不同圆角半径对三通应力集中区域影响的量化分析

三通作为电厂管道的关键部件,在使用过程中经常出现开裂的现象.基于有限元软件,利用图像方法对不同圆角半径三通管件的应力集中区域进行分析.通过图像处理手段对异径三通的应力集中区域进行提取,并对不同圆角半径三通管件的局部最大等效应力、应力集中系数、应力集中区域的应力点分布以及应力集中区域的体积、表面积、厚度、长、宽进行量化分...     

齿根裂纹对应力强度因子影响的研究

采用FRANC3D软件分析了三维齿轮Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型裂纹应力强度因子的分布规律,并考虑载荷、裂纹形状、裂纹大小、裂纹位置和划分网格粗细对应力强度因子的影响。结果表明:Ⅰ型裂纹对应力强度因子影响最大;载荷、裂纹大小、不同裂纹位置和划分网格的粗细对应力强度因子的影响曲线呈两端大中间小的对称分布规律;对于裂纹形状,当椭圆长轴小于或等于短轴时,曲线呈两端大中间小对称分布规律,当椭圆长轴大于短轴时,曲线呈现两端小中间大的对称分布规律。对度量、控制裂纹体的断裂情况和寿命估算有一定的理论基础。     

应力集中部位裂纹自由表面处应力强度因子的计算与分析

针对采用最小二乘法拟合的三次多项式计算应力集中部位裂纹自由表面处应力强度因子,结果往往存在较大偏差的问题,基于椭圆形表面裂纹的通用权函数,提出了将应力分布数据进行离散化分段插值的思路,并具体给出了基于常数插值、线性插值、二次插值的计算公式。结合工程实例,将分段插值与常规最小二乘法的计算结果进行对比与分析,发现两者的计算结果有较大偏差;采用线性插值方法能够较好地表征应力分布,计算出的应力强度因子值也能较快趋于收敛,更适合于工程计算。此外,将有限元法与线性插值、最小二乘法的计算结果进行对比,结果表明运用最小二乘法拟合计算出的结果偏冒进,而运用分段线性插值法的结果则偏安全,从而验证了基于线性插值法计算的可靠性。     

CFRP修复港口起重机箱形结构疲劳裂纹的数值仿真及实验研究

箱形结构是港口起重机的主要结构形式之一。其长期承受疲劳交变载荷,容易诱导裂纹扩展,最终导致疲劳断裂失效,严重威胁人类财产安全和经济效益。文中应用碳纤维增强复合材料(CFRP)对箱形结构上的疲劳裂纹进行修复,通过数值仿真计算裂纹尖端应力强度因子,结合Paris公式计算裂纹扩展的速率,随后通过疲劳载荷下裂纹扩展实验对仿真结果进行验证。结果表明,CFRP修复能够显著降低箱形结构上的裂纹扩展速率,延长其使用寿命。     

加强筋对三维裂纹应力强度因子的影响

对含有表面裂纹的构件,采用加强筋进行局部加强可以阻止或延缓裂纹的扩展。应力强度因子是表征裂纹尖端应力应变场的重要参量,因此研究加强筋对表面裂纹应力强度因子的影响对于加强筋的设计具有十分重要的意义。运用断裂力学的理论,采用有限元分析方法,建立带加强筋的平板表面裂纹三维模型。在裂纹长度不同的情况下,以加强筋的位置、长度、宽度和厚度为参数,分析了不同参数对裂纹应力强度因子的影响。结果表明,应力强度因子与加强筋的位置、宽度及厚度有关,长度对其影响可以忽略。     

融合应力集中因子与贝叶斯理论的结构健康评估方法

针对传统结构健康评估方法评估精度较低的现状,提出一种融合应力集中因子与贝叶斯理论的结构健康评估方法。首先,结合基于应力集中因子的序化模型策略与非齐次泊松过程,运用贝叶斯理论方法对试验信息及总体过程参数的序化关系进行有效融合,推导出适合不同初始损伤状态的过程参数先验分布。同时,基于应力集中递进因子与似然函数的概念,建立融合应力集中因子与贝叶斯定理非齐次泊松过程的参数后验分布预测方法。最后对提出的结构健康评估方法进行实例研究,并将预测结果与独立的试验结果进行比较。结果表明,提出方法的平均预测精度为91.99%,可以实现通过少量试验信息完成结构健康状态评估的目的,从而为结构健康的精确评估提供了一种思路。     

裂纹对齿轮轮齿结构振动的影响

建立具有裂纹的齿轮轮齿的动力学模型,分析齿轮轮齿发生裂纹后轮齿结构的动力响应及动力特性,并对裂纹出现位置和裂纹尺寸对齿轮结构动力特性的影响进行深入探讨;通过分析计算和有限元数值模拟验证表明,裂纹发生位置对齿轮轮齿振型影响较大,在裂纹发生处振型发生突变;而裂纹大小对其振型和固有频率影响都较大,当裂纹出现后齿轮固有频率发生下降,振型也发生变化,随着裂纹深度的增加,固有频率更加下降,低阶下降显著,而高阶下降缓慢,振型也与无裂纹的情形完全不同。这显示出裂纹对齿轮轮齿结构振动的影响随裂纹尺寸的增加而强烈。     

圆管状钢结构节点的应力集中因子研究现状

管状结构由于优良的结构性能和简洁的外观,被广泛应用于海上设施、桁架、高层建筑、航站楼、火车站、大型体育场、避雷针、道路信号杆等。应力集中会引起脆性材料断裂,使物体产生疲劳裂纹,从而造成构件破坏。在管状钢结构的焊接节点的疲劳设计中,应力集中现象应着重考虑。应力集中因子反映了应力集中的程度,是一个大于1的系数,它的大小取决于节点的几何形状、焊缝尺寸及加载情况。就迄今为止一些学者对管状钢结构应力集中因子所做的研究进行整理,并进行总结与探讨,着重讨论了圆形空心截面管状钢结构应力集中因子的确定及其评估方法,对一些学者推导出的应力集中因子公式的准确性及适用性做了简要对比,并提出了下一步的研究方向。     

量化因子对自动驾驶偏差数据处理的研究

针对自动驾驶汽车在转向时为防止横向偏差和角度偏差数据超出物理论域而导致决策错误,在模糊控制系统中设计了横向偏差和角度偏差量化因子模块.模糊控制系统中采用了阿克曼转向原理的汽车运动学模型,实时获取自动驾驶汽车坐标和航向角用于计算汽车基于路点的横向偏差和角度偏差,偏差通过量化因子作用,限定在了模糊论域之中,避免了在一些特殊路段由于数据超出论域而导致决策错误的情况,通过Car Sim和Simulink联合仿真的结果表明:在25 km/h以下的车速下,通过量化因子模块的作用,模糊控制器能够正常的输出转角。     

应力集中和表面状态对疲劳强度影响的研究

一、引言在变应力幅值下的疲劳破坏过程是十分复杂的,它受很多因素的影响,而应力集中和表面状态是其中最重要的因素。几十年来,国内外对这问题进行过广泛的研究。本文通过大量试件的疲劳试验,探讨了表面光洁度、表面划伤、缺口、加工工艺、螺纹牙型园弧半径、晶间腐蚀等对疲劳强度的影响,得出了一些初步的结果。     

日照对起重机箱形结构主梁拱度及旁弯的影响

介绍日照产生的温差对起重机主梁变形的影响，并结合实际阐述了温差对箱形结构主梁所产生的温度力矩及温度变位的计算方法。     

干涉预应力释放对三维裂纹尖端应力强度因子的影响研究

以冷挤压孔三维裂纹为讨论对象,应用ANSYS大型工程有限元计算软件,在线弹性条件下,模拟由于干涉产生的预应力释放的真实过程,研究预应力释放对裂纹尖端应力强度因子的影响规律。文中将干涉预应力考虑为内部载荷,分别对不同裂纹长度下的含裂纹体进行挤压,在不同的挤压状态下直接求解应力强度因子,以此等效地模拟裂纹扩展过程中干涉预应力释放的应力强度因子求解。文中通过计算分析,给出了考虑干涉预应力释放的真实情况下裂纹尖端的应力强度因子随裂纹长度及模型厚度的改变趋势和规律,并与不考虑干涉预应力释放的情况下裂纹尖端的应力强度因子进行对比分析。     

复合结构圆柱钱币裂纹的应力强度因子

利用裂纹张开能量释放率建立一个求解复合圆柱钱币裂纹应力强度因子的方法。给出G^*-积分在三维裂纹裂尖边缘近场的应力强度因子表征,G^*-积分与载荷、几何参量以及力学性能参数的关系,进而得到复合圆柱钱币裂纹的应力强度因子。研究表明该积分法用于分析计算有限边界三维裂纹问题,过程极为简单。     

轻型薄壁箱形结构耐压强度研究

本文对薄壁装配式不锈钢水箱的轻型薄壁箱形结构的耐压强度进行了试验研究,得到了在冲压前后模压板不同区域的各项力学性能指标,发现其球冠区域屈服强度增加高达42%;获取了在内压载荷下箱体各控制部位的力学响应特性,箱体各模压板块中与加强槽毗邻的球冠边缘区域的应力始终占控制地位;得到了箱体的屈曲失效模式。有限元数值模拟结果与试验数据较为吻合,可为指导和规范其设计制造提供参考。     

箱形结构的焊接残余应力仿真研究

箱形结构是可以反映出铁路车辆的转向架典型焊接接头和真实约束度的实验试样。文中制造箱形结构试样并测量盖板对接焊缝周围的焊接残余应力。箱型结构有限元模型的残余应力分析使用的是顺序耦合热应力分析法,具体方法是首先设置整个模型的初始温度为20℃,再令焊缝区域温度升高到1700℃,其余区域的温度仍保持20℃,再让模型冷却到室温20℃,这样可以得到相应的温度场。然后再将得到的温度场作为热应力分析的已知条件,得到箱型结构焊接后的应力应变场,整个计算过程在Abaqus软件中实现。通过对比分析证明了测量得到的纵向残余应力值与通过有限元仿真得到的数值两者相似。     

箱形结构声辐射性质的试验研究

以变速箱为对象,对实际激励条件下箱形结构的声辐射效率进行了试验研究,研究这种结构在实际激励下的声辐射效率同己知的简单结构声辐射效率的异同以及激励的改变对辐射效率的影响。通过试验发现,总体上变速箱辐射效率随频率的变化规律同简单构件的辐射效率是一致的,但在250 H z以下的低频区域,变速箱的辐射效率大大高于任何一个经验公式的计算结果;通过换档试验发现,激励的改变对辐射效率的影响不显著,工程计算可以不予考虑。由于变速箱在3个方向尺寸差别不大,其辐射性质具有平板和球源的双重特征,辐射效率介于平板和脉动球源之间,因此在工程应用时可以取平板和脉动球源辐射效率的平均作为此类结构的辐射效率。     

裂纹前沿网格参数对皮带轮应力强度因子的影响

针对皮带轮三维裂纹体端面网格数和轴向网格数的优化问题,基于应力强度因子理论,对皮带轮张开型表面裂纹前沿的网格参数进行了正交实验研究.首先,研究了正交设计理论和应力强度因子的位移法计算原理;然后,在皮带轮应力集中位置,建立了一定大小的裂纹,并对该裂纹的应力强度因子进行了有限元计算;最后,用正交设计方法设计了裂纹体周边网格...     

含表面裂纹的K形管结构应力强度因子分布研究

K形管结构是桁架臂起重机臂架重要的承载结构,随着起重机工作时间的增长,尤其是临近使用寿命极限时,其焊趾线区域会存在萌生裂纹的可能并扩展。因此,研究含裂纹的K形管的力学特性具有重要意义。利用ABAQUS软件建立了起重机桁架臂K形管结构的有限元模型,并考虑了焊缝影响与表面裂纹,对有限元模型进行力学分析,提取了裂纹尖端节点的应力强度因子,得出了K形管焊缝周围表面裂纹应力强度因子随几何参数的分布规律。通过分析可知,K形管在腹杆受单向拉力的条件下,腹杆与弦杆的外径尺寸对K形管表面裂纹应力强度因子影响较大,腹杆壁厚、腹杆与弦杆之间夹角则影响较小,为桁架臂起重机的抗断裂设计提供了数据参考。     

浅析应力集中对焊接接头疲劳强度的影响

焊接结构能否承受交变动载荷主要是看焊接接头的疲劳强度.应力集中是造成焊接疲劳的一个重要因素,采用改善焊缝几何形状、焊接接头类型等措施来降低应力集中可以有效地提高焊接接头的疲劳强度.     

物性参数对非均匀界面裂纹应力强度因子的影响

建立了含非均匀界面层的三区双界面裂纹力学模型并使用了一种工程可设计的功能梯度物性参数变化的函数,系统的研究了均匀材料区域的弹性模量比和非均匀参数对界面裂纹尖端应力强度因子的影响规律,并且使用有限单元法计算界面裂纹的应力强度因子,通过计算发现,界面层非均匀参数和均匀材料的弹性模量比对非均匀界面层与均匀材料之间上的界面裂纹尖端的应力强度因子,有着重要的影响。主要规律表现如下:Ⅰ型应力强度因子占主导;弹性模量比大于1时,B1点处Ⅰ型应力强度因子与非均匀参数成非线性关系且存在极值点,该极值点随着弹性模量比的增加而较小,B2点处Ⅰ型应力强度因子随着非均匀参数的增加而增加;弹性模量比小于1时,界面处的Ⅰ型应力强度因子随着非均匀性参数的增大而减小,随弹性模量比的增大而增加,以上规律有利于工程设计来提高界面裂纹的抗断性。