圆管表面斜裂纹应力强度因子和临界裂纹长度仿真分析

针对圆管表面斜裂纹,建立基于弹性断裂理论和复变函数理论的计算模型.研究圆管表面斜裂纹发生扩展时临界状态所对应的应力强度因子和裂纹临界尺寸在各种相关因素影响下的变化规律.以Ⅰ、Ⅱ型复合裂纹为例,采用应变能密度理论对其进行了分析.对开裂角、裂纹所处角度及裂纹的几何尺寸等因素的影响进行仿真计算.得到裂纹所处角度对复合型裂纹两个应力强度因子影响的曲线,并对其影响的程度进行了比较.另外,对裂纹所处角度和开裂角对临界裂纹长度的影响进行了仿真分析.结果表明:随着裂纹所处角度的增加,两个应力强度因子(KⅠ、KⅡ)的最大和最小值是相同的,但趋势相反.并且对于Ⅰ型裂纹,在β=0和β=2π的地方,其应力强度因子为零.     

拉扭组合轴圆周表面裂纹应力强度因子仿真

针对轴的圆周表面裂纹,采用弹性断裂理论和复变函数理论建立了计算模型.根据圆周表面裂纹应力强度因子解析计算方法仿真研究了裂纹深度、载荷类型、圆轴直径对应力强度因子的影响.得到了不同情况下的应力强度因子.给出了应力强度因子随裂纹深度变化的规律.并对轴受拉力、扭矩作用情况下的应力强度因子进行了比较.     

带裂纹空心圆截面扭转轴的应力强度因子计算

将带裂纹轴的扭转问题归结为拉普拉斯过程的狄利克莱问题,用有限差分法求解,计算出扭转轴的刚度和柔度系数。然后采用计算柔度法计算出开裂轴裂纹端的应力强度因子,即通过柔度系数随裂纹长度的变化率与能量释放率之间的关系得出应力强度因子。文中给出了几种带裂纹空心圆截面扭转轴的计算结果,这些对工程实际问题具有一定的参考作用。     

Ⅰ型裂纹应力强度因子的有限元计算方法

建立求解应力强度因子的三点弯曲试样模型,采用位移外推法、应力外推法、虚拟裂纹闭合法等3种不同的方法计算Ⅰ型裂纹应力强度因子KI。研究了载荷、裂纹长度、试样的几何参数等对Ⅰ型裂纹应力强度因子的影响。结果表明,3种方法计算出的KI值的结果一致性良好,与解析解相比都能达到较高精度。分析比较3种计算方法,对裂纹应力强度因子计算方法的选择提供参考。     

圆孔分叉裂纹的应力强度因子分析

采用位错分析法,研究弹性纵向剪切情况下无限大域圆孔上分叉裂纹问题.这是一种解析数值相结合求解应力强度因子的方法,充分利用了解析方法精度高和数值方法适用性广的特点,同时又克服了保角变换等解析解的局限,各裂纹位置可以是任意的.算例中所得的图表可以应用于工程实际.     

基于断裂力学的甘蔗切割裂纹应力强度因子分析

甘蔗属于一年生或多年生宿根热带和亚热带草本植物,宿根切割质量对于甘蔗来年的长势有重要影响。本文探究甘蔗茎秆的切割机理并基于断裂力学理论研究甘蔗裂纹的起裂与扩展过程,为提高宿根切割质量提供理论基础。基于根切器与茎秆的相互作用关系,构建刀具切割茎秆的力学模型,探究切割力等影响因素并基于高速摄像技术观察茎秆切割过程;发现影响切割性能(弯矩、切割力等)的因素主要与甘蔗茎秆及根切器的机械力学特性(直径、密度及茎秆倾斜角度等)、根切器的运动参数(切割频率、切割深度)以及土壤情况等因素有关。高速摄像试验结果表明,多刀切割会增加甘蔗宿根破头、拔根的概率,其由于在一刀切割完成后,茎秆产生凹坑、裂纹等缺陷,在茎秆自身重力及外载的作用下缺陷发生扩展,导致宿根发生破坏。基于断裂力学理论从茎秆内部裂纹入手,分析裂纹起裂条件和影响断裂角的因素并探究裂纹参数对于裂纹尖端应力强度因子以及扩展量的影响。研究结果表明：裂纹角度及数量的改变导致裂纹的开裂类型为复合型裂纹,其中Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹为主要开裂类型;应力强度因子随裂纹角度的改变有较大的波动以及裂纹开裂方向和扩展量的变化是由于裂纹角度的改变影响了最大主应力与裂纹扩展面...     

油缸未焊接部位的应力强度因子分析

应力强度因子K是断裂力学分析的一个重要内容,本文将油缸底盖与缸体间的未焊接部位视为内含圆筒形裂纹,在裂纹处采用了“1／4”弯曲奇异单元进行三维有限元分析,由裂纹面上的位移外推应力强度因子计算式,计算了油缸受内压和轴向载荷的K值。此研究为三维裂纹体的进一步分析打下了基础,是油缸优化设计关键的一步。其计算方法也可运用于类似结构的压力容器。     

自由临界水跃长度的探讨

针对矩形平底渠槽经典的自由临界水跃长度经验公式很多，且结果出入很大的现实，利用附壁射流原理，推求出了一种计算水跃长度的理论公式，并假设8道例题，列举22个旧的经验公式进行计算比较，得出了新公式和陈、欧两个公式是比较适宜的公式的结论。     

茶树叶片表面喷雾液滴斜撞击行为研究

在喷雾场景中,茶树叶片具有不同倾斜方向,且会受到不同方向喷雾液滴的撞击。为掌握液滴斜撞击茶树叶片时的撞击行为及影响机理,提出了利用椭圆铺展面积来衡量斜撞击时液滴的铺展变化,并推导出包含叶片倾角和撞击角的斜撞击液滴铺展及反弹数学预测模型。为验证理论准确性,利用两台高速摄像机对喷雾液滴撞击茶树叶片的撞击过程及结果进行测试和分析。研究结果表明,撞击角、初始直径、撞击速度对粘附液滴的铺展面积影响由大到小为撞击速度、初始直径、撞击角,其中初始直径及撞击速度对液滴铺展面积有显著性影响,且是极强正相关。对于细、中液滴,撞击角对铺展面积无显著性影响;对于粗大液滴,撞击角有显著性影响,建议采用90°撞击角。茶树叶片表面具有亲水性,水滴撞击叶片表面时无反弹行为,此结果与反弹预测模型结果吻合。对液滴飞溅的影响程度由大到小为初始直径、撞击速度、撞击角。初始直径及撞击速度对液滴飞溅有显著性影响,液滴初始直径和撞击速度越大,越容易发生飞溅,撞击角对液滴飞溅无显著性影响。因茶树叶片表面比较光滑,无长绒毛,表面粗糙度较小,飞溅临界值Kcrit采用108. 4较合适。     

基于类球形亮度变换的水果表面缺陷提取

针对基于机器视觉技术的水果表面缺陷因受到亮度不均影响而提取困难的问题,以阿克苏苹果为研究对象,采用可见-近红外双CCD成像系统,设计了一种无需预先建模的类球形亮度变换方法,对R分量图像进行亮度变换,变换后的图像使整个水果表面正常区域灰度趋于一致,而缺陷区域依然保留为低灰度区,增强了缺陷和正常果皮的对比度,提高了缺陷检测精度.使用共计100个样本评估算法的可行性,其中45个缺陷果的检测精度为93.3％,55个正常果的检测正确率为100％,整体检测精度达到97％.研究结果表明,利用基于类球形亮度变换结合单阈值分割方法提取水果表面缺陷是可行的.     

常温下稻米籽粒湿应力裂纹机理的试验

对常温下稻米籽粒湿应力裂纹作了理论分析与试验研究。利用动态图像分析等方法，测量并给出了稻米籽粒湿线膨胀系数。研究了湿应力开裂过程并提出了估算水分扩散系数和吸湿深度的方法。初步研究了稻米产生湿应力裂纹时的水分梯度值范围，当在吸湿过程中稻米籽粒内部水分梯度达到6．0～7．5％／mm时，该处应力值达到稻米的抗拉极限强度，发生开裂。     

承载式车身强度试验分析研究

承载式车身强度试验是针对承载式车身轻量化的需要,在有限分析的基础上,对原车进行静态和动态强度试验。较详细介绍了试验方法,并对试验结果进行统计分析和频谱分析。在强度校核采用 3σ原则,充分刻画动态应变的随机性。试验和分析结果是对有限元分析结果的有效校核,同时为车身轻量化提供参考和依据;介绍的试验和数据处理方法对相关研究具有指导意义。     

生物质固化成型制品表面裂纹试验研究

针对目前生物质热压成型制品表面易出现裂纹及变形现象,通过试验研究了裂纹形成的影响因素,并结合相关研究成果探讨了裂纹形成的根本原因。结果表明:含水率和进料速度等因素影响裂纹的形成;挤压中材料屈服强度后的塑性流动过程产生的剪应力是裂纹形成的根本原因;保型筒对于减少裂纹的功用主要作用于成型过程的塑性流动阶段。