钢纤维对钢筋混凝土梁弯曲韧性与疲劳损伤的影响

通过钢筋混凝土梁弯曲静载和等幅疲劳试验,研究了钢纤维对钢筋混凝土梁挠度、弯曲韧度、刚度以及刚度损伤累积的影响.结果表明:在弯曲静载试验中,梁的挠度随着钢纤维体积率的增加而逐渐减小,弯曲韧度逐渐增大;在疲劳试验中,各梁挠度增长和刚度损伤累积随着荷载循环次数增加均呈现三阶段变化规律,说明钢纤维掺入不会改变钢筋混凝土梁疲劳损伤发展规律,但会改变梁挠度和刚度的大小,随着纤维掺量增加,梁的挠度逐渐减小,刚度逐渐增加,抵抗变形能力增强.     

悬架筒式减震器橡胶衬套刚度和拉脱力试验与计算分析

以一款悬架筒式减震器橡胶衬套为例,应用非线性有限元分析软件ABAQUS计算其各向刚度和拉脱力,并与测试值进行对比。计算结果与测试数据吻合证明了分析方法的有效性。另外,还计算和分析了缩径对橡胶衬套各向刚度的影响。结果表明,随着过盈量的增大,橡胶衬套的径向和偏摆刚度显著提高,轴向刚度缓慢降低,扭转刚度基本不变。     

轮胎静态及侧偏刚度有限元分析

考虑子午线轮胎的材料非线性、接触非线性以及大变形等复杂的力学特性,采用Abaqus软件建立轮胎三维有限元分析模型,研究充气压力和负荷对轮胎静态刚度(径向刚度、侧向刚度、纵向刚度、扭转刚度)和稳态侧偏刚度的影响,并给出了相应的负荷与变形之间的关系。结果表明,充气压力对轮胎的静态刚度有显著影响;负荷对径向刚度、扭转刚度和侧偏刚度影响显著。     

碳纤维复合材料引擎盖刚度的有限元分析

本文采用ABAQUS有限元分析软件建立了碳纤维复合材料引擎盖模型,在弯曲、侧向弯曲和扭转三种工况下,将引擎盖弯曲刚度、侧向弯曲刚度、扭转刚度的计算结果与实验进行比较,验证了有限元模型的有效性。利用模型分析了铺层方式对引擎盖刚度的影响,发现[±45°]铺层能得到最佳的刚度。将正交实验设计和有限元分析相结合,分析了复合材料单层板四个工程常数E1、E2、ν12和G12对引擎盖刚度的影响,发现面内剪切模量G12是影响引擎盖刚度的主要因素,泊松比ν12对引擎盖刚度没有显著规律。     

U型钢板桩抗弯力学特性分析

由于U型钢板桩结构特殊的锁口联接形式,在弯曲荷载作用下,钢板桩结构的相关力学特性的分析计算具有很大的不确定性。通过进行室内U型钢板桩弯曲试验,分析钢板桩的挠度、桩端锁口滑移量、横截面应变,较为系统地研究了钢板桩在受弯作用下的抗弯力学特性等机理。结果表明:锁口不作处理且支座间距较大时,组合钢板桩可以发生较大变形,抗弯刚度相对单桩刚度无明显提升;不同的支座间距对组合钢板桩抗弯刚度有不同影响,支座间距的减小,有助于抗弯能力的提升。说明实际工程中钢板桩竖向支撑、围檩的间距不宜过大。     

轮胎断面弯曲刚度分布研究

针对轮胎产品普遍存在的变形过大,特别是胎侧段的屈挠变形过大问题,提出轮胎断面弯曲刚度的概念,研究弯曲刚度的影响因素,得出不同胶料和胎体帘布的截面弯曲刚度计算方法,并对成品轮胎进行分析,为轮胎屈挠变形的评判和改善提供了参考途径。     

整体中空夹层复合材料弯曲刚度研究

基于整体中空夹层复合材料的织物结构特点以及对经纬向弯曲变形现象的分析,建立两种夹层梁模型,分别推导了经向与纬向弯曲刚度的解析表达式。通过理论解、有限元解以及试验值的对比,验证了模型的合理性和准确性。在此基础上,运用本文理论方法探讨了纱线密度对整体中空夹层复合材料弯曲刚度的影响。研究表明,随着纱线密度的增加,整体中空夹层复合材料经纬向弯曲刚度均呈线性增加;经向弯曲刚度的影响因素按影响程度从大到小依次为经纱、绒经、纬纱;纬向弯曲刚度的影响因素按影响程度从大到小依次为纬纱、经纱、绒经;和纬向弯曲相比,绒经对经向弯曲刚度的影响更大。     

铅芯隔震橡胶支座铅芯饱满度对支座力学性能的影响

研究了铅芯隔震橡胶支座铅芯饱满度和竖向压力对其滞回曲线及水平剪切性能的影响.结果表明,随着铅芯饱满度的增大,橡胶支座屈服力和等效阻尼比增大,屈服后刚度减小,等效水平刚度先减小后增大;随着竖向压力的增大,橡胶支座屈服力和等效阻尼比均增大,屈服后刚度和等效水平刚度均减小,橡胶支座滞回曲线逐渐饱满;增大竖向压力对饱满橡胶支座...     

金属-橡胶球铰扭转刚度试验研究

针对金属-橡胶球铰扭转刚度试验,分析了2种金属-橡胶球铰的结构与工作原理,设计了球铰水平纯扭转、垂直压缩扭转、组合扭转、系统扭转和组对扭转5种试验方案,并进行了分析对比;研究了不同径向预载荷、扭转速度和扭转方式对球铰扭转刚度的影响。结果表明,试验设计与实际工况一致;水平纯扭转和垂直压缩扭转2种试验方式均适用刚度试验;当增加径向预载荷或增大扭转速度时,球铰扭转刚度变大,单边加载扭转刚度大于正反加载扭转刚度。     

半钢子午线轮胎胎面胶配方对轮胎刚度特性影响的有限元仿真分析

以245/45R18半钢子午线轮胎为研究对象,建立有限元模型,对轮胎胎面胶配方进行正交试验设计,研究配方对轮胎径向刚度、横向刚度、纵向刚度和扭转刚度的影响。结果表明：胎面胶配方对轮胎扭转刚度的影响最大,其次为纵向刚度、横向刚度,对径向刚度几乎无影响;炭黑N234、白炭黑7000GR和环保芳烃油的用量是影响轮胎刚度的主要因素,轮胎刚度随炭黑N234和白炭黑7000GR用量的增大而增大,随环保芳烃油用量的增大而减小;炭黑N234与白炭黑7000GR呈相互减弱的交互作用,炭黑N234与环保芳烃油、白炭黑7000GR与环保芳烃油为相互增强的交互作用。     

轴系法兰结构的扭转刚度计算方法准确性比较

法兰结构是机械传动中常用的传递扭矩的联结部件.法兰结构扭转刚度的计算准确性直接影响到传动轴系的扭转振动临界转速的确定.针对两种扭转刚度计算方法与有限元法及实测值对比,提出了轴系法兰结构设计中应采用的扭转刚度的合适计算方法.     

纤维缠绕复合材料压力容器CAD/CAE/CAM一体化研究

本文用APDL参数设计语言编制的程序可同时进行压力容器缠绕过程的动态仿真模拟及应力分析,可将实际缠绕参数直接用于应力分析,分析后得到的仿真数据可直接用于数控缠绕机进行生产,实现了纤维缠绕复合材料压力容器CAD/CAE/CAM一体化.本文用微分几何理论推导出纤维缠绕复合材料压力容器的非测地线缠绕轨迹、包角方程及绕丝头运动方程.在应力分析过程中考虑了几何非线性和物理非线性.采用叠层的增量本构关系,以分段线性表示单层非线性应力-应变曲线,对损伤后引起的刚度降低进行了实验研究,实验特别研究了面内剪切破坏和层间剪切破坏对纵向弯曲刚度的影响.结果表明纤维缠绕复合材料压力容器损伤后,弯曲刚度的降低是影响轴向变形的重要因素.     

PR1型聚乙烯缠绕结构壁管的环刚度计算方法研究

聚乙烯缠绕结构壁管的环刚度是其抵抗径向变形的重要性能参数,影响着其外压承载能力。以PR1型截面的埋地聚乙烯缠绕结构壁管为例,对管道轴向截面进行截面单元划分,同时,综合考虑截面发生变形、局部材料迁移等情况,建立截面单元的简化计算模型,并对截面单元关键尺寸参数进行修正。在此基础上,研究PR1型聚乙烯缠绕结构壁管环刚度的计算方法;通过实例验证了PR1型聚乙烯缠绕结构壁管的截面单元的形心、惯性矩以及环刚度计算方法的准确性,相关研究方法与结果将对聚乙烯缠绕结构壁管的设计、生产与使用以及其他复杂截面管道的环刚度计算提供一定的参考作用。     

橡胶Mooney—Rivlin模型材料系数对轴向刚度影响分析

在橡胶小变形范围内，采用理论推断的方法，得到在相同硬度下橡胶Mooney—Rivlin模型材料系数由C2／C1决定的关系式。并采用ABAQUS有限元软件分析的方法，结合橡胶轴向刚度常规解，分析了C2／C1不同值对橡胶轴向刚度的影响进行，结果显示其影响呈现一定规律性。     

Novel hyperbranched polyphenylsilsesquioxane‐modified cyanate ester resins with improved toughness and stiffness

High‐performance thermosetting resins should have good toughness and stiffness, so simultaneously toughening and stiffening is the main target in developing high‐performance resins. A novel modified cyanate ester resin with improved toughness and stiffness was developed by copolymerizing 2,2′‐bis(4‐cyanatophenyl)isopropylidene (CE) with hyperbranched polyphenylsilsesquioxane (HBPPSi). The mechanical properties and their nature were systematically investigated from the viewpoint of structure‐property relations using positron annihilation lifetime spectroscopy and spectral analyses. It is found that a suitable content of HBPPSi in CE resin can effectively improve toughness and stiffness. In the case of the CE resin modified with 10 wt% HBPPSi, its impact and flexural strengths are 21 kJ m^?2 and 148 MPa, respectively, about 2.6 and 1.4 times of those of neat CE resin. The flexural modulus increases from 3.0 (for neat CE resin) to 3.4 GPa. The results of dynamic mechanical analyses also corroborate the static mechanical properties. The improved toughness and stiffness of CE resin can be attributed to the synergistic effect resulting from changes of both polymer chain structure and aggregation state structure. These attractive features of HBPPSi/CE resins suggest that the method proposed herein may be a new approach for the development of high‐performance resins for cutting‐edge industries. Copyright © 2011 Society of Chemical Industry     

油气两相动压密封动态特性的热流固耦合研究

研究了油气两相动压密封的动态特性。在可压缩流体雷诺方程中引入油气两相流体物性，建立油气两相流体的稳态和动态雷诺方程；考虑密封变形对流体膜的影响，采用热流固耦合方法并用有限元法进行求解；分析操作参数(油气比、转速和压差)对油气两相动压密封动态性能的影响。研究结果表明：油气两相流体的黏度较大，使密封具有更大的刚度系数、阻尼系数及更好的动态性能；密封端面变形减小了密封的刚度系数，增大了阻尼系数，且影响程度最大为16.9%和31.2%，对动态性能影响较大。高转速使刚度系数和阻尼系数增加，有利于密封的动态性能；而大压差使刚度系数增大、阻尼系数减小，不利于密封的动态性能；因此油气两相动压密封适用于高转速、低压差的油气润滑工况。     

半刚性连接空间钢框架结构的二阶非弹性分析

将有限单元法与梁柱法相结合,建立了半刚性连接的空间钢框架结构的二阶弹塑性分析方法。该法综合考虑了几何、材料和半刚性连接效应。基于非线性连续介质力学理论和考虑剪切效应的稳定插值函数建立的严格三维梁柱单元刚度方程,包含了轴向、剪切、双向弯曲与扭转及其各耦合效应。三维单元简化塑性区模型可模拟塑性扩展,利用梁单元两端抗转弹簧来模拟半刚性连接效应。使用包括几何、材料和连接非线性的数值算例来检验文中方法和所编计算机程序的可行性、有效性与精确度。算例表明,利用该程序,每个构件只需一个单元即可准确预测三维结构的极限荷载与失稳模态,可提高结构非线性空间性能的分析效率。该程序可用于三维结构的多重非线性全过程分析,为建立高层钢结构的高等分析方法奠定了基础。     

Application of dynamic mechanical analysis for the study of the interfacial region in carbon fiber/epoxy composite materials

The application of dynamic mechanical analysis (DMA) for quantifying interfacial interactions in composites is briefly reviewed. Carbon fiber/epoxy composites with fiber volume fractions of 12, 17, 38 and 61 vol% were subjected to flexural deformation on a Dupont DMA 983 instrument. The dependencies of dynamic mechanical properties of the composites on experimental parameters such as oscillation mode, amplitude, frequency, and temperature were investigate. As opposed to the storage modulus, the loss modulus is found to be sensitive to all parameters. In a fixed multiple frequency mode, the loss modulus of the composites increases with oscillation amplitude and decreases with frequency and the number of tests. The information produced in the resonant mode is more reproducible. An additional damping at the interfaces, apart from those of the constituents, suggests a poor interface adhesion in these composites. A linear relationship between the excess damping at the interfaces and the fiber volume fraction shows a similar interface quality for these composites having different fiber volume fractions. The detection of interfacial properities was found to be more sensitive in the flexural deformation mode than in the torsional mode. At temperatures higher than the glass transition temperature of the matrix, the effective volume fraction of the matrix is reduced. Such a reduction can be interpreted from the mismatch of thermal expansion of the matrix and the fibers.     

Effect of the Level of Preliminary Deformation on the Stiffness of Synthetic Fibres

The deformation stiffness of synthetic fibres increases significantly (by 3 and more times) as a result of preliminary stretching. The stress—strain diagram of the initial synthetic fibre can be used to predict the character of the change in the deformation stiffness in different stages of preliminary elongation. In the stretching segments where destructive processes are weakly manifested, the stiffness of the stretched fibres increases with an increase in the deformation. In the region of intensive molecular destruction processes, the deformation stiffness of the stretched fibres almost does not change, which is due to overlap of competing processes: structure ordering and molecular chain breaking.