空气间隔装药爆破模型在矿房回采中的应用

针对矿房回采时连续装药爆破造成的大块率高、振动大的问题,建立了4种不同空气柱长度和不同装药量的空气间隔装药结构爆破数值模型。通过分析各装药结构爆破时炮孔内与崩矿自由面上的爆炸应力场,得到在一定工程范围内,装药量相同的情况下,有效应力随空气柱长度的增大而减小;当空气柱长度相同时,装药量越大,有效应力越大;应力峰值呈现出在装药段处最大、空气段处减小及空气段中部应力最小的规律,与理论分析基本吻合。运用Von Mises屈服准则判断是否发生破坏,并通过分析自由面上质点的振动速度来反映爆破效果,选出最佳装药结构方案。     

超宽板坯包晶钢连铸初生坯壳应力的数值模拟

利用商业软件计算了超宽包晶钢连铸过程中初生坯壳所受应力.研究结果表明,由于包晶反应引起的体积收缩,包晶成分钢种的凝固坯壳表面应力显著大于非包晶钢成分钢种,在距铸坯中心约200 ～400 mm处应力出现极大值;随板坯宽度的增加,坯壳表面应力增大,应力极值点向坯壳中心方向移动;连铸工艺参数直接影响包晶钢表面应力大小,随过热...     

新颖的土——壳复合式挡土墙设计

木文研究分析了目前尚在探索阶段的挡土墙新工艺,即所谓的“土——壳复合式挡土墙”的设计原理、结构组成、理论计算及构造措施等。较系统地分析了结构体即墙壳的应力计算,墙壁的锚固长度以及结构性填土内部土压力的分析与计算。     

局部加载拉应力对圆柱薄壳焊接残余应力场分布的影响

采用有限元模拟技术,从理论上论证了通过局部加载减小焊接残余应力技术路线的可行性.比较了焊接过程中拉伸与焊后拉伸降低应力在机理上的不同,研究表明,焊接过程中拉伸远比焊后拉伸效果好.200 MPa外力拉伸时,焊后拉伸残余应力最大值由常规焊条件下的235 MPa降至90 MPa左右,焊接过程中拉伸残余应力最大值可降至30 MPa左右.     

基于凝固相转变影响的结晶器内热力耦合分析

 为了研究凝固相转变对结晶器内坯壳生长过程的影响,结合高温相转变试验结果建立数学模型,考虑铸坯与结晶器的接触状态,利用有限元软件ANSYS建立结晶器内三维瞬态热力耦合有限元模型,采用生死单元技术模拟温度场,采用热弹塑性接触有限元方法模拟应力场分布。模拟了[δ]铁素体转变量分别为0%、50%和100% 3种情况下结晶器内坯壳的温度场和应力场变化规律。结果表明,沿拉坯方向坯壳表面温度和厚度在距离弯月面以下120 mm左右开始周期性波动,且随[δ]铁素体转变量的增加,波动增加,同时铸坯沿拉坯方向累积位移总量和应力值均减小,沿拉坯方向上位移和应力波动水平增加。     

基于平面弹性复变方法的冷轧带钢分布位错--残余应力模型

为揭示冷轧带钢可见浪形的形成机理,通过实测残余应力值计算分布位错,提出分布位错-残余应力模型.利用平面弹性复变方法计算弹性平板中一条带有典型分布位错的直线粘接边界所产生的应力场,分析该应力场的特点及多条互相平行的带有分布位错的直线粘接边界所产生应力场间的相互影响.同时结合实测数据,给出实际分布位错的计算结果,其对应的残余应力近似值与残余应力实测值误差较小,且这一方法具有一般性.进一步分析分布位错,给出带钢屈曲挠度函数的形式,与现场实际起浪形式相吻合.      

圆柱体镦粗应力场的力学分块积分计算及扩展应用

冷镦钢产品的冷镦性能是通过圆柱体试样在平板间镦粗来检验的。镦粗过程中试样内部的变形应力分布的规律,可以用来分析材料项锻开裂产生的原因,从而采取针对性措施改善产品冷镦性能。用回归的方法得到变形体轮廓曲线的方程,并采用微积分的方法建立了柱体在平板间镦粗过程的变形体连续微分力学模型,描述了圆柱体在平板间镦粗过程中变形体内部及表面应力场的分布及应力状态,并描述了镦粗过程中变形体轮廓曲线与镦粗比的相对关系,利用圆柱体镦粗应力场的积分方法对不同镦粗比下的变形体的应力场进行计算,得到变形体应力场与镦粗比之间的变化关系。     

硬质合金金刚石涂层的残余应力分析

采用有限元方法分析硬质合金金刚石涂层的热残余应力,采用轴对称二维几何模型和自由边界条件,考虑了涂层厚度及不同基体对应力场的影响。分析表明,在多晶金刚石涂层中存在压应力,在基体中出现了拉应力,这种应力结构分布对材料性能的影响是有利的。在明锐界面出现了大的剪切应力(415MPa),应力奇异场出现在明锐界面靠近自由边界处。涂层压应力随基体中钴含量的增加而增加,随涂层厚度的增加而减小。因此可以借助这两个因素来适当控制和调节材料中的应力场以得到性能优良的产品。     

铁磁试件静载拉伸时应力磁化的反转效应

 以20钢含V型缺陷平板试样为研究对象,通过试验方法和ANSYS仿真方法对试样在拉伸载荷下的应力分布进行反复加载卸载分析,测量了试样表面规定路径的切向和法向的漏磁场分布;分析了V型缺陷对磁记忆信号的影响以及固定位置的磁场值随应力的变化关系;最后将试验结果与模拟结果进行对比,发现试验结果与模拟结果具有很好的一致性。在应力小于50MPa时磁场值随应力的增加而减小,在应力大于50MPa时磁场值随应力的增加而增加。变化关系表现出了明显的应力磁化反转现象,磁化反转位置在50MPa(约是最大应力的30%)。     

圆柱体镦粗应力场的力学分块积分计算及扩展应用

冷镦钢产品的冷镦性能是通过圆柱体试样在平板间镦粗来检验的。镦粗过程中试样内部的变形应力分布的规律，可以用来分析材料顶锻开裂产生的原因，从而采取针对性措施改善产品冷镦性能。本文用回归的方法得到变形体轮廓曲线的方程，并采用微积分的方法建立了柱体在平板间镦粗过程的变形体连续微分力学模型。描述了圆柱体在平板间镦粗过程中变形体内部及表面应力场的分布及应力状态。并描述了镦粗过程中变形体轮廓曲线与镦粗比的相对关系，利用圆柱体镦粗应力场的积分方法对不同镦粗比下的变形体的应力场进行计算，得到变形体应力场与镦粗比之间的变化关系。     

多孔水口对轴承钢280 mm x325 mm铸坯结晶器钢液流场和温度场的影响

采用数值模拟的方法对比分析了直通式、四孔式以及五孔式水口对GCr15轴承钢280 mm×325 mm坯连铸结晶器内钢液流场和温度场的影响。结果表明,当前常用的直通式水口对坯壳无冲刷,利于坯壳均匀生长,但钢液冲击深度大,在弯月面处速度小,不利于大方坯质量的提高。当采用四孔水口时,钢液热中心上移,钢液面处温度可提高8℃,钢液向上漩流增强,有利于降低结晶器内钢水过热及保护渣的熔化,但由于钢液对结晶器宽、窄面坯壳的冲刷致使冲击区域附近坯壳出现不同程度的零增长区域。当采用五孔水口时,除了钢液热中心上移,钢液向上漩流增强,由于侧孔钢液流速减小,对坯壳的冲刷减小,有利于保护渣的快速熔化、过热度的快速降低,坯壳的均匀生长,显著提高大方坯的质量。     

薄腹板近终形异形坯连铸温度场数值模拟

 薄腹板异形坯更体现了近终形的特点。采用有限元数值模拟计算了薄腹板异形坯连铸温度场,分析了不同拉速、比水量对连铸过程温度、坯壳厚度和液芯长度的影响。结果表明：异形坯不同位置的温度和坯壳厚度不均匀,当异形坯腹板较薄时,腹板处凝固传热较慢,腹板处和R角处坯壳最薄弱,比翼缘边部薄约4mm;拉速每提高0.1m/s,异形坯出结晶器时的表面温度会提高约80～100℃,坯壳厚度会减薄0.8～1.2mm,液芯长度增加1.2～1.6m;比水量每提高0.05L/kg,异形坯出二冷段时的表面温度会降低约8～16℃,液芯长度缩小0.13m。     

Postbuckling of Axially Loaded Functionally Graded Cylindrical Panels with Piezoelectric Actuators in Thermal Environments

A compressive postbuckling analysis is presented for a functionally graded cylindrical panel with piezoelectric actuators subjected to the combined action of mechanical, electrical, and thermal loads. The temperature field considered is assumed to be of uniform distribution over the panel surface and through the panel thickness and the electric field considers only the transverse component EZ. The material properties of the presently considered functionally graded materials (FGMs) are assumed to be temperature-dependent, and graded in the thickness direction according to a simple power law distribution in terms of the volume fractions of the constituents, whereas the material properties of the piezoelectric layers are assumed to be independent of the temperature and the electric field. The governing equations are based on a higher-order shear deformation theory with a von Kármán-Donnell-type of kinematic nonlinearity. A boundary layer theory for shell buckling is extended to the case of hybrid FGM cylindrical panels of finite length. The nonlinear prebuckling deformations and initial geometric imperfections of the panel are both taken into account. A singular perturbation technique is employed to determine the buckling loads and postbuckling equilibrium paths. The numerical illustrations concern the compressive postbuckling behavior of perfect and imperfect FGM cylindrical panels with fully covered piezoelectric actuators, under different sets of thermal and electrical loading conditions. The effects due to temperature rise, volume fraction distribution, applied voltages, panel geometric parameters, in-plane boundary conditions, as well as initial geometric imperfections are studied.     

重钢50 t转炉炉壳温度场及热应力分析

对重钢50t转炉进行了炉壳（炉身段）温度场及热应力分析,提出了通过加隔热层石棉板降低炉壳表面温度的方法,当石棉板的厚度为30mm左右时,就可以改善炉壳的温度场及应力分布状况,降低炉壳的蠕变变形。     

Thermomechanical Postbuckling Analysis of Cross-Ply Laminated Cylindrical Shell Panels

The postbuckling analysis of symmetric and antisymmetric cross-ply laminated cylindrical shell panels subjected to thermomechanical loading is examined in this paper. The formulation is based on an extension of Reissner’s shallow shell simplifications and accounts for parabolic distribution of transverse shear strains. Adopting a multiterm Galerkin’s method, the governing nonlinear partial differential equations are reduced into a set of nonlinear algebraic equations. The nonlinear equilibrium paths through limit points are traced using the Newton–Raphson method in conjunction with Riks approach. Numerical results are presented for symmetric [?start0/90/0end?] and antisymmetric [?start0/90end?] cross-ply laminated cylindrical shell panels, that illustrate the influence of mechanical edge loads, lateral distributed load, initial imperfection, and temperature field on the limit loads and snap-through behavior.     

水口类型对大方坯结晶器内钢水流动与凝固行为的影响

采用数值计算方法对比研究了直通式、4分径向以及新型4分切向水口对大方坯连铸结晶器内钢水流动与凝固行为的影响.结果表明,当前常用的直通式水口对坯壳无冲击,利于坯壳均匀生长,但钢水冲击深度大,易在弯月面处形成死区,不利于大方坯内部及表面质量的提高;改用4分水口浇铸时,结晶器宽、窄面冲击区附近都会出现不同程度的坯壳厚度零增长...     

连铸用钢包的耐火内衬优化及疲劳寿命预测

摘要：连铸技术对钢包的性能要求越来越高，而传统钢包炉衬构件普遍存在使用寿命短、消耗高等问题。通过研究耐火材料特性，优化内衬结构布置，设计出一种长寿命、超保温的新型钢包，并基于数值模拟技术，对新型钢包与传统钢包在典型工况下的温度与应力进行对比分析。温度场模拟结果表明，新型钢包在保温性能上有较大的提升，钢包壳最高温度较传统钢包降低54℃。同时，应力场结果表明，新型钢包壳的最大应力减小了66.7MPa且整体应力分布更加均匀。最后将温度场和应力场的分析结果反馈到钢包的生产、制造、维护上，并进行实验验证。实验结果表明，新型钢包在保温与长寿等性能方面表现更好，内衬寿命提高了119炉次，达到了钢包设计、制造、维护一体化的效果。     

Stress Singularities in a Model of a Wood Disk under Sinusoidal Pressure

A thin, solid, circular wood disk, cut from the transverse plane of a tree stem, can be modeled as a cylindrically orthotropic elastic material. It is known that a stress singularity can occur at the center of a cylindrically orthotropic disk subjected to uniform pressure. If a solid cylindrically orthotropic disk is subjected to sinusoidal pressure distributions, then other stress singularities can also occur in the disk. The criterion for the existence of these singularities is based on a simple relationship between two dimensionless elastic constant parameters and the sinusoidal pressure loading mode number. For a given set of elastic constants, only a finite number of lower sinusoidal modes will produce stress singularities. In this paper, the mathematical relationships between these parameters are derived.     

150t复吹转炉炉体温度及应力场的有限元分析

转炉在服役过程中,存在炉壳热变形过大、耐火砖破裂等问题,直接影响到设备的安全运行,分析炉体的温度和应力分布,能为优化炉体冷却系统、避免应力集中提供支持。为此,建立包括非水冷式托圈、炉体与悬挂结构的转炉整体有限元模型,考虑炉体与托圈、悬挂之间的相互热辐射,采用ANSYS仿真软件研究炉体的稳态温度场,并对炉体的机械应力和热应力进行分析。结果表明,工作层炉衬热面温度为1 600℃时,炉壳的上锥段和炉身部位温度较高,最高可达435℃,接近炉壳的蠕变温度,有限元模拟结果与工业数据基本一致;炉体的热应力要远大于机械应力,炉衬的热面等效应力较大,易出现裂纹;炉壳的温度和应力分布在结构过渡处会有明显突变。研究结果可为炉体冷却和炉型设计提供理论依据。