管道结构与不同实验室试样间裂尖拘束度的匹配

选用统一拘束参数Ap,采用有限元模拟方法分别对不同初始裂纹尺寸下管道结构和实验室单边缺口弯曲(SENB)试样、紧凑拉伸(CT)试样、单边裂纹拉伸(SENT)试样和中心裂纹拉伸(CCT)试样的裂尖拘束度进行了表征,并构建了管道结构与实验室试样间裂尖拘束度的匹配。结果表明:管道结构的裂尖拘束度与SENB试样和CCT试样的裂尖拘束度匹配性较差;初始裂纹尺寸a/c=0.2,a/t=0.5(a为裂纹深度,c为1/2裂纹长度,t为管壁厚度)条件下管道结构的裂尖拘束度与含有深裂纹(a/W=0.7,W为试样宽度)CT试样的裂尖拘束度相接近,初始裂纹尺寸a/c=0.8,a/t=0.5,0.8条件下管道结构的裂尖拘束度与含有深裂纹(a/W=0.5,0.6,0.7)CT试样的裂尖拘束度相匹配;管道结构的裂尖拘束度与SENT试样的裂尖拘束度相近,二者具有较好的匹配性;在对实际结构进行完整性评定时,可选择与实际结构裂尖拘束度相近的实验室试样进行断裂力学试验,以其测定的断裂力学性能对该实际结构进行评定,从而增加评定的准确性。     

不同实验室试样间拘束度的匹配性研究

裂尖拘束度的匹配是目前结构完整性评定中所面临的难题。由于拘束参数的限制,不同实验室试样间、实验室试样与实际结构间拘束度的匹配还没有建立。基于统一拘束参数Ap,以常用实验室SENB,CT,SENT和CCT试样为研究对象,对不同拘束状态下各试样的裂尖拘束进行研究,构建了不同试样的J/J_(ref)-(A _p)~(1/2)关联线,建立了不同试样间拘束度的匹配。本研究将为构建纳入拘束的准确的结构完整性评定技术和方法提供科学支持。     

基于裂尖张开位移的统一拘束参数与材料断裂韧性的关联

为发展可同时纳入面内/面外拘束的结构断裂评定新方法,需要研究便于工程计算和应用的统一拘束参数,并建立其与材料断裂韧性的关联。基于裂尖张开位移(CTOD)定义了一个新的拘束参数A_d,采用有限元法计算了核电压力容器用A508钢不同面内和面外拘束的SEN(B)和C(T)试样在断裂J积分J_c下的A_d,研究了A_d与A508钢断裂韧性的可关联性。研究发现,不同面内/面外拘束试样的断裂韧性J_c/J_(ref)数据和拘束参数A_d之间可以形成一条与参考试样无关的关联直线,表明A_d可以同时纳入面内与面外拘束。A_d参数便于测量和计算,其可望成为一个便于工程应用的统一拘束参数;A_d参数与材料断裂韧性J_c/J_(ref)之间的关联线可望用于结构(如压力容器和管道等)纳入面内/面外拘束效应的断裂评定,以提高传统不考虑拘束的断裂评定的精度。     

材料拘束相关的J-R阻力曲线的构建

材料的J-R阻力曲线受裂尖拘束的影响。为在结构完整性评定中准确纳入这种影响,需要构建材料拘束相关的J-R阻力曲线。基于新发展的面内与面外统一拘束参数Ad,定义了一个载荷无关的统一拘束参数A_d~*。用有限元法计算了不同拘束试样在不同J积分下的A_d~*值,验证了A_d~*的载荷无关性。基于参数A_d~*和不同拘束试样的J-R阻力曲线,研究了构建材料拘束相关的J-R阻力曲线的方法,并得到了核电压力容器A508钢和X80管线钢的拘束相关的J-R阻力曲线的数学方程。通过方程预测的J-R阻力曲线与数值模拟曲线和试验曲线的对比,验证了方程预测的准确性。所构建的J-R阻力曲线方程可用于结构(如压力容器、管道等)的延性撕裂及裂纹扩展稳定性评定,以提高传统不考虑拘束评定的精度。     

几何和材料拘束与高匹配焊接接头断裂韧性的统一关联

采用数值计算方法研究了拘束参数A_p对高匹配窄间隙焊接接头面内/面外几何拘束和材料拘束的统一表征能力,以及参数A_p与接头不同位置裂纹断裂韧性的可关联性。结果表明,几何和材料拘束对高匹配窄间隙焊接接头的J-R阻力曲线和断裂韧性J_C具有显著的影响。参数A_p可以统一地表征该种接头不同位置裂纹的面内/面外几何拘束及由材料强度失配引起的材料拘束,基于A_p可建立统一拘束与接头断裂韧性的关联。计算得到了不同位置裂纹的标称断裂韧性J_C/Jref与A_p的关联式。     

试样几何尺寸对347L材料断裂性能的影响

开展了347L不锈钢材料紧凑拉伸试样在不同厚度及裂纹长度下的断裂韧性试验研究，并通过有限元分析了上述试样的拘束水平，建立了表观断裂韧度J_Q0.2BL与裂尖拘束Q的关联方程。结果表明：试样的断裂韧性J_Q0.2BL值随试样厚度增大而减小，1C(T)试样的J-R曲线基本不随初始裂纹长度改变而发生变化，受初始裂纹长度影响的1/2C(T)试样的J_Q0.2BL值随裂尖Q减小而增大。研究结果对于材料断裂韧性测试以及含缺陷结构安全评价具有参考意义。     

双金属接头界面裂纹几何拘束与断裂韧性的统一关联

针对均质材料A508合金钢定义了可表征面内/面外几何拘束的统一拘束参数Ap,但在双金属接头或异种金属焊接接头中,除了存在面内/面外几何拘束外,还存在材料性能失配引起的材料拘束。针对均质材料定义的统一拘束参数Ap能否同时对几何拘束与材料拘束进行表征还需要进一步的研究。采用有限元数值模拟的方法,对不同面内、面外拘束的双金属接头界面裂纹尖端的等效塑性应变等值线所围面积进行了计算;并用嵌含有GTN损伤模型的有限元法计算了不同拘束状态下双金属接头界面裂纹的J-R阻力曲线和延性断裂韧性。之后,分析了Ap作为几何拘束与材料拘束统一表征参数的可行性。结果表明:Ap可作为统一拘束参数对几何拘束和材料拘束同时进行表征,并可用其建立双金属接头中几何拘束与断裂韧性之间的统一关联线。     

宽范围不同尺寸C(T)试样的统一蠕变拘束参数

基于三维有限元分析,对不同尺寸C(T)试样的统一蠕变拘束参数Ac进行计算研究。获得了宽范围不同厚度比B/W、不同宽度W和不同裂纹深度比a/W的C(T)试样的拘束参数Ac值,探明了试样尺寸对拘束的影响规律。结果表明,B/W对C(T)试样的拘束影响最大,W次之,a/W的影响最小。随B/W和W的增加,参数Ac降低,试样拘束水平增加,蠕变裂纹起裂(CCI)时间变短,蠕变裂纹扩展(CCG)速率加快。在测试材料的CCI时间和CCG速率及改变C(T)试样的拘束水平时,应重点考虑B/W和W的影响。     

不同材料延性断裂韧性与裂尖拘束的关联及其影响因素分析

基于不同材料、不同几何尺寸试样的延性断裂韧性数据,结合有限元计算,研究得到不同材料的标称化延性断裂韧性Jc/Jref与统一拘束参数Ad之间的线性关联方程,其可用于基于J-Ad二参数法纳入面内/面外统一拘束的结构断裂预测和评定中.进一步基于GTN(Gurson-Tvergaard-Needleman)延性损伤模型的有限元...     

基于GTN损伤模型的均质平板非共线平行双裂纹合并方式研究

为了对裂纹合并方式进行系统性研究，以均质平板中非共线平行双裂纹为研究对象，基于Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN)损伤模型，结合试验，对双裂纹不同水平距离s(从0～1 mm)和垂直距离h(从0.4～2.0 mm)组合下，49个模型的合并方式进行研究。并以双裂纹水平距离s与裂纹长度a的比值为横坐标，双裂纹垂直距离h与裂纹长度a的比值为纵坐标绘制图形，对双裂纹合并规律进行了探索。结果表明：非共线平行双裂纹呈现出裂尖与裂尖合并、裂间与裂间合并以及裂尖与裂间合并3种合并方式，且各有特征。在以s/a和h/a为坐标绘制的图形中，3种裂纹合并方式有规律地分布在3个区域。在左上角h/a较大、s/a较小的区域发生裂尖与裂间合并，在右下角h/a较小、s/a较大的区域发生裂尖与裂尖合并，在中间区域发生裂间与裂间合并，可根据该图方便地确定裂纹合并方式。3种合并方式中，发生裂尖与裂尖合并的概率约占50%,发生裂间与裂间合并、裂尖与裂间合并的概率分别约占30%和20%。     

关于自由度的计算

关于自由度的计算,已经引起了世界上许多学者的注意。本文提出了“根据机械系统的闭合特点,割断机架分析末杆运动,在同一瞬间把末杆与机架焊接,重新形成原机械系统”的理论,来计算机械系统（包括机构、结构）的自由度。本文阐明了机械系统中的静不定次数和自由度数的内在联系;为判断机械系统能否实现有限位移提供了必要性判据,同时为判定机械系统是否能作为结构提供了充分性判据;揭示了静不定和自由度的物理意义;严格地说明了把机构分成六个族是错误的,机构分族的观点是毫无意义的。根据上述理论,我们导出了闭合数计算公式、自由度数计算公司以及静不定次数计算公式。用这些公式可以毫无例外地按机械系统（包括机构、结构）的构造,正确地计算出它的自由度数和静不定次数。     

RV减速器针摆传动啮合特性分析

在分析RV减速器的传动原理和结构特点的基础上,从系统角度出发,考虑RV减速器两级传动系统耦合变形、摆线轮轮辐结构以及轴承刚度,建立了RV减速器啮合特性分析模型。对RV减速器针摆传动啮合特性进行了仿真分析,具体讨论了摆线轮轮缘厚度、修形量以及载荷大小对啮合特性的影响规律。同时根据所建立的分析模型对RV减速器的扭转刚度进行了分析。最后通过对RV减速器进行了针齿壳齿根压应力实验测试以及扭转刚度实验测试,验证了仿真分析的正确性。     

球开蜗杆砂轮的磨齿原理及其球基螺旋面参数

提出用球开蜗杆砂轮连续分度展成磨削内齿轮的概念,阐述了其磨齿原理.建立了砂轮的球基渐开螺旋面议程和分度球面螺旋线方程,给出螺旋运动参数,螺旋线导程,螺旋升角的定义及计算式.     

CONSIDERATION OF THE FORM OF THE UNDEFORMED SECTION OF CUT IN THE CALCULATION OF MACHINING FORCES

For the calculation of machining forces in turning processes, the empirical equation of Victor and Kienzle has been established as a common model. However, the model has some constraints. The undeformed chip thickness has to be higher than 0.1 mm and the ratio of undeformed chip width and undeformed chip thickness has to be higher than four. This means that the equation cannot be used for several combinations of process parameters. This paper shows an approach to calculate the machining forces for any form of undeformed sections of cut based on the approach of Victor and Kienzle. In order to achieve this, the undeformed chip thickness and the undeformed chip width are defined in a new way. Furthermore, the direction of chip flow is considered to determine the feed and passive force components.     

球形滚刀的理论研究

对球面螺旋面进行深入的理论研究。给出了球面螺旋线导程、螺旋运动参数、球面螺旋升角的定义及新公式。建立了球形滚刀各螺旋面方程、刃口方程及侧后角计算等一整套新公式,可作为设计制造滚刀时的参考,总结出球形滚刀存在的有理论误差及减少误差的方法。最后给出了设计实例。     

圆管凸缘整体成形技术的研究

对圆管凸缘一步及多步整体成形工艺进行了研究,采用有限元数值模拟方法分析了圆管坯料尺寸、摩擦等因素对成形过程中金属流动的影响及缺陷产生的原因。给出了2种内径、3种壁厚情况下,成形凸缘宽度－极限摩擦因数关系曲线,提出了圆管镦锻凸缘成形极限图的概念。并依据数值模拟结果进行了圆管镦锻凸缘一步整体成形试验,试验结果显示所成形的圆管凸缘符合数值模拟预测的结果,说明所提出的成形极限概念对圆管凸缘整体成形技术有指导意义。     

车辆主要噪声源识别方法的研究

描述了车辆车外主要噪声源的两种常用识别方法即声强法和声压法,给出了小客车车外噪声源的声强法和声压法的对比识别结果。这两种方法对比识别结果表明：在声源愈单一的情况下,声强法与声压法识别结果的相差愈小;在声源愈复杂的情况下,声强法与声压法识别结果相差愈大。     

轮轨滚动接触疲劳现象分析

论述轮轨滚动接触疲劳破坏的几种典型现象，定性地分析它们的起因和发展过程。介绍我国部分铁路现场轮轨接触表面的疲劳破坏调查情况，给出由非赫兹滚动接触理论分析计算的我国铁路轮轨接触表面作用力分布情况。计算结果表明我国铁路轮轨接触表面疲劳现象如此严重的主要原因之一是轮轨型面不配匹和轨底坡设置不合理。并论述该领域今后的进一步研究方向。     

五足步行机器人步态研究

将五足步行机规则步态分为奇异和非奇异两大类型,对步态各类数、负荷因子取值范围、稳定行走条件以及稳定裕度求算进行了分析,所得结论对于指导五足机的机构和实用步态设计有重要理论意义。     

技术创新的源泉--知识的条件性

人类文明和科技进步源于创新。创新的内涵源于知识的拓新,而知识拓新又源于知识本身的特征──条件性。自觉地还是自发地运用知识的条件性,具有很大的效果差异。自觉地认识知识的条件性并转化为方法,可加快和顺利地开拓创造性思维,把难题化解,并进行物化,以获得新成果。