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Parametric Analysis of Tensile Properties of Bimodal Al Alloys by Finite Element Method
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作者 W.L. Zhang S. Li S.R. Nutt 《Journal of Materials Science & Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2009年第2期281-288,共8页
An axisymmetrical unit cell model was used to represent a bimodal Al alloy that was composed of both nano-grained (NG) and coarse-grained (CG) aluminum. Effects of microstructural and materials parameters on tensi... An axisymmetrical unit cell model was used to represent a bimodal Al alloy that was composed of both nano-grained (NG) and coarse-grained (CG) aluminum. Effects of microstructural and materials parameters on tensile properties of bimodal AI alloy were investigated by finite element method (FEM). The parameters analyzed included aspect ratios of CG Al and the unit cell, volume fraction of CG Al (VFCG), and yield strength and strain hardening exponent of CG Al. Aspect ratios of CG Al and the unit cell have no significant influence on tensile stress-strain response of the bimodal Al alloy. This phenomenon derives from the similarity in elastic modulus and coefficient of thermal expansion between CG AI and NG Al. Conversely, tensile properties of bimodal Al alloy are extremely sensitive to VFCG, yield strength and strain hardening exponent of CG Al. Specifically, as VFCG increases, both yield strength and ultimate tensile strength (UTS) of the bimodal Al alloy decreases, while uniform strain of bimodal AI alloy increases. In addition, an increase in yield strength of CG Al results in an increase in both yield stress and UTS of bimodal AI alloy and a decrease in uniform strain of bimodal Al alloy. The lower capability in lowering the increase of stress concentration in NG Al due to a higher yield strength of CG Al causes the lower uniform strain of the bimodal AI alloy. When strain hardening exponent of CG Al increases, 0.2% yield stress, UTS, and uniform strain of the bimodal Al alloy increases. This can be attributed to the increased work-hardening ability of CG Al with a higher strain hardening exponent. 展开更多
关键词 NANOMATERIALS Bimodal alloys finite element method tensile properties Parametric analysis
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An Introductory Note on Finite Element Problems Based on the Eddy Current Testing Approach
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作者 Antônio Flavio Licarião Nogueira Rodolfo Lauro Weinert Leonardo José Amador Salas Maldonado 《Journal of Electromagnetic Analysis and Applications》 2021年第11期145-159,共15页
The paper addresses the first eddy current benchmark problem proposed by the World Federation of Nondestructive Evaluation Centers (WFNDEC). The problem simulates the eddy current response to the presence of an axisym... The paper addresses the first eddy current benchmark problem proposed by the World Federation of Nondestructive Evaluation Centers (WFNDEC). The problem simulates the eddy current response to the presence of an axisymmetric circumferential defect in an Inconel-600 tube. All simulations employ the axisymmetric code of the electromagnetic field simulator Finite Element Method Magnetics. For three different frequencies of excitation, it is explained how the displacement of the detecting coil inside the tube leads to a variation in the impedance of the eddy current coil. Variations of the resistive and inductive components of the impedance with distance from the defect region are used to build the impedance trajectory for each frequency of analysis. 展开更多
关键词 Eddy Current testing finite element analysis Nondestructive Inspection methods
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Finite Element Model of a Filament-Wound Composite Tube Subjected to Uniaxial Tension
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作者 Gyula Szabó Károly Váradi Dávid Felhos 《Modern Mechanical Engineering》 2017年第4期91-112,共22页
The aim of this paper is to demonstrate the mechanical behaviour of a filament-wound composite tube subjected to uniaxial tension by finite element analysis. Uniaxial tensile test experiments have been carried out on ... The aim of this paper is to demonstrate the mechanical behaviour of a filament-wound composite tube subjected to uniaxial tension by finite element analysis. Uniaxial tensile test experiments have been carried out on standard specimen and hose piece in order to verify finite element models and material properties and also to assess failure mode of composite plies. Composite reinforcement plies are modeled as linear orthotropic, while elastomer liners are described by hyperelastic material model. Results of finite element models and experiments show good agreement in the initial phase of uniaxial tension, which justifies utilized material models in the operating range. Results of finite element models show that transverse tension and shear load are dominant under tension. It is determined that principal failure mode of reinforcement plies is intra-ply yarn-matrix debonding caused by intensive shear of rubber matrix. 展开更多
关键词 Filament-Wound Composite Tube uniaxial Tension tensile test DEBONDING DAMAGE finite element analysis
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Integration of nanoindentation and finite element method for interpretable tensile properties:A crossscale calculation method of uneven joints
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作者 Kun GAO Zhiying LIU +2 位作者 Xiuli SHEN Lizhong LANG Shaojing DONG 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第6期233-248,共16页
Nanoindentation testing and its Reverse Analysis Method(RAM)show great potential in understanding the tensile properties of metallic alloys with various microstructures.Nevertheless,the tensile properties of heterogen... Nanoindentation testing and its Reverse Analysis Method(RAM)show great potential in understanding the tensile properties of metallic alloys with various microstructures.Nevertheless,the tensile properties of heterogeneous materials such as nickel-based superalloy welded joints have not been well interpreted by combining the microstructures and nanoindentation results,due to their diverse and complex microscopic zones,which throws shade on the properties of separated zones in the material.Here we demonstrated a new method of implanting nanoindentation results into Finite Element Method(FEM)and applied the method to the welded joints with the zones of various microstructure features.The local properties are calculated by the nanoindentation data using RAM,and used as input of Finite Element(FE)simulation of an identical indentation process,to in turn verify the accuracy and reliability of the reverse model.The simulation results reveal that the global mechanical behaviors,such as Young's modulus,yield strength and strain hardening exponent,are related to the local properties to a great extent.Thus,the global properties can be verified by simulation straight after experiments,taking consideration of local properties and dimension parameters of different zones.It is shown that the maximum error between calculation of RAM and testing is within 5.1%in different zones,and the errors of maximum indentation depth and residual depth obtained by FE simulation are less than 2.4%,which indicates that the method provides a reliable prediction of mechanical properties of superalloy welded joints. 展开更多
关键词 finite element method NANOINDENTATION Reverse analysis method tensile properties Welded joints
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钢-玄武岩混杂纤维混凝土压力管道有限元分析 被引量:1
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作者 吴海林 陈刚 +1 位作者 刘杰 周赟弢 《三峡大学学报(自然科学版)》 北大核心 2024年第1期7-13,共7页
重点研究了掺入钢-玄武岩的混杂纤维混凝土对水电站压力管道外包混凝土承载特性、开裂后裂缝形态以及钢衬和钢筋应力的影响.对10组不同掺量的钢-玄武岩混杂纤维钢筋混凝土试件进行轴向拉伸试验,获得了钢-玄武岩混杂纤维混凝土的相关力... 重点研究了掺入钢-玄武岩的混杂纤维混凝土对水电站压力管道外包混凝土承载特性、开裂后裂缝形态以及钢衬和钢筋应力的影响.对10组不同掺量的钢-玄武岩混杂纤维钢筋混凝土试件进行轴向拉伸试验,获得了钢-玄武岩混杂纤维混凝土的相关力学性能参数.以三峡水电站钢衬钢筋混凝土压力管道结构为例,利用有限元软件对钢-玄武岩混杂纤维的掺入对压力管道钢材应力、管道外包混凝土裂缝扩展与裂缝宽度的影响进行分析.结合三峡水电站压力管道结构的大比尺模型试验结果,对比分析了钢衬钢筋钢-玄武岩混杂纤维混凝土压力管道与常规钢衬钢筋混凝土压力管道两种方案下的钢衬及钢筋应力.结果表明,掺入钢-玄武岩混杂纤维后压力管道结构整体受力更加均匀,且管道外包混凝土的裂缝数量和裂缝宽度也有显著的降低,同时压力管道的钢衬及钢筋应力明显降低. 展开更多
关键词 钢-玄武岩混杂纤维 压力管道 轴向拉伸试验 有限元分析
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碳纤维复合材料层合板钻削后拉伸剩余强度研究
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作者 余芬 崔乃葳 +1 位作者 何振鹏 黎柏春 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期588-594,共7页
拉伸剩余强度是复合材料层合板的一个重要力学性能,对产品的使用寿命起着关键作用。为了研究钻削工艺参数对碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP)层合板钻削后拉伸剩余强度的影响,将所选用的失效准则和刚度退化模式编... 拉伸剩余强度是复合材料层合板的一个重要力学性能,对产品的使用寿命起着关键作用。为了研究钻削工艺参数对碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP)层合板钻削后拉伸剩余强度的影响,将所选用的失效准则和刚度退化模式编写Vumat子程序,在Abaqus软件中建立了CFRP层合板钻削后拉伸有限元模型。通过正交试验探究主轴转速、进给量和钻头顶角对CFRP层合板钻削后拉伸剩余强度的影响。研究结果表明,主轴转速、进给量和钻头顶角都对层合板拉伸剩余强度有显著影响,提高主轴转速,减小进给量和钻头顶角都可以有效地提高层合板钻削后拉伸剩余强度,为实际加工提供参考。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 钻削 拉伸剩余强度 有限元分析 正交试验
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正交异性钢-钢纤维混凝土组合桥面板疲劳极限状态研究
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作者 叶华文 潘威洲 +2 位作者 何建希 叶杨帆 邓雪峰 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期46-52,共7页
为了解正交异性钢-钢纤维混凝土(Steel Fiber Reinforced Concrete,SFRC)组合桥面板的疲劳性能及失效机理,以川南城际铁路临港长江大桥为背景,设计、制作正交异性钢-SFRC组合桥面板足尺模型进行疲劳试验,采用ANSYS软件建立试件有限元模... 为了解正交异性钢-钢纤维混凝土(Steel Fiber Reinforced Concrete,SFRC)组合桥面板的疲劳性能及失效机理,以川南城际铁路临港长江大桥为背景,设计、制作正交异性钢-SFRC组合桥面板足尺模型进行疲劳试验,采用ANSYS软件建立试件有限元模型,研究关键细节的疲劳应力和开裂等情况。基于有限元模型,分析不同设计参数(钢顶板厚度、栓钉布置、SFRC抗拉强度及层厚)下组合桥面板疲劳极限状态的失效模式,并提出了主要控制参数取值建议。结果表明:200万次疲劳加载后足尺模型的实测最大裂缝宽度为0.136 mm,出现在SFRC层上缘,钢结构未开裂,组合桥面板疲劳性能良好;组合桥面板疲劳极限状态主要由SFRC层开裂控制,钢顶板厚度、栓钉布置对组合桥面板疲劳性能的影响较小,SFRC抗拉强度和层厚对组合桥面板疲劳性能影响较大,为主要控制参数;在常规正交异性钢桥面板上铺设薄层(厚度不超过50 mm)SFRC时,SFRC抗拉强度不应小于5 MPa,在常规正交异性钢桥面板上铺设普通SFRC(钢纤维体积含量不高于1%,抗拉强度不高于3 MPa)时,SFRC层厚不宜低于100 mm。 展开更多
关键词 组合桥面板 正交异性钢板 钢纤维混凝土 疲劳失效模式 参数分析 足尺模型试验 有限元法
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一种异形支架结构的多目标优化设计方法 被引量:1
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作者 冯凯 王军 +1 位作者 林君哲 韩清凯 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第1期250-255,共6页
以航空发动机润滑油箱在机匣上安装时所采用的成附件安装结构支架为典型代表,具有复杂结构形式的异形支架,要求具有相对较高的刚度和较轻的质量,为此,建立了综合正交试验方法、有限元分析方法和神经网络拟合方法相结合的一种结构动力学... 以航空发动机润滑油箱在机匣上安装时所采用的成附件安装结构支架为典型代表,具有复杂结构形式的异形支架,要求具有相对较高的刚度和较轻的质量,为此,建立了综合正交试验方法、有限元分析方法和神经网络拟合方法相结合的一种结构动力学特性的优化设计方法,对于具有复杂结构形式的支架结构具有较高的优化设计效率。应用正交试验方法,在支架样件模型的设计变量的可行域内合理地选择零件的解集,使该解集能充分反映优化的目标变量与设计变量之间的关系;使用有限元参数化仿真方法,对选择出的样件模型进行参数化仿真计算,得到解集中每个样件模型对应的优化的目标变量值;基于神经网络拟合方法,基于参数化仿真得到的数据,构建出设计变量与优化目标变量之间的数学模型,并使用多目标优化算法NSGA-Ⅱ进行迭代求解,得到最终优化设计结果;优化样件与初始样件的固有频率相对变化率与仿真计算值基本一致,可以验证支架结构多目标优化设计方法的准确性和有效性。 展开更多
关键词 成附件安装结构 正交试验方法 多目标优化设计 有限元分析
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考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型 被引量:1
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作者 王豪 黄为彬 方兵 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第4期732-738,共7页
针对机床数字化设计中典型结合面建模精度误差较大的问题,提出了一种采用虚拟材料等效结合面静力学特性的方法,建立了考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型,并完成了相应的静刚度测试实验。首先,综合考虑了弹塑性变形机制... 针对机床数字化设计中典型结合面建模精度误差较大的问题,提出了一种采用虚拟材料等效结合面静力学特性的方法,建立了考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型,并完成了相应的静刚度测试实验。首先,综合考虑了弹塑性变形机制和摩擦力的影响,提出了一种新的结合面法向和切向刚度的分析模型;其次,根据不同类型结合面的特点,采用虚拟材料模拟结合面的刚度特性,建立了刚度特性与虚拟材料弹性模量和泊松比的关系,并将其应用于精密数控机床整机的静刚度分析;最后,开展了整机工艺系统的静刚度测试实验,得到了主轴末端X、Y、Z三个方向的刚度分别为26.60 N/μm、41.87 N/μm和40.17 N/μm,并将其与仿真数据进行了对比。研究结果表明:不考虑结合面影响的模型相对误差将近17%,而考虑结合面影响的模型相对误差在5%以内,验证了考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型的有效性;采用虚拟材料等效结合面静力学特性的方法可作为机床数字化设计的一种可行的方法。 展开更多
关键词 机床数字化设计 虚拟材料法 结合面静力学特性 静刚度测试 有限元静力学分析模型 弹塑性模型
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超高性能混凝土弯拉与轴拉性能试验与有限元分析
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作者 邢凯迪 邢颖 李伟 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第31期13521-13530,共10页
作为一种新型超高性能材料,超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)的力学性能研究得到国内外众多学者的关注。相比于普通混凝土,UHPC的巨大优势体现在抗拉性能方面,而关于UHPC抗拉性能的测试还没有较为成熟可靠的方法... 作为一种新型超高性能材料,超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)的力学性能研究得到国内外众多学者的关注。相比于普通混凝土,UHPC的巨大优势体现在抗拉性能方面,而关于UHPC抗拉性能的测试还没有较为成熟可靠的方法。因此制作了一组哑铃形试件和两组棱柱体试件,分别开展单轴拉伸和弯曲拉伸试验对UHPC的拉伸性能展开研究,结果发现,单轴拉伸试验的开裂应变约为200微应变,是普通混凝土的2倍;由于钢纤维的桥接作用,四点弯曲试验的初裂应力和弯曲强度比单轴拉伸试验的分别高了26.7%和96.2%;对单轴拉伸试验得到的应力-应变曲线进行拟合分析建立了UHPC抗拉应力-应变关系;在此基础上,结合混凝土损伤塑性模型建立了数值研究模型,以便于试验条件不足的情况下开展关于UHPC材料在大型构件中的研究。 展开更多
关键词 UHPC 单轴拉伸试验 有限元分析 轴拉本构模型
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滚压螺旋肋灌浆套筒对中搭接性能试验及有限元分析
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作者 刘力瑞 姜洪斌 +1 位作者 马福金 代琳瑶 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期90-100,共11页
为响应发展新型、节能、高效的建造方式的要求,提出一种采用滚压加工工艺加工无缝钢管制作而成的螺旋肋套筒,该种套筒具有造价低、制造工艺和施工技术简单的优点,并且加工而成的螺旋肋可大幅提高套筒与灌浆料之间的机械咬合力。在传统... 为响应发展新型、节能、高效的建造方式的要求,提出一种采用滚压加工工艺加工无缝钢管制作而成的螺旋肋套筒,该种套筒具有造价低、制造工艺和施工技术简单的优点,并且加工而成的螺旋肋可大幅提高套筒与灌浆料之间的机械咬合力。在传统灌浆套筒连接接头性能研究的基础上,创新性地提出一种对中搭接套筒连接形式,并采用螺旋肋套筒制作了14个对中搭接灌浆套筒试件,进行单向拉伸试验研究其力学性能。此外,利用ABAQUS进行灌浆套筒试件的有限元模拟,并与试验结果进行对比分析。结果表明:套筒连接试件搭接长度取10d时具有足够的锚固性能;套筒内部钢筋应变随距加载端距离的增加而迅速减小,并随外荷载的增加而增大;滚压螺旋肋套筒表面各位置应变均较小,套筒具有足够的安全冗余,靠近钢筋侧的轴向应变大于其他位置,且在套筒中部以轴向拉应变为主,套筒端部以环向拉应变为主;有限元模拟结果与试验结果吻合度较高,模型对于该实验具有一定的适用性。 展开更多
关键词 灌浆套筒 螺旋肋 对中搭接 单向拉伸试验 有限元分析
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飞机双角拉伸接头的刚度可靠性灵敏度分析
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作者 许新 苏长青 +1 位作者 金嘉靖 杜兴盛 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期263-268,共6页
根据双角拉伸接头的结构特征,在ANSYS经典界面中采用自底向上法对双角接头进行建模,在施加水平拉力的作用下得出不同工况的随机参数对接头连接刚度的影响规律,找到对双角接头可靠性影响最大的关键参数为底板厚度。从可靠性的角度出发,... 根据双角拉伸接头的结构特征,在ANSYS经典界面中采用自底向上法对双角接头进行建模,在施加水平拉力的作用下得出不同工况的随机参数对接头连接刚度的影响规律,找到对双角接头可靠性影响最大的关键参数为底板厚度。从可靠性的角度出发,根据双角拉伸接头的最大位移不能超过允许值的失效准则,定义双角拉伸接头的极限状态方程。结合灵敏度技术和有限元分析方法,采用拉丁超立方抽样法计算出6种工况下随机参数的可靠性灵敏度,确定随机参数的统计特性对双角拉伸接头可靠性的影响程度。在设计、制造、使用该连接结构时要优先考虑起到积极影响的随机参数并控制起到消极影响的参数。为飞机连接结构的故障预防、结构设计和优化设计提供一定的参考依据。 展开更多
关键词 双角拉伸接头 连接结构 有限元分析 可靠性灵敏度 拉丁超立方抽样法
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基于振动台的超高周振动疲劳试验方法研究
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作者 王昭晗 陈永辉 +2 位作者 杭超 潘凯 燕群 《工程与试验》 2024年第2期57-60,共4页
针对航空发动机压气机、涡轮叶片部件在服役时面临的超高周疲劳问题,基于振动台的工作特性,利用有限元软件设计了一种可实现1500Hz以上的振动疲劳试样,建立了一套可模拟叶片结构振动的高频振动疲劳试验系统,并完成振动疲劳试验。结果表... 针对航空发动机压气机、涡轮叶片部件在服役时面临的超高周疲劳问题,基于振动台的工作特性,利用有限元软件设计了一种可实现1500Hz以上的振动疲劳试样,建立了一套可模拟叶片结构振动的高频振动疲劳试验系统,并完成振动疲劳试验。结果表明,振动台超高周振动疲劳试验结果与已开展的旋转弯曲疲劳试验结果趋势基本一致,该试验方法具有较好的可靠性,可作为金属材料超高周疲劳性能验证的手段之一。 展开更多
关键词 航空发动机 有限元分析 振动台 超高周疲劳 试验方法
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双曲面球型减隔震支座震后自复位性能研究
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作者 王勇 顾海龙 +1 位作者 宋建平 李恒跃 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期84-90,共7页
为研究桥梁双曲面球型减隔震支座的震后自复位性能并评价现有表征方法,采用公式推导、试验和有限元计算方法,综合对比分析支座的静态残余位移和震后残余位移。基于支座结构推导静态残余位移理论公式,并以竖向设计承载力5000 kN支座为例... 为研究桥梁双曲面球型减隔震支座的震后自复位性能并评价现有表征方法,采用公式推导、试验和有限元计算方法,综合对比分析支座的静态残余位移和震后残余位移。基于支座结构推导静态残余位移理论公式,并以竖向设计承载力5000 kN支座为例,进行支座自复位性能的拟静力试验验证;进行双曲面球型减隔震支座模拟地震振动台试验,分析静态残余位移和震后残余位移的差别;以32 m跨典型铁路混凝土简支箱梁为背景,建立MIDAS Civil有限元模型,通过非线性时程分析方法,分析单次和连续2次地震波输入工况下支座的震后残余位移和自复位能力。结果表明:支座静态残余位移为支座等效曲率半径与支座等效摩擦系数的乘积,支座自复位性能的静态残余位移与理论值较为符合,二者偏差为4.92%;振动台试验和非线性时程分析下的支座震后残余位移平均值均为2 mm左右,均低于静态残余位移的5%;双曲面球型减隔震支座支承下的桥梁减隔震体系可以避免产生累积性的震后残余位移,具有强复位能力,而目前用静态残余位移来评价双曲面球型减隔震支座的震后自复位性能较为不妥。 展开更多
关键词 桥梁工程 双曲面球型减隔震支座 震后自复位性能 残余位移 振动台试验 时程分析 有限元法
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Numerical Simulation and Measurement of Dynamics of Testing Gun Mount
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作者 Zhang Jian He Lei Zhou Kedong 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期197-202,共6页
In order to decrease the impact on shooting accuracy caused by human factors in the machine gun type approval testing,a new type testing gun mount system was developed to replace gunner to conduct the automatic shooti... In order to decrease the impact on shooting accuracy caused by human factors in the machine gun type approval testing,a new type testing gun mount system was developed to replace gunner to conduct the automatic shooting.The finite element model was first established and then the natural characteristics of the system were obtained by calculation.On basis of calculation results,the modal testing system was set up and the experimental points,including the exciting points and the measure points were determined.Finally,modal experiment of the system was carried out and the experimental modal parameters were obtained.The simulation and experiment results indicate that the dynamic characteristics of the system have a rational matching with the shooting frequency and the finite element model were well demonstrated.The study provides a new way for shooting accuracy test in type approval testing of firearms and possesses reference value for dynamic modification and optimization design. 展开更多
关键词 testING GUN MOUNT structure design finite element method MODAL analysis vibration test
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Assessment of mechanical properties of aluminium alloy welded joint using small punch test
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作者 乔及森 唐薛琴 +1 位作者 陈剑虹 朱亮 《China Welding》 EI CAS 2007年第2期35-39,共5页
The small punch test technique (SPT) was used to evaluate the mechanical properties of various materials and the basic method to test material tensile mechanics peqeormance from an inverse finite element ( FE) ari... The small punch test technique (SPT) was used to evaluate the mechanical properties of various materials and the basic method to test material tensile mechanics peqeormance from an inverse finite element ( FE) arithmetic with SPT was put forward. The research shows that specific tensile mechanical behavior and strain-stress distribution of each district of weld seam can be accurately determined by small punch test. Therefore, mechanical behavior of the inhomogeneous joint can be predicted by a numerical model. The simulation comes to good agreement with experimental data. 展开更多
关键词 small punch test inverse finite element procedure uniaxial tensile behavior aluminium alloy butt joint
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基于应变的高钢级管道环焊接头失效评定方法 被引量:4
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作者 王旭 帅健 +2 位作者 张圣柱 王如君 多英全 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期121-130,共10页
基于应变的失效评定图程序(Strain Based Failure Assessment Diagram,SBFAD)可以提高大范围屈服条件下的管道及环焊接头的断裂评估准确性。本文构建了含缺陷的X80管道环焊接头数值分析模型,详细阐释了SBFAD方法及其评估曲线的影响因素... 基于应变的失效评定图程序(Strain Based Failure Assessment Diagram,SBFAD)可以提高大范围屈服条件下的管道及环焊接头的断裂评估准确性。本文构建了含缺陷的X80管道环焊接头数值分析模型,详细阐释了SBFAD方法及其评估曲线的影响因素,明确了不同等级评估曲线的应用场景,并基于X80管道环焊接头的实测力学性能定量评估了含缺陷的X80管道环焊接头临界应变承载能力。研究结果表明:(1) Budden提出的SBFAD方法按照评估曲线的不同,可分为Option 1、Option 2和Option 3,其修订后的Option 1M和Option 2M曲线的非保守性大幅降低。BS 7910提供的Option 2要比基于Budden修订的Option 2M曲线的评估结果更为激进。(2)基于SBFAD方法中的Option 2曲线评估较大尺寸的缺陷可能会呈现非保守的结果。材料的应变硬化指数(n)值对Option 2曲线几乎没有影响,而随着n值的减小,Option 3曲线会缓慢上移,随着n值的增大,SBFAD曲线的截止线值呈明显递减趋势。(3)现有的Option 2曲线无法体现强度匹配系数的影响。随着焊缝强度匹配系数的增加,Option 3曲线逐渐上移,上移幅度则与缺陷尺寸相关,Option 2曲线在评估等匹配焊接缺陷时具备较高精度,在评估强度高匹配的焊接缺陷时,其结果可能过于保守,而在评估强度低匹配的焊接缺陷时,其结果可能是非保守的。(4)基于X80管道环焊接头的实测力学性能对其临界应变承载能力进行评估(缺陷尺寸和断裂韧性固定),Budden提出的Option 1M的评估结果最为保守,基于BS 7910-2019的Option 2评估结果最为激进。结论认为,基于SBFAD方法评估的保守性与其评估曲线、评估参数的选择密切相关,应针对评估需求选择合适的评估参数及合理的评估曲线以避免出现非保守的评估结果,研究结果为X80管道环焊接头的工程失效评估提供了理论与技术支撑。 展开更多
关键词 有限元分析 拉伸试验 基于应变 失效评定图 天然气管道 环焊接头 断裂评定 应变承载能力
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基于红外热像法的金属裂纹扩展研究 被引量:1
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作者 肖汉斌 秦佳乐 +3 位作者 祝锋 罗洋溢 裴雪冬 刘敏 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期64-69,共6页
疲劳裂纹是金属结构件在工程实际中常见的失效形式之一,裂纹的扩展则会导致大部分塑性功以热量的形式耗散,因此基于红外热像法的金属结构温度监测是实现裂纹扩展评估的有效方法之一。本文分析了金属裂纹扩展过程中材料的热耦合方程,使用... 疲劳裂纹是金属结构件在工程实际中常见的失效形式之一,裂纹的扩展则会导致大部分塑性功以热量的形式耗散,因此基于红外热像法的金属结构温度监测是实现裂纹扩展评估的有效方法之一。本文分析了金属裂纹扩展过程中材料的热耦合方程,使用ABAQUS软件进行直接热力耦合数值模拟,揭示了塑性功转化系数、拉伸速度对单轴拉伸载荷下含裂纹的Q235试件表面温度变化的影响规律,并基于红外热像仪测量试验得到了同数值模拟吻合度较高的结果,以此验证了此规律的正确性。结果显示,拉伸过程中试件表面温度经过平稳阶段、稳步上升阶段。裂纹扩展过程中,试件表面温度最高点位于裂纹尖端前方。同时拉伸速度越大,试件断裂时间短,裂纹扩展过程中热损失越小,试件表面温升越大。该结果对金属结构的裂纹监测和预警具有重要意义。 展开更多
关键词 裂纹扩展 红外热像法 单轴拉伸 有限元分析
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基于数字图像相关光测法的CFRP测试与分析 被引量:2
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作者 李十泉 刘荣桂 +1 位作者 朱奇 吴文鑫 《江苏大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2023年第1期112-116,124,共6页
为了开展碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced plastics, CFRP)片材的拉伸弹性模量和弯曲模量测试,对CFRP试件进行拉伸试验和三点弯曲试验,同时开展了电测法和数字图像相关(digital image correlation, DIC)光测法的测量与分析... 为了开展碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced plastics, CFRP)片材的拉伸弹性模量和弯曲模量测试,对CFRP试件进行拉伸试验和三点弯曲试验,同时开展了电测法和数字图像相关(digital image correlation, DIC)光测法的测量与分析.研究结果表明:通过电测法与DIC光测法测得的拉伸弹性模量分别为19.1 GPa和19.3 GPa,结果较为接近;通过电测法和DIC光测法测得的弯曲模量分别为18.5 GPa和19.2 GPa,结果相差较大;基于轴拉试件的电测法数据,建立了三点弯曲有限元模型,电测法分析得到的试件位移场、应变场与DIC光测法分析结果吻合,验证了DIC光测法计算结果的可靠性;与电测法相比,DIC光测法具有非接触、场域测试特性等优点,可用于实时监测试件面域位移场,从而得到其面域应变场. 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 拉伸试验 三点弯曲试验 数字图像相关光测法 有限单元法
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单箱双室波形钢腹板-钢底板组合梁滑移效应研究 被引量:2
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作者 刘世忠 毛亚娜 +2 位作者 马驰 徐浩 贡保甲 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期47-54,共8页
为了解剪切变形、剪力滞效应及滑移效应对单箱双室波形钢腹板-钢底板组合梁力学性能的影响,基于能量变分原理,推导该类组合梁的总挠度、界面滑移量及正应力解析解。以某等截面简支单箱双室波形钢腹板-正交异性钢底板组合梁为背景,通过... 为了解剪切变形、剪力滞效应及滑移效应对单箱双室波形钢腹板-钢底板组合梁力学性能的影响,基于能量变分原理,推导该类组合梁的总挠度、界面滑移量及正应力解析解。以某等截面简支单箱双室波形钢腹板-正交异性钢底板组合梁为背景,通过理论分析、模型试验和有限元计算相结合的方法,分析考虑滑移效应的组合梁关键截面总挠度、界面滑移量及混凝土顶板横向正应力。结果表明:在集中荷载作用下,组合梁的总挠度、界面滑移量和横向正应力的解析解与实测值及有限元解吻合良好;由于附加弯矩的存在,剪切变形及界面滑移效应对组合梁总挠度的影响均不能忽略;组合梁的总挠度和界面滑移量随剪力钉抗剪刚度的增大不断减小,但减小的趋势逐渐放缓。施工设计时,可将剪力钉的抗剪刚度控制在挠度变化趋于平缓的范围内。 展开更多
关键词 波形钢腹板-钢底板组合梁 滑移效应 能量变分原理 界面滑移量 挠度 理论分析 模型试验 有限元法
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