白光散斑法用于K型管接头模型应力分析

介绍了白光散斑法用于承受面外弯曲载荷K型管接头模型的应力分析。试验得到了较大尺寸三维模型的全场条纹图,采用逐点法确定它的条纹级数,对四种模型进行了应力分析,确定热点位置和应力集中系数大小,研究焊缝趾部对应力集中系数的影响。试验结果与电测、有限元计算结果进行比较的一致性证实试验结果是可靠的,试验方法是行之有效的;焊缝趾部使主、支管应力集中系数有不同程度的下降。     

承受轴压的X管节点极限荷载有限元分析

采用有限元法分析轴力作用下X管节点所能承受的极限荷载。在对X管节点进行数值模拟的时候,考虑焊缝对其强度的影响。在有限元分析中,采用分区网格产生法形成X管节点的有限元网格,即把整个X管节点根据计算精度的需要划分成几个不同的子区域,每个子区域的网格单独产生,整个管节点的有限元网格通过合并各个子区域的网格而形成。这种分区网格产生法可以针对不同应力梯度的区域形成不同质量和精度的网格,从而可以保证有限元结果的准确性并节省存储空间和计算时间。在分区网格法的基础上,用ABAQUS(2000)通用软件分析X管节点在承受压力作用时的荷载和位移之间的关系,并得到X管节点所能承受的极限荷载大小。此外,通过对50个X管节点模型进行分析,研究几何参数以及材料参数对X管节点极限荷载的影响。     

平衡轴力作用下K节点焊缝周围应力分布规律

首先建立了焊接K节点的有限元分析模型,计算了承受平衡轴力作用下的K型管节点在焊缝周围的应力分布情况.然后通过对420个K节点模型进行的参数分析,研究了表征K节点的几个主要几何参数对热点应力分布规律的影响.通过模型分析,发现在平衡轴力作用下K型管节点焊缝周围应力分布情况是要受几何参数影响的.在几何参数不同的情况下,热点应力的位置会在冠点和鞍点之间发生移动.由于热点应力处是疲劳裂纹出现的位置,因此K节点疲劳断裂过程是要受到几何参数影响的.     

偏心圆孔板弯曲时的三维应力集中

根据一种修正的余能原理所建立的具有一个无外力圆柱表面的 12结点三维杂交应力元 ,与一般的 8结点假定位移等参元配合 ,可十分有效地分析具有偏心圆孔厚 (薄 )板承受弯曲时的三维 (或二维 )应力集中。数值算例表明 ,对小偏心问题 (偏心距与板宽比e/2b≤ 0 .15时 ) ,厚板的三维应力集中系数大于相应二维应力集中系数。所以 ,将具有偏心圆孔薄板在弯曲时的应力集中系数用于厚板是偏于不安全的 ;但对大偏心问题 (e/2b >0 .15 ) ,厚、薄板均可应用二维应力集中系数     

偏心拉压杆的载荷动态响应计算

拉压结构杆在结构工程中广泛存在,是重要的承载元件。但因各种误差的存在拉压杆常处于偏心拉压受载状态中,研究其动态响应是保证其正确设计的理论基础。针对等截面直杆承受端部轴向偏心谐和轴向载荷作用时的动态响应问题进行了研究,利用小变形假设和线性叠加原理将问题分解为两个子问题,一个是轴向拉压问题,一个是弯曲问题。给出了细长杆件轴向位移和平面弯曲挠度随不同扰动频率的变化规律,为进一步的动态应力计算奠定了基础,研究思路与应用分离变量法和傅立叶积分变换技术,对于研究杆件承受任意偏心轴向载荷和沿轴向分布荷载的动态响应问题具有重要指导意义。     

车辆减振器活塞杆偏摩现象的疲劳分析

车辆在行驶中,减振器活塞杆不仅承受随机交变的轴向力的作用,而且承受交变的侧向力作用,在此情况下极易发生弯曲疲劳破坏,即偏摩现象。通过对前悬架系统力学建模,分析了减振器和活塞杆在车轮平面和车轴平面内的受力情况,采用Workbench软件对活塞杆在偏摩下进行应力计算,并利用S-N曲线和Goodman修正理论分析不同载荷状况下活塞杆疲劳寿命,试验结果表明,疲劳破坏部位发生在活塞杆中部焊接挡圈部位,这与实际中活塞杆易出现的失效的部位相吻合。     

圆弧形螺纹结构的承载特性研究

利用ABAQUS软件建立螺纹连接的轴对称有限元模型,对特殊的圆弧形螺纹结构承载特性进行分析,结果表明:圆弧形螺纹结构连接件的最大应力节点一般位于螺栓与螺母第一啮合齿的螺栓齿根处,轴向荷载主要由前三个啮合齿承担,最大应力值与外加荷载呈非线性性递增关系;以最大应力节点为起点,螺栓沿水平路径和竖直路径的应力演变特征鲜明,可以为连接件的结构优化和性能改进提供依据;当轴向荷载较小且公差配合间隙足够时,由于最大应力节点的位置发生变化,连接件的最大应力值会随螺栓与螺母的公差配合间隙出现明显波动。     

几何参数对TY-TY型管节点疲劳性能影响研究

海洋平台中焊接管节点的疲劳寿命主要受到热点应力值的大小影响。热点应力值的大小决定了管节点在疲劳失效前所能承受的最大循环载荷次数。通过数值模拟该管节点在轴向作用下的应力分布情况,采用多因素正交试验的方法开展管节点的循环试验,考察α、β、γ、θ、τ等参数对其热点应力值影响敏感性。结果表明,参数α对TY-TY管节点处热点应力影响最大,γ、β和τ次之,θ影响最小。试验结果对于TY-TY型管节点的设计具有一定的参考价值。     

内压作用下圆柱壳周向斜接管结构设计分析

周向斜接管结构应用广泛,但相对于径向和轴向斜接管结构,尚缺乏完整的设计方法研究。采用有限元法较为系统地计算了不同结构参数下受内压圆柱壳周向斜接管结构的弹性应力,绘制了不同开孔参数下等效薄膜应力及等效薄膜加弯曲应力集中系数Km,K图。研究结果表明,内压下圆柱壳周向斜接管结构的等效薄膜应力及等效薄膜加弯曲应力集中系数均低于同参数时的圆柱壳径向接管结构,周向斜接管有限元解与Mershon公式得到的结果存在一定差异。该研究结果可为内压作用下周向斜接管结构工程设计提供依据。     

移动荷载作用下TI饱和半空间动力响应分析

列车运行产生的周围地基振动对列车运行安全以及周边环境振动有着重要的影响,其实质是移动荷载产生的应力波在地基中的传播问题。基于Biot流体饱和多孔介质模型,给出了移动荷载作用下横观各向同性（transversely isotropic,简称TI）饱和半空间动力响应的求解方法。首先,将Biot方程转换到频率 波数域中,通过坐标变换将方程解耦为平面内部分和出平面部分;其次,通过势函数方法求解平面内和平面外波动方程;最后,将移动荷载代入,其解可表示为对频率和单一波数的双重Fourier积分。与已有文献的结果进行了比较,验证了方法的正确性。开展了数值计算分析,讨论了荷载移动速度和TI介质参数等对半空间动力响应的影响,研究结论为列车荷载诱发复杂场地的振动控制技术提供了一定的理论依据。     

钻石背弹翼抗风动力可靠性及其灵敏度分析

基于首次超越破坏准则,建立了钻石背弹翼在随机风载荷下的动力可靠性模型,并对其动力可靠性的参数灵敏度进行了研究。通过对结构在随机振动载荷下动力响应超越安全界限次数的研究,得到了钻石背弹翼的动力可靠性模型,并利用综合分析技术分析了输入参数对钻石背弹翼抗风动力可靠性的灵敏度。研究结果表明:在只考虑随机风载荷的情况下,增大翼厚或后翼条弦长、减少前翼条弦长或前缘后掠角有助于提高钻石背弹翼的抗风动力可靠性,但在设计中需要综合考虑弹翼的气动外形及其载荷。     

电子蠕变试验机力与变形测量系统的长时稳定性

本文通过长时间的试验证明了在蠕变试验机上应用电子技术的可行性。电子蠕变试验机的力和变形测量系统的长时稳定性，完全满足蠕变、持久、松弛、低周疲劳等长时力学性能试验的要求。     

装载机工作装置载荷识别模型与载荷测取方法

为了研究装载机铲装作业时所受外载荷大小及变化特性,根据铲斗铰点力与斗尖力关系建立工作装置外载荷识别模型。以国产LW900K装载机为试验样机,提出了三向力销轴传感器法和动臂截面弯矩法两种载荷制取方法,进行典型作业姿态下的载荷验证和铁矿粉物料下的载荷测试试验。结果表明:提出的三向力销轴传感器法和动臂截面弯矩法都能够准确获取外载荷识别所需要的铰点载荷,销轴传感器法结果精度高于动臂截面弯矩法;试验样机工作装置所受大载荷出现在物料铲掘和卸载时刻,测得卸料时的惯性冲击载荷峰值约为400kN;通过雨流计数得到外载荷合力的均值服从正态分布,幅值服从三参数威布尔分布。载荷测试和分析结果能够有效解决装载机工作装置外载荷难以获取的问题,为载荷谱编制和疲劳特性分析提供依据。     

基于光纤布拉格光栅的载荷定位与检测方法

针对传统定位系统存在的结构复杂、实时性低、需要建立训练集等问题,提出利用光纤Bragg光栅结合直角应变花结构的方法对冲击源进行定位。在平面应变下,建立横向效应补偿因子模型和应变解耦模型,证明了光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating,FBG)直角应变花结构用于定位时不受横向效应的影响。同时针对四边简支薄板结构,提出一种判定冲击载荷大小的新方法。通过不同位置两组FBG应变花分别测得的主应变方向,其交点来确定冲击源坐标;通过FBG传感器测得的轴向应变经横向效应补偿,并结合四边简支板扰度曲线和定位坐标,来对冲击载荷大小进行测量。试验表明其定位精度达到2.9 cm以内,定位实时性1 ms左右,冲击载荷大小判定误差在3 N以内。为冲击平台载荷检测提供了一种实用可行的方法。     

负载保护器下应急电源车机械装置负荷监测

提出新的负载保护器下应急电源车机械装置负荷监测方法。首先分析了应急电源车的负载保护器相关原理,并依据分析结果对应急电源车机械装置的电力数据进行缺失值插补、去噪等预处理;然后根据预处理结果提取电力数据负荷特征,结合支持向量机完成电力负荷分类;最后通过电力负荷的分类结果,识别机械装置的负荷类型,完成负荷监测。实验结果表明,运用该方法监测应急电源车机械装置负荷时,能够有效监测出机械装置的电力输出功率,监测速度高、监测效果好。     

骨架式车身力流试验分析研究

以特定工况下某骨架式车身为例,进行结构力流试验分析研究。测量车身骨架关键位置的应力应变,分析车身骨架的力学性能;提出以具有相同量纲的应力成分描述力流分布、以内力矩描述力流传递的力流评价方法;引入并改进承载因子和承载均匀性系数作为车身结构承载能力的评价指标;基于力流分析给出车身骨架结构的优化方案。研究结果表明,弯矩应力成分可以作为力流分布的主要评价依据,翘曲应力成分可以作为观测力流走向的辅助手段;扭转工况下车身骨架纵梁主要起传递力流的作用,横梁和立柱组成抗扭环,主要起分担力流的作用,车身的前部、中部和后部都应存在抗扭环,若缺失必将影响车身结构的承载能力;力流优化使骨架式车身结构的承载能力提升18.71%,载荷分布均匀性提高14.89%。力流分析对车身结构设计及优化有重要参考价值。     

Limit load analysis for the piping branch junctions under in-plane moment

An approximate analysis approach for plastic limit load of piping branch junctions, by means of the relationship of the internal force between the main and branch pipes around intersection line, is presented in this work. The approach is built on the following process: based on the external force equilibrium condition, an equation between the limit load and internal force of the branch pipe around intersection is derived firstly. And then, taking this internal force as an external force acting on the intersection of the main pipe, the approximate solution of the internal force around the intersection on the main pipe is given as a function of the limit load. Finally, referring to the von-Mises yield criterion, the limit load of component with two intersecting cylindrical shells is then obtained. In use of the proposed approach, a closed form of limit load solution for piping branch junction under in-plane moment is developed. Finite element (FE) models of the idealized piping branch junction with various diameters and wall-thickness of the main and branch pipes were analyzed by using nonlinear FE software. The limit loads from FE analysis, from the proposed solution and six experimental data of real piping branch junctions are compared. Overall good agreement between the different limit loads was observed which provides confidence in the use of the proposed formulae in practice.     

电液负载模拟器复合控制方法研究

提出了一种新的电液负载模拟器复合控制方案,采用改进型多余力补偿方法和PID自适应控制器并行的方式来实现对指令控制力的精确跟踪。改进型的前馈补偿方法除了有效地消除了多余力,还提高了系统的动态性能。利用CMAC神经网络的非线性逼近原理设计的鲁棒PID自适应控制器,在一定程度上改善了传统PID控制在快速性和稳定性之间存在的矛盾,降低了系统的非线性和不确定性造成的影响。仿真和试验结果证明了该控制方案的有效性。     

基于肘体结构的载荷标定试验研究

根据坦克车辆平衡肘体的空间力受载分析，直接采用其结构部件作为测量传感器，通过应变片布置、桥路设计和载荷标定，建立实测载荷的输入与输出关系方程，以此来获得坦克车辆行走部件在实际工作中的随机载荷-时间历程，为其肘体结构可靠性设计和全尺寸结构模拟试验提供科学依据。     

Numerical studies on crack growth in a steel tubular T-joint

The results of a numerical investigation on fatigue crack growth of an offshore tubular T-joint under the action of axial, in-plane and out-of-plane bending loads are presented in this paper. Extensive stress analysis has been carried out to determine the location of the hot spot stress along the brace—chord intersection for each load case. Semi-elliptical cracks with varying crack lengths and crack depths were introduced at the hot spot location by means of line spring elements for stress intensity factor evaluation. The line springs were properly constrained to prevent the problem of crack surface penetration. The stress intensity factors obtained are then used in a crack growth law for life estimation.