复合材料挖补修理结构的压缩强度分析

基于Patran/Nastran有限元软件对复合材料层板的挖补补强结构进行细节应力分析,引入Tsai-Hill强度准则和最大剪应力破坏判据预报其压缩强度,通过PCL语言实现了挖补结构的参数化建模并讨论主要修补参数的影响规律.结果表明:强度预报结果与试验结果较好吻合,误差小于10%.复合材料层板在单向和多向载荷作用下的最大挖补角度分别为5°和4°;胶层厚度在满足胶接强度的条件下越小越好,宜为0.10～0.15 mm;挖补修理适用于孔径小于70 mm的损伤.     

胶接修补复合材料层合板的渐进损伤分析方法

建立了一种预测胶接修补复合材料层合板损伤演变与剩余强度的渐进损伤分析模型。该有限元方法应用三维渐进损伤模型和内聚力模型分别模拟复合材料层合板和修补胶层的失效过程。引入与材料损伤模式相对应的损伤变量表征材料的损伤状态,材料的刚度矩阵按损伤变量退化。计算得到了复合材料含孔板和相应的复合材料层合板胶接修补结构的极限强度。计算结果和试验数据吻合良好,验证了渐进损伤分析方法的有效性。     

CFRP平-折-平胶接接头应力模型

以碳纤维增强双马来酰亚胺树脂基复合材料平-折-平（FJF）胶接连接接头为对象,构造了圆弧段胶接梁单元,建立用于FJF胶接接头胶层应力分析的半解析模型,并与三维有限元模型胶层应力结果进行对比. 同时分析了胶层宽度和厚度对胶层应力的影响. 结果表明,利用半解析模型计算得出的胶层剥离应力和剪切应力分布与三维有限元模型获得的对应应力分布基本一致,搭接区端部胶层剥离应力和剪切应力相较于三维有限元模型计算结果的误差绝对值分别为5.4%和3.7%,有着较好的计算精度. 搭接区端部胶层剥离应力和剪切应力值在胶层宽度一定时随胶层厚度的增加而降低,在胶层厚度一定时随胶层宽度的增加而降低. 搭接区圆角胶层剥离应力和剪切应力值在胶层厚度一定时随胶层宽度的增加而降低,在胶层宽度一定时随胶层厚度的增加而增加. 该模型能够为碳纤维增强复合材料平-折-平胶接连接接头的应力分析提供一定的参考.     

销钉连接接触面的应力有限元计算与分析

采用有限元数值求解方法,对由圆柱销钉和匀质正交各向异性层合板构成的连接结构模型进行了销钉拔出过程中接触面的应力计算与分析.模型计算分两个载荷步进行:载荷步一进行不加外载时结构过盈配合所致预应力的计算;载荷步二进行施加位移载荷使销钉从板中拔出的应力计算.结果表明:应力集中在销钉和孔边附近,且呈现对称分布趋势;其中孔径向和环向方面应力值变化幅度较大,最大应力出现在连接板孔边上,孔中心轴向方向应力值变化幅度较小,最大应力在销轴上,为预测销钉拔出造成的易损伤位置提供参考依据,同时应力计算结果为进行各向异性连接件的失效损伤分析奠定了基础.     

含中心裂纹的复合材料单面胶接修补结构胶层应力解析模型

针对含中心贯穿裂纹的复合材料平板的单面胶接修补结构,结合复合材料的经典层合板理论,提出了一种预测该修补结构中胶层应力分布的方法,推导出胶接界面应力分布的解析模型的显式解。将解析解与有限元解进行对比,验证解析模型的有效性。该方法为复合材料单面胶接复合材料结构的修补设计提供了理论基础。     

复合材料剪切板的裂纹扩展与剩余强度

对剪切载荷下带中心裂纹层板的损伤情况、宏观裂纹的扩展及剩余强度问题进行了计算和分析,着重探讨了裂尖铺层的破坏形式、宏观裂纹扩展及剩余强度三者的特点及相互关系。对两种材料Ｔ３００／６４８Ｅ和Ｔ３００／ＱＹ８９１１进行了比较,发现裂纹的扩展不仅与铺层形式有关,还与材料有关,且有明显规律可循。另外,层板铺层不同,裂尖损伤的累积过程也不同。裂尖铺层的２向（垂直于纤维向）破坏和面内剪切破坏尤其是前者对层板的剩余强度影响较大。所得结论得到了实验的验证。     

基于有限元的角焊缝建模的探讨

利用有限元软件ANSYS,采用实体单元、壳单元、壳与梁单元组合等方法建立有限元模型计算箱形梁在均布载荷和集中载荷作用下的应力分布情况.通过计算结果比较分析各种建模方法的优缺点,提出针对不同的结构和载荷情况,选择合适的建模形式.     

正交层板受双向拉伸时的横向开裂

基体横向开裂是复合材料正交层板的主要损伤类型.假设正交层板在双向受拉时,基体内横向裂纹达到特征饱和损伤状态,层板在两个受拉方向上的位移都沿层板厚度按抛物线分布.分别在0°层和90°层取单元体,考虑单元体的平衡而得到平衡方程,引入平均应力和平均位移的概念,利用剪切迟滞理论研究了层板中的应力分布,推导出一组偏微分方程.当层板处于损伤的早期阶段,假设只有90°层基体开裂,从而得到平均应力和层间剪应力的解析解.     

风力机复合材料叶片静强度分析与铺层设计

文章采用有限元方法层合板模型分析风力机叶片在气动力、离心力和重力载荷下的静强度,气动力由动量-叶素理论获得并采用接触对加载,结果表明气动力是影响叶片强度的主要载荷,其次是离心力和重力,后二者可忽略;铺层方向测试表明:纤维沿展向铺层最佳,沿切向最差;铺层方向组合和变厚度叶片分析表明:铺层沿展向略微交错强度高于不交错;8个铺层方案对比获得最佳方案为从根部到梢部依次采用实心、5mm和3mm铺层,最小变形和应力接近极限情况。     

拉挤GFRP管材与钢管连接的拉伸试验研究

拉挤型GFRP管材节点的可靠连接是保证其正常工作的前提。为研究其拉伸连接性能,采用胶接连接和螺栓连接两种连接方式对GFRP管材与钢管连接件分别开展了拉伸试验研究。在胶接连接试验中,研究了胶层剪应力沿长度方向的分布特征、受力机理及失效过程、胶接长度对承载力影响等。试验结果表明：胶层剪应力在加载初期沿长度方向呈现两端大、中间小的分布特征,高应力发生在胶接端,并随荷载上升逐步往加载端胶层转移;胶接长度的增加能显著提高连接构件承载力,但当长度达到管径的1.6倍后,继续增加胶接长度对承载力的提升并不大,故可考虑将1.6倍管径作为GFRP管材的有效胶接长度。在螺栓连接试验中,研究了e/d（端距/栓径）、螺栓排数n对连接承载力及破坏模式的影响。试验结果表明：当e/d=7时,承载力达到最大值,破坏形式以挤压破坏为主;根据螺栓排数n与承载力的关系,可以推导相应折减系数来计算承载力。     

Numerical investigation into effect of rear barrier pillar on stress distribution around a longwall face

Numerical investigation was performed to examine the effect of rear barrier pillar on stress distribution around a longwall face. Salamon theoretical formula was used to calculate the parameters of the caving zone, which was later assigned to double yield constitutive model in FLAC3 D. Numerical results demonstrate that high stress concentration zone exists above the region where the second open-off cut intersects with the rear barrier pillar due to stress transfer and plastic zone expansion. It is also found that the maximum vertical stresses with varied distance to the seam floor are all within the projective plane of the rear barrier pillar and their positions concentrate on the barrier pillar adjacent to the connection corner of the second open-off cut. In addition, position of the maximum vertical stresses abruptly transfer from the connection corner adjacent to former panel to that adjacent to current panel along the panel direction.     

局部修复钢筋混凝土柱的力学性能研究

对采用不同修复材料的轴心受压局部修复钢筋混凝土柱的力学性能进行了实验研究和ANSYS非线性有限元模拟分析,研究了修复材料与修复柱本体浊凝土的弹性模量比n,强度比α,修复柱修复时的卸载程度等因素对局部修复后钢筋混凝土柱力学性能的影响,提出了修复材料与修复柱本体混凝土的弹性模量与n是导致局部修复钢盘混凝土柱力学性能不相容的最主要因素,弹性模量比n与强度比α共同决定修复柱的极限承载力。     

丹江口库区初始地应力场的反演

根据丹江口库区的地质构造,考虑断裂破碎带和岩石力学参数随埋深变化,建立计算模型,反演分析了库区的初始地应力场,结果表明:1)库区地应力的临界深度在1km埋深附近;2)水平方向两个主应力,在埋深750m范围内X轴方向为主压应力,随埋深由13MPa增至23MPa,Y轴方向为主拉应力,随埋深由12MPa减至0,埋深750m以下两个坐标轴方向均为主压应力且随埋深增加;3)两个水平主应力差在埋深10km范围内随埋深基本呈线性增加,大约10km深处急剧减小,20km以外基本消失,岩体处于静水压力状态.     

碳纤维薄板增强RC梁界面温度应力理论分析

以碳纤维薄板（CFL）为研究对象,考虑了增强钢筋混凝土（RC）梁和CFL薄板的剪切变形,并着重研究了温度变化对界面应力的影响,推导出在温度变化和力载荷作用下CFL增强RC梁界面应力分布公式。温度变化引起的界面应力分布为：在界面两端出现高应力集中,端部的应力值最大,应力在端部附近迅速下降到一个稳定值。在△T=50℃;q=50kN／m的载荷水平下,温度变化产生的最大剪应力为1．7MPa,最大正应力为1．3MPa,均布载荷作用下产生的最大剪应力为0．8MPa,最大正应力为0．7MPa。在对碳纤维薄板（CFL）增强钢筋混凝土（Re）梁进行设计时考虑温度应力的影响是十分必要的。     

电站厚壁结构模拟多次修复后残余应力变化的研究

通过对电站锅炉汽包局部补焊的模拟试验研究 ,利用盲孔法测量了多次修复过程中补焊接头的焊接残余应力 ,分析了其变化的原因 ,找出其变化规律 ,得到一些有益的结论 ;并对补焊过程中焊接应力的控制提出建议 .     

两类补丁对S型旁路移植影响的血流动力学数值研究

在下肢动脉重建手术中常使用Miller袖口和Taylor补丁来提高术后血管的长期通畅率.相对于传统移植方式,基于旋动流理论建立的S型动脉旁路移植方法可在宿主动脉内产生螺旋流动,有效地减少吻合口内膜增生.为了研究Miller袖口和Taylor补丁在S型动脉旁路移植术中对吻合口流场的影响,通过数值方法建立原始S型、以及分别采用Miller袖口和Taylor补丁的3个S型旁路模型,对比分析其速度场、二次流、螺旋度、壁面切应力等参数.结果表明,原始模型具有紊乱的流场,急剧变化的壁面切应力,在足尖、吻合口相对的宿主动脉底部壁面的血流动力学特性容易引发内膜增生.Miller模型壁面切应力变化稳定,但足尖处的血流动力学较差,容易引起内膜增生.Taylor模型流场最为均匀,壁面切应力变化平缓,吻合口内的高螺旋度面积比例最高.比较而言,在S型股动脉旁路移植手术中采用Taylor补丁可以更好的改善吻合口的流场特性.     

破裂岩石的力学性质分析

在分析岩石结构形式的基础上,重点闻含单列隙破裂岩石的强度与破裂结构形式和应力状态变化的关系,分析了含裂隙岩石（体）内部应力状态的不均匀性及裂隙内部应力随外部荷载变化而发生的主应力偏转等因素对整个含裂隙岩石结构体强度的影响,并进一步推广到多裂隙岩石的强度分析。所得结果可用于有限元分析。     

主应力方向对隧道稳定性影响规律的研究

采用模型实验方法和数值模拟方法探究了马蹄形隧道在不同方向主应力作用下围岩从初始损伤到完全破坏的全过程,归纳分析马蹄形隧道在不同方向主应力作用下的破坏规律。数值模拟方法采用最大拉应变准则,计算出隧道周边各点的相当应力,与模型实验结果吻合较好。结果表明,马蹄形隧道裂纹的产生和扩展大致沿主应力方向,马蹄形隧道围岩的破坏模式随主应力方向而改变。破坏应力的最大值出现在主应力与隧道成60°左右时,破坏应力的最小值则出现在主应力与隧道成45°左右和90°左右时,且45°左右方向的破坏应力与90°左右方向的破坏应力基本相同。     

Effect of ground stress on hydraulic fracturing of methane well

Most of the coal reservoirs in China are of low-permeability, so hydraulic fracturing is widely used to improve the permeability in the extraction of gas by ground drilling. The ground stress around the well was analyzed by using theory of elasticity. The pressure when the well fractured is formulated and the effect of ground stress on pressure is discussed. The effect of ground-stress-differences on hydraulic fracturing was analyzed by using the numerical software RFPA2D-Flow in reference to the tectonic stress in Jincheng coal area. The results show that: 1) the position where initial fracture appears is random and fracture branches emerge when the fractures expand if ground stresses in any two directions within a horizontal plane are equal; 2) otherwise, the fractures expand in general along the direction of maximum ground stress and the critical pressure decreases with increasing ground-stress-differences and 3) the preferred well-disposition pattern is diamond shaped. The preferred well spacing is 250 m×300 m. This study can provide a reference for the design of wells.