模拟压力容器接管高应变梯度场的一种新型特殊紧凑拉伸（SCT）试样

本文提出一种新型特殊紧凑拉伸(SCT)试样,以模拟压力容器局部高应变梯度接管区。该区主要特征为:高峰值应变,大应变梯度及该局部高应变区受周围弹性区的强烈约束。特殊紧凑拉伸试样是在普通紧凑拉伸试样的基础上,在其中央部位两侧削薄其厚度,并在端部留下筋条;同时在试样中部钻中心孔。故其设计与试验计算较为方便。试验结果表明:对此弯曲型试样所需载荷很低,例如对一个厚12.5mm,宽50mm,长60mm的SCT试样,只需加载4.5kN(千牛顿)即0.45吨即可获得高达8067με(微应变)的峰值应变,并成功地再现了局部高应变梯度区各主要特征,较宽板试验更符合工程结构的实际情况,且可节省材料、劳力、工时,不需特殊的大型试验机,节省经费。将试验结果与压力容器接管实际试验数据对比,表明它成功地提供了一种对研究接管等几何不连续部位的断裂与疲劳及其可靠性评定的有用的工程工具。     

复合挤压变形规律的研究

利用光塑性方法模拟研究复合挤压变形,获得变形区的全场应变分布曲线;分析材料的流动规律,将变形体分为挤压型变形区,镦粗型变形区和刚性区３个特性区域。建立上限模型,分析模具几何参数对复合挤压变形的影响,证明凸模直径与正挤出口直径对复合挤压变形的影响最大。     

压力容器接管部位的断裂韧性

压力容器接管部位的主要特征为:1.几何不连续,造成应力集中,存在高的峰值应变。又由于受周围广大弹性区的约束,存在显著的应变梯度区;2.由于焊接条件差,容易产生微裂纹等焊接缺陷。针对上述情况,设计了一种模拟试板——带孔异形板拉伸试样。用它测定了16MnR钢在高应变梯度条件下的断裂韧性COD,并与标准试验方法得到的COD值作了比较,认为在容器缺陷评定中,用标准试样值是可以的。并且考虑到容器接管多为焊接结构,对焊接接头的断裂韧性变化进行了研究,给出了16MnR、15MnVR等常用容器钢焊接接头部位的COD值。     

带接管宽板试样声发射(AE)监测

一、前言压力容器接管部位是高应力集中的高梯度区,由于焊接较困难,常规无损检测又难以进行,因此一旦产生缺陷则很容易造成事故,所以一直是国内外学者重点研究的对象,为探索容器开孔接管部位最大峰值应变近似估算方法,从而对该部位缺陷进行安全性评定,采用1000×500mm模拟带接管宽板试样,在事先制有人工裂纹的接管应力集中区做应变等测量。     

接管轴向推力作用下补强圈补强特性的研究

本文对接管轴向推力作用下圆筒形容器开孔—补强区的应力应变场进行了详细的试验研究及三维有限元分析。研究结果表明,在补强圈补强的范围内。容器上的应力包括孔边应力集中明显降低。但由于几何形状、尺寸的变化及焊缝的加强作用,在补强圈外边缘,特别在容器横向截面(θ=90°)内,容器中将出现一高的不连续应力,从而使该区域成为整个接管的危险区域。     

模拟压力容器接管的高应变梯度异形试板的有限元应力分析

本文运用平面弹性有限元和平面弹塑性有限元程序,分析和计算了异形试板的弹性应力集中系数和弹塑性应力应变分布场,论证了异形试板具有压力容器接管等高应变区的特征,以及Newber公式在高应变区的适用范围。     

无气轮胎几何非线性的有限元分析

为了获得无气轮胎在静态固定载荷下的材料与变形特性,利用有限元几何非线性理论对其进行了非线性大变形接触分析.建立了无气轮胎与硬路面的三维有限元模型,在模型中考虑了轮胎的几何非线性、材料非线性及轮胎接触非线性,计算了无气轮胎在径向位移下的变形情况、应力分布和接地压力、径向刚度等.分析结果可作为无气轮胎的设计及优化依据.     

开孔弹性泡沫材料拉伸变形过程的数值模拟

为了研究低密度弹性开孔泡沫材料的拉伸力学性能,文中建立具有不同胞体几何特性的泡沫材料随机模型,并用有限元方法模拟该材料的拉伸变形过程.同时,从材料的微结构层次上分析弹性开孔泡沫材料拉伸变形的机制,以及相对密度和胞体几何性质对拉伸非线性力学行为的影响.并且,将拉伸应力-应变曲线与Warren和Kraynik的四面体微结构模型的预测结果进行对比,说明数值模拟较好地反映开孔泡沫材料的拉伸变形特征.     

基于AUTODYN的应急破断机构数值模拟方法研究

针对目前应急破断机构应力试验存在的问题及需求,基于AUTODYN,采用刚塑性有限元方法,对应急破断机构进行三维弹塑性大变形数值模拟,分析了应急破断机构的剪切断裂特性,获得结构件变形区的应力、应变,以及接触力的分布规律,并分析了几何参数对剪切断裂特性的影响,数值研究结果对应急破断机构的优化设计提供了重要指导意义。     

考虑几何非线性的变弯度机翼鱼骨结构分析研究

针对变弯度机翼柔性后缘结构的大变形问题,从几何非线性角度,开展变弯度机翼主要变形结构鱼骨形柔性肋的大变形分析研究。建立基于几何非线性的链式梁约束模型的鱼骨结构大变形理论模型并计算变形,与有限元仿真及试验结果对比参考。结果误差证明链式梁比线性理论方法精度更高的反映结构的变形情况。运用链式梁约束模型对鱼骨结构的非线性特性对结构产生的影响进行了分析,大变形时,位移对载荷的变化响应较大,结构稳定性与可控性较弱,所以结构设计功能变形应少占用非线性大变形区域。基于结构非线性特性的影响、轻量化及驱动载荷范围,对柔性鱼骨结构的中心板厚度的尺寸设计提出更为合理的设计方法。     

磨粒磨损中微观接触过程的有限元分析

分析了磨粒压入被磨损材料表面、磨粒在材料表面滑动和卸载脱离接触的过程,研究了这三个接触阶段材料表层的应力应变、接触压力和接触摩擦切应力特征。结果表明,微观接触过程不仅存在材料的非线性作用和摩擦接触的状态非线性作用,而且存在着由于材料表面变形引起的几何非线性作用,被磨损材料表层的应力应变和接触压力的分布和大小与材料表面变形过程有关。     

接管高应变区裂纹的失效评定曲线（FAC）研究（二）

本文的(一)部分研究了模拟接管高应变区的简化二维模型——椭圆孔边裂纹板(EHCP)。本文(二)着重研究了压力容器接管高应变区内裂纹的失效评定曲线(FAC)问题。用EHCP模型可以方便地进行J积分计算并可建立J积分失效评定曲线。研究表明各种椭圆孔、各种裂纹尺寸、各种载荷条件下的失效评定曲线是有很窄的分散带,同时现有的通用失效评定曲线可以适用于压力容器接管高应变区内缺陷的安全评定。     

形状记忆合金梁的非线性弯曲变形

形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)梁作为一种新型智能元件,在工程领域的应用日益广泛。基于实测的形状记忆合金材料应力-应变关系曲线及梁的大变形理论,同时考虑SMA材料拉压力学性能的不对称性及简支端移动等因素,建立形状记忆合金梁非线性弯曲变形的控制方程,并采用打靶法、辛普森数值积分等方法对方程进行数值求解。通过梁在不同载荷条件下的挠曲线以及最大挠度—弯矩曲线,分析材料非线性、几何非线性及简支端移动3个因素对SMA超弹性梁弯曲变形的影响规律。结果表明:梁中性层位置随弯矩变化;弯矩较小时,材料性能是线性的,几何非线性及简支端移动对梁的弯曲变形几乎不产生影响;弯矩较大时,材料性能是非线性的,几何非线性及简支端移动对梁的弯曲变形产生明显影响。     

用非线性有限元分析波纹管的扭转稳定性

波纹管行业内较少有人从事研究波纹管的扭转稳定性问题。本文利用非线性有限元的理论，考虑了材料的非线性，几何非线性，大变形，大应变，结合有限元程序Ansys计算分析了波纹管本身的几何参数的变化以及在一些综合载荷作用下的失稳扭矩的变化规律，为波纹管生产厂商和设计者提供了参考和借鉴。     

SCT模拟试样断裂试验研究

通过对由标准CT试样发展而来的异形紧凑拉伸(SCT)试样的应变测试和断裂试验，证明SCT试样能够很好地模拟压力容器接管等高应变梯度区的主要特征。其试验结果与实物容器实测结果非常接近。文中给出了推荐的高应变区裂纹张开位移(COD)估算式。     

平面挤压变形的模拟研究

本文利用光塑性方法,以国产聚碳酸酯为模拟材料,研究了平面挤压变形,获得了平面挤压变形的全场应变分布。所得应变值的平均误差小于7%。利用光塑性的特性确定了变形区的范围和磨擦对变形区的影响。本文的研究揭示了平面挤压变形的特点及模具润滑等条件对变形流动的影响。     

层合壳反射面星载天线大范围指向行为特性分析

为了研究柔性反射面几何非线性和耦合效应对大范围运动星载天线的精确动力学行为,以多层层合间结构特性的反射面为研究对象,采用三节点壳单元结构对反射面变形位移进行精确描述,并考虑天线大范围运动和反射面厚度方向变形、横向、侧向弯曲变形以及扭转变形的耦合作用,利用Lagrange方法推导大范围运动星载天线的精确非线性动力学模型,所建立模型包含层合间的结构特性与非线性耦合项。针对线性模型和非线性模型,分别对星载天线系统进行仿真对比分析,结果表明,线性模型过早忽略几何非线性和耦合变形作用,随着转动角速度增大,动力学特性将产生差异,而非线性模型适合于大范围柔性反射面天线指向过程,可精确地预测星载天线的指向精度。结论对星载天线指向精度的分析与控制具有重要的理论价值及工程实际意义。     

几何非线性黏性阻尼隔振系统的传递率特性

针对传统舰载非线性隔振系统中存在的抑制共振峰值和改善高频传递特性相矛盾的问题，首先，建立了包含非线性刚度、库伦阻尼和几何非线性黏性阻尼的非线性隔振系统数学模型，采用谐波平衡法进行解析求解；其次，对比分析了线性阻尼、库伦阻尼和几何非线性阻尼对隔振系统传递特性的影响规律，进一步研究了激励幅值对不同阻尼隔振系统振动性能的影响；最后，通过振动试验进行了验证。结果表明：增加系统库伦阻尼，虽然能够降低软特性隔振系统共振区传递率，但会导致硬特性隔振系统出现“频率岛”现象，同时高频隔振性能下降，而且随着激励幅值的增加，共振区隔振性能随之变差；增加系统几何非线性黏性阻尼，不仅能够有效降低共振区传递率峰值，而且能够保证高频区良好的隔振性能；几何非线性黏性阻尼拓宽了系统对激励幅值的适用范围，为非线性隔振系统设计提供了指导作用。     

实心轮胎滚动状态下与地面三维接触的有限元分析

考虑了轮胎的几何非线性、橡胶材料的非线性、橡胶物理体积的不可压缩性,建立了轮胎的三维有限元模型,分析了实心轮胎在滚动状态下的接触问题,考察了实心轮胎的变形、应力、应变、下沉量与载荷的关系.     

具有压力容器接管区高应变梯度场特征的紧凑拉伸（CT）类模型研究

本文通过有限元计算和试验验证,考察了多种CT类模型的应力应变场,证明带椭圆缺口局部减薄ECT模型具有与压力容器接管区十分类似的应力应变场特征,可用来模拟压力容器接管区开展断裂疲劳性能研究。