计及不同剪切变形的功能梯度材料梁的弯曲分析

研究矩形截面功能梯度材料(Functionally graded materials,FGM)梁在不同剪切变形理论下的静力弯曲问题。假设FGM梁由金属和陶瓷两种材料构成,其等效物性参数沿厚度方向连续变化,且遵从简单幂率变化规律。基于最小势能原理,建立以轴向位移、横向位移及转角为未知函数的FGM梁的运动微分方程组。对简支FGM梁,采用Fourier级数法获得5种剪切变形理论下FGM梁的挠度、轴向位移及转角曲线,分析梁的长高比、梯度指标对弯曲变形的影响,分析不同剪切变形理论下FGM梁的切应力和正应力的分布特性,并与均质材料梁的静力弯曲特性进行比较。给出FGM梁的中性轴位置随梯度指标的变化曲线并进行分析。     

利用剪应力公式研究楔形截面梁的弯曲正应力

由于弹性理论已经证明,梁挠度对x的一阶偏导数与梁轴向位移对y的一阶偏导数之和即为剪应变,因此利用材料力学推导出的剪应力公式研究楔形截面梁的弯曲正应力,推导出了楔形截面梁的弯曲正应力修正公式。研究结果表明:该弯曲正应力修正公式适用范围广,克服了弹性理论一题一解的局限性,在楔形角度不超过80°时,其计算结果与弹性理论计算结果吻合得比较好。     

基于ABAQUS的纯弯曲梁正应力实验模拟

本文以实验室XL3418材料力学多功能实验台为原型,建立纯弯曲梁的三维力学模型,通过ABAQUS软件的前处理、求解器、后处理三个步骤进行了纯弯曲梁正应力分布实验的模拟,并给出详细的实现过程,对降低实验室的维护及增强学生对梁横截面上应力分布的认识具有积极意义。     

基于AFM的纳米梁杨氏模量和残余应力测量

针对同一工艺流程下相同杨氏模量和残余应力的双端固支梁阵列,建立了简化的杨氏模量和残余拉应力的弯曲测试模型,并将应力刚化理论应用到几何非线性有限元分析中用于上述模型的理论误差评价.提出将拉曼频移测试与原子力显微镜(AFM)弯曲测试相结合的实验方案,首先利用拉曼频移判断结构中的应力拉压性质,随后利用AFM测量梁阵列的弹性系数,最终利用MATLAB求解超定方程组的方法解得梁阵列的杨氏模量和残余应力,测试结果证明了该实验方案的可行性.     

矩形截面型材平面拉弯弹复解析和试验验证

在满足工程应用要求的平面拉弯基本假设下,构建矩形截面型材平面拉弯的力学模型。详细描述拉弯变形后型材横截面上应力应变分布的不同状态,基于双线性材料模型假设给出不同状态下应力应变的数学表达式,通过对截面应力的积分推导出应变中性层、截面弯矩与拉力和弯曲半径的关系,并给出不同应力应变分布状态的判定条件。确立矩形截面型材平面拉弯弹复问题的理论解析方法并给出拉弯弹复的规律,表述弹复后的残余半径与拉力和弯曲半径的关系。设计一种新型的拉弯试验模具并开展矩形截面型材拉弯弹复的试验研究,利用有限元分析软件ABAQUS开展基于物理试验的有限元模拟分析,物理试验和有限元分析所获得的拉弯弹复规律与理论解析结果一致,数据吻合。该研究方法为其他截面型材拉弯弹复的研究提供理论参考,研究结果具有一定工程应用价值。     

双孔平行梁式传感器设计的理论分析与实验研究

利用弹性力学有限元法对双孔平行梁式传感器的敏感元件进行应力应变分析,找出了应力应变的分布规律,在此基础上设计出一个量程为150 N的传感器,并建造了一个小型实验台.提出了实验研究方案,研究了敏感元件工作点的应力和变形,实验验证了传感器输出与力的作用点无关的特性.理论分析与实验结果比较,得到的结论是有限元法的计算结果与实验吻合,材料力学的计算结果误差较大,双孔平行梁式传感器设计计算应采用弹性力学有限元法.     

双孔平行梁式传感器设计的理论分析与实验研究

利用弹性力学有限元法对双孔平行梁式传感器的敏感元件进行应力应变分析，找出了应力应变的分布规律，在此基础上设计出一个量程为150N的传感器，并建造了一个小型实验台。提出了实验研究方案，研究了敏感元件工作点的应力和变形，实验验证了传感器输出与力的作用点无关的特性。理论分析与实验结果比较，得到的结论是有限元法的计算结果与实验吻合，材料力学的计算结果误差较大，双孔平行梁式传感器设计计算应采用弹性力学有限元法。     

关于夹芯梁四点弯曲试验的计算分析

在材料力学推导出的矩形截面梁剪应力公式基础上,利用夹芯梁轴向位移,弯曲挠度与剪切应变的几何关系,推导出了夹芯梁截面弯曲应力及弯曲挠度表达式,弹性理论及有关试验结果都证明了该方法的计算精确度较高.理论计算分析表明:外载荷作用下夹芯梁四点弯曲时,在外载荷作用处夹芯梁面板与芯材结合部位应采用强度理论进行校核;均布载荷作用下剪...     

基于热-机耦合有限元法预测构架侧梁焊接变形

准确地数值模拟焊接构架侧梁在其生产过程中产生的焊接变形规律,是有效地控制焊接变形和减少焊后矫形工作的关键。本文基于热-机耦合热弹性有限元方法,采用Marc软件,创建了焊接构架侧梁有限元模型,并采用分段串热源进行焊接热源模拟,得出了侧梁在垂向弯曲、水平弯曲和纵向收缩变形的规律,最后利用合理的实验方法给出侧梁实际变形结果。研究表明:数值模拟计算与实验结果十分吻合,从而证明了此方法对其进行焊接变形预测的有效性。     

压电梁弯曲振动振幅分布特性的实验研究

对压电梁进行了弯曲振动模态有限元分析,讨论了压电陶瓷片与梁的组合方式对压电梁弯曲模态的影响,在此基础上,对压电梁B1和B3阶弯曲模态、振幅分布进行了实验研究。结果表明,当压电梁振动阶数较高时,陶瓷片的横向布置对梁的振动特性影响很小。研究结果对压电驱动技术具有指导意义。     

箱形梁在弯曲和扭转时约束翘曲影响的计算

主梁的强度和耐久计算都归结为验算弯曲正应力σ_(max),σ_(max)由梁危险截面的弯矩除以相应截面模数求得。此时假定梁在弯曲时其横截面仍为平面,因此翼缘板的正应力沿翼缘宽度均匀分布,而腹板的正应力按线性规律分     

悬臂梁压电弯曲效应研究与验证

采用各向异性弹性理论和电磁理论计算压电石英悬臂梁的弯曲应力和弯曲束缚电荷密度,并利用有限元方法模拟出极化电场分布。理论分析表明,采用分割电极法在压电梁表面合理布置检测电极可测量弯曲效应。对该悬臂梁压电弯曲效应进行了实验验证,实验结果表明电极检测的电荷量与外力成线性关系,理论分析与实验结果基本一致。悬臂梁压电弯曲效应研究将为新型压电谐振器或执行器的开发奠定理论和实验基础。     

对剪力引起梁弯曲变形的思考和探索

应用变形能法对矩形、圆形、工字形截面梁在剪力作用下的弯曲变形进行了定量分析比较。结果得出,剪力对梁弯曲变形的影响与梁的截面形状、跨度、截面高度等因素有关。认为在有些情况下,剪力对弯曲变形的影响相当大,不能略去,进而为合理设计梁的结构提供科学可靠的理论依据。     

大跨度箱型梁结构设计与有限元分析

主要利用现行的设计标准进行类比设计跨度为48m箱型轨道梁,并利用ANSYS软件进行轨道梁的应力和应变分析,校核其强度和刚度;通过对设计计算结果和ANSYS分析结果的比较,进一步验证设计的有效性。全面评价轨道梁的应力水平、刚度分布情况、薄弱环节和富余部位,为减轻梁重量、降低成本、均衡梁的应力与刚度、优化设计提供必要的依据。     

CCCC矩形薄板面内半余弦分布压力下的屈曲

针对四边固支(all edges clamped,CCCC)的弹性矩形薄板在两对边半余弦分布压力下的面内应力分布以及屈曲问题,基于辛弹性力学的平面矩形域Hamilton体系下的实数型面内应力分布通解,依据必须满足的应力边界条件,借助符号运算软件Maple,得到不同长宽比矩形薄板在半余弦分布压力下合理的面内应力分布。考虑到应力分布表达式的复杂性,运用Galerkin法,根据CCCC矩形薄板弯曲的位移边界条件,给出不同长宽比弹性矩形薄板在半余弦分布压力下的屈曲载荷系数。通过与已有文献结果的比较表明,文中求解方法更为有效和正确。基于所给出的结果,可望为解决矩形薄板在非线性分布载荷下的面内应力分布以及屈曲问题提供一种新的研究方法。     

端面约束单晶硅直梁MEMS扫描微镜应力特性研究

结合微机电系统(micro-electronic-mechanical system,MEMS)扫描微镜结构以及单晶硅材料正交各向异性的特点,理论分析端面约束单晶硅直梁MEMS扫描微镜的应力特性,得到器件工作时扭转梁上正确的应力分布及其特征,所得结论与有限元仿真结果进行比较.结果表明由于端部约束效应的影响,作用在MEMS扫描微镜上的驱动力矩分别通过纯扭转力矩和横向弯矩,在扭转梁上传递,导致在扭转梁产生正应力、附加剪切应力和扭转剪切应力,其中扭转剪切应力最大值位于扭转梁中部截面长边中点处,而正应力和附加剪切应力最大值分别位于约束端部截面四角处和截面短边中点处.随着扭转梁截面形状趋近于窄的矩形,端面约束效应会愈加明显,约束端部截面的正应力越大于其他两种应力,经过有限元分析获得与分析解较为一致的结果.     

摩擦系数对叠梁弯曲特性的影响分析

以钢钢叠梁为例,通过有限元法计算分析了层间摩擦系数对叠梁受力弯曲的影响规律。增大叠梁之间的摩擦系数能使上下梁有效地结合在一起,当摩擦系数无穷大时叠梁逐渐趋于整梁。叠梁之间的摩擦力在一定范围内可以增大叠梁的刚度且改善其应力分布,减小应力集中,这在实际工程中是有利的。因此,可以通过增大叠梁的界面粗糙度来增加摩擦系数,使叠梁在实际工程中发挥优势。文中提出的计算方法和结果可供工程设计参考应用。     

梯形截面梁弯曲吸能特性研究及优化

以梯形截面梁为研究对象,建立了梁的准静态三点弯曲试验仿真模型,提取仿真结果的加载力峰值、比吸能和平均加载力作为梁弯曲吸能的评价指标,并通过拉丁超立方试验设计方法选取参数样本点并进行了有限元分析,从而构建梁截面尺寸参数和梯形截面梁弯曲吸能之间的近似模型;在此基础上,结合理论分析,研究了截面宽高比和倾斜角对梁的弯曲吸能的影响规律。设计一优化函数,利用序列二次规划优化方法对梁的弯曲吸能特性求优化解。     

载荷形式对疲劳寿命预测方法的影响

用力学分析方法解析了多种载荷条件下试件断面上各点应力分布规律,并根据这个分布规律由现有的大量旋转弯曲疲劳寿命实验数据推算同样材料的其他载荷形式下的疲劳寿命。同时,在旋转弯曲载荷条件下,通过建立试件表面应力应变与名义应力应变关系式,如何得出在单向拉压圆形试件名义与应力与旋转弯曲圆形试件表面应力相等时,通过试件断面上的应力梯度值和材料的静拉伸强度值,可以简便地预测出材料任何尺寸大小、一定应力水平下的疲     

电测应变法及VB程序在测定钢梁弯曲正应力试验中的应用

本文采用多点应变测量技术来测定梁的弯曲正应力，并根据VB程序计算结果，为分析梁的强度提供现实依据。