动态载荷下高速列车轴箱定位橡胶关节的老化寿命预测

根据橡胶材料的松弛实验数据,将经验剪切模量松弛函数KWW(Kohlrausch-William-Wats)方程转换为供粘弹性有限元分析的广义Maxwell模型的剪切模量松弛函数。联合使用Unigraphics(UG)和hypermesh软件建立橡胶关节的有限元模型并将其导入ABAQUS商用有限元软件中;采用超弹性与黏弹性相结合的本构关系,在复杂载荷条件下,用ABAQUS有限元软件计算出橡胶关节的等效蠕变与时间的关系。通过建立橡胶材料永久变形率与等效蠕变的关系式,获得了复杂应力条件下橡胶老化寿命与永久变形之间的关系。根据橡胶关节承受的实际荷载工况,确定了高速列车轴箱定位橡胶关节的老化寿命。     

基于VC＋＋的ANSYS二次开发及其在埋地管道动力分析中的应用

基于VC＋＋集成开发环境,运用ANSYS软件的APDL语言,对ANSYS进行了二次开发,编制出了埋地输气管道在第三方载荷作用下动态响应的有限元计算分析程序。用VC＋＋语言对复杂的埋地输气管道在挖掘载荷作用下的ANSYS命令流进行了后台封装。开发出的软件,界面友好、功能完善,大大提高了埋地输气管道在挖掘载荷作用下动态响应的分析效率,为解决埋地管道在第三方载荷作用下的安全运行问题提供了新的思路。     

钛合金动态本构关系的研究及应用

经典的Johnson-Cook本构模型不能很好地描述钛合金在高应变率下的力学性能。作者引入S型曲线定量描述β与ε·之间的关系,对经典Johnson-Cook本构模型进行了修正,并采用遗传算法快速确定本构关系中的各个待定参数。最后以Ti-6Al-4V合金为例,采用应力增量法作出不同应变率、不同温度下的真应力-真应变曲线。数值模拟结果与文献[7]中的实验数据吻合得很好,表明修正的Johnson-Cook模型能够很好地描述Ti-6Al-4V合金在任意应变率、任意温度下的力学行为,这对预测材料在高应变率和高温下的力学行为具有重要工程意义。     

高压输气管道在落石冲击作用下热点应力确定的数值方法研究

崩塌落石是高压埋地输气管道破坏的重要原因之一,对管道在落石冲击作用下的强度校核和安全评定意义重大。文章研究高压输气管道在崩塌落石冲击作用下的动态响应,建立了落石—土—管道相互作用的物理和有限元模型,利用LS-DYNA有限元软件进行数值模拟。采用控制变量法分别考虑落石冲击速度与水平地面夹角α、落地点与管道中心距离d、管道外径D、壁厚t、管道内压P、管道埋深h、落石密度ρ、落石半径r和落石冲击速度v这几个因素对高压输气管道动态响应过程中出现的最大有效Von-Mises应力（热点应力）的影响。提出的计算方法和结果对长距离埋地输气管道设计、施工、防护和风险评估具有一定的参考价值。     

负载纳米二氧化钛防紫外棉织物的研发

为改善棉纤维的防紫外性能,使用壳聚糖作为交联剂将纳米二氧化钛粒子负载到棉纤维上,制备防紫外性能织物.利用XRD粉末衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析、紫外-可见光谱等手段分别对样品的结构晶型、表面结构形貌、元素分布、紫外屏蔽性能和耐水洗性等进行表征.结果 表明,经过壳聚糖交联后,棉纤维表面负载的TiO2纳米粒子牢固耐洗,...     

流固耦合作用下高压输气管道疲劳寿命分析

为了发展在输气压力波动下高压输气管道疲劳寿命计算方法和探究影响疲劳寿命的动态载荷条件,利用ADINA有限元软件建立了高压输气管道与天然气相互作用的流固耦合模型,得到高压输气管道在输气压力波动下的动态响应,弯管在曲率最大处出现应力集中现象。流固耦合计算结果表明,管道应力主要取决于输气压力波动,气体流速对管道应力的影响可以忽略。利用MSC.Fatigue软件,将ADINA软件计算获得的疲劳载荷时间历程关系进行雨流计数处理,获得了载荷幅值和均值的频次直方图,采用全寿命法计算获得了对应载荷幅值和均值的线性累计损伤直方图,得到弯管疲劳寿命为1 240次,且疲劳破坏发生在弯管曲率最大处。提供的计算方法和结果可为高压输气管道的安全控制和设计提供参考。     

基于不可逆热力学的形状记忆合金相变塑性统一本构模型研究

为了获得能够描述形状记忆NiTi合金相变和塑性行为的本构关系,基于不可逆热力学,假设两个内变量,分别推导了相变演化规律和塑性演化规律,以及NiTi合金本构模型的主控方程。将导出的本构方程写成一维的增量形式,编制FORTRAN程序,将本构模型进行了程序实现。结合单轴加载的实验曲线、非线性拟合的方法确定该本构模型的相关参数。比较实验结果,验证了该本构模型的合理性。该模型能很好地描述随着载荷不断增加,NiTi合金表现出的母相弹性、马氏体相变、马氏体弹性以及马氏体塑性流动行为,同时,对于应变率效应也能够较为理想地描述。所建立宏观唯象本构模型,参数易确定,为NiTi合金在更加苛刻、极端的环境下的工程应用打下基础。     

利用实验和数值结合的方法测量镁合金AZ91动态断裂韧性

利用Hopkinson压杆实现镁合金AZ91三点弯曲断裂试件的动态加载,基于傅里叶变换和VC++面向对象的程序设计方法修正了加载应力波在传播过程中的弥散效应,同时扣除了附加加载杆楔形头惯性效应对加载波的影响。利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对三点弯曲试样在冲击载荷下的动态响应进行了分析,采用虚拟裂纹闭合技术求得动态应力强度因子时程曲线,依据监裂应变计测试信号,换算起裂时间,确定对应于动态应力强度因子时程曲线的值,即为镁合金AZ91的动态断裂韧性。本文提供的实验和有限元数值计算相结合获得镁合金断裂韧性的方法为镁合金构件抗冲击设计和动态载荷作用下结构的安全评定提供依据,也拓宽了Hopkinson压杆实验技术在测试材料动态断裂韧性方面的应用范围。     

基于位错模型的动态裂纹应力强度因子和位错分布函数的求解方法

采用自相似函数的方法,获得了运动裂纹的应力、位移、动态应力强度因子及位错分布函数的表达式.在给定的载荷边界条件下,利用编制的Matlab程序获得了扩展裂纹动态应力强度因子随时问变化规律和位错分布函数图像,所得结论对利用位错模型来研究动态裂纹扩展有重要的参考价值.     

斜接管道结构在内压作用下塑性极限载荷的有限元分析方法研究

采用有限元方法,建立了斜接管压力容器结构在内压作用下的数值模型,并将不同载荷下管道的热点应力分布与现有文献实验结果进行了比较,两者吻合较好,验证了该计算方法的可靠性。对于正交接管利用两倍弹性斜率、切线交点和零曲率极限载荷准则获得斜接管道失效的极限内压;并将正交接管的极限内压与Cloud以最大有效应力达到屈服时对应的理论上极限内压值进行比较,结果表明：两倍弹性斜率与切线交点极限载荷准则在预测极限内压时偏于保守,零曲率准则对确定斜接管压力容器的极限载荷比较恰当。然后利用零曲率准则确定斜接管压力容器的极限载荷,采用控制单变量变化的方法,分别分析了接管中心线与简体中心的夹角、接管与筒体直径之比和筒体厚度与直径之比对极限载荷的影响,最后综合考虑这些因素的影响,得出了斜接管压力容器极限载荷的近似计算式。提供的分析方法为压力容器的设计及安全性评定提供了一种新途径。