圆形隧道的粘弹性应力分析

本文讨论圆形隧道的粘弹性应力分析问题。文中给出了在隧道围岩自重作用下,衬砌与围岩均为粘弹性材料时,求解衬砌与围岩变形及内力的一般性解答。求解的方法是:将衬砌与围岩相互作用的径向力和切向力表示成三角级数,按弹性问题分别求解衬砌及围岩的变形和内力;然后利用粘弹性——弹性对应原理,由弹性解得到粘弹性问题的解;再利用衬砌与围岩间变形的协调条件,确定衬砌与围岩相互作用之径向力和切向力级数中的系数,进而求得衬砌及围岩内力和变形的粘弹性解。     

残余应力对复合材料弹2塑性变形的影响

从细观力学的角度给出了分析残余应力对一般复合材料塑性性能影响的一种解析方法, 该方法基于应力二阶矩的割线模量法及Ponte Castaneda 和W illis 给出的弹性细观模型。有残余应力时, 所提的细观解析模型能够同时考虑纤维形状, 体积百分比, 纤维取向及纤维的分布对复合材料变形的影响。计算结果表明, 残余应力的存在会引起复合材料拉压变形的不对称, 材料宏观的拉压硬化曲线又与复合材料的细观结构参数密切相关。对单向复合材料, 本文作者对其等效割线热膨胀系数, 拉压应力-应变曲线的有限元分析结果与给出的细观解析模型定量吻合。      

测量复合材料残余应力场的新方法

本文建立了一维表面光栅衍射光强分布与表面应变之间的理论关系,再利用弹性理论,即可求出材料中的残余应力,从而开拓了残余应力的测试方法;在测试技术方面本方法是在试样表面制作一维表面光栅,在激光束的照射下,形成一列清晰的衍射光斑,当试样背面剥层释放残余应力而发生形变时,引起表面光栅栅距d的变化,反映为放大了一列衍射光斑间距的变化,用电荷耦合器件将光信息快速地转换为电信号,以及A/D转换和微机控制的光信息处理系统,可高精度(m)、快速(s)地测试表面应变和残余应力的定量结果,这是一种测试分析表面应变和残余应力及其之间关系的新方法.      

复合材料三相同轴柱体界面模型分析

本文改进了Theocaris 等的工作, 进行了三相同轴柱体复合材料界面模型的理论分析。本文以指数律描述界面相层的弹性性能, 所得结果与文献中的已有结论一致。     

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。     

Ti/CFRP超混杂复合材料残余应力研究

由于组成Ｔｉ／ＣＦＲＰ超混杂复合材料层板的炭纤维、钛合金薄板及树脂的热膨胀系数的差异,以及树脂固化过程的收缩,在层间有残余应力形成,残余应力的存在会对材料的力学性能及加工性能产生影响。因此采用应变片包埋法和非对称层板法对该Ｔｉ／ＣＦＲＰ的残余应力进行了研究,推导出计算层板残余应力的计算公式,经修正后的计算结果与测试结果基本吻合。     

多层压配组合圆筒有限元分析的简化

多层压配组合圆筒问题常常是轴对称的,且结构的接触边界不变,摩擦的影响可忽略。利用其简单的变形协调关系,可大大简化其有限元分析的过程、减少占机时间、提高计算精度。     

TORSIONAL STRESS ANALYSIS OF CORD-RUBBER COMPOSITE LAMINATES

SUMMARY

The structural response of two-ply cord-rubber composite laminates subjected to torsional loading is investigated using non-linear three-dimensional finite element analysis. The present model treats a two-ply composite as an equivalent three/six-ply system with rubber and cord-rubber elements. The present finite element model is validated by comparing the results obtained to the existing experimental and analytical solutions. The effects of torque and bias angle on twist angle, axial displacement, coupled strain ratio, and interply and interface shear stresses are presented. Also, the effects of interply thickness and rubber elasticity were studied. The presented results illustrate the torsional behaviour of two-ply cord-rubber composites from three-dimensional analysis.     

粘弹性基体复合材料层合板的固化残余应力和曲率变化

粘弹性基体复合材料层合板因铺层取向差异而产生的固化残余应力会随层合板在室温下放置时间的推移而变化, 这一过程可通过非对称层合板的曲率变化得到反映。本研究通过非对称板的曲率变化实验来观察板内残余应力的变化过程, 并根据细观复合材料力学理论和适宜的变形分析方法建立一种与残余应力最终稳定分布相对应的铺层修正折减模量矩阵, 用于进行层合板固化残余应力和曲率变化的渐近值预测, 并依此确定固化后残余应力的变化范围。     

U肋加劲板焊接残余应力数值模拟分析

通过数值模拟和实验方法对U 肋加劲板焊接残余应力进行了估算和分析,建立了三维热弹塑性有限元模型,采用生死单元法模拟焊缝填充和焊接热输入过程,实现了整个焊接过程中的动态应力和变形变化,得到了U肋加劲板的焊接温度场和应力场,分析了U 肋加劲板的焊接残余应力分布,并与残余应力测试试验结果比较.结果显示:U 肋加劲板近焊缝区残余拉应力达到材料屈服强度,母板远离焊缝区残余压应力平均值约为材料屈服强度的0.2 倍,其分布趋势与实验测试得到的残余应力分布比较接近,证明了所采用的焊接数值模拟方法的正确性.     

利用试验模态分析进行残余应力评估的研究

通过试验模态分析实验,对有残余应力的构件和无残余应力的构件进行了对比实验,得出了关于构件固有频率和阻尼变化规律的4点结论,即:(1)有残余应力存在时,构件固有频率发生变化;(2)高阶频率受残余应力影响比低阶频率的大;(3)在其他因数不变时,大尺寸构件的固有频率受残余应力的影响比小尺寸构件的小;(4)构件的阻尼发生变化,高阶阻尼变化量的绝对值一般比低阶阻尼的大。探讨了利用构件固有频率或阻尼的变化量来判断构件残余应力的方法。改进了振动时效的幅频特性监测法。     

利用Lanczos方法求解复合结构特征问题

本文研究由弹性材料和粘弹性材料构成复合结构的动力学问题。在文［１］的基础上，建立了复合结构的动力学状态方程。为了对复合结构进行动力学分析，本文提出一种扩展的Ｌａｎｃｚｏｓ方法，用来求解复合结构的复模态参数。通过数值算例分析，证明了本文方法具有较高的计算精度和计算效率。     

复合材料夹层板单向受弯应力分析

基于非线性软质芯材位移模式的高阶剪切变形Zigzag夹层板理论,运用有限元方法分析了木质芯材-玻璃纤维增强聚合物（Glass Fiber Reinforced Polymer,下文缩写为GFRP）面板增强层、木芯材-GFRP竹混合增强层、以及泡沫芯材-GFRP面板增强层三种由真空导入工艺制作的复合材料夹层板;以米塞斯应力屈服准则为依据计算了特征点极限荷载,提出层间应力差作为树脂层的计算依据;考虑到根据本构模型直接由有限元法求得的位移获得的横向剪应力精度较低,采用基于应力平衡方程的最小二乘法计算了夹层板横向剪应力。对比实验和等效截面法的分析结果表明,基于非线性软质芯材位移模式的高阶剪切变形zigzag理论有限元分析法对于硬质和软质芯材复合材料夹层板都是十分有效的、实用的分析方法,适合于精细化分析和设计;等效截面法对于硬质芯材复合材料夹层板具有一定准确性,适合于初步分析和设计。     

球罐裂纹及不同修复过程的残余应力

壁厚为42mm的1 500m3液化石油气球罐,运行4年后出现大量裂纹,在局部补焊中又反复出现裂纹,最后采用了对赤道带大环焊缝的重新焊接及整圈热处理才使球罐得以修复.用X射线法对该球罐进行了系统的残余应力测试.结果表明,内壁赤道带原始焊缝处残余应力高达0.72σs,说明球罐建造时的热处理效果较差;而局部修复及热处理后在焊缝附近残余应力接近或达到屈服应力,又表明局部热处理未起到应有作用.在球罐大环重新焊接及整圈热处理后的相同位置又进行两次测试,残余应力水平大幅度降低,整体下降约50%,显示最终的热处理效果良好.     

双向梯度复合材料板瞬态热应力分析

该文通过编写一种8节点高阶双向梯度单元建立了结构的连续梯度有限元模型,采用细观力学方法结合混合律准则描述了双向梯度单元变化的热物理属性。分别采用有限单元-有限差分法和有限单元法分析了在循环热载荷作用下双向梯度板Al 1100/Ti-6Al-4V/ZrO2的瞬态热传导和热弹性问题,给出了温度场和瞬态热应力场的时间响应历程和空间分布形式。最后讨论了相关参数的影响规律,得到了一些重要的结论：冷却阶段更加容易萌生表面裂纹;沿x方向组分的分布形式影响了瞬态热应力的大小,但对其时间响应和分布形式影响很小;沿y方向组分的分布形式影响了瞬态热应力的时间响应和分布形式,但对其大小影响很小。     

水泥基复合路面材料微观热应力分析

乳化橡胶沥青水泥混凝土（ＥＲＡＣＣ）是以水泥砂浆为连续相，以裹覆乳化橡胶沥青的粗集料为分散相的水泥基复合路面材料。根据ＥＲＡＣＣ路面结构特点和ＥＲＡＣＣ的微观结构特点，建立了ＥＲＡＣＣ微观热应力分析的三层嵌套模型，推导了计算公式，讨论了提高ＥＲＡＣＣ抗温缩开裂能力的途径。     

数值计算模拟复合材料固化中夹杂气泡的影响和残余应力的变化

复合材料的固化有着复杂的内部过程,传统的工艺条件难以保障产品的质量。影响复合材料成型质量的主要因素为树脂基体内的气泡的增长和各铺层之间的残余应力,本文作者分析气泡和残余应力形成的机理,建立过程模型,并编制计算机程序模拟计算气泡的增长和残余应力的形成,为复合材料成型工艺的设计提供依据。     

复合材料飞轮的三维应力分析

高速旋转的飞轮在给定外径和质量的情况下,轮缘采用先进的碳纤维缠绕,提高飞轮的转速,从而增大飞轮的储能密度,解决了飞轮轮缘因高速旋转而断裂破坏的问题。本文采用三维实体元分析计算复合材料飞轮工作时的应力分布,为安全合理设计复合材料飞轮提供依据。     

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。     

考虑滑移效应的钢-混凝土组合梁弹性应力计算

为了分析存在滑移效应时钢-混凝土组合梁的截面应力,在假定截面总弯矩由整体弯矩和局部弯矩组成的基础上,建立了考虑界面滑移效应的钢-混凝土组合梁截面整体弯矩、局部弯矩、截面弹性应力和屈服弯矩的计算模型,给出了组合梁的截面弹性应力和屈服弯矩计算公式;对比试验数值,模型计算得到的截面屈服弯矩较试验值低且有较好的计算精度,为组合梁截面应力和屈服弯矩的计算提供了一种简便、可行的计算方法。