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关键词： 粘接固位   两段式种植体   氧化锆种植体   种植体-基台连接   连接方式   抗旋结构   机械并发症   有限元分析   工程化口腔材料  

摘要： 背景:两段式粘接固位氧化锆种植体在临床应用中存在折断风险,不同抗旋结构直接影响种植体-基台连接方式的可靠性,并可能间接影响向骨组织传导的应力大小及分布。目的:探索更适合两段式粘接固位氧化锆种植体-基台连接方式的抗旋结构。方法:在NX 12.0制图软件中绘制6组不同抗旋结构形状(圆三角形、三花瓣形、四方形、十字键槽形、六方形、Torx形)的种植体系统及周围骨模型,以X_T格式导入ANSYS 2021软件中,向模型施加模拟口内咬合和种植体植入时的受力,通过对比种植体、基台、粘接剂和周围骨应力的大小及分布,预测种植体断裂可能性及对周围骨质的影响。结果与结论:①垂直载荷下,仅种植体受抗旋结构形状影响,四方形、三花瓣形抗旋结构下的种植体受力最小,但三花瓣形抗旋结构下的放置朝向影响种植体受力结果。倾斜载荷下,抗旋结构为圆三角形和三花瓣形时基台受力最小,但这两种形状抗旋结构摆放朝向均会影响基台受力大小;抗旋结构为十字键槽形和六方时种植体受力最小。扭矩力载荷下,抗旋结构为六方形时种植体受力最小。在3种载荷下,不同抗旋结构下粘接剂和周围骨质受力的大小和分布均无明显差异。②结果显示,抗旋结构主要与种植体-基台连接部分受力相关,对周围骨质影响较小,对粘接固位两段式氧化锆种植体而言,六方形抗旋结构可能是一种机械上具有优势的种植体-基台连接类型。

关键词： 数值模拟   应力分布   异质材料钎焊   结构设计   动态冲击  

摘要： 【目的】旨在研究焊接界面在复杂约束条件下的动力学行为。【方法】采用ABAQUS有限元软件,建立了无互锁、圆柱互锁和直角互锁3种典型界面结构的钎焊接头模型。通过施加5 000 G加速度的瞬态冲击载荷,模拟其在霍普金森杆装置中的压缩、剪切和拉伸力学响应。【结果】仿真结果表明,无互锁结构界面在压缩、剪切和拉伸载荷下的最大应力分别为458.5 MPa, 448.2 MPa和300.9 MPa,应力集中现象显著。圆柱互锁结构通过机械咬合改善了载荷分布,其最大应力分别为457.6 MPa, 422.8 MPa和366.6 MPa。直角互锁结构凭借几何锁定效应,展现出优异的抗冲击性能,最大应力分别为458.5 MPa,463.4 MPa和316.7 MPa,但其沟槽边缘存在局部高应力区。【结论】界面设计对焊接接头在瞬态载荷下的力学行为有决定性影响。圆柱互锁与直角互锁结构能有效降低应力集中,提高接头整体性能,但需关注直角互锁结构沟槽边缘的潜在失效风险。该研究为高可靠性钎焊接头的结构优化设计提供了理论依据。

关键词： 多级压裂   水泥环   微环隙   温度-压力-地应力载荷  

摘要： 多级压裂过程中水泥环密封失效导致的环空带压问题显著,采用理论分析及数值模拟手段,深入研究水力压裂过程中温度-压力-地应力载荷的动态变化行为,以及周期性温度-压力-地应力载荷作用下水泥环密封完整性演化规律,分析水泥环在动态外载作用下的受力特征及破坏机制。结果表明,多级压裂导致井筒附近温度降低,套管内压与地应力增加;相比于不考虑周期性温度-地应力载荷影响,考虑周期性温度-地应力载荷作用时,相同压裂次数条件下水泥环承受的周向应力更大,从而增加了水泥环发生拉伸破坏的可能性,同时固井界面微环隙开度更大,导致水泥环更容易发生界面密封失效。研究结果可为多级压裂固井水泥浆配方及参数优化提供理论支撑。

关键词： 分体式结构   螺栓装配   裕度参数   应力分布  

摘要： 分体式结构件因设计-装配阶段的非连续性,易在螺栓孔周出现应力分布不均与局部应力集中现象,导致装配结构刚度降低、可靠性下降。因此,需要建立精准的孔周应力计算模型指导装配件的孔位设计。基于接触理论与叠加耦合原理,将孔周应力场分解为预紧力引起的均布接触应力、二维平面远场应力,以及有限尺寸-三维厚度方向修正项,引入裕度参数因子量化边缘效应,构建双轴载荷作用下的孔周应力分布理论计算模型;进一步分析裕度参数、预紧力及拉伸载荷对孔周应力的影响规律。结果显示:所建理论模型可有效计算双轴载荷下分体式结构件的孔周应力水平,理论模型计算结果与有限元仿真结果误差不超过10%;裕度参数因子的增大会显著增大孔周的最大应力,并增大分布范围;预紧力增大可通过产生压应力抵消部分拉应力,使最大拉应力增速减缓,而拉伸载荷增大则导致最大拉应力呈加速增长趋势。裕度参数因子为孔位优化提供量化依据,有助于提升装配体结构的可靠性与承载能力。

关键词： BTC器件焊点   焊盘设计   有限元仿真   金相试验   正交设计  

摘要： 针对底部端子元器件（BTC）设计了两种不同尺寸和布局的印制电路板（PCB）焊盘，并相应建立了两种BTC器件焊点的有限元分析模型，通过有限元仿真和金相试验，分析了热循环载荷下焊盘设计方案和焊点结构参数对BTC器件焊点应力的影响；采用正交设计法设计了9种不同焊点长度、焊点宽度以及焊点高度组合的BTC器件焊点，通过有限元分析得出应力数据并进行了方差分析和极差分析。结果表明，基于焊盘类型Ⅱ得到的BTC器件焊点最大应力更小，其焊盘设计方案更优；焊点高度对BTC器件焊点最大应力的影响显著，焊点长度和焊点宽度对BTC器件焊点最大应力的影响不显著；各因素对焊点应力影响排序为“焊点高度>焊点宽度>焊点长度”；焊点最优结构参数组合如下，焊点长度为1.90 mm、宽度为0.70 mm和高度为0.14 mm；优化后关键焊点的最大应力降低了1.188 MPa，实现了BTC器件焊点的结构优化。

关键词： 弹簧应力松弛   微细结构演变   位错运动   间歇松弛   初始载荷   Cottrell气团  

摘要： 研究弹簧应力松弛过程中的微结构变化对于揭示应力松弛机制、改善弹簧服役条件、研发新型弹簧材料具有重要意义。本文借助初始载荷-温度耦合作用,探讨位错脱钉、位错回复两个过程对弹簧应力松弛的影响,并分析弹簧应力松弛后的微观组织。结果表明:当初始载荷为设计载荷的70%和80%且试验温度低于393 K时弹簧的载荷损失较大,这是Cottrell气团对位错运动的阻碍作用较弱所致;当初始载荷为设计载荷的90%和100%时,试验温度越高弹簧的载荷损失越大;初始载荷超过设计载荷后,会出现间歇松弛现象,这是位错脱钉与回复协同作用引起的。位错运动引起的应力松弛主要包含位错脱钉与位错回复两个过程,位错脱钉引起弹性应变到塑性应变的转化,回复耗散塑性变形能,随着脱钉与回复过程的进行,材料微结构不断发生变化。

关键词： 压力容器   有限元分析   接管载荷   载荷方向  

摘要： 为了解决工程实践中封头接管根部安全评定时最危险工况选取困难的问题,文章以核电站中常见的椭圆封头为例,利用有限元分析软件模拟不同载荷类型及组合方式在各个方向上对封头接管根部的影响。研究结果表明,载荷方向对接管根部应力有显著影响,确定了使接管根部产生最大应力的载荷方向并总结了规律。为类似结构安全评定时最危险工况的选取提供了重要依据。

关键词： 复合材料   预拉应力   砰击载荷   动响应试验   Hashin失效准则  

摘要： 以船身式下机身复合材料壁板结构为研究对象,考虑机身壁板在飞行状态下所受预拉应力情况,设计试验夹具为复合材料板提供预应力载荷,基于数控系统控制冲头装置以模拟水面砰击载荷,开展预应力下复合材料板在砰击载荷下的动响应试验;采用显式有限元方法,建立数值仿真模型,引入Hashin失效准则计算,将仿真结果与试验结果对照分析,为高海况船身式下机身结构抗冲击设计提供支撑。结果表明:采用数控系统模拟的载荷波形与真实试验测得的载荷曲线拟合一致;试验方法与仿真方法获得的结果误差控制在15%以内,分析结果可靠;预应力增加了复合材料壁板的刚度,结构冲击位移减小,但关键部位应变值增大;1 m/s着水载荷对部件间粘贴部位产生脱粘损伤,未出现材料损伤;随着载荷量级增大,壁板的长桁与蒙皮处发生层内损伤。

关键词： 定向井井筒   Mises等效应力   非均匀地应力   三维力学模型   剪应力   应力分析   套管强度  

摘要： 定向井井筒承受内压、外压、轴向力和剪应力以及弯曲应力(狗腿度引起)等复杂载荷作用,常引发套管破裂、挤毁、错断等井下复杂情况。目前的相关研究中,井筒力学模型多局限于二维平面,未考虑剪应力的影响,导致对井筒等效应力的评估偏低。建立了综合考虑内压、非均匀地应力、轴向力、剪应力和弯曲应力荷载的定向井井筒三维力学模型。基于该模型,推导了井筒的Mises等效应力计算公式,并分析了非均匀地应力、剪应力、井壁岩石弹性模量、泊松比、套管内压和方位角等因素对井筒Mises等效应力的影响规律。研究结果表明,两向地应力相同,第三向地应力载荷的非均匀度增加18%时,套管的Mises等效应力增加36%,且随着非均匀度增加,等效应力增加明显。三向地应力均不同时,非均匀度增加17%时,套管的Mises等效应力增加38%,相同不均度下套管的应力更大,井筒更不安全。当施加的剪应力达到正地应力幅值的7.3%时,井筒套管Mises等效应力增加2.84倍,水泥环Mises等效应力增加2.79倍,井壁岩石Mises等效应力增加3.75倍。套管的Mises等效应力与井壁岩石的弹性模量和泊松比成反比。该研究可为定向井井筒建立更准确的失效判据,从而避免或者减少井筒复杂事故的发生,同时也为复杂地应力作用下定向井井筒的Mises等效应力求解提供了新思路。

关键词： 激光布点阵列   局部破坏   弹塑性力学模型   脉冲荷载   最大应力   数值模拟  

摘要： 激光产生的大部分能量能够被冰吸收，是一种高效的辅助破冰手段。与传统机械方法结合使用，可以显著提高破冰效率。为研究激光布点参数对冰块内部最大应力及其应力分布规律的影响，本文通过激光布点辅助机械荷载破冰实验与激光预打孔冰块在静压和脉冲荷载作用下的弹塑性力学数值模拟，探讨了激光布点的数量、深度及间距对冰块内部最大应力及其出现时间的影响。研究结果表明，激光布点可以在冰块上形成局部破坏区域，这显著增强了荷载作用下的应力集中效应。此外，相比于静压荷载，在脉冲荷载条件下，冰块内部达到相同最大应力所需的时间显著缩短，进而有利于冰块的快速破碎。本研究为极地破冰作业的高效实施提供了方法和理论参考。