扭弯比对SRC柱抗震性能影响的试验研究与分析

为研究扭弯比对弯曲和扭转复合作用下型钢混凝土组合（SRC）柱的受力及变形性能影响,以扭弯比为主要控制参数对7个SRC柱进行了弯矩和扭矩成比例加载的低周往复试验,研究分析了扭弯比对SRC柱的破坏特征、滞回性能、承载力以及变形等特征的影响规律,并建立了SRC柱在弯扭复合作用下的抗弯、抗扭承载能力及变形计算方法。研究结果表明:扭弯比是影响SRC柱抗震性能的主要参数,扭弯比参数决定了SRC柱的破坏类型;弯扭复合作用降低了SRC柱的抗弯、抗扭承载能力,但扭弯比对弯曲和扭转存在相反的影响;弯矩与扭矩成比例往复加载相比定扭矩弯矩往复加载,抗弯和抗扭承载力的相互影响程度减小且偏于安全。     

持续电流作用下金属间化合物NiAl薄板热弯成形

目的 为了解决和克服现有耐高温金属间化合物成形难、传统等温热成形效率和能源利用率低的问题,开发持续电流作用下金属间化合物薄板热弯成形新技术。方法 首先,对NiAl板材进行系统的升温实验,确定热弯成形的电流密度。然后对NiAl板材进行三点弯曲实验,确定凸模下压速度。最后,在自行设计并制作的可实现电与载荷持续复合作用的热弯成形装置和陶瓷绝缘模具上对板材进行热弯成形实验。结果 在电流密度为8.5 A/mm²、加热温度为1 300 ℃、凸模下压速度为0.5 mm/min的实验条件下,成形后的热弯件尺寸精度良好、厚度均匀,无开裂和回弹产生。结论 该方法主要针对热弯曲成形工艺,解决了金属间化合物难变形及传统脉冲电流辅助热成形难以在变形过程中持续通电的问题,改善了金属间化合物成形时产生的开裂和回弹。     

初始扭转轴压杆弹性弯扭屈曲性能研究

根据初始扭转轴压杆的变形规律导出了相应的弹性弯扭屈曲方程。方程表明:由于初始扭转角的存在,两抗弯主轴方向上的弯曲屈曲变形相互耦合;且由于截面剪心和形心不重合,弯曲屈曲变形与扭转屈曲变形也相互耦合。而对于具有双轴对称截面的初始扭转轴压杆,弯曲屈曲变形与扭转屈曲变形相互独立。同时,对不同初始扭转角的轴压杆进行有限元分析,指出Frisch-FayR错误的分析假定,验证了双轴对称截面的初始扭转轴压杆弹性弯曲屈曲变形曲线是一条空间曲线,且随着初始扭转角的增加,该曲线对平面曲线的偏离变大。最后,进行了初始扭转杆的有限元参数分析,得出初始扭转轴压杆弹性弯曲屈曲承载力与初始扭转角和截面抗弯刚度比参数的变化关系。初始扭转角的存在使强轴对压杆绕弱轴的屈曲位移产生"抵抗"作用,从而提高了杆的弹性弯曲屈曲临界承载力;截面抗弯刚度比μ越大,初始扭转角使这种"抵抗"作用越强,弹性屈曲承载力越高。     

扶手椅型单壁碳纳米管的扭转和弯曲变形

实验提出了一种针对单壁碳纳米管的原子尺度有限元模型.利用该模型对(5,5)型扶手椅型单壁碳纳米管的扭转和弯曲变形过程进行了模拟,发现其屈曲的临界扭转和纯弯曲角度分别约为40°和20°,与扭转屈曲相比,该碳管更容易发生弯曲屈曲.当弯扭复合变形时发生屈曲后,卸载时壁面褶皱的回复比较缓慢.在某些情况下,碳管的局部势能的变化与经典连续介质力学理论不一致,对此本文结合原子势理论给出了模拟结果的原子尺度的解释.     

一种整体叶盘加工预变形控制方法

为解决钛合金整体叶盘薄壁弯扭跨音速叶片叶型制造过程中存在的加工变形大、铣削稳定性差等问题,本文提出了一种整体叶盘加工预变形控制方法。采用叶型三维检测技术获取叶型位置度和扭转角,利用叶型铣削变形误差反向补偿方法控制叶片弯曲及扭转变形。在整体叶盘上进行了实验验证,结果表明该方法可有效提高叶型加工精度和成品合格率,具有技术借鉴价值。     

分段多点成形中局部剧烈塑性变形的产生及抑制

分析了分段多点成形时工件受力状态和变形比整体多点成形及传统模具成形更加复杂,过渡区内极易出现局部剧烈塑性变形,严重影响分段成形工件质量的现象,研究了过渡区局部剧烈塑性变形的形成机理,采用遗传算法进行了协调区表面的曲面造型设计,抑制了局部剧烈塑性变形的产生。实验证明,这种基于遗传算法的构造协调区表面形状的方法非常有效,不但能成功地抑制局部剧烈塑性变形的产生,还可提高成形效率。     

压弯剪扭实腹型钢混凝土柱抗震性能试验研究

为研究型钢混凝土(SRC)柱在压弯剪扭复合受力状态下的抗震性能,以截面尺寸、型钢含钢率、纵筋配筋率、体积配箍率和栓钉位置为变化参数,完成了12根型钢混凝土柱和1根钢筋混凝土(RC)对比柱的压弯剪扭低周反复试验。观察了试件在复合受扭状态下的破坏形态,对比分析了各试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能及延性性能。结果表明：在压弯剪扭受力状态下,所有试件均发生弯扭破坏;荷载-柱顶位移滞回曲线呈饱满的梭形,扭矩-扭转角曲线为捏拢的“S”形;增大截面尺寸和配筋率可有效提高SRC柱的抗扭和抗弯承载力;峰值荷载前,抗扭刚度的退化速率明显快于抗弯刚度的退化速率,增大型钢含钢率和配筋率可延缓SRC柱的刚度退化;SRC柱的抗弯耗能能力优于抗扭耗能能力,扭转延性大于弯曲延性;与方形截面相比,矩形截面具有更好的扭转变形能力;在工字钢翼缘上焊接栓钉可有效提高SRC柱的抗震性能;根据现行规范和试验数据,提出SRC柱构造设计的相关建议和扭转耗能退化的经验公式。     

车辆传动系统线性弯扭耦合振动响应灵敏度研究

由于车辆上采用的发动机工作转速较宽,无法完全避免共振现象的发生。针对上述问题对车辆传动系统动态特性的分析从固有特性的分析转移到动力响应的分析上来,并衍生出基于动力响应的灵敏度分析。以某车辆传动系统作为研究对象,建立了线性弯扭耦合集中参数动力学模型及方程。应用直接求导法建立了灵敏度方程,进行了响应灵敏度计算,分别研究设计参数对扭转方向的力矩和弯曲方向上力的影响,获得了轴段附加扭转力矩和轴承支反力对设计参数的灵敏度,并将同一灵敏度量在纯扭和弯扭系统下的结果进行对比。研究表明:弯扭模型计算出的响应灵敏度值比纯扭模型的计算结果小10%~20%,但规律趋于一致;弯曲方向上的力和扭转方向上的力矩对设计参数的灵敏度与该位置的振动能量大小相关,能量越大其对同一参数的灵敏度也越大。     

剪挤复合精整中凸模圆角对核心变形区应力状态的影响

目的为了提高剪挤复合精整加工零件的成形质量,研究了关键工艺参数对核心变形区应力状态的影响。方法利用理论分析的方法,确定了凸模圆角是影响核心变形区应力状态的关键工艺参数;进一步利用有限元模拟和物理实验相结合的方法,研究了不同凸模圆角半径对核心变形区应力状态的影响。结果在一定范围内,模具圆角越大,所提供的压应力也就越大。结论压应力可以抑制撕裂产生,从而降低成形面损伤,所以一定范围内增大模具圆角可以提高成形质量。     

基于六边界优化角度函数的多道次辊弯成形研究

目的 为了提高多道次辊弯成形中板材的成形质量、减少板材纵向弯曲缺陷的产生,提出一种基于新型六边界成形角度分配函数的多道次辊弯成形优化方法。方法 根据翼缘端部水平面投影五次曲线推导出最优辊弯成形角度公式,结合COPRA研究板件峰值纵向应变,以确定最佳成形角度分配区间;在相同条件下,利用Abaquse模拟与实验研究不同成形角度对帽形件辊弯成形纵向弯曲缺陷的影响,并分析辊弯成形工艺参数对板材辊弯过程中应力-应变的影响。结果 新型六边界成形角度分配函数的多道次辊弯成形方法可有效改善板材纵向弯曲缺陷;应力随着成形角度增量的增加而增大,等效塑性应变随成形角度和成形角度增量的增加而增加;实验与模拟结果基本吻合,验证了模拟结果的正确性。结论 优化成形角度分配函数的多道次辊弯成形方法可有效改善板材纵向弯曲缺陷,为提高辊弯工艺精度与板材质量提供一定的理论指导。     

非对称/非均衡复合材料层压板弯曲与扭转耦合变形试验方法

对几种铺层的非对称/非均衡层压板在纯弯载荷下的耦合变形进行了模拟分析, 并进行了板宽、 板厚等参数的影响分析, 在此基础上设计了一套四点弯曲柔性支持装置。采用该装置对两种铺层的非对称/非均衡层压板进行了柔性四点弯曲试验, 并与常规四点弯曲试验进行了对比。柔性四点弯曲装置对非对称/非均衡层压板施加弯曲载荷的同时没有限制试件的扭转变形, 而常规四点弯曲几乎完全限制了非对称/非均衡层压板的扭转变形。柔性四点弯曲加载装置基本上达到了设计要求, 可用于非对称/非均衡层压板弯-扭耦合系数的测试。      

Problem of accounting for energy dissipation during bending-twisting oscillations

An experimental-computational method of accounting for energy dissipation under complex (bending-twisting) mechanical oscillations is proposed. Decrements of the bending, twisting, and bending-twisting oscillations of a steel St. 3 specimen are obtained. The possibility of converting from actual simple-vibration decrements to decrements of complex interrelated oscillations is demonstrated on the basis of the hypothesis of the decisive role of octahedic tangential stresses in a material subject to energy dissipation.The good correspondence between computed and experimental envelopes of bending-twisting oscillations of a two-degree-of-freedom system suggests the validity of the proposed approach.Translated from Problemy Prochnosti, No. 4, pp. 48–51, April, 1991.     

Analysis and Experiment on Incremental Forming Process for the Spiral Plate of Continuous Screw Conveyer

An incremental press-forming method was newly developed for the fabrication of spiral plates of a continuous screw conveyer, boring screw, screw pump and so on. In this method, a pair of V-shaped punches and dies with two opposite inclined edges are used instead of punch and die with spiral surfaces. The experiments on incremental forming were carried out on aluminum alloy and steel disks with a hole and a slit, and the deformation process of the plate during and after the press-forming was simulated by a finite element method (FEM). The press-forming shows that the spiral plate has a correct shape and smooth surface, i. e. the gradient of the surface along the internal, central, and external spiral curves of the deformed disk is constant. In addition, the spiral pitch and the amount of spring back obtained by the FEM simulation agree well with the experimental values for the different die or punch angles, the disk thicknesses and the disk materials. The FEM calculation also indicates that the equivalent stress during the press forming as well as the residual stress after the spring back takes a maximum value at an internal diameter position where the die or punch makes first contact to the disk.     

Transverse shear and pressurization effects in the bending of plates with reinforced cracks

The authors develop an eigth-order model for bending of transversally isotropic plates and use integral transforms and a collocation method to form a line-spring model for a cracked plate. The eigth-order model allows satisfaction of the three standard plate bending boundary conditions; the normal moment, twisting moment, and transverse shear force, and an additional shear stress resultant that allows analysis of transverse normal stresses near the crack tip. The line-spring model is used to develop geometry correction factors for bending of finite-thickness plates, accounting for transverse shear deformation and pressurization of the plate near the crack tip. The line-spring model is then applied to the problem of a plate with a reinforced crack, and the results are used to validate an interpolation solution based on an energy method. While not explicitly analysed, the models are applicable to many problems, including bending of bonded repairs, fracture and fatigue of composite and layered materials, surface cracks, crack tip plasticity and crack closure or crack face interaction.     

网格式整体壁板增量成形有限元模拟

将机加后的平面外形的壁板毛坯成形为具有复杂曲面外形的壁板零件具有很大难度,为此,采用有限元方法进行壁板成形工艺模拟,分析壁板加工过程中的应力应变分布与失稳开裂现象.研究表明:网格式整体壁板增量成形过程中,塑性变形主要集中于筋条处,成形后的壁板主要是由于筋条发生塑性变形而导致壁板外形的改变.在成形过程中,筋条容易出现失稳与开裂现象.采用分段逐点循环模拟的方法,实现了网格式整体壁板结构件增量成形过程的数值模拟.     

大尺度U形板材工件鼓形翘曲缺陷分析及消除

为研究折弯成形工件翘曲的形成机理,提出了一种采用实验、数值模拟和理论分析相结合方法.以一大尺度半椭圆形工件成形为例,对该工件渐进折弯中非均匀回弹翘曲全过程进行ABAQUS有限元数值模拟.分析指出大折弯力、折弯机床身变形是工件鼓形翘曲的主要原因.实施了采用凹模大开口、折弯机床身变形反向挠度补偿的工件缺陷消除措施.工程应用结果表明,该方法对提高工件的成形精度及消除工件翘曲变形缺陷等均获得满意的效果.     

Bending deformation of honeycomb consisting of regular hexagonal cells

In this study, the flexural rigidity of a honeycomb consisting of regular hexagonal cells is investigated. It is found that the bending deformation of the honeycomb cannot be evaluated by using the equivalent elastic moduli obtained from the in-plane deformation since the moments acting on inclined walls of honeycomb cell are different for the in-plane deformation and bending deformation. Based on the fact that the inclined wall of the honeycomb is twisted under the condition that the rotation angle in both connection edges is zero in bending deformation, a theoretical technique for calculating the honeycomb flexural rigidity is proposed. In the theoretical analysis, a torsion problem of a thin plate was solved by using the generalized variational principle. The validity of the present analysis is demonstrated by numerical results obtained by the finite element method.     

轻量化拼焊板构件塑性成形研究进展

拼焊板构件因容易实现轻量化、低成本、短周期成形制造而被广泛应用于飞机、汽车工业中,但在这类构件的塑性成形中,焊缝引入的材料、几何、边界条件非线性显著增加了成形复杂性,导致成形质量及成形极限下降,尤其是在具有强烈不均匀变形特征的弯曲、旋压等局部加载塑性成形中表现得更加明显,极大制约了轻量化拼焊板构件的精确塑性成形。为此,国内外学者在拼焊板构件弯曲及旋压变形机理与成形规律方面开展了大量研究。从焊接材料不均匀力学行为表征、拼焊板构件弯曲及旋压成形有限元建模、焊缝特征对变形行为影响及工艺设计等方面综述了相关研究进展,最后提出了拼焊板构件塑性成形仍面临的关键难题与挑战,对认识和发展轻量化拼焊板构件塑性成形具有重要指导意义和参考价值。     

5A06铝合金中厚板反拉深变形行为

中厚板变形过程中的弯曲和反弯曲效应影响其拉深变形能力。本工作以航空航天常用的5A06铝合金筒形件为研究对象,采用厚度为4.5mm的中厚板进行反拉深数值模拟和实验研究,分析了变形过程中应力、应变分布特点,讨论了3种凹模截面结构形式下的变形方式,以及应变路径随着凹模圆角变化规律。结果表明:凹模内圆角与直壁区过渡区在壁厚方向上存在应力和应变梯度,并在该处外侧产生最大径向拉应力,导致了拉深破裂的发生。采用半圆形凹模截面结构时,极限拉深深度达到203mm,相对于平面凹模结构增加了40%。半圆形凹模结构能减小弯曲效应,有效降低过渡区的应力梯度和最大应力数值,有利于提高5A06铝合金中厚板拉深变形能力。     

正交平面织物球面成型渔网模型的几何分析

为了从理论上表征平面正交织物球面成型后的几何特征, 提出基于坐标变换求解渔网模型的新方法, 确定单层正交平面织物在球面上铺覆成型后的网格位置、 织物剪切变形和纱线弯曲变形。依据弧长不变条件确定方形织物完全包覆球面后的对称面上的网格位置和局部坐标系下中间网格的位置, 利用坐标变换获得中间网格在整体坐标系成型球面上的坐标位置; 根据变形前后的网格形状确定织物面内剪切变形和两个方向纱线的弯曲曲率, 为织物的球面成型性评价提供几何参数。通过实例证明了当网格尺寸远小于球体半径时铺覆变形程度与网格 尺寸无关, 也与球体半径无关。铺覆后织物的剪切变形和纱线弯曲变形分布只与织物在球面上的球坐标位置有关。