基于三剪统一强度准则的厚壁圆筒自增强分析

基于三剪统一强度准则,考虑材料应变强化效应、包辛格效应、拉压异性及中间主应力的影响,采用双线性强化材料模型对厚壁圆筒进行自增强分析,得到了厚壁圆筒加载应力、残余应力和工作应力的解析解,提出了最佳自增强压力的计算方法,探讨了拉压比、强度准则变化参数的影响,比较了自增强处理和非自增强处理及双线性强化模型和理想弹塑性模型厚壁圆筒的应力分布差异。研究结果表明：厚壁圆筒的最佳自增强压力随半径比和强度准则参数的增大而增大;工作时的最大等效应力随半径比和强度理论参数的增大而减小,随拉压比的增大而增大;自增强等效应力的最大值在弹塑性分界面处,且应力沿壁厚的分布较均匀;与理想弹塑性模型相比,双线性强化模型所对应的弹塑性分界面半径和残余应力较小,且随着自增强压力的增大,两种模型的差值越来越大;等效应力随半径比的变化规律可为厚壁圆筒选择合理的壁厚提供一定的参考;自增强技术可改善厚壁圆筒工作时的实际应力分布,提高其极限承载能力。     

含缺陷自增强厚壁圆筒塑性极限载荷分析

基于有限元理论,建立内壁含椭球形凹坑的厚壁圆筒有限元模型,模拟厚壁圆筒自增强过程的应力应变。采用三种不同的方法计算含凹坑缺陷的自增强厚壁圆筒的结构极限载荷,给出不同尺寸缺陷对极限载荷的影响规律。通过对比自增强与非增强条件下的极限载荷,表明自增强技术不能有效提高厚壁圆筒的极限承载能力,但在结构极限载荷下,含凹坑缺陷的自增强厚壁圆筒存在一个缺陷尺寸相对不敏感区,对提高结构的安全性是有利的。     

关于厚壁圆筒自增强容器的理论研究

基于第四强度理论的观点，推导出了确定厚壁圆筒自增强处理时最佳弹塑性界面半径的计算公式；并进一步推导出了经过自增强处理的压力容器的最大允许工作内压的公式，最后为工程实际提出了自增强厚壁圆筒最大工作压力的控制条件。其理论及公式具有一定的理论与实用价值。     

厚壁圆筒自增强处理的数值模拟

弹塑性理论的自增强技术可以提高厚壁圆筒的承载能力,推导了厚壁圆筒在内压作用下的自增强压力,并基于ANSYS分析结果对解析值进行验证。采用三个载荷步加载,对厚壁圆筒的自增强处理过程进行了弹塑性有限元模拟分析,得出了不同阶段应力的分布规律。在弹性状态下,分析值与解析值误差小于0.4%,从而验证了模拟分析的可靠性。在分析过程中得到的一些值得注意的规律及图形可供工程设计时参考,也使得弹塑性理论公式中参数间的关系和变化规律更清晰。     

含整圈周向内裂纹厚壁圆筒的极限载荷

基于von Mises屈服准则,考虑厚壁圆筒三向应力分布的不均匀性以及厚壁圆筒的几何特性,推导出了含整圈环向内裂纹厚壁圆筒在内压和轴向力共同作用下的理想弹塑性材料极限载荷表达式,并进行了有限元验证。结果表明,理论解与有限元结果接近,且理论解偏保守。     

高压厚壁圆筒的动态承载能力

本文基于对厚壁圆筒形构件动态自增强的研究成果，提出了高压厚壁圆筒的屈服点疲劳设计准则，确定了高压厚壁圆筒的动态承载能力，分析比较了按不同静态强度设计准则设计的高压厚壁圆筒的动态强度，指出了高压厚壁圆筒的动态承载极限。     

热-机械载荷下厚壁圆筒自增强压力优化分析

理论上推导了厚壁圆筒在内压及热载荷共同作用下的最佳自增强压力,并基于ANSYS的优化分析结果对理论解进行了验证。结果表明最佳自增强压力的理论解与数值解一致,最大误差不超过1%;另外,不考虑热载荷进行自增强后,会增大工作状态下厚壁圆筒内外壁应力差,降低结构的疲劳强度;工程上可根据本文解析解进行自增强处理,以提高厚壁圆筒的承载能力。     

厚壁圆筒在内压和轴向力复合载荷作用下的极限载荷

基于理想弹塑性材料假设和Von—Mises屈服准则,考虑厚壁圆筒三向应力分布的不均匀性以及圆筒的几何特性,推导给出了厚壁圆筒在内压和轴向力共同作用下的极限载荷表达式。文中的理论解与前人的解比较结果表明,文中的解比现有解精确,用于薄壁圆筒时,其解与现有的薄壁解一致。     

厚壁圆筒安定问题的统一解析解

采用双剪统一强度准则对理想弹塑性材料的厚壁圆筒进行安定性分析,得出了厚壁圆筒加载应力、残余应力及安定极限压力的统一解析解。所得的解不仅能包含以往基于Tresca准则、Mohr—Coulomb准则和广义双剪准则的结果,而且给出一系列新的结果。这些结果能考虑材料的拉压强度差效应及中间主应力效应,因而适应于多种材料。最后,利用所得的解研究了材料的中间主应力效应和拉压强度差效应对厚壁圆筒安定极限压力的影响。结果表明：当考虑材料的拉压强度差效应及中间主应力效应时,厚壁圆筒安定极限压力将明显提高。     

自增强液压缸缸筒理论计算与仿真分析

基于Mises塑流条件、有限元理论、Lame公式对自增强厚壁圆筒进行分析,得到加载应力、卸载应力、残余应力及工作应力的解析解,并推导出弹塑性界面半径公式。为了验证理论公式的准确性,首先借助有限元分析软件ANSYS,建立了1/4径向横截面的平面应变轴对称自增强厚壁圆筒的结构模型,然后模拟了模型在加载、卸载、工作工况下缸筒壁应力的分布情况,最后从ANSYS中提取仿真数据到MATLAB进行数值模拟计算,通过有限元分析与理论计算,证明理论推导得出的自增强缸筒应力解析解与仿真分析结果是相符的。     

硅橡胶机械强度改进方法的研究

使用以硅橡胶为绝缘材料的新一代高压复合绝缘子是解决输变电线路污闪问题行之有效的方法，针对复合绝缘子用硅橡胶生产和运行中存在的主要问题，从添加补强材料白炭黑（最佳用量在35份左右）和改变硫化时间（最佳硫化时间8min）两方面入手进行试验，研究如何改善硅橡胶的机械强度尤其是抗撕裂强度。     

剧烈塑性变形制备高强度高导电纯铜的研究

研究了纯铜多道次反复镦压剧烈塑性变形后的组织、力学性能及导电性能。结果表明,通过反复镦压能在保持试样原始形状和尺寸的情况下在材料内部累积很大的应变,实现材料组织的超细化,退火纯铜经B路线15道次反复镦压变形后,晶粒细化至亚微米级。随镦压次数的增加,纯铜的硬度和抗拉强度明显提高,抗拉强度达到459.1MPa,伸长率明显下降,但仍在20%以上。纯铜的导电率随镦压次数的增加而下降,但15道次镦压后仍然保持在91.7%IACS,说明反复镦压剧烈塑性变形工艺可以制备出具有高强度和良好导电性的块体纯铜材料。     

TiN涂层残余应力对其界面结合强度的影响

用X射线衍射法测试了40Cr基体表面生成的TiN涂层结合界面残余应力,并利用划痕试验法测试了TiN涂层的结合强度,建立了残余应力与结合强度的定性关系。试验结果表明,TiN涂层残余应力对其结合强度有明显的影响,涂层残余应力越大,其结合强度越小,在涂层制备程中减小残余应力,有利于提高其结合强度。     

惯性载荷作用下的框架结构安全性研究

对飞行器、车辆的整体结构进行安全性分析时,考虑惯性载荷的计算模型显然更符合实际情况。笔者从结构可靠性分析的基本理论出发,提出了考虑动荷系数时,空间框架结构强度可靠性分析的方法,推导了梁板结构安全余量、惯性力和位移对随机变量灵敏度的计算公式。通过编制相应程序,用泰勒展开随机有限元设计验算点法研究了某客车车身结构的可靠性。算例表明:考虑惯性载荷的作用后,车身结构的失效概率有所增大,安全性降低,惯性力的影响不能忽略。     

CVD碳涂层对SiC纤维性能的影响

采用化学气相沉积的方法,在SiC纤维表面沉积了一层C涂层,通过拉伸实验对涂C前后的SiC纤维强度进行比较分析,用扫描电子显微镜对其形貌进行观察。结果表明,表面涂C使SiC纤维表面致密光滑,弥合了纤维表面的孔隙、微裂纹等缺陷。表面涂C后SiC纤维的强度比涂C前提高了1000 MPa左右,且明显减少了纤维强度的分散性,Weibul模数明显提高。本文的C涂层厚度不到1μm,说明仍可进一步优化CVD工艺。     

容忍多径效应的无线传感网络测距算法

在井下巷道环境中,基于RSSI的测距精度会受到多径效应和外部无线干扰的严重影响。针对这一问题,提出了一个新的基于RSSI的测距算法RRRME。该算法针对弯道弯曲面引起的额外衰减,从几何光学的角度来解决多径效应所带来的影响,分别分析了视距和非视距情况下无线信号传输所引起的路径衰减,重构了井下巷道环境中路径衰减和距离之间的函数关系,推导了多条传输路径所导致的测距误差。通过一系列的实测实验,对提出的算法进行验证,详细分析了井下环境中基于RSSI的测距性能,讨论了有重要影响的多径衰减因子和路径损耗因子对测距精度的影响。实验和仿真结果表明,和传统的RSSI测距方法相比,提出的RRRME算法具有更优的测距精度。     

定子偏斜角对正脉冲器压力信号的影响

为了提高随钻正脉冲测井仪的信号强度,需要对定子偏斜角角度及偏斜特性进行优化。依据计算流体力学的方法建立了不同的定子偏斜角数值计算模型,分析了偏斜角对旋转阀压力信号幅值和速度场分布规律的影响,并通过试验验证了优化结果的合理性。结果表明:定子流域特性对信号强度有很大影响,压力信号幅值随定子偏斜角的减小而减小;单边偏斜比双边偏斜的压力信号强度大。     

基于无线传感器网络自校正定位算法

节点定位是无线传感器网络的重要应用之一,为了抑制实际应用中各种环境因素对无线传感器节点精度的影响,提出了一种基于误差校正的定位算法。通过基于粒子群优化算法的粒子群优化-接收信号强度指示算法(par-ticle swarm optimization-received signal strength indication,简称PSO-RSSI算法)将未知节点收到信标节点一定数量的存在偏差的链路质量指示值进行优化,实现对误差的补偿。将链路质量指示值转化为接收信号强度指示值,从而得到距离。实验结果表明,该算法可提高定位精度,具有普遍应用价值。     

基于断裂力学的多部位损伤结构的剩余强度分析方法研究

老龄飞机中由于多裂纹的产生将导致结构剩余寿命大幅削减。针对如飞机机舱上布有沿纵向铆钉接头的隔板结构,文中给出一种分析多部位损伤结构剩余强度的方法。裂纹扩展模型是分析的基础,文中对两类(单参量和三参量)扩展模型进行讨论,给出裂纹在增量载荷下萌生与稳定扩展的处理方法。基于Irwin和Dugdale裂尖张开位移模型与Swift准则,给出较为完整的分析多部位损伤(multiple site damage,MSD)结构剩余强度的方法。最后,通过对飞机压力舱上的沿纵向铆钉接头的模拟计算,对文中方法进行验证。由分析结果可知,采用文中方法计算得到的剩余强度值与试验值符合得较好,该方法能较为准确有效地对复杂MSD结构的剩余强度进行分析。