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关键词： 油管柱   连接螺纹   轴向振动   横向振动   连接螺纹应力   有限元分析  

摘要： 油管柱在工作期间的振动行为会导致油管疲劳破坏,该振动问题是其失效的重要原因之一;螺纹接头作为油管的连接部件,也同油管柱一起在井下长期承受拉伸、压缩、弯曲、内压、外压、振动等复杂载荷的考验。本文研究了定向井油管柱在外界载荷作用下的轴向振动与轴向载荷,并通过轴向振动建立了坐标系,研究了油管柱的横向振动和弯矩与剪切力,最后以此为基础,通过有限元分析,分析连接螺纹的连接强度。考虑油管柱内液体压力变化、柱塞端集中载荷、油管柱内液体的摩擦阻力与杆管之间的库仑摩擦力,基于抽油杆柱的纵向振动的波动方程,建立了抽油杆柱轴向载荷的仿真模型。以抽油杆柱轴向载荷为基础,建立了杆管接触压力的计算模型,为油管柱轴向振动与横向振动仿真提供了环境载荷。考虑油管柱受到的流体阻尼力与杆管之间的库仑摩擦力,将油管柱底端所受的集中液体载荷作为油管柱轴向振动的激励,建立了油管柱轴向振动仿真模型,实现了油管柱轴向载荷的仿真计算。考虑油管柱所受的交变接触压力与交变轴向载荷对油管柱横向振动的激励,并考虑套管对油管的碰撞约束及激励,建立了油管柱横向振动的仿真模型,实现了油管柱所受弯矩与剪切力的计算。综合考虑油管柱所受轴向载荷、弯矩、剪切力、内外压以及螺纹预紧力矩的影响,建立油管连接螺纹应力的有限元分析模型。分析结果表明,轴向载荷与内压是影响连接螺纹应力的主要因素,内压增大了螺纹的连接应力。

关键词： 全瓷冠   单层   牙体预备   前牙   颜色   有限元   应力   断裂  

摘要： 1、研究背景全冠是牙体缺损的主要修复方式,全瓷冠因出色的美学和生物相容性能等优点现已逐渐成为前牙中重度牙体缺损的首选修复方式。牙体预备是全冠修复时的首要步骤和关键环节,通过打磨牙齿轴面约1/3的牙体组织,去除牙体组织倒凹、为修复体提供必要的修复间隙。但是,不当或不正确的牙体预备会影响基牙的健康,降低基牙的抗折性能,直接影响全冠修复体和患牙的使用寿命。前牙全瓷冠的牙体预备量受到美学和力学两方面因素的影响。但是关于全瓷冠美学和力学性能的研究,多集中在不同冠厚度或冠结构的影响上,关于不同瓷材料或瓷结构全瓷冠牙体预备的报道几乎空白。并且,随着瓷材料和加工工艺的不断进展,单层瓷全冠尤其是数字化设计和制作的单层瓷全冠的应用越来越广泛。尽管很多瓷材料生产商或技工加工中心宣传单层瓷全冠可以用更少的牙体预备量和更薄的修复体厚度获得理想的修复效果,但是目前对于前牙单层瓷全冠的临床牙体预备方式尚缺乏科学和规范的指导,有待实验研究的探讨和验证。2、研究目的本研究构建基于不同“牙体预备量+冠厚度+瓷材料”的前牙单层瓷全冠修复体模型,研究该全冠修复体的颜色性能和实验力学性能及其相关影响因素,为临床前牙单层瓷全冠修复的选择、设计及临床基牙预备提供理论指导,对推进前牙新型单层全瓷冠修复的规范化、普及化,以及提高前牙瓷全冠修复远期成功率具有重要意义。3、主要研究方法3.1借助IPS Nature Die基牙比色系统构建前牙单层瓷全冠的比色研究模型,模型包括不同变色程度(ND2、ND5、ND8)和不同牙体预备量的树脂基牙预备体、与之对应的不同厚度和瓷材料的前牙单层瓷全冠、以及不同颜色的树脂水门汀粘接层。通过全数字化的流程设计制作全瓷冠,制备硅橡胶测色导板,在D60标准光源环境下使用分光光度计比色仪测量各实验组全瓷冠修复体不同部位的颜色并记录L值、a值、b值,计算色差值△E,探讨牙体预备量、基牙颜色、瓷材料和树脂水门汀颜色对前牙单层瓷全冠修复体颜色的影响。3.2借助CBCT扫描,将扫描后上中切牙组织数据导入逆向工程软件(Mimics、Geomagic、Hypermesh)建立包含单层瓷全冠、粘接层、基牙预备体和牙周膜等元素的三维有限元模型,检测模型精确性备用。然后利用三维有限元分析软件(Abaqus)对各部分模型进行赋值、设计接触,最后模拟前牙咬合进行静态加载和设置边界限定,分析不同牙体预备量和瓷材料对前牙单层瓷全冠修复体的应力分布的影响。3.3借助三点弯曲实验测试两种实验基牙树脂的弹性模量和机械性能对其进行力学性能筛选。借助数字化工具设计制作G10树脂中切牙基牙预备体代型。模拟临床粘接流程将单层瓷全冠粘接在基牙代型上,在万能力学实验仪上模拟临床前牙咬合方式,测定不同实验组的全瓷冠和基牙预备体的断裂载荷,借助扫描电子显微镜观察试件断面分析断裂模式,探讨不同牙体预备量和瓷材料对前牙单层瓷全冠修复体的断裂载荷的影响。4、结果与讨论4.1对于玻璃陶瓷冠和高透氧化锆两种材料的单层瓷全冠,双因素方差分析显示牙体预备量、基牙颜色以及两因素间的交互作用对修复体的颜色存在显著影响(p<0.01)。当基牙颜色相同时,单层瓷全冠修复体的色差值随着牙体预备量的增大而减少,可能是因为全瓷冠的厚度随着牙体预备量增大而增大,提升了其遮色性能;当牙体预备量相同时,基牙变色程度越大,单层瓷全冠修复体色差值越大:ND8>ND5>ND2(p<0.05),说明同等厚度的全瓷冠,基牙变色度越高对修复体颜色的影响越大。对于轻、中度变色ND2、ND5的基牙,单层玻璃陶瓷全冠切、中1/3,颈1/3预备厚度达到1.0mm时(预备二、预备三),色差值<3.46,可达到较满意的美学修复效果;单层高透氧化锆全冠切、中、颈预备厚度达到0.5mm(预备一)时,色差值<3.46,可达到较满意的美学修复效果。对于重度变色ND8的基牙,单层玻璃陶瓷全冠各预备组色差值均>3.46,超过肉眼可识别范围;单层高透氧化锆全冠预备厚度切1/3和体1/3-1.0mm(预备三)时,色差值<3.46,可获得临床可接受的美学修复效果,但是4个实验组颈1/3预备厚度最高1.0mm,色差值均>3.46,难以有效遮盖基牙颜色。因此,临床前牙美学区选择单层瓷全冠修复时,应针对不同的基牙颜色以及瓷材料种类,合理选择冠厚度并设计相应的牙体预备量,不能一概而论。4.2瓷材料种类、牙体预备量和树脂水门汀颜色,以及两因素、三因素间的交互作用对前牙单层瓷全冠修复体的色差值存在显著影响(p<0.05)。瓷材料种类和牙体预备量相同时,单层瓷全冠修复体的色差值随着水门汀遮色能力的增强而减小:WO

关键词： 煤   相似材料   落锤冲击   本构关系   数值模拟  

摘要： 我国煤层气资源丰富,但随开采深度的增加煤储层渗透率会急剧下降,容易导致煤层瓦斯灾害。冲击增透是当前大型煤矿瓦斯治理现代化的重要手段之一,通过冲击可对地下煤储层进行增透改造。为了深刻理解冲击荷载作用下煤承载性能变化规律,需要开展冲击载荷下煤的本构关系研究。 由于煤取样困难,且不同矿区的煤力学特性也存在较大差异,同时试验需要大批量、力学性质可控的试件,因此,本文以相似材料代替煤样开展冲击试验。论文以建立煤相似材料在冲击下的应力-应变本构关系为研究目标,首先根据煤的力学参数和损伤演化特性制作煤的相似材料。为了使相似材料更具普遍性,试验中共制作了四种不同力学参数的材料。然后对相似材料进行落锤冲击试验,通过应力-应变试验数据构建了煤相似材料在冲击下的本构模型,最后将构建的本构模型应用于落锤冲击数值模拟程序中,揭示煤相似材料在受到冲击后的损伤演化规律,并对本构模型进行验证。主要研究成果如下: (1)通过破坏形态观察可知,在落锤冲击下,煤相似材料产生的裂缝多沿轴向方向延伸,破坏区首先从冲击面开始逐步向下扩展,且破坏时首先在试件的边缘发生。通过试验应力-应变曲线可知,同一种材料随冲击速度的增加,其破坏形式可能出现从脆性、韧性、塑性流动、缓慢塑性硬化和加速塑性硬化的依次转变。 (2)同一冲击速度下,随着试件含砂量(最低、中等、较高、最高)的增加,试件的峰值应力在逐渐减小,且高含砂量的试件由于粘结剂含量低,多表现为脆性断裂。 (3)通过分析冲击损伤机理和阶段性演化规律,利用两段连续光滑曲线拟合试验应力-应变曲线,从而获取损伤演化的基本模式。然后在模式控制参数中引入冲击速度的影响,从而构建冲击载荷下应力-应变本构关系模型,该模型可以适应从低速到高速冲击的应力-应变演化模式。 (4)通过将构建的冲击应力-应变本构关系模型运用在数值模拟平台中,得到了在落锤冲击下煤相似材料的损伤演化过程。模拟发现,在落锤冲击作用下,首先在试件上端产生损伤,且试件含砂量越高,随着冲击速度的增加试件产生的损伤越呈明显的增长趋势。数值计算显示试件破坏现象与试验过程相符,证明了构建的动态本构关系的可行性。

关键词： 车体   静载荷   变形   制动管系   漏泄   应力  

摘要： C_(80EF)型通用敞车各工况下的车体静载荷变形对制动管系漏泄和应力的影响进行了试验,通过试验数据分析各工况静载荷引起的车体变形对制动管系漏泄和应力影响能力,为改善铁路货车制动管系布局、优化车体结构和解决制动管系漏泄故障提供参考。

关键词： Offshore platform   Tubular TY-joint   Stress concentrations   Fatigue   In-plane bending   Out-of-plane bending  

摘要： The aim of this work is to study the stress distributions and the location of hot spots stress in the vicinity of the intersection lines of the tubular elements of the tubular TY-joints.Using the finite element models,we analyze the effects of geometrical parameters on the stress concentration factor in the case of in-plane bending and out-of-plane bending loads,around the weld toe of the tubular joints.Our results reveal the location of the maximum stress concentration factor at the heel or toe in the case of in-plane bending loads and at the saddle point in the case of out-of-plane bending loads.Six parametric equations are established and used to calculate the stress concentration factor at critical locations using the non-linear regression method.The results obtained from the finite element analysis are close to the results of the parametric equations and the experimental data from the previous work.

关键词： 车辆碾压   动态应力应变测试系统   应变数据   实时显示  

摘要： 为了检测车辆碾压下埋地管道应力应变情况,建立穿越管段车辆行驶标准,设计搭建了一套车辆载荷下埋地管道应力应变测试系统。介绍了应力应变测试系统设计与搭建的过程,采用系统进行管道带内压条件下车辆碾压实验。实验结果表明,系统能够准确地检测车辆碾压时埋地管道的应力应变情况。

关键词： 舰船摇摆   应力测试   强度仿真  

摘要： 摇摆载荷是舰载设备结构设计的关键因素,舰载设备摇摆实验耗时耗力,大型设备甚至无法进行摇摆实验,而仿真分析结果的准确性存疑。通过对某型贮存装置摇摆实验下应力测试和强度仿真结果的对比分析,验证了仿真分析结果的准确性。

关键词： 钢制车轮   过盈装配   径向载荷   预应力   强度分析   有限元  

摘要： 为分析商用车钢制车轮辐辋过盈装配应力对径向载荷作用下钢制车轮强度的影响,对轮辐、轮辋间过盈装配产生的应力进行有限元仿真,并施加车轮所受的径向载荷,获得车轮在过盈装配和径向载荷共同作用下的受力状态。研究结果表明:在仅考虑过盈装配、仅考虑径向载荷作用以及同时考虑过盈装配与径向载荷作用这3种情况下,轮辐、轮辋的应力状态有较大差别。当轮辐、轮辋间过盈量为0.8 mm时,轮辐的最大应力较小,高应力区域较小。

关键词： 钨合金   流动应力预测   动态冲击载荷   神经网络   JC本构方程  

摘要： 为建立能有效预测流动应力的神经网络结构,使用霍普金森压杆设备对钨合金圆柱试样进行不同载荷下的冲击实验,获取应变率为2200、3100、4000、4500、5300 s^(-1)及初始温度为25、300、500℃等共15种工况下的应力应变曲线。使用其中12组工况下的数据,以应变、应变率、初始温度作为输入量,流动应力作为输出量,在MATLAB中设计并测试具有不同结构的神经网络的预测能力,其中以Tansig函数作为激活函数的3-6-6-1网络结构具有最好的预测能力。借助统计学参数衡量JC本构方程和所建立神经网络的预测能力,与JC本构方程相比,所建立网络的预测能力更强,其与实验数据平均绝对相对误差仅为0.4209%。此外,通过对剩余3种工况下流动应力的预测证明了网络具有良好的泛化能力。

关键词： 钢结构   桥梁   横向载荷应力  

摘要： 为探究钢结构桥梁所承受的横向载荷应力及影响因素,将以桥梁所承受的应力为基础探究在该环境下桥梁的横向载荷应力变化。从钢结构桥梁的抗疲劳设计角度出发明确常规的抗疲劳设计方法,通过对关键点的分析为实验设计奠定基础,利用实验设计得到影响桥梁横向应力变化的因素。实验结果表明:钢结构的几何尺寸、焊接、受力方式和受力点的分布均会直接影响结构的应力水平,应当加强该方面的管理以提高钢结构桥梁的结构稳定性。