四点支承单层开孔玻璃承载性能的有限差分法分析

基于小挠度薄板的近似理论,采用有限差分法分析了4 点支承带孔玻璃板位移和应力的分布规律,并通过对点支承处进行特殊处理,建立了奇点模型,同时提供了孔边应力的计算公式。该计算模型描绘了点支玻璃板中应力分布的特点,直观、理论性强且操作简便,且计算结果与现行规程、有限元计算的结果较好的吻合。孔边应力的计算方法可为规程的补充提供必要理论依据。     

含孔复合材料层合板孔边的应力集中

针对含孔有限宽复合材料层合板的应力集中问题,提出一种计算孔边应力分布及应力集中因子的方法：先利用经典层板理论,将复合材料层合板化归为各向异性板;再将各向异性板等效转换为一偏轴拉伸的单向纤维层板;最后利用含孔偏轴单向板的孔边应力计算公式来分析一般铺层层合板孔边应力集中情况。根据所推导的计算公式,分析讨论了板宽/孔径比、铺层比例、铺层方式、材料性能参数等因素对孔边应力集中的影响。     

不同孔口形状对含孔复合材料板孔边应力状态影响的研究

对复合材料结构而言,孔口边界条件的建立和处理比金属材料要复杂得多。针对含不同孔形的复合材料板,根据非均质各向异性弹性理论和复变函数理论,通过保角映射方法建立精确的边界条件,解决了某些复杂孔形的边值问题。得到了含圆、矩形和六边形孔复合材料板孔边应力的解析解。并针对不同孔形在受外荷载作用的情况下的应力状态,以及它们对孔边应力集中系数的影响进行了探讨。     

点式玻璃建筑中四点支承玻璃板的受弯分析

现有的玻璃幕墙规范(JGJ102-96)对点式支承玻璃的应力和位移分析尚未作出明确规定。本文在弹性板壳力学的基础上进行相应的受弯分析,针对实际工程给出了简单适用的计算方法,其结果与有限元分析和试验研究结果相吻合。本计算方法简单明了,可为规范修改和工程设计提供必要理论依据。     

动荷载作用下预测玻璃板破坏强度和破坏时间的一种改进模型——Ⅰ.理论

基于已有的玻璃破坏模型,首先运用蒙特卡洛法模拟裂纹的随机性,然后应用有限元软件计算玻璃板的应力,并综合考虑裂纹的动态扩展以及不同材料玻璃板的表面预压力,最后根据裂纹长度和裂纹破坏应力之间的迭代关系式,建立了一种修正的单层玻璃板动态裂纹破坏模型。由此改进模型通过循环计算,可计算出大量玻璃试件的破坏应力和破坏时间,从而得到玻璃板破坏应力和破坏时间的累计概率分布。模型验证对比表明,该改进模型可较好地用于动荷载作用下玻璃板的破坏分析预测,且不受玻璃板形状和边界条件的限制。     

动荷载作用下预测玻璃板破坏强度和破坏时间的一种改进模型——Ⅱ.参数确定及验证

对浮法玻璃,确定了文献[1]中修正的单层玻璃板动态裂纹破坏模型的未知参量。先假定了玻璃板中的裂纹长度服从四种分布,将四种分布与不同的裂纹密度和裂纹最大长度组合模拟玻璃的破坏时间,通过与试验的对比得出四种分布对应的最优裂纹密度和最大裂纹长度;运用四种分布及对应的裂纹密度和最大裂纹长度,计算了玻璃板的破坏应力,经过与试验对比确定出裂纹长度分布。用确定参数后的模型预测了玻璃板的破坏应力和破坏时间,并将改进模型的计算结果与试验值和已有模型的计算结果进行了对比分析,对比表明改进模型能较准确地预测破坏应力和破坏时间。最后用确定的参量模拟了爆炸荷载下玻璃板的破坏时间,模拟结果与试验结果吻合较好。     

含孔CFRP正交层合板的双轴拉伸力学行为

采用加载臂开槽的中心开孔等厚度十字形试样,实验研究了正交对称铺层碳纤维增强聚合物基复合材料（CFRP）层合板在双轴拉伸载荷作用下的力学行为,分析了3种双轴加载比对其拉伸强度和破坏行为的影响。研究表明:纤维被切断的铺层部分在拉伸作用下容易与其相邻铺层脱粘,导致层合板承载力下降;等双轴加载时,在孔边的被切断纤维与连续纤维间基体在横向拉伸和纵向剪切组合作用下首先开裂;非等双轴加载时,在垂直于快速拉伸方向的铺层中沿孔边应力集中处先出现基体裂纹;随着加载比的增大,快速拉伸方向的细观结构损伤随载荷的增大发展更快,刚度下降更快,破坏时主裂纹的扩展方向更趋于垂直于快速拉伸方向;强度包络线的分析表明快速拉伸方向的拉伸强度随加载比的增大呈缓慢增大的趋势。      

受均匀内压作用的偏置孔边径向裂纹的应力强度因子

本文将权函数法与光弹性法相结合研究了受均匀内压作用的偏置孔边径向裂纹的应力强度因子。结果证明该混合法具有简单、经济、精度高等优点。对分析复杂应力场中的裂纹问题,该方法同样适用,且优点更加突出。     

开孔碳纤维层合板层间应力分析

针对具有典型铺设角 的开孔碳纤维层合板, 采用三维有限元数值模拟方法, 分析了在单向拉伸载荷作用下孔边附近的层间应力, 讨论了界面层参数对层间应力的影响, 详细给出了典型铺设角之间层间应力的分布规律和最大层间应力产生的位置。结果表明: 对于相同铺设角的界面层, 沿厚度方向的位置影响层间应力的大小, 但不影响分布趋势; 而铺层顺序(如 或 )对层间应力的大小和分布趋势影响则较小。最大层间正应力产生于 的界面层, 位于与拉伸方向成90°的位置, 是外加拉伸应力的51%; 最大层间剪应力产生于 的界面层, 最大层间环向剪应力位于与拉伸方向成74°的位置, 是外加拉伸应力的64%; 而最大层间径向剪应力位于与拉伸方向成66°的位置, 是外加拉伸应力的25%。      

单轴拉伸局部屈服状态下的应力方程理论推导与分析

为了进一步研究屈服状态对小孔周围应力的影响,无限大平板在单轴拉伸下,小圆孔垂直方向上产生局部Tresca条件屈服状态下,对屈服圈外的应力方程进行理论推导,并就残余应力小孔应变法测量标准GB/T 31310—2014所推荐应变花尺寸的适用性进行了讨论分析。计算结果表明,GB/T 31310—2014推荐的应变花适用于残余应力水平低于0.971倍屈服强度的残余应力场测试。     

采用等效介质模型研究地应力场中套管井周波速的空间分布

在以往的工作中,利用弹性力学理论获得了地应力场中套管—水泥环—地层系统应力分布的解析表达式。在此基础之上,应用等效介质模型的速度—应力关系式,研究了地应力场中套管井周弹性波速的空间分布规律。分析结果表明,相对裸眼井,套管井应力集中的程度更加明显,由于套管和水泥环的存在,地层应力集中的范围明显缩小到井眼附近。应力集中将导致套管井周波速空间分布的各向异性,对应不同方位径向偏振的横波速度的交叉点明显向井孔附近移动,这意味着垂直偏振的两种弯曲波频散曲线的交点会向高频移动。这一结果表明,在高频情况下,在套管井中应用正交偶极子声测井检测应力导致的各向异性是可行的。     

无限板内椭圆孔周的应力分析

应用复变函数的方法，对于含有椭圆孔的各向异性板或各向同性板，导出了当椭圆孔周作用任意集中力或分布力时孔周周向应力的解析表达式；其特例与前人结果一致．     

有限大层板承载孔的孔边应力分析

含圆孔的复合材料层合板, 在孔内轴销加载下的孔边应力分析, 是一个比较复杂的弹性接触问题, 板与轴销均处于十分复杂的受力状态。在文献中, 作者曾提出一个计及轴销变形与接触区摩擦效应的弹性轴销模型。本文在上述工作的基础上, 采用解析-有限元混合解法, 研究了有限大层合板承载销孔的孔边应力。分析表明, 讨算结果与实验相符。      

各向异性地层中井孔周围应力场的研究

由于问题的复杂性,在以往研究井壁稳定性的文献中,大多将地层介质简化为各向同性的。该文基于各向异性弹性理论,利用复变函数方法,建立了各向异性地层中倾斜井孔周围应力场的计算模型,得到了能够反映地层各向异性性质、地层倾向和走向、井斜角和方位角、井孔液柱压力、原始地应力方位和原始地应力比等多种因素影响的井孔周围应力场的解析表达...     

横观各向同性地层井壁应力分析

目前关于实钻井壁应力分布计算大都基于岩石的各向同性,在实际工况分析中存在误差。该文应用各向异性材料力学理论,将层状地层简化为横观各向同性岩石材料,建立了各向异性地层井孔周围应力计算模型。应用弹性力学广义平面应变问题的复变函数解法,结合井孔周围受力边界条件及相关坐标转换,得到横观各向同性地层斜井壁围岩应力解析解。对井壁围岩主应力影响因素的分析表明,层理面弹性参数、层理面倾角、水平原地应力比和井斜角方位角对井壁应力分布均会造成影响。在进行层理性地层井壁稳定分析时,应格外注意层理面倾角、原地应力比以及井斜参数的影响。该结果对现场施工设计有很好的指导意义。     

各向异性板孔口补强应力分析

应用复变函数的方法，对于孔口被一圆形弹性环加强的各向异性板，给出了在无限远处任意均布力作用下，环及板内的应力场解；算例表明：随着环宽度的增加，环及板孔周的应力均有所降低；随着环刚度的增加，环内的应力随之增加，但板孔周的应力显著降低。     

换热器紧固螺栓的应力腐蚀断裂分析

紧固螺栓服役2年后发生成批断裂.采用宏观观察、化学成分分析、金相检验和扫描电镜与能谱分析等方法对失效螺栓进行了分析.结果表明,由于紧固螺栓长期浸在含有H2S介质的油料中,并在所承受的各种应力下又与腐蚀环境相互作用便产生了应力腐蚀,加上螺栓材质选用不当和硬度、显微组织不合理等其他因素,最终导致螺栓断裂.     

纯弯曲梁的应力损伤失效分析和预测

本文提出了梁的弯曲应力损伤失效分析方法,推导了梁弯曲应力损伤基本方程,与Ｋａｃｈａｎｏｖ的材料受载横截面减少定义拉伸损伤变量类似,以梁的弯曲惯性矩减少定义弯曲损伤变量。并且弯曲损伤模型的材料常数可由Ｋａｃｈａｎｏｖ拉伸损伤模型的材料常数确定。并且对应力损伤材料提出了便于工程应用的失效预测方程。