弹性圆柱薄壳在流体中的变形与内力分析

应用薄壳弹性理论及流体力学基本方程,给出了圆柱壳在流体中流固耦合问题的基本关系式。阐述并应用相容拉格朗日-欧拉方法推导出流体绕壳横向流动时弹性圆柱薄壳的小弯曲变形问题的方程,并求解了流场的速度势和壳体的变形及内力分布。通过具体算例,绘出了流场分布图,讨论了有关参数变化对圆柱壳变形和表面压力系数的影响。     

流固耦合问题的描述方法及分类简化准则

在流固耦合的工程实际问题中的大多数情况下,弹性薄壁构件的变形为几何非线性,再加上流体方程的非线性,将导致流体和弹性体相互作用界面上的强非线性。在界面上便可以结合拉格朗日法和欧拉法建立方程和接触条件。其方法主要有单一拉格朗日法、单一欧拉法、相容拉格朗日-欧拉法和任意拉格朗日-欧拉法四种方法。引入描述弹性体变形特征的数值m、n、k和描述流体运动特征的数值λ、ν,可将流固耦合问题进行分类。在流体弹性力学理论的基础上,介绍了流固耦合问题界面相互作用的描述方法,并根据诺沃日洛夫BB(НовожиловВВ)在非线性弹性力学中,从几何非线性方面对弹性力学问题的分类方法出发,对流体弹性力学中的流固耦合问题进行分类,由此,可为按类别对运动学条件、动力学条件及界面上的接触条件进行相应的简化提供可靠的依据。     

T型管及管内流体动态响应仿真研究

根据实际物理实验,采用ALE有限元方法模拟了冲击情况下T型管及管内流体动态响应的水锤过程。经过对比关键点水压时程变化的仿真结果与实验数据,验证了ALE流固耦合有限元方法在水力瞬变仿真模拟方面的可行性。在此基础上,进一步分析了T型管的变形和动态周向应力。通过仿真发现管壁动态周向应力峰值大约是静周向应力的1.2～1.6倍。并且周向应力呈现与水锤压力变化一致的周期性,管壁动态周向应力主要受水锤的影响。这证明动态效应是导致更大动态应力的原因。这一结论与直管的结论一致。     

基于流固耦合的水力瞬变三维模拟及管壁动态应力分析

水力瞬变也称为水锤,是由于管道内压力瞬间升高,压力波在管道内以声速传递的现象。紧随着压力波,管壁上产生动态应力,进而导致管道失效。基于ALE流固耦合方法模拟由于阀门突然关闭导致的管道中流体冲击波,并与一维水锤冲击波理论值进行了对比。在此基础上分析了不同约束条件下,距离管道末端一定距离,由于管壁变形和振动而产生的三维动态应力。发现在水锤波传播过该位置一段时间之后,管壁应力才达到最大值,此外管壁周向应力在动态应力中影响是最主要的。     

涡旋真空泵应力与变形的ANSYS模拟与研究

在对涡旋真空泵运行温度场采用大型有限元分析软件ANSYS进行模拟与研究的基础上，对其工作过程的应力与变形进行了模拟分析。相关结果表明，软件分析基本上可以反应涡旋真空泵运行过程中应力与变形分布及变化情况，并为其设计参数及相关因素的确定提供有效的分析手段。     

圆柱筒的应力与变形分析

圆柱筒受轴力作用下计算问题来于实际工程,本文利用弹性力学的基本理论,对其受轴向均布压力作用和受三向外力作用的进行了分析,通过设定应力函数的方法,推导出了应力与变形计算的一般表达式,并对轴向压力引起的径向位移和同时受内外压力作用下的应力及变形的计算,给出了应力与变形的理论计算公式。对实际工程是非常有用的。     

吊杆式船载起重机吊绳非线性动力学建模与分析

对吊杆式船载起重机建立传统集中质量数学模型,利用拉格朗日—欧拉法推导出该模型非线性动力学方程,利用数值分析技术,结合船载起重机的自身参数进行吊绳的非线性动力学分析,研究关键参数对货物振动的影响,研究工作对起重机的操纵有着参考意义。     

7022铝合金FSJ拼连板材残余应力和变形分析

利用有限元方法对7022铝合金板材FSJ连接过程进行模拟,分别获得连接区的残余应力和变形规律,并通过实验验证模拟结果的正确性。通过模拟得出残余拉应力主要集中在连接区,连接区中间位置处在最大拉应力区,连接区两端和其他部位均是残余压应力;垂直于连接区方向上前进侧的变形也大于返回侧的变形,平行于连接区方向钥匙眼端比起始端翘起得高,整个变形如马鞍形状。     

考虑贮箱液体晃动的复杂航天器分离动力学分析

考虑空间微重力环境下贮箱燃料的晃动行为,采用耦合的欧拉-拉格朗日(coupled Eulerian-Lagrangian, CEL)方法,建立了航天器和液体燃料的分离动力学模型,通过航天器分离动力学及流固耦合动力学分析,解决了贮箱燃料液体晃动对航天器分离姿态的影响问题,给出了液体晃动对航天器产生的干扰力和力矩,对比了考虑液体晃动和假设贮箱液体为刚体得到航天器分离姿态的差异,不同液面高度对航天器分离姿态、干扰力和力矩的影响情况,分析结果为弹簧分离机构的优化设计和分离安全性设计提供参考,同时提高了航天器在轨姿态控制设计的可靠性。     

准脆性材料裂纹桥联筋的应力与变形

基于钢筋混凝土的破坏分析,结合混凝土类准脆性材料的断裂特性,本文提出了强化筋桥联基体裂纹力学分析模型,在该虚拟裂纹端部存在粘聚力分布,而强化筋在桥联裂纹处具有与基体脱离的部分段.由变形体的叠加原理和协调性条件,通过断裂力学的应力函数分析方法,推导出了在远场载荷作用下,离裂纹端部较远处桥联筋的轴向受力和变形,与脱粘筋长度之间的函数关系.文中分别就基体和强化筋材料为完全弹性,裂纹端部存在粘聚力,和强化筋为弹塑性材料等不同情况时,对裂纹和强化筋的变形和受力进行了算例分析和讨论.     

部分预应力混凝土梁的应力和变形

本文运用有限元步进法,结合按龄期调整的有效模量法,对部分预应力混凝土梁在不同荷载阶段截面的应力和变形进行了分析探讨。分析时不仅考虑了混凝土的收缩、徐变以及预应力钢筋的松弛等因素的时效影响,而且当混凝土中所受的拉应力超过其抗拉强度时还考虑了混凝土开裂的影响。根据分析方法编制了部分预应力混凝土梁的计算分析程序,并运用该程序对某座部分预应力混凝土梁的截面应力和变形进行了详细分析。     

冷拉拔管棒材的残余应力测试与分析

用电阻应变片法测试了管棒材拉拔、矫和退火过程中产品表面残余应力,了管棒材残余应力随工艺参数变化的规律,结果表明,用不同变形方法生产管材,其表面残佟尖力相差很大。对制品采用去应力低温退火,在金属内部完成回复过程是减小制品残余应力最有效的措施。     

复合材料层合板的固化残余应力和变形分析

本文采用非线性有限元方法研究了复合材料层合板在固化后期降温过程的残余应力和变形问题。考虑了材料的热物理与力学性质随温度的变化以及变化率和应力间耦合的影响。给出了一些有意义的结果。     

三向应力状态下混凝土动态强度和变形特性研究

利用大连理工大学自行研制、改造的大型液压伺服静动三轴试验系统对立方体混凝土试件进行恒定围压下的动态三向压缩试验,侧向恒定围压分别为0MPa、4MPa、8MPa、12MPa、16MPa五个级别,应变速率分别为10-5/s、10-4/s和10-3/s三个量级,系统研究了不同恒定围压和应变速率对混凝土强度和变形特性的影响。试验表明:随着围压的增加,混凝土三轴极限抗压强度有明显的增强趋势;峰值应力处的应变值增加幅度显著。随着应变速率的增加,围压较低时,混凝土动态强度的增加趋势明显;围压较高时,动态强度随应变速率增加而增加的趋势减弱,特别是当围压值超过混凝土的单轴强度时,可以不考虑混凝土应变速率对混凝土强度的影响。得出了混凝土在不同应变速率以及不同恒定围压下的应力应变全过程曲线。     

变截面梁的应力计算及其分布规律研究

为了合理计算预应力混凝土变截面箱形梁的剪应力,客观反映其应力分布状况,首先推导了任意变截面梁剪应力计算的一般公式,在此基础上,考虑箱形梁的梁高、底板厚度、腹板厚度沿跨度的变化,导出了变截面箱形梁的剪应力实用计算公式。应用导出的公式,结合矩形及箱形变截面悬臂梁算例,分析了变截面梁的应力分布状况。研究结果表明,变截面梁横截面上的最大剪应力并不发生在截面重心轴处,而是在重心轴以下区域或梁底缘处;变截面箱形梁的底板受有很大剪应力作用,为了合理设计变截面箱形梁,不应采用薄底板,而且应加强其配筋及构造处理。     

考虑热应力、热变形正交各向异性板的动特性及响应规律

该文开展了热环境下正交各向异性板固有特性和激励响应的研究,通过实验测试与数值计算,分析了其固有频率随温度的变化规律、模态交换或突跳现象、以及激励作用下响应受温度的影响。结果表明：温度引起的热应力与热变形会改变板的动态特性,但两者在热屈曲前后对板刚度的影响机制不同,导致固有频率随温度先降低后上升,且它们的微小变化会导致正交各向异性板的模态交换或突跳现象;激励作用下整体响应曲线随温度升高向低频漂移。     

冻融循环后粉煤灰陶粒混凝土定侧压下的强度和变形性能试验研究

利用混凝土静、动三轴试验系统,完成了粉煤灰陶粒混凝土立方体试件在4组不同冻融循环次数、4种恒定侧压下的双轴压压强度和变形性能试验。考察了不同侧压应力水平下试件的破坏形态和试件表面裂缝分布及走向特征。测量了4种侧压应力水平下的极限抗压强度及两个加载方向的应变值,并根据试验结果系统分析了定侧压下粉煤灰陶粒混凝土双轴压压极限强度和变形性能(包括峰值应变、应力-应变关系曲线、弹性模量)随冻融循环次数和侧压应力水平的变化规律,建立了考虑冻融循环次数和侧压应力水平的主应力空间的双轴压压强度准则,为寒冷海洋环境条件下粉煤灰陶粒混凝土结构在经受双轴压压荷载作用时的强度分析提供试验和理论依据。     

短纤维增强金属基复合材料基体中的应力分布及其变形特征

基体行为是影响随机分布短纤维增强金属基复合材料力学性能的一个重要因素。本文作者将在短纤维复合材料单纤维三维模型的基础上, 借助于弹塑性有限元分析方法, 研究在加载过程中, 不同纤维位向和界面结合状态下基体中的应力分布情况及基体的变形特征。研究表明, 该类复合材料中基体的应力分布情况和变形特征将受到纤维位向改变和界面结合强弱的显著影响。