轴类零件应力集中系数的理论研究

 应用Algor公司的SAPgl软件计算了受拉阶梯轴倒角处的应力集中系数，理论计算结果与前人的光弹实验结论比较吻台．研究表明：轴的倒角半径对应力集中效应有显著影响；当其他参数不变时，改变轴端力的作用方式或轴段的长度，均会产生不尽相同的应力集中系数．     

焊接钢管节点热点应力集中系数参数方程的适用性研究

由于各几何特征参数对焊接钢管节点应力集中系数影响复杂,参数方程给出的计算结果都存在不同程度的不确定性。本文在收集大量实验数据的基础上,对一些常用参数方程计算结果的不确定性进行了分析讨论,给出了各方程在不同荷载条件下计算结果的变异系数值,并对其适用性进行了评价,可为海洋平台钢管结构的疲劳可靠性分析和管节点应力计算提供参考。     

轴向载荷下X型管节点应力集中系数研究

用有限元方法分析了X管节点承受轴向拉力作用时沿焊缝应力集中系数的分布,发现X型管节点最大应力集中系数出现在鞍点处。同时探讨了X节点几何参数对应力集中系数的影响,提出了用于计算X节点最大应力集中系数的参数公式,通过与国际疲劳指导委员会(Fatigue Guidance Review Panel)提出的评价标准比较,证明了所提公式的正确性。     

轴肩圆角拉弯时应力集中系数的最新研究结果

过去出版物中弹性应力集中系数在受弯状态低估了21％，受拉状态低估了40％．对轴肩圆角应力集中系数所列的图表是根据对其它类似几何形状的分析结果提供的近似值。经过对含各种尺寸的轴肩圆角模型进行拉弯状态下详细的有限元分析，在三方面得出有用结论：直修正弹性应力集中系数；2修正冯·密歇斯等效应力集中系数；3圆角处最大应力位置。最新结果以人们熟悉的图形形式表示．而由曲线回归出的经验公式适用于设计中的数字计算。     

K节点应力集中系数的试验和数值研究方法

工程中常用的评价海洋平台中管节点疲劳寿命的方法是使用S-N曲线。当管节点承受疲劳载荷作用的时候,可以通过数值或者试验方法得到沿着焊缝处的热点应力幅的大小。然后通过S-N曲线,可以预测此节点在破坏前可以承受疲劳载荷的循环次数。应力幅的大小可以由应力集中系数这个参数来确定。对K型节点在承受基本载荷作用下的应力集中系数进行了数值和试验分析,得到了各种基本载荷作用下K节点沿着焊缝处应力分布情况和极值应力点的位置。     

螺栓杆应力集中系数的研究

螺栓球节点栓杆上的应力集中是导致栓杆发生疲劳破坏的主要原因。该文通过理论推导及数值分析的方法研究了螺栓杆的应力集中系数。在忽略螺纹升角的情况下,根据变形协调条件研究了螺栓杆的轴力梯度变化,采用数值计算确定常用螺栓球的螺纹位移系数及螺纹力计算公式。采用局部建模,通过迭代计算的方法确定螺栓杆应力集中系数。与完整模型的计算结果比较表明该方法的计算结果具有较高的精度,且计算效率高。     

一种理论应力集中系数的有效算法研究

在有限元分析结果的基础上,提出用最大主应力有限元法求解理论应力集中系数K_t .数值计算结果与理论计算值和实验测得的值相一致,并进一步从网格细化方面的影响作了分析.结果表明网格细化到一定程度时,计算精度提高了,应力集中系数趋于一稳定值,而且与疲劳寿命估算时的应力取向相一致,进一步保证了计算寿命的准确度,为疲劳分析提供了重要的参数依据     

基于微观结构的高强铝合金应力集中系数研究

为了更好地理解铝合金材料的微观力学性能,基于MATLAB编写了Voronoi算法的微观结构模拟程序,并将程序导入ABAQUS有限元软件建立铝合金晶粒模型.推导出六结点内聚线单元模型的界面单元刚度矩阵,利用内聚力模型的内聚力-位移关系描述铝合金晶粒界面间的粘着力(法向力)和摩擦力(切向力),建立了微观晶粒结构的有限元模型.研究结果表明:单个夹杂粒子随着弹性模量的增加应力集中系数先减小再增加;相对于单个夹杂粒子,两个夹杂粒子的应力集中会增加,当d/r接近2时应力集中系数明显增加,当d/r值处在6左右时应力集中系数基本恢复到单夹杂粒子时的大小.夹杂粒子的形状、数量及分布状态对结构微观应力集中均有影响.     

Bernoulli-Euler梁横向振动固有频率的轴力影响系数

给出了考虑轴力对于Bernoulli-Euler梁横向振动固有频率影响系数的高精度表达式。与动力刚度法推导等截面梁自由振动分析的动态刚度阵不同,首先获得承受常轴力的Bernoulli-Euler梁横向自由振动微分方程的通解,并通过位移边界条件消去待定常数,得到精确形函数;使用有限元方法,建立了使用精确形函数表达等截面Bernoulli-Euler梁动态刚度阵的微分格式,该微分格式精确刚度阵与动力刚度法得到的刚度阵完全一致。仿照Timoshenko对压弯梁静态挠度表达中取用轴力影响因子的方法,提出了Bernoulli-Euler梁横向振动固有频率的轴力影响系数表达式,结合Wittrick-Williams算法和动态刚度阵证明了当轴力在±0.5倍第1阶欧拉临界力之间变化时,轴力影响系数表达式最大误差不超过2%,且随固有频率阶次的提高,误差越来越小。     

承受双向等拉应力平面贯穿型中心切口弹性应力集中系数的尺寸效应分析

采用线弹性有限元方法系统分析了350种不同尺寸条件下承受双向等拉应力平面贯穿型中心切口端部应力场,建立了垂直于切口长度方向的正应力分量Ktσy、应力第一不变量集中系数KtI1和Mises等效应力集中系数Ktσ等各项弹性应力集中系数的表达式。结果表明,各项弹性应力集中系数随切口长度与板宽之比2a/W的增大呈二次幂函数形式增大,随切口顶端半径与切口半宽之比r/a的降低呈指数函数形式增大。     

KK节点中表面裂纹应力强度因子的数值分析

海洋平台中的管节点在出现疲劳裂纹后,其残余寿命的估算依赖于对焊缝处表面裂纹应力强度因子的精确计算。首先介绍了包含表面裂纹的KK节点的有限元网格产生方法。采用了五种不同类型的单元,即六面体单元、四分之一结点的裂纹单元、棱柱单元、棱锥单元以及四面体单元来形成KK节点焊缝处表面裂纹的网格。然后通过交互J积分法计算出了KK节点表面裂纹的应力强度因子分布情况。     

钢管混凝土轴心受压构件的徐变预测模型及其徐变性能分析

为研究混凝土徐变对钢管混凝土轴心受压构件长期受力性能的影响,考虑构件截面内力重分布,建立了钢管混凝土轴心受压构件截面应力和应变以徐变系数为参数的随混凝土龄期变化关系的理论模型,结合已有试验数据和国内外常用12种混凝土徐变预测模型对该模型进行验证,并找到了适用于钢管混凝土轴心受压构件的徐变预测模型--Huo模型;在此基础上,计算并分析了钢管混凝土轴心受压构件混凝土龄期为10000 d的截面应力和应变;通过对混凝土强度等级、环境年平均相对湿度、初始加载龄期、含钢率、构件长度、截面应力水平等因素的不同取值,分析了各因素对钢管混凝土轴心受压构件徐变性能的影响程度及规律。结果表明：当钢管混凝土轴心受压构件的轴力不大于其极限承载力的60%时,随着加载龄期的增长,钢管截面应力逐渐增大,最大变化量达61.4%,而混凝土截面应力逐渐减小,最大变化量达26.2%;加载初期构件应变增长迅速,1000 d以后应变增长速度减慢,构件最终应变是初始应变的1.61倍;在轴压比相同的条件下,钢管混凝土轴心受压构件的徐变应变终值随着混凝土强度等级的提高而逐渐增大,随着含钢率的增大显著减小,随着初始加载龄期、环境年平均相对湿度、构件长度的增大而逐渐减小,轴压比不大于0.6时,其徐变应变终值随轴压比增长。研究成果可为钢管混凝土轴心受压构件在正常使用阶段徐变计算以及徐变变形控制提供依据。     

受边缘非线性分布荷载作用矩形薄板的面内应力分析

矩形薄板边缘受非线性分布面内载荷作用的情况在工程中经常遇到,精确的应力分析也是薄板稳定性分析的基础,由于问题的复杂性目前还没有精确解.该文根据弹性力学理论,采用里兹法求解矩形薄板边缘受非线性分布载荷作用的面内应力,应力函数采用切比雪夫多项式并满足所有应力边界条件.结合数学计算软件Mathematica,分析了不同长宽比...     

在反平面变形下功能梯度压电板条的应力强度因子分析

利用Fourier变换技术将混合边值问题化为对偶积分方程,求解对偶积分方程得到应力强度因子以及电位移强度因子的表达式。最后通过数值计算讨论了材料参数、载荷条件以及裂纹的几何参数等对功能梯度压电材料中裂纹尖端应力强度因子的影响。     

复合材料管接头拉扭作用下胶层应力分析

发展了一种复合材料胶接管接头在拉伸和扭转载荷作用下胶层内应力分析模型。该模型利用管接头结构中缠绕法成形的管和套管材料、几何形状和所承受载荷的轴对称性,采用一阶层合板理论分析管壁的应力和变形。通过管接头中管、套管和它们之间胶层的位移协调性确定胶层内的应变和应力,从而建立了管接头结构的平衡方程。本模型计算了缠绕角为54°和26°管接头胶层内剥离应力、轴向剪切应力和切向剪切应力,计算结果与有限元分析结果相吻合。      

垂直界面裂纹应力强度因子的加料有限元分析

为求解裂尖位于界面上的垂直双材料界面裂纹应力强度因子,发展了一种加料有限元方法。该方法应用Williams本征函数展开和线性变换方法求解裂尖渐进位移场,将该位移场加入常规单元位移模式中,得到加料垂直界面裂纹单元和过渡单元的位移模式,给出加料有限元方程。建立了典型垂直界面裂纹平面问题的加料有限元模型,求解加料有限元方程直接得到应力强度因子,与文献结果对比表明该方法具有较高的精度,可方便地推广应用于垂直界面裂纹的计算分析。     

平面P1波入射下饱和度对深埋圆形衬砌动应力集中因子的影响

准饱和土是天然土体中比较常见的一种形式,与饱和土相同,其内可传播三种体波:剪切波、快压缩波(P1波)和慢压缩波(P2波)。忽略土颗粒的压缩性,考虑孔隙流体的压缩性以及孔隙流体与土骨架之间的粘性耦合作用,采用修正的B iot模型,运用波函数展开法研究了平面P1波入射时,准饱和土体内深埋圆形衬砌的散射问题,通过数值计算模拟并分析了衬砌的动应力集中问题,结果表明:不论入射频率为低频(100Hz)还是高频(500Hz),对于相同的衬砌,当土体为准饱和时,动应力集中因子沿周向分布曲线的形状和数值基本保持不变;但土体为完全饱和时,虽然饱和度发生了微小的变化(比99%只提高了1%),但动应力集中因子的值却大幅度地降低,其沿周向分布曲线的形状也发生了显著的变化,在工程设计中应重视饱和度对圆形衬砌动应力集中因子的影响。