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关键词： 在役海底管道   管道载荷   管道应力   二次挖沟   OrcaFlex  

摘要： 针对现阶段尚缺乏对在役海底管道挖沟下沉过程载荷作用机理及管道应力规律的系统性分析和定量研究的问题,采用OrcaFlex软件对在役海底管道二次挖沟下沉过程进行数值模拟,定量分析了不同挖沟深度下关键载荷变化对管道应力的影响。结果表明:温差、管道压差、波流载荷与管道应力呈现出线性或非线性的正相关关系,管道残余张力对管道应力影响很小,土体阻力的存在可有效降低波流载荷的应力效应;对于不同挖沟深度,同一温差下管道等效应力变化率最大可达130 MPa/m,同一压差下应力变化率最大接近175 MPa/m。

关键词： 预应力管桩   桁架   单桩竖向抗压承载力   静载试验   反力  

摘要： 结合桁架装置在单桩竖向抗压承载力试验中的应用，分析了检测方案的选择、反力验算、反力桩桩侧土阻力验算、锚桩锚筋抗拉力验算及现场检测结论等关键问题，也为类似预应力管桩单桩竖向抗压承载力的检测提供了有益借鉴。

关键词： 联合收割机   载荷谱   加速编辑   小波变换   损伤片段识别  

摘要： 【目的】联合收割机作业工况复杂多变，缺乏适配其田间载荷特征的载荷谱加速编辑方法，制约了结构可靠性设计与耐久性试验效率提升。为解决该问题，应用时域损伤保留识别法、基于小波变换的包络线损伤识别法和基于时频分析的累积功率谱密度损伤识别法，分别对联合收割机后桥铰接点处的应变信号进行加速编制处理，以探究不同损伤识别方法对联合收割机底盘应力载荷加速编制效果的影响。【方法】首先，采集国产大型双纵轴流联合收割机底盘后桥铰接点垂向应力载荷，完成预处理与工况划分，明确各工况损伤贡献比例；其次，采用时域损伤识别法，确定最优2 s计算窗口区间，实现基于损伤分布的载荷片段筛选；然后，基于小波变换提取高频分量并进行包络线分析，识别高损伤载荷片段；最后，采用基于时频分析的累积功率谱密度损伤识别法，通过连续小波变换与功率谱叠加定位高能量损伤区域。【结果】结果表明，在伪损伤保留比例约98%的条件下，基于时频分析的累积功率谱密度损伤识别法的信号压缩比例达40.92%，加速效果较时域损伤识别法、基于小波变换的包络线损伤识别法分别提升12.45%和16.56%；该方法可完全剔除损伤占比仅0.7%的卸粮工况，但在高频段功率谱密度一致性方面存在不足，研究为农机领域载荷谱加速编辑提供参考。

关键词： Interface   Green's function   Normal line force   Coated surfaces   Orthotropic material   BP neural network   Data-driven approach  

摘要： This paper proposes a novel data-driven method based on Green's function-generated data. The Green's function solution under concentrated loads of the coating structure is obtained in this paper, which is the foundation for data generation. The response was constructed under arbitrarily distributed loads using the superposition principle, thereby fully characterizing mechanical field information under any loading condition. Relying on the theoretical model of Green's functions, this approach enabled the efficient generation of large-scale, high-precision training datasets, which were subsequently used to train a neural network model capable of mapping the relationship between arbitrary load and stress response. Intelligent models for stress identification and load inversion in layered structures serve as critical foundations for safety design and tactile sensor design. However, the core challenge in developing high-performance intelligent models is determining how to obtain sufficient and high-quality training data. The advancement of many existing intelligent models has been constrained by this limitation. The method proposed in this paper breaks through the bottleneck of insufficient quality and scale of training data. Additionally, because stress distributions under arbitrary loads could be obtained by superimposing Green's function solutions for concentrated loads, the neural network trained with the data generated by this method inherently carried complete stress field information and possessed broad generalizability. Once trained, the model could achieve high-precision stress identification and load inversion under any loading condition. Numerical examples demonstrated that the model exhibited excellent performance in both identification accuracy and computational efficiency.

关键词： 高速动车组   转向架构架   载荷谱   动应力   疲劳寿命评估   损伤一致校准  

摘要： 针对传统构架载荷谱建立方法依赖大规模载荷实测数据的问题，提出了一种基于载荷谱架构和实测动应力的载荷谱建立方法。首先在分析构架载荷系构成的基础上，利用传感器化的测力构架实测典型线路构架载荷和长周期、广域服役条件下构架动应力；其次采用相关系数定量表征实测载荷之间的关联度，设计了与关联度相匹配的相位加载方式，建立涵盖载荷相位、载荷频次和载荷幅值3个核心要素的构架载荷谱架构；最后在计算构架实际服役损伤和载荷谱预测损伤基础上，进行载荷谱损伤一致校准，通过校准系数得到校准后的载荷幅值，从而建立适用于疲劳寿命定量考核的损伤一致载荷谱。结果表明：基于该方法得到的载荷谱能较好再现构架实际服役损伤，与实际等效应力幅值偏差不超过12%，载荷谱建立方法合理可行；采用该方法建立载荷谱时可有效降低对大规模实测载荷数据的依赖，缩短载荷谱的建立周期，且适用于对构架疲劳寿命的定量考核。

关键词： 非对称斜齿轮   载荷分布   接触应力   轴线偏斜误差   轴线倾斜误差  

摘要： 提出了一种基于切片法的非对称斜齿轮副齿面载荷分布计算模型。首先,设计了非对称齿轮的基本刀具齿廓,推导获得了齿轮端面齿形。根据切片法、能量法和变形协调条件等,建立了沿瞬时接触线方向的载荷分布计算模型。其次,根据赫兹接触理论给出了齿面接触应力计算方法。通过与有限元结果进行对比发现,在无修形且无安装误差的理想情况下,2种方法对齿面接触应力峰值的相对误差仅约为1.1%,而在引入齿面修形和安装误差后,相对误差仍然控制在8.0%以内,表明了载荷分布模型和接触应力计算方法的可靠性。最后,进一步分析了轴线偏斜误差与轴线倾斜误差对齿面载荷和接触应力分布的影响规律。

关键词： 高速动车组   转向架构架   载荷谱   动应力   疲劳寿命评估   损伤一致校准  

摘要： 针对传统构架载荷谱建立方法依赖大规模载荷实测数据的问题,提出了一种基于载荷谱架构和实测动应力的载荷谱建立方法。首先在分析构架载荷系构成的基础上,利用传感器化的测力构架实测典型线路构架载荷和长周期、广域服役条件下构架动应力;其次采用相关系数定量表征实测载荷之间的关联度,设计了与关联度相匹配的相位加载方式,建立涵盖载荷相位、载荷频次和载荷幅值3个核心要素的构架载荷谱架构;最后在计算构架实际服役损伤和载荷谱预测损伤基础上,进行载荷谱损伤一致校准,通过校准系数得到校准后的载荷幅值,从而建立适用于疲劳寿命定量考核的损伤一致载荷谱。结果表明:基于该方法得到的载荷谱能较好再现构架实际服役损伤,与实际等效应力幅值偏差不超过12%,载荷谱建立方法合理可行;采用该方法建立载荷谱时可有效降低对大规模实测载荷数据的依赖,缩短载荷谱的建立周期,且适用于对构架疲劳寿命的定量考核。

关键词： 深埋巷道   水平应力   平衡拱   围岩载荷   矩形巷道  

摘要： 针对厚松散层薄基岩覆岩结构下深埋实体煤矩形巷道围岩破坏机理与控制难题,通过工程现场调查、数值模拟、理论推导和案例应用,研究了水平应力对该类巷道围岩载荷的影响。以郭屯煤矿为工程背景,揭示了厚松散层薄基岩覆岩结构下实体煤矩形巷道围岩破坏特征;依据深埋巷道地应力特征,基于力和力矩平衡推导了考虑水平应力的平衡拱拱轴线方程,提出了基于平衡拱改进模型的矩形巷道围岩载荷计算方法并实现了程序化,完善了平衡拱分析理论;通过工程实例和两个调研案例验证了平衡拱改进模型的有效性,并开展了巷道拱顶破坏高度和顶板载荷的影响因素分析。结果表明,矩形巷道顶部围岩破坏呈现明显的三个分区,分别为破碎冒落区、破裂影响区和无影响区;本文所提理论方法计算得出的拱顶和帮部破坏范围与数值模拟结果误差分别为7.4%和14.0%,与类似巷道现场探测结果误差分别为25.0%和18.4%,两个工程案例的对比分析结果验证了平衡拱改进模型的合理性;巷道拱顶破坏高度和顶板载荷均随侧压系数的增大而呈非线性减小,随碎裂体内摩擦角的增大而呈线性减小。研究结果对该类巷道锚杆/锚索支护设计具有重要指导意义。

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

摘要： 针对底部端子元器件(BTC)设计2种不同尺寸和布局的PCB焊盘,并建立对应2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。采用正交试验设计法设计9组焊点长度、宽度、高度参数组合的BTC器件焊点方案,研究结果表明,基于焊盘类型Ⅱ的BTC器件焊点最大应力更低,该焊盘设计方案更优;焊点高度对焊点最大应力影响显著,焊点长度和宽度影响不显著,最终实现BTC器件焊点结构优化。

关键词： Embedded stress sensors   Stress accumulation   Unified creep plastic constitutive model   Thermal cycling test  

摘要： The miniaturization of electronic components and the increasing density of solder joint arrays have made the reliability testing and simulation optimization of packaging devices increasingly challenging.Effectively capturing the stress within packaging structures has become a critical issue that needs to be addressed in the field of advanced packaging.This research focuses on wafer-level chip packaging structures,exploring the internal stress evolution under thermal cycling loads and proposing a methodology that integrates experimental and simulation approaches based on embedded silicon-based piezoresistive sensors.By leveraging these sensors for the first time,real-time monitoring of stress variations across different regions of power modules was achieved,offering precise characterization of cumulative stress behavior during thermal cycling.The results indicate that the gradual accumulation of internal stress is predominantly driven by the inherent plastic deformation and creep properties of solder materials under cyclic thermal conditions.Based on this,a unified creep-plasticity constitutive model coupled with damage was developed and compiled into a UMAT subroutine,which was then incorporated into finite element software for simulation.The simulation results closely matched the experimental data,successfully replicating the stress evolution pattern during thermal cycling.This study not only elucidates the underlying mechanisms of stress evolution in advanced packaging structures but also validates the feasibility of using embedded sensor technology and enhanced simulation models to tackle the challenge of stress measurement,providing a novel approach and technical pathway for the reliability design and optimization of packaging structures.