BLOCK PIVOT METHODS FOR SOLVING FRICTIONAL CONTACT PROBLEMS

Based on elementary group theory, the block pivot methods for solving two-dimensional elastic frictional contact problems are presented in this paper. It is proved that the algorithms converge within a finite number of steps when the friction coefficient is ''relative small''. Unlike most mathematical programming methods for contact problems, the block pivot methods permit multiple exchanges of basic and nonbasic variables.

Finite Element Analysis of Fretting Behavior Between an Engine Cylinder Block and a Main Bearing Cap

The finite element analysis of the fretting behavior between a cylinder block and a main bearing cap is presented. The stresses, relative fretting slip, frettin g friction work parameter W and crack initiation location parameter Gon the fretting contact surface of the cylinder block are obtained and analyzed. It shows that the fretting fatigue problem of the cylinder block can be quantitat ively explained by WorG. The effects of pretightening force, friction factor and material combination of the cylinder block and the main bearing cap are studied. The computational results indicate that the fretting fatigue of the cylinder block can be allayed by increasing the elastic modulus of the cylinder block, but not by changing the other two factors.

双块式无砟轨道轨枕与道床板界面脱空损伤识别

为准确识别双块式无砟轨道轨枕与道床板连接面脱空损伤,建立了双块式无砟轨道冲击回波有限元模型,分析界面损伤对弹性波传播规律的影响。在室内浇筑含有不同损伤位置和不同损伤程度的混凝土复合试件,采用冲击回波法进行损伤识别。研究结果表明:脱空损伤会显著影响弹性波在界面处的传播,基于回波信号分析可识别损伤;弹性波频率主要受激振锤大小的影响,应结合结构易损位置和理论计算选取合适的激振锤;混凝土复合试件的试验厚度值与理论厚度值相差仅为1 cm,测试结果合理,可用于判断脱空损伤程度,但不能确定损伤区域;利用平面成像技术可准确识别轨枕与道床板界面脱空范围,为双块式无砟轨道结构养护维修提供一定参考,试验结果验证了冲击回波法用于双块式轨道层间脱空识别的可行性和合理性。

双摩擦块制动系统不同相对位置分布对stick-slip振动的影响

利用定制试验装置,研究圆形双摩擦块不同相对位置分布对制动系统摩擦学行为和动力学行为的影响,并采用有限元方法分析了摩擦块表面接触应力分布特点,探讨了不同相对位置分布与界面接触行为、摩擦磨损以及stick-slip振动之间的关联。综合试验结果和仿真分析结果表明:双摩擦块制动系统不同相对位置分布显著影响了制动系统界面接触压力分布及摩擦块表面磨损特性,使系统产生不同形式的stick-slip振动。在该试验下,沿摩擦盘径向分布的两个摩擦块表面磨损轻微,接触压力分布相对均匀和具有较小的stick-slip振动幅度。因此,合理设计摩擦块间的排布可以有效抑制盘块摩擦界面stick-slip振动,减轻摩擦块的磨损,减小系统部件振荡,从而提高摩擦系统稳定性。研究结果对汽车和火车(特别是高速列车)制动器的设计有较重要的参考价值。

6 kV开关合闸回路增加延时闭锁功能改进方案

某厂6 kV开关因机构拒动或卡涩等原因,频繁发生开关合闸线圈烧毁或合闸继电器接点粘连等电气故障。结合6 kV开关的二次合闸控制回路原理,分析得出开关合闸线圈烧毁或合闸继电器接点粘连的原因,提出并设计了在合闸回路中通过增加时间继电器来实现延时闭锁功能的改进方案。

基于改进DINO的铁路接触网异物检测方法

针对铁路接触网异物类别多样、场景多变的开放目标检测问题,提出基于改进DINO目标检测算法的铁路接触网异物检测方法。首先,基于铁路接触网异物图像特征,利用EfficientNet网络替换原始模型中的Resnet主干网络,并结合卷积注意力模块(Convolutional Block Attention Module,CBAM)对EfficientNet网络进行改进,在颈部结构采用改进后的加权双向特征金字塔网络(Bidirectional Feature Pyramid Network,BiFPN),以增强模型对重要特征的关注度,提升检测性能;其次,通过马赛克数据增强和环境干扰等多种数据增强技术对输入图片数据进行处理,丰富样本数据的特征;最后,利用铁路人工智能平台实现铁路接触网异物检测的应用。结果表明:所提方法在性能方面表现优异,其平均精度均值可达89.87%,与YOLOv5,DETR和原始DINO这3种典型的目标检测算法相比,分别提高了6.40%,7.31%和5.75%。该方法能够满足行车线路上接触网异物的准确、快速及智能化识别要求,为接触网异物检测提供重要的技术支撑。

采场上覆岩层面接触块体结构的力学机理分析

在现场观测的基础上,建立了直接顶面接触块体结构的物理力学模型,并分析了其力学实质,提出了面接触块体结构的力学定义.同时基于块体理论中确定关键块体的思想,运用矢量分析法确定了面接触块体结构中的关键接触面,对其进行了力学分析,从而深入研究了面接触块体结构的力学特性,获得了结构整体所受的挤压力和摩擦力的解析式,并且针对大阳泉煤矿8113综放工作面进行了实例计算,所得结果与现场矿压观测结果基本吻合.

面接触块体结构的力学特性研究

建立了面接触块体结构的力学模型,给出了结构中块体接触面上力的计算公式,研究了结构中挤压力的传递迹线及最大主应力的分布特点,并对该种结构的稳定性进行了深入研究,结果表明,结构中挤压力传递迹线和最大主应力分布曲线为拱形,结构稳定性受结构两端所受挤压力和结构中的块体数量控制.此研究为解决老顶岩层破断后以面接触块体结构形式存在时的采场矿山压力问题奠定了基础.

二阶流形元法与结构变形分析

在原有一阶流形元法的基础上开发了二阶流形元法数值仿真模型和相应的计算程序，并给出了计算实例．结果表明，二阶流形元法可以以较高的精度分析一般结构的变形和接触应力问题，对大变形问题独有优势．并能很好地模拟不连续介质的破坏过程及块体破坏后的运动．

大同采场覆岩面接触块体可动性判定研究

为研究面接触块体结构 ,运用矢量分析法判别了大同采场上覆岩层常见的 3种面接触块体的可动性 ,缩小了找关键块体的范围 。

扬子块体与华北块体在海区的接触关系——来自上下源、长排列多道地震剖面的新认识

在新一轮南黄海区域地质地震调查工作中,针对地震地质条件和勘探目标,设计了新的地震资料采集技术方案——上下源延迟激发+长排列接收,获得了强反射界面之下的深部地层有效反射,揭示了千里岩断裂两侧分布着向南逆冲的构造推覆带.结合重力、磁力反演成果认为,千里岩隆起区为扬子块体与华北块体碰撞接触带,扬子块体向北运动与华北块体碰撞后楔入到华北块体之中.

断层面的有限单元模拟方法综述

有限单元法是研究地球科学问题的重要工具之一。本文概述了国内外学者利用以连续介质理论为基础的有限单元法研究地学,特别是地震学、地壳形变学科时,对具有非连续性特点的断层所采用的几大主流处理方法,并阐述了各断层模型基础上(弱化带模型、劈节点模型、接触模型以及块体模型)所展开的地学研究。

考虑股线接触与摩擦行为的710 mm^2碳纤维复合芯导线(ACCC)股线损伤分析

利用扫描电镜观察710 mm^2碳纤维复合芯导线(ACCC)过滑车试验后股线的磨损形貌,分析滑车底径对股线损伤的影响及股线损伤机制.同时,考虑股线间的接触与摩擦行为,建立导线全尺寸模型进行导线过滑车非线性动力学有限元分析.试验结果表明:导线过滑车后股线出现塑性变形与磨损,在股线表面初始磨损处以黏着磨损的形式扩展,且股线损伤随滑车底径的增大有所改善;数值分析表明:股线等效塑性应变与摩擦能量损耗开始于导线过滑车时的弯曲过程,且随滑车底径增大而减小,股线损伤的模拟结果与试验情况吻合.在此基础上,研究股线间摩擦系数对股线损伤影响,得到股线损伤随摩擦系数的减小而减小.研究初步认为滑车底径为30倍导线直径时股线损伤在可接受范围内.

层状岩石边坡倾倒破坏过程的数值流形方法模拟

层状岩石边坡的倾倒破坏是岩石边坡失稳破坏的主要形式之一。本文利用数值流形方法对一层状岩石边坡的倾倒破坏过程进行了模拟。模拟结果表明:在不考虑块体间粘结力的情况下,块体间的摩擦角决定着岩石边坡的稳定性。随着摩擦角的增加,块体间的摩擦系数增大,岩石边坡的稳定性增强,并出现相应的滑动区、倾倒区和稳定区。模拟结果与相应的理论预测结果相吻合。

模拟岩石边坡倾倒破坏的数值流形法

倾倒破坏是岩石边坡破坏形式之一。对这种破坏形式的模拟要求计算方法能够正确模拟变形和应力、破坏面的发展、块体间的接触及块体的运动。数值流形法具备这种能力,可用于正确模拟岩石边坡的倾倒破坏。简单介绍了流形元法的基本原理、接触模拟的方法、接触力、接触应力的计算方法及用于倾倒破坏模拟的方法,并运用几个算例与Goodman和Bray提出的基于极限平衡原理的分析方法(以下简称G-B方法)、离心机模型试验方法进行了比较;给出了流形元结构计算的安全系数,并且用极限平衡原理结合流形元计算的应力得出了结构整体和单个块体的安全系数,同流形元结果进行了对比。结果表明:介绍的数值流形法可以正确计算边坡倾倒安全系数,模拟边坡的倾倒破坏过程。

一种基于Matlab的干涉条纹自动处理方法

对接触式干涉仪量块检定时产生的两种干涉条纹进行了研究，图像整体采用傅里叶级数曲线拟合法，实现干涉暗条纹大致定位。局部采用最小二乘二次曲线拟合法，确定干涉暗条纹中心的精确位置及暗条纹个数。利用Matlab和VC平台进行编程，快速有效地实现了干涉条纹中心位置的自动判读。该方法已应用在中国计量科学研究院接触式干涉仪的量块检定中。

基于逼近阶跃函数和拉格朗日插值的改进DDA方法

针对非连续变形分析中开合迭代难以收敛的难题,基于块体接触约束状态和块体位移之间的关系,提出了基于逼近阶跃函数和拉格朗日插值的改进DDA方法。采用双曲正切函数来逼近阶跃函数,利用阶跃函数将块体接触约束状态用块体位移来表达,以此来替代开合迭代,避免了开合迭代难以收敛的难题。利用拉格朗日插值原理,推导得到只含有块体位移为未知量的块体系统势能函数,并利用变尺度法来求解总体势能函数的极值以得到块体位移。分别结合滑块模型和地下洞室模型,分析了改进DDA方法的计算精度和计算速度,验证了文中提出的改进DDA方法的正确性和稳定性。研究表明:基于逼近阶跃函数和拉格朗日插值的改进DDA方法具有较高的精度,且相比较传统DDA方法而言,具有更为稳定的和更为强健的计算收敛性。因此,基于逼近阶跃函数和拉格朗日插值的改进DDA方法是一种稳定有效的数值计算方法,为解决非连续变形中开合迭代难以收敛的问题提供了新思路。

非连续变形计算力学模型及其在有缝重力坝静力分析中的应用

对于有缝重力坝的静力分析 ,基于连续介质力学的界面单元 -有限元方法难于比较精确地模拟缝间的接触应力 ,从而无法合理地估算坝体应力与变形 .本文简述了作者近年来对于多体系统所发展的非连续变形计算力学模型的基本原理 ,它能够根据接触界面的本构特性及其力学和运动学两方面约束条件精确地再现受力过程中界面相互作用力的传递与非连续变形状态 .进而将这种方法应用于有缝重力坝的静态应力与变形分析 .实例数值分析表明该模型的计算结果从定性上讲是合理的 ,为判断坝体缝隙的工作状态与界面应力提供了可能的途径 。

岩石块体三维接触判断的侵入边法

在三维单元法、三维不连续变形分析法中,三维块体的接触判断是关键的问题之一。对三维凸多面体的所有接触形式进行了分类,提出了一种三维块体接触判断的侵入边法。给出了侵入边法的原理、方法实施步骤及识别接触形式的方法。通过论证和算例表明,所提出的方法计算工作量小、鲁棒性好,容易于计算机实现。

隧洞块体破坏过程及稳定评价的数值方法研究

为分析块体在复杂围岩作用下的破坏形态及稳定性,提出一种基于连续介质力学的块体破坏数值分析方法.首先,在已有的单元重构-节点分离的结构面建模方法基础上,实现基于网格的块体识别;其次,基于显式求解的接触力算法,推导多种接触状态下的接触力表达式,并提出块体和围岩的接触分析方法;然后,采用结构面强度折减法求解块体安全系数.该数值分析方法可同时计算围岩和块体的变形特性.通过一个块体沿双面滑动的简单算例也论证了在一定条件下,数值计算可得到与刚体极限平衡法一致的结果;最后,结合某一断层穿过的隧洞工程,分析其开挖后的围岩及块体稳定性.结果表明,该数值方法有效反映了围岩应力和变形对块体稳定性的影响;关键块体发生破坏后,潜在危险块体发生较大变形,局部安全系数低.该数值方法为复杂地质条件下隧洞块体稳定性评价提供了一种有效的分析思路.