一维静载与频繁扰动共同作用下含铜蛇纹岩动力学特性

基于冬瓜山铜矿深部开采面临的高应力集中及爆破扰动的问题,采用改进的SHPB岩石动静组合加载试验系统,进行了含铜蛇纹岩在一维静载与频繁扰动共同作用下的动力学试验,研究其动力学特性。研究结果表明:预加轴压促使岩石内部微裂纹完全闭合时,岩石动态应力-应变曲线初始阶段不出现下凹现象,否则出现;岩石内部存储的弹性力大于扰动冲击应力时,岩石动态应力-应变曲线峰值应力后会出现回弹现象,否则不出现;动态峰值应力、动态变形模量随扰动冲击次数的增大而减小,60%单轴抗压强度的轴压时峰值应力最大;峰值应力均值随轴压的增大先增大后减小;最大应变、峰值应力对应应变随扰动冲击次数的增大而增大;累计扰动冲击次数最大值与均值都随轴压增大呈一元四阶多项式关系递减。     

系泊系统松弛-张紧引起的冲击张力研究

研究深海平台系泊系统松弛-张紧引起的系缆冲击载荷.考虑缆绳的粘-弹特性,建立缆绳-浮体系统冲击之后的运动方程,确定系统由无量纲的位移比、频率比和阻尼比决定的松弛一张紧区域,分析各个因素对系统松弛-张紧条件的影响.计算了不同参数条件下系泊系统的响应,分析了平台质量、缆绳长度、外激励幅值以及预张力等因素对缆绳内最大张力的影响,结果表明,缆绳内最大张力随着平台质量的增大、外激励的增大以及预张力的增大而增大,随着缆绳长度的增大而减小.     

ACL移植物初始力对胫股关节接触性能影响

为深入研究ACL重建中移植物初始力对术后膝关节性能的影响,该文从MRI数据中提取膝关节各组织来构造出正常膝关节三维模型,通过对正常膝关节添加隧道与植入ACL移植物构建出ACL单束/双束重建膝关节模型。随后在压扭、压弯及压扭弯载荷作用下通过对ACL移植物施加10N~100N范围内的初始力进行有限元仿真,以此来分析初始力对关节软骨、半月板、移植物的应力分布影响以及对关节间接触力和关节位移的影响,所得结论如下:首先,单束/双束重建胫股关节的软骨、半月板的应力分布受初始力影响较小,其最大等效应力随初始力的变化分别不超过25%和20%,但移植物上的最大应力却随初始力的增加明显增大;其次,单束重建关节中半月板传递的轴向载荷随初始力增大而增加,双束重建关节中半月板传递载荷则随着初始力的增大反而减小;最后,在初始力10N~100N范围内,胫骨前移与所承受的前向力载荷之间基本成线性关系,前移量随初始力增大而减小。根据重建关节特性曲线表明,初始力对双束重建的影响稍微小于单束重建。     

纤维束张紧力缠绕复合材料飞轮的预应力简化分析

在纤维束缠绕时施加张紧力,使得固化成型后的飞轮内部形成一定的预加径向压应力,这是提高飞轮径向强度的有效方法之一。基于过盈配合的思想建立了计算张紧力缠绕导致的复合材料飞轮内部预应力和变形的简化模型和方法。通过算例分析发现:等张力缠绕产生的环向应力在半径方向上先减小后增大,径向压应力不断变小;变张力缠绕过程中,张紧力由小逐渐变大时,飞轮的径向压应力增大,径向强度提高;飞轮设计中仅仅依靠张紧力缠绕是不够的,还必须和固化成型后的厚壁筒之间的过盈套装一起来设计合理的径向预加压应力。     

竖向闭口加劲钢板剪力墙在非均匀压力下的弹性稳定性研究

对非均匀压应力作用下设置多道竖向闭口加劲肋的钢板剪力墙进行了有限元弹性屈曲分析,得到了屈曲临界应力随加劲肋加劲系数变化的曲线,以及各情况下的门槛刚度值。加劲肋门槛刚度随偏压系数增大而减小,随加劲肋数目增多而增大,随小区格宽高比增大而减小,随加劲肋扭弯比增大而减小。提出了竖向闭口加劲钢板剪力墙弹性屈曲加劲肋门槛刚度的近似计算公式,公式计算结果偏于安全。     

预加张力对电容薄膜真空计感压膜片变形的影响

针对电容薄膜真空计感压膜片在预加张力情况下的均布载荷-挠度特性,选择冯·卡门方程和Beams方程作为感压膜片理论模型,并结合ANSYS Workbench软件中的静力学模块进行非线性有限元仿真分析。结果表明:预加张力对感压膜片挠度的影响十分明显,膜片挠度随着预加张力的增加而下降;随着均布载荷和预加张力的增大,感压膜片挠度下降幅度减弱。同一均布载荷下,预加张力越大,其影响比例越大。当均布载荷不断增加、感压膜片挠度增大,预加张力引起的挠度变化在不断减弱,影响比例逐渐下降;感压膜片受1 Pa均布载荷发生初始变形时,13 MPa的预加张力对膜片挠度影响为93%;当均布载荷超过800 Pa时,预加张力所带来的挠度影响不到整个感压膜片挠度变化的35%;均布载荷为1 000 Pa、预加张力为7 MPa时,其影响比例为17.9%。利用实际电容薄膜真空计产品对仿真结果进行了初步验证。     

铝合金板厚度对硼纤维/环氧复合材料单面修复效果的影响

采用单向硼纤维/环氧复合材料补片真空袋压工艺单面修复不同厚度含中心裂纹铝合金板,测试了修复试件的热学及准静态力学性能,并采用三维有限元模型分析了修复试件的残余热应变和应力强度因子。结果表明：修复试件的弯曲挠度随铝合金板厚度增大而减小;修复试件铝合金板下表面裂纹尖端附近的残余热应变随铝合金板厚度增大而增大,补片上表面的残余热应变则随铝合金板厚度增大而减小,这与有限元分析结果吻合较好。含中心裂纹铝合金板的应力强度因子随铝合金板厚度增大而减小,而单面修复试件的应力强度因子随铝合金板厚度增大而增大。采用相同长度和宽度的单向硼纤维/环氧复合材料补片单面修复后,铝合金板厚度为1. 76 mm修复试件的承载能力保留率为 93. 85 %,而厚度为 10. 20 mm修复试件的只有 84. 01 %;修复试件的刚度得到了完全恢复,等效刚度均大于完好试件的刚度。     

不锈钢焊接截面简支梁非线性变形性能研究

为研究不锈钢梁非线性变形性能,对5根不锈钢焊接工字形截面梁开展三点弯曲加载试验。建立了考虑不锈钢材料非线性、构件几何初始缺陷和截面焊接残余应力的有限元模型,根据试验结果对数值模型的准确性进行验证。基于验证的有限元模型,对中国CECS 410《不锈钢结构技术规程》和Real-Mirambell建议的不锈钢梁挠度计算方法进行分析。在此基础上,根据平截面假定和不锈钢应力–应变关系曲线,提出不锈钢梁截面屈服弯矩M_0.2的简化计算公式;考虑截面焊接残余应力对梁初始变形刚度的不利影响,提出针对不同材料牌号梁变形刚度的折减系数建议取值,对CECS 410和Real-Mirambell的挠度计算方法进行修正。分析结果表明,修正公式能够准确合理地计算不锈钢焊接工字形梁的挠度。     

空间站柔性太阳电池翼模态分析及基频优化

空间站柔性太阳电池翼机构环节多,展开长度长,具有低频、频率密集、静态变形大等特点。以我国空间站柔性太阳电池翼为对象,建立电池翼有限元模型,通过在张紧机构上施加温度应力实现柔性阵面张紧力模拟,采用线性初值加非线性迭代修正两步法获取满足张力设计要求的温度变化。同时基于非线性静力分析获取的柔性阵面张紧状态刚度矩阵,开展柔性电池翼模态分析,并给出张紧力及伸展机构屈曲载荷与整翼基频的关系。     

新鲜构树叶柄的弹性模量测量

通过悬臂梁自由端集中载荷实验测量5、6月份新鲜构树叶柄的弹性模量.为了减小误差,实验中搭建光学放大装置对悬臂梁最大挠度进行示值放大.实验分析发现,假设叶柄粗细均匀,构树叶柄的弹性模量值在50~600 MPa之间.它是一种非线性弹性材料,单一叶柄的弹性模量随载荷和挠度增大而减小.同一树枝上靠近根部的叶柄弹性模量更大,且与叶柄直径、密度相关.     

滚珠丝杠副刚度的影响因素及其试验研究

为了提高滚珠丝杠副静态和动态分析的精度,利用滚珠丝杠副中丝杠滚道的力和力矩平衡方程,并考虑变化的接触角和接触变形的影响,建立了联合载荷作用下精确的滚珠丝杠副刚度的数学模型,利用模型分析了滚珠丝杠副刚度的影响因素和规律,结果发现：滚珠丝杠副的刚度随轴向和径向载荷的增大,随之变大,而随倾覆力矩的增加,随之减小;增大导程和减小滚道曲率比可提高滚珠丝杠副的刚度;轴向刚度随轴向载荷、导程和滚道曲率比的改变所受影响最大,角刚度主要受径向载荷和倾覆力矩的影响,径向刚度受载荷和结构参数的影响都较小。通过与滚珠丝杠副轴向静刚度测试平台上测量的结果比较表明,建立的模型是合理和可靠的。     

火灾下钢管混凝土梁落锤冲击试验研究

采用落锤冲击试验机自行设计的高温试验炉,进行了火灾作用下钢管混凝土梁抗冲击性能试验研究。考察了受火时间、冲击能量对常温和火灾下钢管混凝土梁抗冲击性能的影响。试验测试了火灾下构件核心混凝土和钢管表面的温度、冲击力和挠度变形时程曲线以及残余挠度变形等数据。试验结果表明,火灾下钢管混凝土梁仍具有良好的抗冲击性能,构件的弯曲程度和塑性区长度随受火时间的延长而增大,随着冲击能量增大而减小;最大冲击力随受火时间的延长而减小,随冲击能量的增大而增大。研究结果可为钢管混凝土梁抗火灾倒塌性能评估和设计提供参考。     

橡胶钢丝绳隔振器冲击特性试验研究

冲击刚度及阻尼是隔振器的重要参数,对隔振系统设计起重要作用。采用落锤式冲击方法对橡胶钢丝绳隔振器的冲击刚度及阻尼进行测试。将负载质量的加速度时间曲线转化为隔振器的迟滞回线以求解其冲击刚度及等效阻尼,并用多项式对冲击刚度进行拟合。不同工况下的数据结果表明:橡胶钢丝绳隔振器的弹性恢复力与隔振器的变形在小变形情况下基本呈线性关系,且随着冲击位移的增大而呈三次函数关系;整个冲击过程的等效冲击刚度正比于冲击过程的初始冲量;但其阻尼系数随最大变形量先增大后减小。上述结论对橡胶钢丝绳隔振器的工程选型及应用具有指导作用。     

不同体积分数SiC_p/Al复合材料薄壁板的变形仿真

应用ABAQUS软件对SiC_p/Al复合材料薄壁板的变形进行仿真研究,得出了载荷施加位置、SiC颗粒体积分数对SiC_p/Al复合材料薄壁板变形及应力的影响规律。结果表明:随载荷施加位置沿约束方向从薄壁板的中间向端部移动,薄壁板的最大变形和最大应力增加趋势越来越明显;随着载荷施加位置距约束端距离的增加,薄壁板的最大变形和最大应力呈增加趋势。随着SiC颗粒体积分数从5%增加到40%,薄壁板的变形和应力均变化不大,当体积分数从40%增加到56%时,应力明显减小,载荷作用位置距离约束端越远,最大变形减小的趋势越大。     

钛合金多向锻造数值模拟

目的研究TC4钛合金在多向锻造过程中的变形行为。方法基于Deform-3D模拟软件平台,对钛合金的多向锻造变形过程进行有限元模拟分析,研究不同工艺参数(锻造温度、锻造速度、锻造工步)下合金最大主应力、等效应变和载荷最大值的变化规律。结果多向锻造的每工步锻造为典型的镦粗过程,坯料中心部位一直受压应力作用,鼓肚处则出现最大拉应力。随着锻造温度的升高和锻造速度的减小,最大压应力和拉应力均减小,多工步锻造之后合金主应力场分布更加均匀。随着锻造工步的增加,坯料等效应变增大且中心大变形区域体积分数增加。最大载荷随锻造温度的升高和锻造速度的降低而减小,相同参数下不同锻造工步的载荷最大值变化不大。结论锻造温度、锻造速度、锻造工步对TC4钛合金多向锻造变形行为有显著的影响,适当选择多向锻造工艺参数,可以降低载荷并获得均匀性较好的坯料。     

不同剪切变形下橡胶隔震支座竖向压缩刚度试验研究

针对橡胶隔震支座,研究了其在不同水平剪切变形状态下的竖向压缩刚度理论计算方法,基于双弹簧模型,提出了改进的不同剪切变形状态下橡胶隔震支座竖向压缩刚度理论计算公式。采用建筑结构中常用的第二形状系数S 2=5系列(G4)天然橡胶支座及铅芯橡胶支座,进行了不同压应力及不同剪切变形下的压缩性能试验,通过试验研究不同水平剪切变形状态下的橡胶隔震支座竖向压缩刚度。研究结果表明:橡胶隔震支座竖向压缩刚度随剪应变增大而减小,随设计压应力增大而增大;在设计压应力相同的条件下,橡胶隔震支座竖向压缩刚度随压应力变化范围的增大而减小;基于橡胶隔震支座有效承载面积的公式虽能反映支座竖向压缩刚度随剪应变增大而减小这一趋势,但与试验结果相比误差较大;既有的基于双弹簧模型的竖向压缩刚度计算公式计算精度优于基于有效承载面积的竖向压缩刚度计算公式,但在150%以上剪应变时,也存在误差较大的问题;提出的改进的基于双弹簧模型的不同剪切变形状态下橡胶隔震支座竖向压缩刚度计算公式与试验结果吻合较好,与既有基于有效承载面积计算橡胶隔震支座竖向压缩刚度和基于双弹簧模型的计算橡胶隔震支座竖向压缩刚度的公式相比较,具有较高的计算精确度。     

蠕变对发泡聚乙烯缓冲性能影响的研究

目的研究发泡聚乙烯(EPE)缓冲衬垫在受到内装产品长期静态压载后的缓冲特性变化规律。方法设定2个不同负载(15.3,22.2 kg)模拟某一类电子产品自重,并设置对照组,预载时间为72 h,进行静、动态缓冲特性实验,对比分析EPE产生不同程度的永久变形后,在不同预载量下的应力-应变曲线、最大加速度-静应力曲线及缓冲系数-最大应力曲线。结果预载使EPE静压的屈服阶段变短,吸能特性降低,最小加速度增大,最小缓冲系数增大。结论蠕变会显著降低EPE的缓冲性能,在对发泡材料进行缓冲特性研究时,应增加对材料初始形态的预处理,使其更加符合实际使用状况。     

装配式钢套管混凝土组合剪力墙竖向受拉-水平滞回荷载试验研究

进行6个剪跨比为1.62的装配式钢套管混凝土(CFST)组合剪力墙试件的拟静力试验,研究钢管混凝土芯柱含量比、平面外偏心距、初始轴拉力对装配组合剪力墙抗震性能的影响,分析试件的破坏特征、滞回性能、变形和延性、承载力以及刚度退化和耗能。结果表明:装配组合试件的破坏形态整体为弯剪复合破坏,在竖向受拉-水平弯剪滞回复合作用下仍具有较高的承载力,滞回曲线饱满,变形和耗能较好,破坏时残余刚度大;剪切变形分量与总变形呈线性关系,约占总位移的21%;试件平均极限位移角1/42,平均延性系数5.0,表明组合剪力墙装配整体性较好。截面承载力参数分析表明抗剪承载力随钢管混凝土含量比增大而增大,而变形曲率随之减小;抗剪承载力随初始轴拉力和平面外偏心距增大而减小,适当的轴拉力能增大截面变形能力,但平面外偏心距对变形不利。     

线性压缩机圆柱臂盘簧的设计及性能研究

弹簧组是线性压缩机的关键部件。为了优化线性压缩机的弹簧组,减小弹簧组的体积和重量,提高线性压缩机的工作效率,设计了一种易于加工的、大刚度的多线型圆柱臂盘簧。采用ANSYS有限元分析软件对圆柱臂盘簧进行刚度计算和模态分析,研究了圆柱臂盘簧中心线的基圆半径、盘簧线径、盘簧轴向高度等主要结构参数对其刚度和应力的影响。结果表明：随着基圆半径的增大,圆柱臂盘簧的轴向刚度、最大应力逐渐减小,径向刚度变化曲线近似为开口向上的二次函数曲线;随着线径的增大,圆柱臂盘簧的轴向刚度和径向刚度加速增大,最大应力基本呈线性增大。在设计圆柱臂盘簧时,将基圆半径设定在15~19 mm,有利于提高盘簧的性能;若线径为4~6 mm,应优先选择0 mm的轴向高度;若线径为6~8 mm,则优先选择10 mm的轴向高度。研究结果对提升线性压缩机的弹簧支撑技术具有重要的参考价值。     

基于BEM的风力机叶片气动性能计算分析

叶片是风力发电机组捕获风能的核心部件,因此叶片的气动性能及可靠性是风力机安全运行的关键。本文以某1.5 MW风力机为研究对象,采用GH Bladed计算软件计算得到风力机叶片气动载荷的分布规律,并分析了风速及叶尖速比对叶片的气动载荷影响特性。结果表明:轴向荷载数值远大于切向荷载数值,轴向荷载数值沿着叶片尖端到叶片根部不断减小,随着风速的增大,轴向荷载沿展向分布曲线愈加平缓;叶根气动载荷中起控制作用的是轴向推力与挥舞方向弯矩,且随着风速增加至额定风速而单调增加;叶尖速比增大至5时,轴向荷载沿展向分布曲线平缓且峰值减小,当叶尖速比从7增大至11时,轴向荷载在叶尖又出现尖点且峰值大幅增加;当叶尖速比增大至7时,切向荷载逐渐增大,当叶尖速比从7增至11时,切向荷载减小;叶根气动载荷中起控制作用的是轴向推力与挥舞方向弯矩,随着叶尖速比的增大而单调增加,摆阵方向弯矩值随叶尖速比的增加呈现出先增大后减小的趋势。