Ⅰ型加载模式下裂纹长度对压实黏土起裂机制的影响研究

对含不同长度预制裂纹的压实黏土试样开展Ⅰ型断裂试验，结合数字图像相关方法从宏细观角度分析了Ⅰ型加载模式下土体的断裂机制，包括荷载-位移曲线、临界断裂韧度J_IC、水平位移场等，结果表明：土体破坏模式与预制裂纹长度无关，荷载-位移曲线可分为压密阶段、线性变化阶段和破坏阶段；随着预制裂纹长度增大，试样临界断裂韧度J_IC呈线性递减；随着荷载增大，预制裂纹尖端处的局部变形增大，水平位移等值线逐渐汇集。引入细观分析指标-水平应变密度D_E，得出水平应变密度D_E随着预制裂纹长度增大逐渐降低，与临界断裂韧度J_IC呈线性相关。     

双粗糙面滑动摩擦过程应力与应变分析

建立了具有分形特征的二维双粗糙表面滑动接触模型,考虑材料的弹塑性变形及滑动过程中损伤失效,运用有限元方法动态探讨相嵌微凸体在滑动过程中应力与应变的变化情况.结果显示不同位置的等效塑性应变沿深度的变化规律不同,最大等效塑性应变量发生在摩擦次表层的某一深度处;随着塑性应变的增大,导致材料表层下微观裂纹的萌生,在外载荷持续作用下,表面一定深度处存在着一交错的剪切应力区,这一应力区阻止了裂纹沿深度方向扩展,但却促使了裂纹沿平行于摩擦表面方向的延伸裂纹扩展乃至发生断裂.     

一种新CrMoV合金钢断裂韧度试验研究

C rMoV材料是一种新型耐高温、耐热裂及耐疲劳的合金钢材料。采用三点弯曲法/多试样法对C rMoV合金锻钢材料的断裂韧度KIC进行试验研究,试验数据经有效性判据检验后得到有效的KIC。试验表明在常温(20℃)和低温(-40℃)情况下该C rMoV合金钢材料的断裂韧度KIC值为63 MPa.m1/2,说明该C rMoV在较大的温度范围内具有一致的断裂韧度,该结果可作为该材料的断裂力学性能数据加以应用。     

锦屏水电站砂岩Ⅱ型断裂韧度测试及试验方法研究

岩石Ⅱ型断裂韧度(KⅡC)的大小在预测岩石复合断裂破坏中起着重要的作用,其测试方法应考虑控制裂尖的拉应力,使Ⅱ型断裂先于I型断裂发生。对现有剪切盒断裂模型测试锦屏砂岩Ⅱ型断裂韧度方法的分析,发现其理论模型的裂尖仍存在较大的拉应力,不能实现纯剪破坏,甚至出现Ⅰ型收拉失效,这影响到KⅡC的测量。于是提出了改进的测试新方法,该方法让岩样受力均匀且对称,加载角45°更加符合正方体岩样的受力特性,且更适合岩石KⅡC测试。此外,利用有限元软件ABAQUS建模,同时修正了新剪切试验方法的Ⅱ型断裂韧度计算公式,大大降低了其裂纹尺寸效应的影响。最后通过开展室内砂岩KⅡC测试试验,获得了砂岩的KⅡC,其均值约为3.1MPa·m0.5,比原有的剪切盒模型的测量值2.65 MPa·m0.5大。该测试研究对于锦屏水电站工程实践具有一定的参考与应用价值。     

基于等效弹性模量的饲料制粒机环模设计方法

给出了环模受力的解析表达,定义了环模的等效弹性模量,实验验证了等效弹性模量的有效性。研究得出了环模应力、应变与弹性模量之间的关系。从等效弹性模量出发对现有直径420mm虾料环模进行了有限元分析,在此基础上进行了结构优化。优化后的环模在保证强度的前提下,比原型环模多打孔4 136个,提高开孔率23%。     

基于CEL方法的异种合金搅拌摩擦搭接焊数值模拟

基于耦合欧拉-拉格朗日（CEL）方法,建立铝-镁异种合金搅拌摩擦搭接焊（FSLW）的数值模型,分析了等效塑性应变分布特点和焊接缺陷的形成。结果表明,焊缝表面的等效塑性应变明显高于搭接面,且焊缝两侧的等效塑性应变分布明显不对称。增大转速可提高等效塑性应变。当转速从1 400 r/min增大为1 600 r/min时,搭接面的等效塑性应变整体增幅不大,此时增大转速对塑性变形影响较小,但前进侧等效塑性应变明显高于后退侧。在转速1 000 r/min条件下,通过数值模拟发现,搭接面前进侧出现孔洞缺陷;转速分别为800 r/min和1 400 r/min条件下,通过数值模拟分析了焊缝表面飞边的特点,并通过试验验证了孔洞和飞边。在搭接量60 mm、转速1 400 r/min、焊速120 mm/min的条件下,能够观察到在焊核区中心存在等轴晶粒以及2种材料结合面处的沿晶粒生长方向的柱状晶。     

考虑介质黏性影响的多相混输泵叶片应力应变分析

针对多相混输泵叶片应力应变问题,以单级多相混输泵为研究对象,分别选取水、轻质油、中质油、重质油作为运输介质,基于ANSYS软件进行数值计算.流体域采用ICEMCFD和TurboGrid进行结构化网格划分.通过数值计算得到不同叶高处流场分布规律,同时对0.6Q~1.6Q、含气率10%条件下叶片表面的应力和应变分布规律进行分析.结果表明:最大应力主要集中在进口边靠近轮毂处,而最大变形主要集中在进口边靠近轮缘处,且随着介质黏度的增加,应力集中区域和最大变形区域向进口边偏移;在小流量下,随着介质黏度的增加,等效应力和变形量逐渐减小,而在大流量下,随着介质黏度的增加,等效应力和变形量反而增大.研究结果深刻揭示了多相混输泵叶片的应力应变分布规律,可以为多相混输泵的开发与结构优化提供参考.     

铝合金6061-T6高速切削物理仿真材料本构模型

在分离式Hopkinson压杆实验(SHPB)和准静态压缩实验装置上对铝合金6061-T6进行了高温(20～ 500℃)高应变率(达104/s)下的动、静态力学性能实验,在获得应变强化、应变率强化和热软化效应曲线的基础上,修正了经典的JC(Johnson-Cook)方程,并在仿真模型中验证了所得MJC方程的有效性.研究表明:铝合金6061-T6材料流变应力随应变和应变率的升高而升高,随变形温度升高而降低;提出的JC修正方程较JC方程具有更高的本构关系描述精度;所获得的铝合金6061-T6材料本构方程,为该材料高速切削物理仿真提供了精确的 动、静态材料模型参数.     

基于ANSYS对某半架式托架的强度分析

建立拖拉机半架式托架的力学模型和有限元分析模型,运用ANSYS对其结构进行仿真分析,查看危险截面相应的等效应力、塑性应变云图,确定其力学模型的准确性。该分析误差较小,具有一定的研究价值。     

云纹法网格法联合测量大应变

金属材料磨损机理的研究,需要测量记录试件弹性到大塑性连续的应变过程(应变在0.1％～230％范围)。本文采用了直接云纹法和粗网格法,在同一方形断面试件的不同侧面上,互相连续地测量并拍摄记录云纹干涉条纹和网格变形。30％以下的应变由云纹法测量,大于30％直到试件断裂由网格法测量。云纹法、网格法试验设备简单,精度能满足使用的要求。     

基于s7-200系列PLC及EM235模块的谷物烘干设备研制

运用有限元分析软件ANSYS建立拖拉机前桥壳的有限元模型,划分网格,限制边界条件,然后加载,对拖拉机前桥壳进行强度分析,直观展现前桥壳的等效应力和应变分布、竖直方向位移分布,同时分析模型处理与计算结果的精度和可靠性,确定结构的危险部位。其模拟分析得到的数据可为结构优化和结构改进提供理论依据。最后通过应力应变试验得到试验数据,与理论数据进行对比分析,优化拖拉机前桥壳的结构,并且验证计算机虚拟软件对产品开发是有积极的指导意义的。     

基于有限元的拖拉机前桥壳的模型分析

运用有限元分析软件ANSYS建立拖拉机前桥壳的有限元模型,划分网格,限制边界条件,然后加载,对拖拉机前桥壳进行强度分析,直观展现前桥壳的等效应力和应变分布、竖直方向位移分布,同时分析模型处理与计算结果的精度和可靠性,确定结构的危险部位。其模拟分析得到的数据可为结构优化和结构改进提供理论依据。最后通过应力应变试验得到试验数据,与理论数据进行对比分析,优化拖拉机前桥壳的结构,并且验证计算机虚拟软件对产品开发是有积极的指导意义的。     

减震器座开裂原因分析及优化设计

对三款车型的减震器座开裂问题进行了分析说明,并将其作为A、B、C三类问题,通过CAE分析其各种工况下的应力应变情况,详细地说明其各自的开裂破坏原因及应该改进的方向.然后,通过减震器座的材料选用、板材厚度选择及结构设计三方面,结合CAE分析结果,证明了这三方面因素均对减震器座开裂的问题有重要的影响.同时,针对这三方面原因,进行减震器座开裂问题的进一步优化设计分析.结果表明:采用高强度钢板、增加板材厚度,增加加强筋,避免应力集中区域均可以提高减震器座的抗开裂能力.     

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.     

推土铲切削性能的二维有限元分析

研究切削性能更为优良的推土铲对减小推土机工作阻力意义重大。本文运用二维有限元方法对推土铲-土壤接触系统进行了研究,分别分析了平面应变问题(宽齿切削问题)和平面应力问题(窄齿切削问题)中土壤所产生的应力及应变分布状况;对比了它们在两类平面问题中的差异。对比结果表明两者相差很小,从理论上讲,对于本文所分析的触土面导线线型而言,其在宽、窄齿土壤切削部件上的应用基本可以互换。     

薄板冲压成形的有限元模拟

薄板的冲压是一个大应变过程，通过建立薄板冲压成形的有限元模型并分析其Mises应力的分布、塑性应变的分布规律以及冲头上的反作用力随时间的变化，得出了该有限元模型符合实际冲压操作的结论。该模型完全可以应用于实际生产。     

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。     

竹材力学性能研究

采用电子万能试验机和中速应变率材料试验机进行竹材的准静态和中速顺纹拉伸试验,得到准静态和拉伸速度为2.2m·s-1的中速下竹材不同的破坏形式、抗拉强度和应力应变曲线。试验表明:准静态拉伸时节处比节间更易断裂,无节试样的断裂口在节处,中速拉伸中无节试样断裂口较齐整;准静态拉伸时无节试样最大的抗拉强度为191.23MPa,有节试样最大抗拉强度是86.05MPa;中速拉伸中竹材的抗拉强度随着竹龄的增大而降低。     

变桨轴承套圈材料弯扭疲劳载荷谱研究

变桨轴承套圈承受周期性弯扭交变载荷作用,为使用标准试件研究变桨轴承套圈材料的弯扭疲劳失效,需建立与实际工况等效的试验载荷谱。首先建立了风力发电机桨叶系统的整体力学模型,并研究了变桨轴承套圈承受的周期性外载荷;其次建立变桨轴承的整体有限元模型,研究变桨轴承套圈应力、套圈截面弯矩和扭矩的周期性变化规律;最后通过应力和弯扭载荷特性等效,研究了标准试件试验变桨轴承套圈材料疲劳性能的等效载荷谱。     

车辆—路面计算机仿真系统中的沥青路面应力应变分析

以半刚性基层沥青路面为对象，研究了路面的应力应变模型和计算方法，通过分析沥青路面层的变形过程，建立了半刚性基层沥青混凝土路面的Vanderpoel粘弹性分析模型。将有限元数值计算方法和粘弹动力学理论有机地结合起来，用于半刚性基层沥青混凝土路面的应力应变分析，通过与传统路面力学的弹性层状体系理论、弹性有限元理论、弹性半空间理论等计算方法的比较，并通过大量足尺路面加载试验，验证了采用该模型和计算方法的有效性。