数字散斑相关在指接集成材力学性能测试中的应用

以Visual C .NET为开发工具,将面向对象编程技术引入到数字散斑相关方法中,对所开发的程序通过计算机模拟和实验两个方面进行了有效性的验证。应用开发的程序计算斜接头指接集成材受拉伸作用时的变形规律,结果表明:被测试件在受到拉伸作用时,同一表面两边的位移量大于中间部位的位移量;对于一个完整的齿面,齿顶的变形较根部的变形大,而且顺木材纹理方向与垂直木材纹理方向呈现出不同的变形规律。散斑相关计算木材生长方向的泊松比μLT为0.1～0.3。     

白桦材LT型裂纹的演化与增长行为的研究

该文以白桦为研究对象,利用数字散斑相关技术对白桦LT型裂纹的演化与增长的力学行为进行了实验研究.记录了裂纹尖端局域场形变信息的散斑图像,经过相关运算得出裂纹尖端的位移场分布图,并对含有LT型裂纹的白桦断裂韧度进行了测定.研究结果表明,将数字散斑相关方法应用于白桦LT型裂纹的演化与增长行为的研究行之有效,可以直观再现其裂纹增长与断裂过程的力学特征.裂纹尖端附近有较大变形,应力集中明显.该试验测定的含有LT型裂纹的白桦试样断裂韧度为39.864 MPa·m1/2.     

数字散斑相关方法在木材指接中的应用

该文将数字散斑相关方法应用于指接木材的力学性能分析.首先编写了一种新的数字散斑相关计算程序,并通过数值模拟的方法验证其适合于拉伸实验;然后将它用于落叶松指接材的拉伸实验.结果表明,指接材在拉伸时齿根处发生了明显的应力集中现象,拉伸破坏首先从这里开始,另外齿长对落叶松指接材的抗拉强度影响较小;同时也证明了该方法用于木材指形接头的位移应变场分析是可行的.      

单板层积材的三维光学检测及其托盘的有限元仿真分析

目的单板层积材应用广泛,但其性能测试多采用破坏性实验方法,存在检测效率低且会造成资源浪费的不足。本研究对一种新型层积板材及其制得的托盘进行无损检测,旨在为木质层积材及制品性能的高效、精确检测提供理论参考和技术支撑。方法将三维光学检测法与有限元仿真分析相结合,首先采用数字散斑法测量并计算获得新型层积板材的弹性常数（包括弹性模量,泊松比,剪切模量）;然后导入有限元仿真分析中,分别选取layer单元和solid 185单元对板材模型进行网格划分和静力模拟,优化其仿真模拟参数;参照国际标准ISO 8611—2011 对新型层积板材托盘性能进行检测,利用Solidworks建立及装配托盘模型,在ANSYS workbench软件中对托盘整体结构进行整体抗压、底板抗压、面板抗压和角跌落等仿真模拟,并与实验测试结果进行对比分析。结果三维光学法获得的弹性参数可以应用于新型层积板材及其制品的有限元仿真分析中,ANSYS有限元仿真结果可靠;将新型层积材作为整体结构,选用solid 185单元的仿真模拟结果与实际测试情况最为接近;新型层积材托盘静力仿真分析中托盘的最大变形与实验结果相近,4种工况仿真分析结果与实测结果相同。结论三维光学检测法结合有限元仿真分析可以对木质层积材及其制品的受力、变形和破坏情况进行无损检测,可达到高效和节能的目的。      

木材干燥过程中应力与应变检测方法初探

[目的]探索木材干燥过程中应力与应变的检测方法。[方法]根据数字散斑相关方法的原理设计一种非接触式检测木材干燥应力的方法,用应变速率表示木材干燥过程中应力状态,研究木材表面测点位移与干燥时间、温度和含水率的关系。[结果]木材测点位移平均速率有一个峰值,温度越低,峰值出现得越晚,说明应变滞后于应力;同一材料、同一温度的平均位移曲线,端部的峰值先于中部出现。木材表面测点位移与干燥时间存在对数关系,与含水率变化呈线性关系。随着时间的推移,干燥速率下降,应变速率变小。[结论]影响木材干燥应力的主要因素有干燥应变速率、干燥温度、含水率梯度和温度梯度。     

空间实体-梁单元原始刚度矩阵的推导

基于结构计算的矩阵位移法和钢管混凝土拱桥分析的纤维单元法,通过改进拱肋断面划分,选择合适的8结点等参元形函数,建立位移转换矩阵和坐标转换矩阵,同时借用纤维单元的概念,提出了空间实体-梁单元法,并对单拱肋圆形截面的钢管混凝土拱结构进行了空间实体-梁单元分析,推导了其原始刚度矩阵。同时为了验证推导的正确性,编制了专用的计算程序,计算了一个实验模型拱拱顶和拱脚截面的内力,并将其计算结果与矩阵位移法的分析结果和SAP2000的计算结果进行了比较,最大误差在5%以内。计算结果表明,该空间实体-梁单元刚度矩阵的推导是正确的。     

基于转动惯量法的生物散斑图像处理研究

激光散斑是一种敏感的、成本低廉、能够定性/定量的无损检测技术,近年来被广泛应用于医学、生物学等领域,具有广阔的发展前景。本文就生物散斑技术及其系统进行了说明,并介绍了一种基于THSP的算法——转动惯量法,该方法能够定量地评价生物散斑图像的波动程度,广泛适用于生物散斑图像分析,对推动散斑技术发展具有积极作用。     

散斑壳属一些种内和种间关系的简单序列重复区间分析

本文采用9个重复性好、条带清晰的引物对散斑壳属(Lophodermium Chevall.)的15个菌株进行ISSR-PCR扩增.通过聚类分析,得出ISSR分析结果和表型形状的分析结果表现出较好的一致性,从而确定了形态学特征以及寄主种类差异等在散斑壳属种阶元分类上的重要性.同时说明了ISSR技术可以较好的应用于散斑壳属种内和种间亲缘关系及遗传多样性的分析.     

高速铁路板式轨道计算模型的建立

为了合理处理高速铁路板式轨道结构动力学分析中板壳与梁-杆、叠加板、梁轴与弹簧、板与弹簧、板与实体等连接问题,基于Timoshenko板壳理论和直接引入法建立了多点约束方程,构造了板式轨道组合结构计算模型.该模型将组合结构中相关节点对之间位移关系,通过偏心关系和板壳理论的直线假设,建立了多点约束方程,并把该约束方程引入到Galerkin法的弱积分形式中,解决了各种不同类型单元因偏移连接而对组合结构总体刚度矩阵修正.数值分析结果与变形测试试验结果表明,基于Timoshenko板壳理论和直接引入法所建立的高速铁路板式轨道结构层有限元模型具有合理性,实现了板式轨道不同结构层的良好连接和位移协调,消除了常规方法产生的不合理附加应力,从理论上完善了有限元分析中的不同构件连接问题.     

滩海埋地管道变形相似试验与抗漂浮数值计算

研究滩海天然气管道的变形规律和抗漂浮问题,可为该方面设计和计算提供参考依据,对保障管道安全运行有着重要意义。设计了滩海埋地天然气管道变形相似试验,模拟了在预定工况下滩海管道的变形过程,并采用有限元软件ANSYS计算了相同工况下的管道与土体的受力变形结果,与试验结果进行了对比,从而提出了一套关于滩海管道抗漂浮计算的有限元计算方法。采用ANSYS对实际工程管道的抗漂浮计算结果表明：在管道模型两端约束区,局部应力集中现象比较严重;远离约束区的管道各截面变形趋于一致,属于平面应变问题;随着管道埋深的减小,受浮力作用段管道的y向位移加速增大。（图13,表3,参12）     

对ANSYS的Link8杆单元的几何非线性性能的评述

为研究ANSYS的几何非线性性能，将杆的有限变形理论与ANSYS的样板单元Link8单元的几何非线性理论进行对比。采用能反映杆的几何非线性的跃变结构算例，对有限变形理论的杆单元与Link8单元的计算结果进行比较，结果表明：ANSYS的大变形计算只是一种近似的几何非线性计算，其平衡方程式是不精确的。其计算结果也是不精确的。     

风力发电机组振动噪声的数字化仿真技术研究

针对风力发电机的振动噪声问题,探讨了运用声学、动力学、机械振动、机械传动等理论分析机组产生振动噪声的机理,并混合统计能量分析（System Effectiveness Analysis,SEA）、声全息法、结构有限元法以及声学边界有限元分析方法等构建风力发电机振动噪声数字化仿真模型的方法,分析了风力发电机组振动噪声的数字化仿真关键技术并给出了相应的解决方案,为风机组振动噪声的数字化仿真和减振降噪以及结构优化研究提供了新思路和理论依据。     

大变形有限元法计算水闸地基稳定性(Ⅰ)-基本原理

在水闸地基整体稳定性研究中,选择弹塑性大变形有限元进行计算。采用大变形问题的UpdatedLagrangian描述方法,基于土体失稳过程是弹塑性大变形的问题,建立了土体稳定分析的弹塑性大变形有限元模型,提出了坐标更新和非线性方程组线性化的方法,推导了相应的计算公式。     

大变形有限元法计算水闸地基稳定性(Ⅱ)——数值算例

在水闸地基整体稳定性研究中,选择弹塑性大变形有限元进行计算。采用Updated Lagrangian法的有限元模型,用Fortran语言编制了相应的计算程序,计算有斜向荷载及渗透力并考虑了土体自重情况下的水闸地基稳定性。结果与弹塑性小变形有限元法对比,说明用弹塑性大变形有限元法计算地基土体稳定是合理和安全的。     

基于固有应变的船体板列焊接变形数值预测

采用固有应变有限元法,对船体板列焊接变形进行预测.确定了固有应变加载区域,进行了热弹塑性有限元分析,获得焊接温度场和应变场,提取热弹塑性有限元分析得到的残余应变数据,作为相应加载区域的固有应变值.加载固有应变值,进行结构弹性分析获得板列焊接变形,数值模拟结果可为板列焊接变形预测提供依据.分析了不同的焊接顺序对固有应变加载和结构变形的影响.     

L型构件双圆棒榫节点抗弯强度模型及其数值模拟

为解决现有圆棒榫节点抗弯强度研究中试验偶然性的问题,采用有限元法,建立L型构件双圆棒榫节点抗弯强度模型,进行数值模拟,并通过相应的试验对模拟结果进行了验证。结果表明:1)所建立的有限元模型可用于实木榫接合家具设计中的抗弯强度预测,不同直径下有限元分析结果与试验结果平均误差均<15%,且圆棒榫变形情况与试验结果相符;2)双圆棒榫接合构件抗弯节点主要破坏形式为榫损伤,抗弯强度随直径增加而增加,但增幅减小;3)直径为10 mm的双圆棒榫可用于椅子腿部与望板接合部位,直径为8 mm的双圆棒榫可用于椅子腿与扶手连接处,性能满足GB 103547所规定的要求,直径为6 mm的双圆棒榫不适用于椅子连接。     

钢管脐带缆拉伸行为的有限元分析

钢管脐带缆是由多种功能单元螺旋缠绕组成的复合结构,用于连接上部浮式设施与水下生产系统。基于ANSYS有限元软件,采用梁单元模拟构件,建立钢管脐带缆的三维有限元数值模型,研究受拉伸荷载的脐带缆在自由端可发生扭转和不可发生扭转两种约束条件下的变形行为,并与解析理论解进行对比。在有限元模型中,通过在脐带缆相邻构件之间设置线线接触模拟其相互作用,并通过设置库伦摩擦,弥补解析方法不能考虑构件之间相互接触、摩擦作用的不足,计算效率得到显著提高。有限元方法和解析方法的计算结果吻合很好,验证了有限元数值模型的准确性,为脐带缆其他荷载行为如弯曲、挤压等作用下的变形规律研究奠定了基础。