Quasi‐Static Single‐Component Hybrid Simulation of a Composite Structure with Multi‐Axis Control

This paper presents a quasi‐static hybrid simulation performed on a single component structure. Hybrid simulation is a substructural technique, where a structure is divided into two sections: a numerical section of the main structure and a physical experiment of the remainder. In previous cases, hybrid simulation has typically been applied to structures with a simple connection between the numerical model and physical test, e.g. civil engineering structures. In this paper, the method is applied to a composite structure, where the boundary is more complex i.e. 3 degrees of freedom. In order to evaluate the validity of the method, the results are compared to a test of the emulated structure – referred to here as the reference test. It was found that the error introduced by compliance in the load train was significant. Digital image correlation was for this reason implemented in the hybrid simulation communication loop to compensate for this source of error. Furthermore, the accuracy of the hybrid simulation was improved by compensating for communication delay. The test showed high correspondence between the hybrid simulation and the reference test in terms of overall deflection as well as displacements and rotation in the shared boundary.     

控制棒驱动机构传热机理与隔热套性能研究

控制棒驱动机构(CRDM)依靠强制冷却措施维持工作温度。本文针对CRDM复杂的轴向传热机理,基于冷热侧流动的假设建立热虹吸自然对流分析模型,计算得到轴向温度分布及隔热套内径与热虹吸传热量之间的关系曲线;同时进行验证试验,测量不同情况下CRDM内外轴向温度分布和总散热量。通过分析和试验对比证明:基于假设的分析模型能模拟实际情况,热虹吸传质传热是CRDM轴向传热的主要途径,设置隔热套能有效抑制热虹吸、减少散热量。     

局部受压混凝土圆柱及其FRP增强的弹塑性分析

局部受压混凝土圆柱核心区受压膨胀,外围混凝土对其产生的径向约束力能提高其强度和变形能力。本文引入混凝土弹性模量连续变化的计算模型,应用弹性力学方法进行外围混凝土弹塑性分析。基于混凝土三轴抗压强度Richart公式计入外围混凝土径向约束力对核心区受压混凝土的影响,提出了局部受压混凝土圆柱极限承载力的计算方法。在上述理论研究基础上,进一步对FRP增强的局部受压混凝土圆柱的极限承载力进行求解,分析了局部受压混凝土及其FRP增强圆柱的极限承载力,理论计算与有限元吻合较好。     

航空矢量发动机试车台推力校准技术综述

简述了航空矢量发动机试车台推力校准的必要性,介绍了现有涡扇发动机轴向试车台推力测量系统的校准方法,结合矢量推力试车台的结构特点,对矢量推力试车台校准现状、校准步骤进行了分析说明,给出了矢量推力试车台现场校准程序,最后对航空矢量发动机试车台推力校准技术研究进行了展望。     

搅拌摩擦焊接过程控制研究综述

从搅拌摩擦焊接过程参数测控角度出发,综述了焊接区域温度、轴向力等主要过程参数的检测方法、各参数的影响因素分析;重点回顾了搅拌摩擦焊接过程参数的控制研究,主要内容为焊接区域温度的控制、轴向力控制、扭矩控制、压入深度控制、焊缝自动跟踪,当前主要采用PID控制器;由于过程模型的建立较为困难,自适应控制是较为理想的方法,控制律和稳定设计是关键环节。进一步加强焊接机理研究,建立更为完善的过程控制模型,才能进一步实现搅拌摩擦焊接过程的高度自动化、智能化。     

织物增强混凝土的纤维协同等代效应对约束混凝土的影响分析

通过ABAQUS对织物增强混凝土拉伸性能及其永久模壳加固混凝土柱的轴压性能进行了数值分析,在材料层面研究了短纤维掺量、纤维织物层数对水泥基复合材料(ECC)和超高性能混凝土(UHPC)拉伸性能的影响; 在结构层面研究织物增强超高性能混凝土模壳对不同强度核心区混凝土的约束效率及纤维织物和短纤维间的替代关系。结果表明:织物合理的替代部分短纤维能够进一步提升材料的拉伸性能,对于适宜的短纤维掺量会使纤维分散程度更好,获得更高的开裂强度,与织物取得更好的协同效应,同时织物的存在显著提升了基体的应变硬化,带来了更高的极限强度,并明显改善了UHPC的延性; 材料性能的提升随之反映在结构方面性能的提升,随着纤维织物层数的增加,模壳能明显提升加固柱的承载力和延性; 相同条件下模壳对高强度混凝土的约束提升效率降低,对于该研究模型,2层碳纤维增强复合材料(CFRP)织物能够充分取代5%体积含量的钢纤维,并在加固普通混凝土柱时取得更优异的性能。     

预制管混凝土圆柱受压性能试验研究

预制管混凝土圆柱主要由外层高强度混凝土预制管和核心现浇混凝土组成,可有效实现施工快速化并节省模板。通过轴压试验,结果表明预制管混凝土圆柱具有可靠的轴压性能。通过改变配筋、壁厚及钢筋位置进一步分析,表明钢骨混凝土预制管混凝土圆柱的性能最好,增加壁厚可有效提高圆柱的极限荷载和整体刚度,钢筋位置影响不大。根据试验结果提出圆柱极限荷载条件下轴压承载力计算公式,计算公式与试验值吻合较好。     

高钛重矿渣钢筋混凝土柱性能研究

将混凝土粗细集料全部取代为高钛重矿渣材料,分析高钛重矿渣钢筋混凝土的结构性能。试验设计出高钛重矿渣钢筋混凝土柱,分析其轴压性能,并和普通钢筋混凝土柱进行对比。研究表明:高钛重矿渣混凝土的力学性能指标高于普通混凝土,具有较高的界面能;高钛重矿渣钢筋混凝土柱和普通钢筋混凝土柱的结构性能相似,但极限受压承载力比普通钢筋混凝土柱提高了29.68%。认为高钛重矿渣钢筋混凝土结构满足结构设计的要求。     

CFRP条带加固损伤混凝土柱受压性能试验研究

通过对12根采用两种加固率(CFRP加固率30%和50%)加固不同损伤程度的混凝土圆柱进行轴心受压试验,研究持载状态下CFRP布条带约束损伤混凝土柱受压性能,分析损伤程度、初始应力和加固量对混凝土柱的受力性能影响及试件破坏特征。试验及分析结果表明:相同损伤程度的试件,其抗压承载力和延性随CFRP布加固量的增加而增大;CFRP布加固量相同的试件,其极限承载力随着混凝土柱损伤程度的增大而降低,且当损伤程度高于0.6时(混凝土柱出现竖向微裂缝),极限承载力下降较快;CFRP加固率不低于50%时,才能有效地约束混凝土柱,提高其极限承载能力和延性。     

超声辅助搅拌摩擦焊温度场及残余应力场分析

超声辅助搅拌摩擦焊是一项在搅拌摩擦焊的搅拌头上添加轴向高频振动的新技术. 以6 mm厚7075铝合金材料为研究对象,建立了超声辅助搅拌摩擦焊与普通搅拌摩擦焊接的热源模型,通过ANSYS软件研究了轴向振动对焊接过程温度场以及焊后残余应力的影响规律. 结果表明,轴向振动的添加能够增大热输入量,提高焊接峰值温度且降低焊缝残余应力;在相同转速及焊接速度下,当振动频率一定时,焊接峰值温度和焊后残余应力随着振动幅值的增加而增大;当振动幅值一定时,随着振动频率的增大,焊接峰值温度及焊后残余应力也相应增加.