开孔碳—碳复合材料拉伸力学性能分析

对三种不同开孔形式的碳—碳编织复合材料板进行拉伸测试,获得中央开孔（CH）、双孔串联（DHC）和双孔并联（DHB）三种开孔板的破坏载荷和破坏模式,三种结构的载荷—位移曲线均为线性.采用数值方法,基于点应力准则预报开孔碳—碳编织复合材料板的破坏载荷,与试验结果吻合较好.利用该模型对开孔板应力进行分析,讨论开孔形式对破坏载荷的影响,并获得碳—碳编织复合材料不同开孔下的应力集中系数,对于5 mm厚开圆孔板,碳—碳编织复合材料表现为缺口不敏感.     

纤维体积含量对含孔对称复合层板孔边应力集中的影响

纤维体积含量是决定纤维增强复合材料各项力学性能的一个重要参数。针对含孔对称层板在面内载荷作用下应力集中的问题,文章以含圆孔、椭圆孔和正方形孔的无限大复合材料对称层合板受无穷远处面内双向拉伸载荷为例,对纤维体积含量发生改变时,孔边应力集中的变化情况进行了研究,得到了纤维含量对孔边应力集中的影响规律。     

复合型断裂准则在半椭圆表面裂纹问题中的应用

本文将最大应变能释放率理论,最小应变能密度因子理论和最大周向力理论用于计算受轴向拉伸和均匀剪切联合作用的半椭圆表面裂纹板的临界载荷,并与实验结果进行了比较。通过分析,提出将按照最小应变能密度因子理论,利用半椭圆表面裂纹短轴端点的应力场计算出的临界载荷值作为判断裂纹启裂的载荷,给出了复合型断裂准则应用于表面裂纹问题的条件,并给出了LC4CS材料半椭圆表面斜裂纹板受轴向拉伸时临界载荷的近似计算公式。     

中等厚度高强钢缺口板断裂试验及数值分析

为研究中等厚度高强钢断裂机理,对厚度为16mm的Q345缺口板和开孔板各10个试件进行了拉伸断裂试验,研究了缺口尖锐度对中等厚度高强钢断裂模式的影响.试验表明,初始裂纹形成于缺口边缘内侧,缺口较尖锐的试件断裂延性较低,初始开裂点位于载荷位移曲线的强化阶段,呈脆性断裂;缺口较钝的试件断裂点位于载荷位移曲线的下降段,呈延性断裂.对高强钢缺口板和开孔板断裂试验进行了基于广义屈服模型和椭球面断裂模型的数值模拟和断裂分析,结果表明,金属椭球面断裂模型对预测中等厚度高强钢缺口板和开孔板的初始开裂有较高精度,但对中等厚度高强钢延性断裂的预测偏于保守.     

用Haigh图估算缺口试样疲劳极限

用20Cr钢、40Cr钢两种材料在不同缺口尖锐度下进行疲劳试验,借助Haigh图研究缺口试样疲劳极限随平均应力变化的规律;并据静弯试验结果,探讨用静弯性能估算缺口疲劳极限的方法。结果表明:1.可以根据材料光滑试样疲劳极限σ-1、抗弯强度σbb及疲劳缺口应力集中系数K_f建立Haigh图,来估算在不同平均应力下,光滑试样及缺口试样疲劳极限。2.缺口试样疲劳极限,不仅与材料强度有关,而且依赖于缺口根部塑性,可以根据缺口引起试样抗弯强度与挠度乘积的变化,估算K_f。     

饱和土中多孔洞对SH波的散射与动应力集中分析

根据Biot波动理论,采用复变函数法和多极坐标法下饱和土中多个非圆形孔洞的应力、位移边界条件下的基本解,求解SH波在饱和土中孔洞周围的散射和动应力集中的数值解,建立了一种求解饱和土孔洞对稳态SH波散射的理论方法.算例结果表明:随波数的增加,动应力集中系数和孔压集中系数都减小.波数在低频范围内,动应力集中系数随孔间距的增加而减小,而孔压集中系数随孔间距的增加而增加.另外,动应力集中系数和孔压集中系数随椭圆度的增加而减小.     

拉伸载荷作用下无限大板中三角孔-裂纹问题

针对Bueckner原理普遍化,提出了一种求解远方载荷作用下无限大板中孔边裂纹问题的数值方法.通过把适于单一裂纹的Bueckner原理扩充到远方载荷作用下无限大板中孔边裂纹问题,将原问题分解为承受远方载荷不含孔边裂纹的均匀问题和在远方不承受载荷但在裂纹面上和孔的表面上承受面力的问题.算例说明本数值方法对分析无限大板中孔...     

纤维排列方向对含圆孔的各向异性板应力场影响的仿真分析

针对含圆孔的复合材料板,在外界荷载作用下通常会引起孔周围区域的应力集中的问题。根据复变函数理论建立了计算模型。采用仿射变换的方法得到了准确描述应力场的复变应力函数。按照所建立的数学模型对含有圆形孔的复合材料板进行了应力分析。探讨了不同的纤维排列方向对孔边应力集中系数的影响。仿真分析了两个主方向的杨氏模量的变化对孔边应力的影响。     

用计算复变函数法求解含圆孔板的应力场

采用保角映射技术将含有圆孔的外域变换为圆的内域,通过在边界配点来确定其边界条件,并应用弹性力学的复变函数理论及最小二乘法求解板内的应力场.为了比较本文方法的计算精度和计算效率,用Matlab语言编程并计算了含圆孔的有限板和无限板内的应力分布,结果表明用计算复变函数法求含孔板的应力场问题计算精度高,计算量小,具有应用的价值.     

板壳结构开孔动静应力集中问题的研究

板壳结构的动力静应力集中是现代力学研究中的重要课题。本文在查阅和分析研究大量国内外有关文献资料的基础上,分析了当前板壳结构开孔动态与静态应力集中问题的研究现状。总结了前人与作者的研究工作。论述了求解板壳结构开孔应力集中问题的各种分析方法,指出了当前板壳结构研究中的热点问题,     

油膜润滑的发动机曲轴疲劳寿命分析

在Virtual lab中建立某型V8发动机曲轴系统的多体动力学模型,考虑曲轴系统的油膜润滑条件,创建主轴颈处润滑的油膜文件,通过多体动力学仿真计算,得到曲轴在弹性支撑下的载荷历程,并将其作为疲劳寿命分析的输入参数;利用Virtual.Lab的Durability模块对曲轴进行疲劳寿命计算,获得精确的曲轴损伤分布和疲劳寿命。仿真结果表明:通过系统多体动力学仿真能够得到部件准确的载荷情况,考虑油膜润滑真实的反映了曲轴受载情况;曲轴寿命最短处为第一曲拐与第二主轴颈过渡处内侧。     

碳纤维复合材料（CFRP）粘贴层数对开孔钢板的疲劳寿命影响的试验研究

摘 要:疲劳损伤是钢结构失效的重要原因,传统的修复加固钢结构的方法包括钢板焊接、铆接,螺栓连接等,这些加固方法容易产生应力集中现象。CFRP具有比强度和比刚度高的特点,在加固钢结构方面效果良好。通过对3组粘贴有不同层数CFRP的开孔钢板进行疲劳实验,描述了不同类型钢板的破坏形态,并绘制了疲劳寿命曲线和变形曲线,比较了三组钢板在疲劳寿命,裂纹扩展情况,断裂时碳纤维布与钢板之间的协同工作情况的差异和共性。研究结果表明,粘贴碳纤维能够提高钢板的屈服荷载,弥补钢板表面缺陷,减缓钢板疲劳裂纹的扩展速率,增加钢板的延性,从而有效地提高钢板的疲劳寿命,并且随着粘贴层数的增加,疲劳寿命提高效果明显,发现粘贴一层碳纤维布使其平均疲劳寿命提高4.7%,粘贴三层碳纤维布,其疲劳寿命提高77.80%。粘贴碳纤维布能够有效地缩小不同应力作用下钢板变形能力之间的差异,CFRP层数越多,这种差异就越小。同时,CFRP的粘贴层数越多,钢板破坏时的极限变形越大,粘贴三层碳纤维布的钢板的极限变形在0.9mm以上。     

连续梁桥上CRTS双块式无砟轨道疲劳特性

为探讨梁轨非线性互制作用下连续梁桥上双块式无砟轨道系统静动力荷载下结构响应,预测桥上无砟轨道结构的疲劳寿命,基于梁轨相互作用原理与车辆-轨道-桥梁耦合动力学原理,以昌景黄铁路某(40+64+40)m连续梁为研究对象,采用有限元方法建立了考虑桥梁、支座、底座板、道床板、扣件和钢轨等构件及结构层间非线性约束的连续梁-CRTS双块式无砟轨道的一体化空间分析模型,研究列车静活载作用下桥梁、道床板、底座板及钢轨的动力响应特性与无缝线路纵向力分布规律,分析连续梁桥上无砟轨道结构疲劳特性。结果表明：温度荷载作用下钢轨最大压应力位于连续梁两端,最大拉应力位于桥梁跨中;竖向荷载作用下钢轨最大拉应力位于连续梁桥墩,最大压应力位于桥梁跨中;制动荷载作用下钢轨拉、压应力极值均位于桥梁桥墩;钢轨纵向力由温度荷载控制,最大应力为143.1 MPa,满足规范要求;列车动载作用下,简支梁和连续梁上钢轨最大拉、压应力相当,道床板最大拉应力出现在连续梁跨中限位凹槽附近,其板底拉应力大于板顶,底座板最大拉应力出现在连续梁主墩附近,且板顶和板底的拉、压应力基本相同;列车动载作用下,钢轨最易破坏处寿命约27.1 a,道床板和底...     

6160柴油机曲轴三维有限元分析

建立了6160柴油机曲轴三维有限元分析的改进模型，详细介绍了曲轴在弯曲和扭转2种交变应力状态下，其位移边界条件和载荷边界条件的确定以及加载方法，校核了该曲轴提高功率前后的疲劳强度. 计算结果表明，该模型能够很好地模拟曲轴的实际工作状况，为进一步分析曲轴提供了新思路.     

基于变分渐近法的双周期梯形波纹板等效模型

双周期梯形波纹板是沿两个平面方向均呈周期性梯形波纹变化的新型轻质结构，现阶段对其力学性能与结构参数之间关系的研究较少，限制了该结构的推广应用。针对该问题，以凸起为中心的典型代表单元单胞为研究对象，利用变分渐近法建立单胞等效刚度的数值计算模型。再通过均匀化技术将双周期梯形波纹板转换为具有相同刚度特性的正交异性板进行分析。基于该方法分别计算出不同结构参数下的等效刚度、宏观变形和屈曲模态，通过与三维有限元模拟结果对比验证等效模型的精确性。计算结果表明：由于形貌变化，双周期梯形波纹板的等效刚度较平板的拉伸刚度降低，弯曲刚度增加；随着凸起间距的增大和板高度的减小，波纹板的拉伸刚度逐渐增大，弯曲刚度逐渐降低；而随着板厚度和腰部长度的增加，弯曲刚度呈上升的趋势。构建模型适用于波纹周期远小于结构尺寸的情况，由于等效板模型的近似能量与原三维波纹板能量尽可能接近（通过对能量泛函变分主导项的渐近扩展分析加以保证），可用于计算不同材料波纹板等效弯矩和等效最大拉压应力等，能有效减少计算量和节省计算资源。     

飞剪机曲轴动态分析与设计

应用CREO软件对剪板机整机进行动态分析,分析曲轴受力情况,确定危险曲轴部件。根据曲轴加载和空载状态下受力不同的特点,确认剪板机曲轴受脉动循环应力、对称循环应力共同作用。通过CREO软件的机械分析功能,计算曲轴工作应力,进行疲劳分析,验证设计结果的准确性。同时分析剪切宽度增大和曲轴半径增大情况下,曲轴的应力、应变和疲劳寿命。分析认为,剪切宽度增大对扭转变形的影响较大,曲轴半径在一定范围内增大可以改变剪切力的角度,从而避免其使用寿命的较大波动。     

塔式起重机耳板件疲劳断裂行为研究

塔式起重机在受载过程中,其耳板发生断裂.为明确其断裂机制,对耳板件进行了显微组织和断口形貌观察、材料力学性能测试和有限元数值分析.结果表明：耳板材料性能满足设计要求,耳板的断裂形式为疲劳断裂,裂纹萌生于耳板内侧转折处;有限元分析得到了耳板与主弦杆的焊接构件在耳板内侧转折处存在明显的应力集中.改进主弦杆端部与耳板间的焊接方式,可以改善其应力分布状况,减小应力集中,从而有效降低构件的断裂风险.     

发动机曲轴疲劳强度的三维有限元分析

为了较全面系统地对发动机曲轴疲劳强度的影响因素进行研究分析,采用了有限单元法建立发动机动力系统有限元模型,根据发动机工作状态的实际工况,在多种载荷边界条件和位移边界条件下对曲轴的应力和变形进行了有限元分析,并将有限元分析结果和试验数据进行了对比分析,为曲轴疲劳强度分析提供了参考。     

发动机曲轴多体动力学仿真分析

研究国内某直列四缸发动机曲轴,采用非线性多体动力学理论对该曲轴进行了受力分析。利用多体动力学软件AVL EXCITE PU,建立曲轴仿真模型,并对曲轴主轴承进行动力学分析及计算。运用这种仿真方法能够在较短时间内分析得到最为接近曲轴实际工况中发生的结构变化,根据对曲轴的自由模态、气压力矩的频谱范围、位移变化曲线以及曲轴在一个工作循环内的应力变化情况等仿真结果的分析得出曲轴结构的薄弱区域,以达到快速找到薄弱区域并对其进行优化的目的,同时也为后期轴承结构设计提供了依据。     

自立式单杆输电塔顺风向风振疲劳分析

为了在频域内方便准确地估算高耸结构的风振疲劳累积损伤，提出了一种改进的等效窄带算法.该改进算法根据高耸结构的风振响应特性，将背景应力和共振应力引起的损伤分开计算，并对背景损伤部分乘以宽带修正系数.用该算法对一个自立式单杆输电塔进行了风振疲劳累积损伤计算，将计算结果和雨流法、等效应力法、等效窄带法和Holmes估算法进行了比较.考虑平均风速和风向的概率分布，根据Miner线性累积损伤理论估算了该输电塔的风振疲劳寿命.计算结果表明，该改进算法具有较好的精度，且该输电塔在设计使用期内的抗疲劳能力是足够的.