呈先减小再增大的趋势,但焊接板的挠度小于钢板的挠度。A32钢板的变形模式主要为弯曲和拉伸变形,焊接板以弯曲变形为主。持续增加的水下爆炸载荷导致钢板中心位置与边界处拉伸断裂,而焊接板的焊缝及其热影响区发生脆性断裂。

带有边缘径向裂纹的固支圆板湿模态分析

基于Rayleigh-Ritz法,分析了置于无限大障板中、单面临水、带有边缘径向裂纹的固支圆板的固有频率和振型。引入角函数对裂纹的影响进行描述,采用薄板假设计算裂纹深度等于板半径的边缘径向裂纹圆板振动的最大动能和最大势能;在无旋、无粘、不可压和板微幅振动的假设条件下,采用速度势描述水体运动并获得了由位移基函数表达的附加动能,并通过Rayleigh-Ritz过程获得流固耦合振动系统的特征矩阵,进而求得湿模态对应的固有频率和振型。结果表明,固有频率降低率整体上随模态阶数的增大而减小,而干、湿模态振型的差别则整体上随模态阶数的增大而增大;水体对对称模态和反对称模态的影响有明显的区别。计算结果与ANSYS数值仿真的结果符合的较好。

圆盘冷锯机圆锯片的有限元模态分析

针对圆盘冷锯机圆锯片的振动问题,采用有限元法对圆锯片进行模态分析,得到不同夹径比圆锯片的前10阶固有频率和主振型,分析圆锯片不同夹径比的振动特性,找到了圆锯片剧烈振动的原因,并验证了有限元法研究圆锯片固有频率的准确性。有限元计算结果为圆盘冷锯机安装情况、工艺参数制定、结构的优化设计和振动控制奠定了一定的理论基础。