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关键词： 煤与瓦斯突出   动静载荷   应力变化   瓦斯解吸   注爆一体化   突出防治  

摘要： 为了研究多因素耦合作用下,地应力、瓦斯压力、动力扰动对煤与瓦斯突出过程中微裂纹、应力变化、突出速度、突出距离的影响,以颗粒法为基础建立数值模型,模拟煤与瓦斯突出过程。首先对模型施加不同的竖向和水平应力,模拟初始瓦斯压力为1.0 MPa时,煤与瓦斯突出的速度、突出距离、裂纹扩展等特征;然后在竖向应力和水平应力为12 MPa和9.6 MPa的状态下,设置0.25、0.5、1.0、2.0 MPa 4个瓦斯压力梯度,研究瓦斯压力对煤与瓦斯突出过程的影响;最后对前2种模拟环境下未发生煤与瓦斯突出的3组边界条件施加动力荷载,探究动力扰动对煤与瓦斯突出的影响。研究表明:应力主要为煤与瓦斯突出提供动力,加速煤体的破坏,应力越大煤体颗粒突出的速度越快,突出的距离越远;应力主导型的突出中应力在突出孕育、发生的过程中起了主导作用;瓦斯压力可以在一定程度上降低煤与瓦斯突出的难度,但当瓦斯压力过小时,将会限制灾害的发生;动力扰动对煤与瓦斯突出的主要影响是其导致煤岩间裂隙拓展发育,促进瓦斯解吸,当应力水平较低时,动力扰动也可以成为突出发生的诱因。

关键词： 陶瓷基复合材料   薄壁结构   有限元法   热声载荷   Von Mises应力   航空发动机  

摘要： 为有效解决航空发动机薄壁结构热声疲劳强度破坏导致的发动机运行异常难题,采用有限元分析法建立板状结构计算模型,并结合高温行波管试验器上薄壁结构板状试验件的约束条件对该模型施加约束载荷。计算结构危险位置单元在基频处的Von Mises应力以及应变片位置单元的应变值,并与已有试验结果进行对比,验证了动力学模型和计算方法的正确性。以陶瓷基复合材料(CMCs)薄壁结构为研究对象,构建结构动力学响应计算模型,结合结构热模态理论计算结构的模态阵型与频率,完成稳态的温度载荷和有限带宽高斯白噪声的加载。计算热载荷与声载荷联合作用下的结构动力学响应,分析不同声压级和不同温度等因素对板状结构应力/应变响应的影响规律。结果表明:在温度为900℃、声压级为157 dB时,板状结构分别在扩散场加载和行波场90°加载时的Von Mises应力最大;在温度为1500℃、声压级为157 dB时,板状结构在扩散场和行波场90°时的应变最大。

关键词： 寿命预测   Aeran模型   非线性疲劳累积损伤   载荷加载历程   平均应力  

摘要： 针对变幅载荷作用下结构的疲劳损伤和寿命预测问题,基于非线性累积损伤理论,引入载荷交互作用因子和与应力水平相关的实时载荷函数对Aeran模型进行修正,建立了考虑载荷加载历程(包括载荷交互作用和载荷加载顺序)与平均应力的Aeran非线性疲劳累积损伤模型,采用两级加载下30CrMnSiA钢、45钢和16Mn钢的疲劳试验数据进行了验证,并与考虑载荷交互作用的改进Aeran模型和Miner模型进行了对比。结果表明:采用修正的Aeran模型预测得到的归一化疲劳寿命与归一化试验值集中分布在x=y参考线附近,验证了模型的准确性。在3种预测模型中,修正Aeran模型预测寿命的误差因子绝对值的平均值和标准差最小,分别为0.042和0.131,比改进Aeran模型分别小0.021和0.035,比Miner模型分别小0.011和0.099。

关键词： 机械载荷   主片承压应力   应变特性  

摘要： 详细研究了轴向、径向及扭转载荷作用下的主片应力应变特性,针对多轴复合载荷对主片的综合影响进行了系统分析,探讨了不同材料主片在相同载荷条件下的性能差异。通过案例分析,展示了在实际应用中如何通过应力应变特性识别和诊断潜在的故障风险,优化维护策略。

关键词： 航空结构件   铣削   应力波   摩擦力   铣削振动  

摘要： 在航空结构件铣削加工过程中,高速、断续切削载荷在工件和刀具内部以应力波的形式传播,引起工件和刀具内部质点位移,导致工件内部残余应力分布状态受到影响,容易产生介观结构损伤或微裂纹,揭示动态铣削载荷条件下航空结构件内部应力波形成过程是实现工件内部应力状态、介观损伤和微裂纹有效控制的基础和关键。本文进行航空结构件铣削加工实验,获取铣刀的振动加速度信号;根据振动作用下刀齿与工件的瞬时接触模型和切削过程的有限元仿真,获取铣刀刀齿后刀面的等效应力;利用刀齿误差和铣削振动条件下的摩擦力解算模型,揭示刀齿后刀面摩擦力的变化特性,阐明在摩擦力激励作用下铣削被加工工件中应力波的形成过程。

关键词： 碟簧   有限元法   载荷特性   应力分布  

摘要： 矿用碟簧具有规格大、重载、可靠性要求高等使用要求,目前标准无法满足设计需求,采用有限元法计算碟簧载荷特征及整体应力分布等,计算结果与解析解、试验曲线吻合度良好。此方法计算精度高、应用广泛,实用简便,不仅可以指导碟簧载荷性能设计,还可对其整体可靠性进行校核分析。

关键词： 循环载荷   塑性垮塌   热应力棘轮   低周疲劳   压力容器  

摘要： 文章中的反应器局部结构存在着过大的温差,会导致产生很大的热应力,通过设置隔热耐磨衬里、陶瓷纤维毡/纸来减少热量的传递,达到降低温差及热应力的作用。另外,通过有限元法对该局部结构进行温度场和热-机械耦合分析,基于失效模式的设计理念,对其在压力作用下可能会发生的塑性垮塌失效,在压力-温度循环载荷作用下超过安定状态可能会发生的热应力棘轮失效以及低周疲劳失效模式均进行了详细的分析和评定,以确保该结构在使用过程中的安全性。可为压力容器类似设计条件和结构的工程设计提供一定的参考意义。

关键词： 薄膜型围护系统   液体晃荡   载荷反演   应力监测   脉冲-空间叠加法   动态载荷   液货舱  

摘要： [目的]晃荡载荷是围护系统最重要且最复杂的载荷之一，却由于数值模拟和模型试验的简化不能够被准确地计算或测量。为获得准确的晃荡载荷时程特征以及实现围护系统健康实时监测，采用改进逆脉冲-空间叠加法，测量部分结构响应推导出晃荡载荷以及高应力区域（热点）响应。[方法]建立测点位置和晃荡载荷作用位置的反演数学模型，预测多区域载荷；建立晃荡载荷作用位置和热点位置的响应预测数学模型，预测多热点应力。依据杜哈梅积分建立载荷-响应方程，采用Tikhonov正则化方法求解晃荡载荷，根据L曲线法选取目标函数最优正则化参数进而得到晃荡载荷稳定正则解，并对晃荡载荷预测步长展开研究。[结果]晃荡载荷预测精度随载荷复杂度增加而降低，随载荷预测步长减小而增加。所有工况下载荷及热点应力时程曲线与真实值变化趋势一致。通过控制载荷预测步长，能够保证晃荡载荷和热点应力峰值误差分别小于10%和1%。[结论]相较于试验测量和数值模拟的正方法，载荷反演的逆方法为围护系统晃荡载荷获取提供新思路。改进逆脉冲-空间叠加法成功用于LNG运输船围护系统晃荡载荷反演以及热点应力预测，验证了该方法应用于复合材料组合结构的可行性，提供了该方法应用于其他船海结构物的参考。

关键词： 冲击载荷   上颌中切牙   种植体   基台角度   正交试验   有限元分析  

摘要： 目的 探讨种植体长度、直径和基台角度对上颌中切牙周围骨质应力分布的影响,确定最优参数组合。方法 基于CBCT数据,重建口腔上颌三维模型;使用正交表建立有关于长度、直径以及基台角度共16个种植牙三维模型,并与上颌模型和刚体模型组装;利用ANSYS瞬态动力学模块进行有限元分析;最后,对所得应力数据进行正交实验与单因素方差分析。结果 种植体直径对皮质骨最大von Mises应力具有显著性影响(P=0.010),种植体长度(P=0.229)与基台角度(P=0.844)对皮质骨最大von Mises应力无显著性影响,最优参数组合为种植体直径5.0 mm、种植体长度12 mm、基台角度0°。种植体长度(P=0.001)、直径(P=0.011)与基台角度(P=0.013)均对皮质骨最大von Mises应力具有显著性,最优参数组合为种植体长度14 mm、种植体直径5.0 mm、基台角度5°。结论 种植体直径对皮质骨和松质骨应力均有显著影响,临床上应优先选择较大直径以降低应力峰值。种植体长度次之,基台角度影响最小。

关键词： 印制电路板   自由振动   响应特性   数字图像相关  

摘要： 随着航天电子设备向高性能化发展,在随机载荷等因素影响下,电路板的引脚附近容易出现开裂导致电子设备失效。本文以电路板为研究对象,研究随机载荷下电路板振动特性与引脚应力的优化方法。首先,建立包含元器件和引脚的PCB基板有限元仿真模型,计算电路板各阶固有频率和对应振型的理论值;其次,结合数字图像相关(DIC)技术和锤击法,测量电路板各阶固有频率和振型的试验值,与理论值进行对比并计算固有频率的相对误差;然后,基于所建立的有限元模型,对航天电子设备中常见的QFP封装、引脚材料为可伐合金、引脚数为44个、元器件的质量占PCB板总质量35%的电路板进行分析,研究电路板的自由振动特性和随机激励下的强迫振动特性;最后,从电路板层面和引脚层面进行优化,通过调整PCB板厚度、约束条件、封装元器件位置以及引脚出线方式、弯曲角度、横截面积,有效降低引脚的最大应力。研究结果表明,基于理论模型的固有频率和振型计算结果与试验测量值基本一致,验证了理论模型的有效性;在随机载荷作用下,通过适当提高PCB板厚度、引脚弯曲角度和横截面积,以及调整元器件位置和引脚出线方式,印制电路板的所有引脚应力均显著降低,其中引脚的最大应力值从298.5 MPa下降至55.4 MPa,为减小印制电路板的引脚应力,提高电路板的工作可靠性和使用寿命提供了依据。