纯剪状态下蜂窝梁腹板的弹性屈曲分析

该文利用有限元软件建立正六边形孔蜂窝梁腹板在纯剪应力状态下的有限元模型,研究四边简支开孔板在纯剪状态下的屈曲模式,分析孔洞尺寸对蜂窝梁腹板屈曲临界应力的影响,提出纯剪状态下开孔板的屈曲系数计算公式,得到蜂窝梁开孔腹板在纯剪状态下的高厚比限值。研究表明,单孔板和双孔板的最大屈曲平面外位移处的连线均与水平方向呈45°,四孔板和六孔板则有2种屈曲模式;蜂窝梁腹板孔高比和距高比是影响开孔板屈曲临界应力的主要因素,建议对于剪力作用较大的蜂窝梁腹板取孔高比γ<0.5,距高比0.4<β<0.5的孔洞尺寸,使得容易实现稳定性和经济性要求;拟合的开孔板屈曲系数公式误差不超过5%,具有良好的精度。

921A钢纯剪切帽状试件绝热剪切变形的数值模拟

结合相关实验,通过一系列基于921A钢纯剪切帽状试件的SHPB数值模拟,研究试件的绝热剪切行为,分析试件内绝热剪切带(ASB)的产生、发展以及相应的试件温度场分布。研究发现:ASB是通过剪切区两端高温高应变的不稳定区域的扩展而形成;ASB的扩展速率与加载速率相关;在本文加载速率范围内,ASB带宽无明显变化,均为约70μm,基本与所设计的试件剪切区宽度一致;且对应所有加载速率,ASB均为形变带。

橡胶纯剪试件变形与断裂的有限元分析

用非线性有限元法分析橡胶纯剪试件变形与理想纯剪变形之间的差异。结果表明试件中心接近纯剪,但是靠近自由边界的区域应力比较复杂,受自由边界影响的区域随应变的增加而减小,试件的宽高比越大变形越接近理想纯剪变形。对橡胶纯剪试件存在中心裂纹和边缘裂纹时的撕裂能进行计算,断裂形成大裂纹时撕裂能与裂纹尺寸无关,有限元解与以前的结果吻合较好;对于小裂纹,撕裂能与裂纹尺寸成线性关系。同时分析不同材料模型对橡胶纯剪试件变形和断裂的影响。分析表明,不同应变能函数的材料模型模拟的结果略有不同。

薄壁结构的平面纯剪单元

本文提出一种平面纯剪单元,它是由可变节点三角形与四边形平面应力等参元退化而成.它与三节点等参轴力杆单元组合时可以精确地模拟薄壁结构中杆与蒙皮之间的剪流作用.

典型加筋壁板纯剪切工况有限元模拟

针对典型加筋壁板纯剪切试验夹具,利用Abaqus软件对该纯剪切工况进行模拟,验证夹具设计的合理性。采用一维、二维和三维单元相结合的方式,显著提高计算效率。从壁板承受面内剪力角度分析加筋壁板的整体受力情况。计算结果表明,整体模型von Mises应力呈现中心对称性,壁板芯边界上距加载端较远区域应力分布均匀,满足纯剪切条件;壁板向加筋条的载荷传递效率较低;夹头螺栓附近应力呈现较好的对称分布。

橡胶纯剪试件断裂力学分析

在橡胶材料纯剪试件中,当裂纹的长度和试件的高度尺寸接近时,应变能释放率与裂纹尺寸无关,由于存在这个特点,纯剪试件经常被用来研究橡胶材料的断裂属性。文中对橡胶纯剪试件在试件中心线上分别存在中心裂纹和边缘裂纹,以及粘接界面分别存在中心裂纹和边缘裂纹的情况进行非线性有限元分析,并将有限元计算的应变能释放率与已存在的解进行比较。对于长裂纹,有限元解与已存在的解吻合较好;但是对于小裂纹,有限元解与已存在的解之间仍然存在一些差异。

松砂直剪试验中的经典与非经典场量数值分析

采用改进的离散元软件,模拟分析了松散砂土直剪试验中的经典与非经典场量.经典场量包括应力、应变、速度场以及应力路径;非经典场量包括转动场、组构和配位数等.分析了剪切过程中经典与非经典场量的变化规律,探讨了两种场量之间的联系.研究结果表明,非经典变量是经典变量的微观本质体现.

纯剪切应变状态下天然橡胶元件的疲劳损伤特性

应用有限元分析与计算技术研究了橡胶元件实现纯剪切状态的设计要求,并计算了其5种疲劳损伤评价参数;通过加载扭转角位移实测了环形橡胶剪切试件的纯剪切疲劳损伤寿命,观察了该试件的疲劳失效位置和裂纹扩展方向;建立了疲劳损伤评价参数与纯剪切疲劳损伤寿命的幂函数模型。结果表明,环形橡胶剪切试件的内径与其厚度及高度的比值均约为10时,承载后可近似实现纯剪切应变状态;以转矩下降率25%为失效标准时,填充炭黑天然橡胶试件的纯剪切疲劳损伤寿命与其角位移、对数主应变、应变能密度、柯西主应力及剪切应变均存在较强的幂函数关系;环形橡胶剪切试件的裂纹扩展方向与其轴线方向成约45°角,且裂纹的产生位置为试件的应变集中区域。

静力作用下灌注膨胀水泥浆套管连接性能试验研究

对灌注膨胀水泥浆套管连接在纯弯和弯剪两种荷载条件下的试验和有限元分析研究。通过试验发现灌注膨胀水泥浆套管连接在静力荷载作用下具有较高的承载力并且具备较好的延性,在有限元分析研究中建立了合理的分析模型,得到了灌注膨胀水泥浆套管连接内浆体及内外管在外荷载作用下的应力分布情况,并与试验结果进行了对比,验证了分析模型的可靠性。

纯剪切模式介电弹性体发电机发电特性

为研究介电弹性体发电机的发电特性,基于COMSOL有限元软件建立了在纯剪切拉伸方式下的介电弹性体发电机有限元仿真机电耦合模型。该模型基于Yeoh超弹性材料本构,同时耦合发电机膜内静电力,根据可变电容理论对发电机电容变化及发电效果进行研究。设计了可Y向预拉伸的纯剪切拉伸装置,并在不同预拉伸条件下对发电机薄膜样本进行了拉伸实验,分析了其电容变化及发电效果。对比了仿真数据与实验结果,仿真模型的电容变化与实验测得的电容变化情况基本吻合,仿真模型一个周期内的输出电压变化与实验测得的电压变化基本吻合。实验及仿真结果表明,在相同的拉伸条件下,Y向预拉伸增大了初始电容及电容变化速率,且当Y向预拉伸λ=1时的上升电压为83V,而λ=2时的上升电压达到252V,改善了发电性能。本文提出的介电弹性体发电机新的研究方法为发电机样机设计提供了新的思路。

基于不同开孔位置RC梁受弯性能试验

为了探究开孔水平位置对RC梁受弯承载力的影响,通过物理试验方法对一批RC梁进行受弯加载试验,在梁腹部纯弯段和剪弯段分别开孔以探究RC梁的受弯性能.在梁腹部设置不同的开孔位置参数,并运用有限元软件ABAQUS进行模拟计算.结果表明:数值模拟结果与试验结果具有较好的一致性,验证了有限元模拟的正确性.在梁腹部不同位置进行开孔对RC梁受弯承载力的影响不同,梁腹部纯弯段开孔对RC梁的受力性能影响不大,而剪弯段开孔会使梁的抗弯能力明显降低.

拉/剪载荷下橡胶材料的Mullins诱导各向异性研究

使用矩形橡胶试样依次进行不同位移载荷水平下纯剪切和轴向拉伸/纯剪切试验,研究橡胶材料在拉/剪载荷作用下的Mullins软化诱导各向异性。试验结果表明,橡胶纯剪切试样在经过轴向拉伸后,由于Mullins软化诱导各向异性的影响,再进行纯剪切试验会使试样的横向刚度增大。利用试样的轴向拉伸/纯剪切试验数据,拟合得到相应的Mullins软化控制参数,反映Mullins软化诱导各向异性对剪切试样横向刚度的影响。分别对纯剪切试样在2种试验载荷作用下的横向刚度曲线进行有限元数值模拟,仿真估计值与试验值的残差平方和均值的对比结果表明,考虑Mullins软化诱导各向异性可以显著提高拉-剪载荷作用下橡胶元件横向剪切刚度的预测精度。

应力偏量的三种分解形式与统一屈服准则

本文阐述了应力偏量的三种分解形式,给作者早先提出的统一屈服准则以新的物理解释。

等通道转角挤压-扭转的纯铜变形行为模拟

采用DEFORM-3D有限元模拟软件对纯铜等通道转角挤压-扭转(ECAP-T)进行模拟研究,研究变形过程中试样的等效应力和等效应变分布及变形路径对等效应变分布的影响,对变形后晶粒的细化效果进行分析.结果表明:相对于单纯ECAP变形,ECAP-T具有更大的应变量和更好的晶粒细化效果;多道次挤压后试样沿Bc路径的等效应变分布最均匀,沿A路径较差;ECAP等效应变主要集中在试样的中心部位,但ECAP-T等效应变主要集中在试样表面;ECAP-T变形后沿Bc路径的晶粒细化均匀性最好,Ba路径次之,A路径最差,且变形后试样纵截面上外侧点的变形均匀性比中心处好.

钢板混凝土单元平面内纯剪受力行为

针对钢板混凝土剪力墙单元平面内纯剪情况,通过对其受力行为的分析,给出面内纯剪设计承载力的建议计算式.基于钢材的弹塑性增量本构关系对单元在钢板屈服后的变形发展进行了数值模拟,通过与试验结果的对比,表明给出的推荐计算式对极限承载力有一定的安全储备,对于屈服承载力具有较高的计算精度。

纯剪切球磨剥离制备石墨烯的实验研究

石墨烯独特的二维晶体结构要求其在机械剥离制备过程中,如何能够保存其二维晶格结构的同时,获得较大径厚比的石墨烯片层成为关键问题。文中以纯剪切球磨剥离制备石墨烯的新型球磨设备为研究对象,结合石墨片层断裂行为的微观机理,基于EDEM离散元仿真软件仿真分析此新型球磨设备中磨球能够提供的剪切能量,确定一定的实验工艺参数制备石墨烯样品,用拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)对样品进行层数评估和形貌表征。结果表明,此新型球磨设备提供的剪切能量满足剥离制备石墨烯所需的能量要求,经对实验制备样品的表征分析,得出此设备能够制得约10层的石墨烯,并且有利于保存石墨片层的大小。

强织构纯钨金属中绝热剪切失稳行为的演化与调控

具有高绝热剪切敏感性的高密度、高强度金属一直是动能穿甲弹的首选材料,绝热剪切失效导致的弹体端部“自锐”效应能够有效提升其侵彻打击能力.本文通过轧制变形预先在纯钨板材中引入强织构组织,动态单轴压缩实验和微观结构表征显示:强烈的择优取向设计是实现难熔重金属中绝热剪切失稳的重要手段.结合介观晶体塑性模拟研究,我们系统分析了强织构纯钨中绝热剪切带(Adiabatic Shear Band,ASB)形成与演化的过程,包括:局部剪切变形的开启与扩展;剪切区内热塑性累积至变形失稳;热塑性流动形成ASB并生长的不同阶段;揭示了各向异性动态剪切失稳行为的微观机制.同时,我们通过调控变形工艺获得了以不同晶体取向为主的轧板织构,研究了织构演化及取向空间分布变化对动态失稳行为的重要影响,明确了织构设计调控力学行为的有效性.