Elastic one-return boundary element method and hybrid elastic thin-slab propagator for strong-contrast media with sharp boundaries

In this paper, we developed the theory and algorithm of an elastic one-way boundary element method（BEM） and a corresponding hybrid elastic thin-slab propagator for earth media with sharp boundaries between strong contrast media. This approach can takes the advantage of accurate boundary condition of BEM and completely overcomes the weak contrast limitation of the perturbationtheory based one-way operator approach. The one-way BEM is a smooth boundary approximation, which avoids huge matrix operations in exact full BEM. In addition, the one-way BEM can model the primary-only transmitted and reflected waves and therefore is a valuable tool in elastic imaging and inversion. Through numerical tests for some simple models,we proved the validity and efficiency of the proposed method.

薄板坯夹杂物行为的研究

采用示踪法研究了FTSC薄板坯夹杂物行为。研究结果表明，显微夹杂物主要来源于脱氧产物与钢液面污染物的复合物。大型夹杂物中钙铝酸盐夹杂占56％，复杂化合物夹杂占39％，二氧化硅夹杂约占5％。大型夹杂物主要来源于脱氧产物与中间包液面的污染，水口熔损影响较小。在唐钢一炼钢现行生产条件下，FTSC薄板坯中ω（TO）为25×10^-6，显微夹杂物体积率平均为0．024％，大于50μm的大型夹杂物平均为0．2466mg／（10kg）。显微夹杂中12CaO·7A12O3占62．15％，3CaO·A12O3占24．44％，A12O3占13．41％；显微夹杂中0～5μm的夹杂占85％以上，5～10μm的则占约9％，而大于10μm的夹杂不足5%。

薄板坯连铸结晶器中钢液三维流动的数值模拟

采用高 Re数的紊流 K- ε两方程模型 ,且结合壁面函数法对薄板坯连铸结晶器中钢液的紊流流动进行了有限元数值模拟。在数值模拟中 ,考虑了凝固壳厚度分布对流场的影响。在掌握了结晶器内紊流粘性系数分布规律的基础上 ,将流动域在空间进行了分区 ,采用分区选定有效粘性系数的当量层流模型数值模拟了三维紊流流动 ,结果表明 ,当量层流模型可有效的获得与原紊流时均场基本一致的结果 ,但计算效率显著提高 ,为今后工程上计算薄板坯结晶器中的三维流动和考虑流动影响的凝固过程分析提供了实用的方法 。

非局部摩擦在变薄翻边成形工序中的应用

通过分析变薄翻边工艺受力情况 ,采用Oden等提出的非局部摩擦模型 ,推导出变薄翻边问题的积微分形式的力平衡方程 ,并在简化的情况下 ,利用摄动法求得其近似解。将所得近似解与局部摩擦 (库仑摩擦 )下的解比较可知 。

对“基于薄板理论的采场覆岩关键层的判别方法”的商榷

就工作面宽度与关键层位置判别的关系以及基于薄板模型的关键层判别方法存在的局限性进行了研究。结果表明:一般情况下,各硬岩层的破断顺序是由各硬岩层步距准数所决定的,与工作面宽度无关,因此无论是采用梁模型还是薄板模型对关键层位置的判别结果没有影响;上覆硬岩层几何尺寸并不一定能符合薄板的定义,而且基于薄板模型的关键层判别方法需要工作面宽度才能进行计算,如果工作面宽度小于上覆硬岩层的步距准数,硬岩层将稳定不破断,就无法得到硬岩层的破断距,也就无法通过比较硬岩层破断顺序来确定关键层位置。

薄板坯连轧过程中输送辊对带钢温度场的影响

采用有限元差分法对连铸连轧生产过程的带钢温度场进行模拟.计算中考虑了辐射、对流换热、轧制时与轧辊之间的热传导以及变形热和摩擦热.结果表明,输送辊对带钢温度场的影响相对较小,大约使钢体温度下降14-18℃;精轧前的过程上下表面温差比较大,能达到20-25℃;考虑了输送辊影响的温度场与实测值更相近,符合实际.

纵连板式轨道稳定性分析及上拱整治研究

研究目的:针对持续高温天气下纵连板式轨道上拱变形问题,本文依据弹性薄板理论构建稳定性分析模型,并根据CA砂浆层间黏结强度的内聚力模型,分弹性损伤、层间脱黏以及离缝上拱三个阶段建立系统总能量方程,运用能量变分原理和瑞利-里兹法,确定纵连板式轨道上拱变形的全过程平衡路径及失稳临界条件。研究结论:(1)在运营损伤工况下轨道板失稳的最不利临界温升为20.53℃;(2)钢轨温度力向上分量对单块轨道板的作用合力达19.866 kN,对轨道板上拱的影响较为显著;(3)窄接缝破损可导致层间脱黏阶段临界温升降低3.91%;(4)CA砂浆黏结强度下降20%可导致层间脱黏阶段失稳临界温升下降17.24%;(5)轨道板纵向阻力由55%降低至10%,最小失稳临界温升可降低32.81%;(6)轨道板厚度增加10 mm,最小失稳临界温升可提高6.03%;(7)该研究成果可为纵连板式轨道及其他既有轨道结构的病害整治措施提供理论参考。

工艺参数对薄壁锥形旋压件凸缘平直度的影响

基于Simufact.Forming软件,建立了平板坯料强力旋压的有限元模型,对带平直凸缘的锥形薄壁旋压件的成形过程进行了模拟,并以基于最小二乘法的平面度误差作为凸缘平直度的评价指标,采用单因素试验设计方法,获得了芯模转速、旋轮进给速率、旋轮圆角半径以及旋轮安装角对锥形薄壁旋压件凸缘平直度的影响规律。研究表明:凸缘平直度随着芯模转速的增大而提高,但当芯模转速增大到一定值以后,凸缘平直度不再随其变化;增大旋轮进给速率,凸缘平直度呈降低趋势;旋轮圆角半径和旋轮安装角对凸缘平直度的影响较为复杂,凸缘平直度随其增大而呈现先提高后降低的趋势。依据仿真结果选取较优的工艺参数进一步进行仿真,相比其它各组仿真模拟,得到的凸缘平面度误差值最小。

变薄翻边力的主应力解法

对变薄翻边工艺受力情况和变形性质进行了分析，介绍了一种变薄翻边力的主应力计算方法．

基于共轭梯度法带隔板连续薄壁直箱位移参数的动态Bayes估计

推导了简支薄壁直箱有限条元控制方程,并结合柔度理论解决了带隔板连续薄壁直箱的超静定问题。基于Bayes定理,建立了带隔板连续薄壁直箱位移参数的动态Bayes误差函数,推导了相应的位移参数计算公式,并应用共轭梯度法研究了带隔板连续薄壁直箱位移参数的动态Bayes估计方法,同时给出了连续薄壁直箱位移参数的具体估计步骤,编制了相应的计算程序。通过典型算例分析可知,联合有限条元法和共轭梯度法进行带隔板连续薄壁直箱位移参数的动态Bayes估计是可行的,只需利用若干测点位移即能同时进行多参数估计,且先验信息合理时,迭代过程稳定地收敛于位移参数实际值。

四边简支薄壁箱体空心楼盖竖向荷载下挠度分析

就薄壁箱体空心楼盖这种在大跨度大空间中广泛应用的结构体系,从影响该种楼盖体系的因素出发,对用于分析实心楼盖挠度的拟板法进行了修正.通过两个算例,比较了修正后的拟板法与差分法及Ansys有限元方法得到的挠度值.同时,比较了相同混凝土用量的密肋楼盖与薄壁箱体空心楼盖在相同荷载、边界条件下的工作性能,以此体现在大跨度大空间中,薄壁箱体空心楼盖的优点.

薄壁杆约束扭转的单肢解析化分析方法

针对薄壁杆件约束扭转的基本受力反应分析问题,采用与符拉索夫的经典约束扭转理论截然不同的立论途径,将自由扭转刚度视为调整因素,而将剥离了该抗力效应的薄壁杆件基本体系作为主要分析对象,推导出基于翘曲理论并考虑了自由扭转刚度影响的杆件刚度方程及结间荷载的等效措施。此外,提出了基于微段薄壁杆简化单刚的有效数值化分析方法。上述研究表明,对于钢构件等具有薄壁构型截面形式的杆件,这种单肢解析化分析方法无需进行复杂的截面特性如弯、翘曲惯矩或弯、形心坐标等的分析,力与变形的表达简洁、直接。本文的抗力性能分析和表述方式可为薄壁构件的稳定及畸变等研究提供新的思路切入点。

开口薄壁杆的板件面内拉弯综合抗力体系

针对薄壁杆件力学分析较为复杂的问题,讨论了一种把开口薄壁杆的分析拆分为2个较简单部分的方法。针对薄壁中面内荷载效应的分析问题,首先在适当简化基本应力应变条件的基础上,按平面应力问题分析单肢板件面内荷载效应,然后对其进行向量综合,得到反映开口薄壁杆轴向伸缩、弯曲及翘曲性质的"板件面内拉弯综合抗力体系"及其变形方程;探讨了刚度方程的建立及其计算特点,并与经典理论进行对比。分析表明,在板件面内弯矩定义中引入板件间纵向相互作用力,可简化该体系分析过程和结论,使之具备与平面弯曲问题一致的形式。作为应用举例,推导了求解薄壁截面主轴方向、主轴惯性矩、弯心坐标、主扇性惯性矩的线性方程组,剖析了经典理论中这些截面几何特性对于计算的意义及其效率。

同济路立交桥空心板梁桥加固方案比选

上海同济路立交桥空心板梁在运营多年后出现了纵向贯穿裂缝及大量铰缝破坏,为修复桥面病害,提出了常规加固方案(厚11cm的普通混凝土铺装层)与超高性能混凝土(UHPC)薄层加固方案(厚8cm的普通混凝土铺装层+厚3cm的UHPC铺装层)2种加固方案。为选择合理的加固方案,采用有限元分析软件MIDAS FEA建立了局部及全桥模型,分析了2种方案下空心板梁的破坏模态和桥面铺装层应力,并进行了悬臂梁模拟加载试验。结果表明:UHPC薄层加固方案可以大幅提高结构的极限承载力,较常规方案铺装层的承载力提高85.5%,且能够保持板梁的横向整体受力。因此,该桥选择UHPC薄层加固方案进行维修加固。

利用位移引伸计测定薄板单轴损伤演化曲线的试验方法研究

一套准确而又简便的测试损伤变量的实验方法,对于推动连续介质损伤力学的工程应用是至关重要的。本文系统研究了利用位移引伸计测定薄板材料单轴损伤演化曲线的试验方法。采用引伸计测量大圆弧变截面试样中心部位某一标距段的伸长量,然后计算得到弹性模量的变化,进而确定损伤变量。文中就试样形状尺寸的确定、主损伤区弹塑性大应变的测控和卸载弹性模量的稳定性、与精确测量等关键测试技术问题进行了深入细致的分析和实验研究,并从多角度对该试验方法的正确性进行了实验验证。文中还介绍了该试验方法在确定LY12-CZ铝合金薄板单轴损伤演化曲线的应用,实验表明本文建议的试验方法是简便有效的,初步奠定了发展标准化损伤曲线测试方法的基础。

单向变厚度连续薄板的稳定计算

本文应用传递矩阵法研究了变厚度连续板的稳定计算问题，用解析法和传递矩阵原理建立整极稳定计算的特征方程，该法具有计算简单、节约内存的优点。

冷弯薄壁C形钢柱翼缘转动约束刚度简化计算

畸变屈曲是冷弯薄壁型钢构件的主要破坏模式之一,按翼缘模型计算其弹性畸变屈曲应力时需要确定腹板对翼缘的转动约束刚度.现有转动约束刚度计算公式较复杂,求解过程需要进行一次迭代.为了简化计算过程,提出了冷弯薄壁C形钢柱翼缘转动约束刚度简化计算方法.该方法在Lau和Hancock公式的基础上,结合我国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)中关于腹板和翼缘局部屈曲系数的规定而导出的,并根据Lau和Hancock公式计算结果对其进行了修正.与有限条分析值对比表明:该方法可以准确、方便地计算转动约束刚度,能够应用于冷弯薄壁型钢C形截面柱的设计计算.

四边简支薄壁箱体空心楼盖竖向荷载下挠度计算与分析

就薄壁箱体空心楼盖这种在大跨度大空间中广泛应用的结构体系,分别利用拟板法,差分法,ANSYS 有限元方法对其在竖向荷载作用下进行挠度计算并比较分析。对于密肋楼盖与薄壁箱体空心楼盖在混凝土用量相同的前提下,比较了二者在相同荷载条件下的工作性能。以此体现了在大跨度大空间当中,薄壁箱体空心楼盖的优点;同时,以对其工作性能的分析比较,作为薄壁箱体空心楼盖设计的基础。

薄板坯CSP线连轧过程变形的有限元模拟

借助Marc商用软件 ,采用弹塑性大变形热力耦合有限元法 ,对薄板坯CSP生产线Q2 35钢 15 0 4mm× 4 2mm轧件第 2道次的热轧过程进行轧件温度场分布以及轧制力能参数变化的模拟和分析。结果表明 ,从轧件入口到轧件出口 ,沿轧制方向等效应变逐渐增大 ,最大值为 0 5 7;模拟得到的轧制力为 2 3380kN ,现场轧机记录轧制力为 2 35 37kN ,预测误差为 0 6 7% ,所采用的有限元模拟方法能较好地反映金属的实际变形。

薄板坯连铸带液芯轻压下过程工业试验力学研究

利用工业试验研究了薄板坯连铸带液芯轻压下过程变形抗力及拉坯阻力与轻压下变形量、挤压速度、拉坯速度、铸坯厚度等工艺参数及操作条件之间的关系 ,揭示了轻压下变形过程的力学特点 。