基于辛几何法分析连铸板坯的黏弹性鼓肚变形

对板坯连铸机中板坯(坯壳)的鼓肚变形问题,考虑了坯壳在高温下呈现黏弹性性态以及弹性变形与黏性变形的耦合特性,提出了连铸板坯鼓肚变形的四边固支黏弹性矩形板模型。根据Laplace变换和弹性-黏弹性相应原理,导出了黏弹性板柸在拉氏域内的四阶偏微分方程,再将其导入拉氏域内的哈密顿正则方程。对全状态矢量利用分离变量法、本征函数展开法、共轭辛正交归一化关系和Laplace逆变换,得到了四边固支黏弹性矩形坯壳在时域内的挠度解析解。以某板坯连铸机为例,分析了弹性变形、蠕变变形和松弛时间对鼓肚变形的影响,以及坯壳中点的单位长度弯矩随时间的变化情况。     

板坯连铸凝壳的热变形分析

对板坯连铸凝固坯壳受到内外表面温差作用引起的热变形问题,从热弹性问题的功的互等定理或 Betti-Maxwell互换定理和线弹性力学的叠加原理出发,分别推导出两对边简支两对边固支的矩形凝壳在钢液静压力和温度场联合作用下的挠度解,并解释了挠度解中各项的意义。实例计算了在三种拉坯速度下凝壳热变形和鼓肚变形。该研究对于求解连铸板坯在钢液静压力及内外表面温差作用下的鼓肚变形及热变形具有实际意义。     

基于高温铸坯黏弹塑性的坯壳动态鼓肚研究

基于高温铸坯材料黏弹塑性本构方程,建立了坯壳动态鼓肚数学模型。根据坯壳不同的初始状态与变形历史确定了两种边界条件。利用模型计算坯壳鼓肚变形,并与实测数据进行对比,验证了理论解的正确性以及模型的有效性。根据鞍钢工业板坯连铸机的设备工艺参数,分别计算了刚出结晶器的坯壳和远离结晶器的坯壳的鼓肚变形曲线,以及坯壳在固液交界面处的应变与应变速率。分析了铸坯坯壳在铸机扇形段内的鼓肚变形与应变变化规律,并讨论了辊间距、     

粘弹性材料中裂纹增长的仿真研究

针对含裂纹的粘弹性材料结构,根据粘弹性断裂理论分析裂纹增长的条件.建立基于裂纹周围小范围滑动的计算模型,采用Laplace转换关系,可以将粘弹性边界值问题变为弹性边界值问题处理,在所得到的表达式中并不直接含有弹性常数,因此它能较好地描述粘弹性问题.得到描述含裂纹粘弹性材料在不同的时间裂纹增长情况的裂纹增长速率以及蠕变时间解析解.并按照所建立的计算模型对不同的材料性质、不同的裂纹尖端应力强度因子、不同的外载荷对裂纹增长速率及蠕变时间的影响进行探讨.     

点弹性支承粘弹性杆的动力稳定性

利用Lagrange方程推导了在轴向周期压载作用下点弹性支承粘弹性杆的运动微分方程,并由动力稳定理论给出了杆的临界频率方程和动力不稳定边界。计算结果表明,对Kelvin模型粘弹性杆来说,粘性系数与点弹性支承处的弹簧刚度对杆的动力稳定性有显著影响,但当粘性系数小于某个量级时,可将该粘弹性杆的动力稳定性问题按弹性杆处理。     

基于人机碰撞的粘弹性包覆层的参数研究

机器人与人发生意外碰撞时,往往由于撞击时间短、撞击力大而给人的生命安全造成重大伤害。为保证工业机器人与人体碰撞时人身和财产的安全,以机器人连杆上包裹一层粘弹性材料(VEC)为基础,建立了人机碰撞模型,通过Matlab/Simulink仿真,提出了粘弹性材料弹性、粘性系数在人机碰撞过程中对削减撞击力、延长接触力上升时间、增加接触面积、吸收撞击能量等方面的作用,并提出了粘性、弹性系数的取值方法,与试验结果进行了比较。结果表明:粘弹性材料能够有效降低机器人对人的伤害。粘性、弹性系数的选取对撞击力、接触力上升时间的大小均有重要影响,正确选择两个参数至关重要。     

具有粘性阻尼作用的粘弹性直杆的纵向振动

对具有粘性阻尼作用下的 Kelvin模型粘弹性杆的纵向振动问题 ,通过复数理论 ,将复特征方程化为两个联立的非线性特征方程组 ,分析了无量纲粘性阻尼系数、粘性阻尼作用位置及材料的无量纲松弛时间对一端固定一端自由的 Kelvin粘弹性杆复频率的影响。     

板坯连铸机三分段辊设计计算模型

以板坯连铸机扇形段芯轴式三分段辊为对象,研究任意分段比例三分段辊的强度与刚度问题。推导出各轴承处的支反力表达式,建立起辊子内部弯曲应力及挠度计算的数学模型;同时,运用数值方法对该数学模型求解,并采用Visual Basic开发出应用程序,更加直观准确地反映沿辊身的应力分布和弯曲变形,使不同分段比例导向辊的受力特征一目了然。该计算模型不仅为辊身直径的确定,轴承型号的选择等辊子设计工作提供可靠依据,而且对于板坯连铸机辊列的优化设计以及抑制铸坯鼓肚变形都具有重要意义。     

一种新的聚合物材料分析的边界元时间域方法

简单介绍了基于波尔茨曼原则的表述聚合物材料特性的数学模型线粘弹性模型,以及已有的分析聚合物材料静水力学特性的两种边界元数值分析方法,即拉普拉斯变换法及直接时间域方法.提出的一种新的分析聚合物材料的直接时间域边界元方法,并且提供了应用于该方法的时间域基本解.应用新的方法求出了受内部压力的弹性环内的聚合物空心圆柱的应力及变形,并与相应的理论解进行了比较,验证了该新方法的准确性.     

刚性滚筒与粘弹性基础接触问题分析

给出了求解刚性滚筒以给定速度滚过粘弹性基础问题的计算公式.利用Winkler粘弹性基础假设简化问题模型,并以标准线性固体模型描述粘弹性材料的本构关系,从而得出粘弹性基础接触区域的应力分布函数.最后的算例表明了运用该公式求解刚性滚筒与粘弹性基础接触问题的有效性.     

Thermal deflection analysis of the solidified shell in continuous casting of slab

The thermal deformation problem in the continuous casting of a slab subjected to thermal loading because of the temperature gradient along the solidified shell thickness is investigated. On the basis of the reciprocal theorem of work or Betti-Maxwell’s reciprocal theorem and the superposition principle, the deflection expressions for a rectangular plate with the two opposite edges simply supported, and the other two opposite edges clamped under the action of the uniformly distributed load and nonuniform temperature field are derived respectively. The meaning of each term in the deflection expression obtained by the reciprocal theorem of work is explained. Then the practical example is given to calculate the thermal deformation and the bulging deformation of the solidified shell under three tension speeds. This research is useful for analyzing the bulging deformation in the continuous casting of a slab under the static pressure of the molten steel and the thermal loading because of the temperature gradient along the solidified shell thickness. Translated from Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2006, 42(3): 64–67 [译自: 机械工程学报]     

新型薄板坯连铸结晶器内腔形状设计

由于结晶器内坯壳应变至断裂主要是受应变速率的影响,应变速率的增大或突变均会使临界应变值降低,因此必须控制坯壳变形过程中的应变速率。基于此,根据薄板坯连铸结晶器内凝固坯壳收缩的特性,设计开发一种新型薄板坯连铸漏斗形结晶器。其特点是漏斗区曲线曲率连续变化,曲率变化率小且恒定,铸坯应变速率不突变,改变已知漏斗形结晶器内腔组合曲线的G1连续为G2连续。创建结晶器漏斗区横、纵向曲线的表达式,并根据坯壳凝固收缩特性和变形机理编程计算构造漏斗区曲面。建立新型漏斗形结晶器内铸坯的热力耦合有限元模型,分析计算宽面坯壳表面应力分布,并与进口技术进行对比。结果表明,结晶器坯壳表面应力水平下降20％,特别是在现有技术生产的铸坯易发生裂纹处,坯壳应力下降更加显著,应力下降达35％。因此该技术能够有效地减小铸坯裂纹形成机会,提高铸坯质量。     

ANALYSIS SOLUTION OF BULGING CONVEXITY OF THE HYDRAULIC ELASTIC BULGING ROLL

ＡＮＡＬＹＳＩＳＳＯＬＵＴＩＯＮＯＦＢＵＬＧＩＮＧＣＯＮＶＥＸＩＴＹＯＦＴＨＥＨＹＤＲＡＵＬＩＣＥＬＡＳＴＩＣＢＵＬＧＩＮＧＲＯＬＬＡＮＡＬＹＳＩＳＳＯＬＵＴＩＯＮＯＦＢＵＬＧＩＮＧＣＯＮＶＥＸＩＴＹＯＦＴＨＥＨＹＤＲＡＵＬＩＣＥＬＡＳＴＩＣＢＵＬＧ...     

静电陀螺仪长球形空心转子的径向变形设计

根据弹性力学薄壳理论的载荷弹性变形计算公式，应用小变形独立作用与合成原理，构建了静电陀螺仪空心转子表面径向载荷的径向变形与离心载荷的径向变形的迭加计算公式，并按径向变形迭加计算公式构造了两极长、赤道短的长球形空心转子。该长球形空心转子在高速旋转工作时能具有较为理想的圆球形。最后，以示例对两极长、赤道短的长球形空心转子的设计、加工、测量进行了说明。     

一种考虑胶瘤的胶接简化有限元模型:应力与刚度分析

胶接接头中总存在胶瘤,由于建模复杂,胶接接头有限元分析中胶瘤常被忽略.但胶瘤能减少峰值应力,提高结构强度和刚度.为此,提出一种简化的胶接有限元模型,即用壳单元代表胶瘤,体单元代表被粘体和胶层,并用弹性理论建立壳单元等效厚度公式.以体单元精细模型结果作为对比的真实解,考察五种载荷工况下,单搭接头简化有限元模型的胶层应力和刚度.分析表明,壳单元等效厚度公式正确,胶接简化有限元模型精度高,可用于诸如汽车等大型结构中;用壳单元简单模型可定量分析胶瘤大小和形状对接头应力和总体刚度性能的影响.     

锥形模机械扩径力计算与主要影响因素分析

研究了管材锥形模机械扩径的特点,分析了扩径过程中变形区的应力状态,建立了变形区单元体模型。采用金属塑性成形中求解变形力的主应力法,根据Mises屈服准则,考虑材料的加工硬化和弯曲应力的影响,推导出了机械扩径力的解析公式。在此基础上,考虑定径区摩擦力的影响,修正了计算公式,所得结果表明扩径力和扩径模具半锥角、模具与管材之间的摩擦因数、管材原始直径、管材壁厚、扩径系数以及模具定径区长度有关。扩径试验证明了扩径力公式的合理性与正确性。     

自由边框条件下抛物面天线反射面受载时的变形分析

将圆抛物面天线的反射面抽象为薄壳,通过求解圆抛物面薄壳的弹性力学方程,计算出中心体支撑和自由边框边界条件的圆抛物面天线反射面受载时的变形位移,首次分析这一类天线反射面变形的总体规律和天线反射面的各形状参数对位移场变化的影响.并将计算结果与无矩理论假设下的计算进行比较,总结出比无矩理论的解更为准确的结论.