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关键词： R槽壳   弯曲载荷   角裂纹   J2积分   应力强度因子  

摘要： 为了求解拉伸和弯曲载荷作用下裂纹截面上多个不同的奇异应力场的应力强度因子,在断裂力学理论基础上,运用J2积分法和材料力学中平截面假设,以含R槽方形壳对称穿透角裂纹的应力强度因子为例进行分析研究。结果表明,J2积分法以及材料力学中平截面假设可用于确定拉伸和弯曲载荷作用下裂纹截面不同应力场对应的应力强度因子;提出的不同应力强度因子之间的关系式简化了具有复杂裂纹的含裂纹工程构件的应力强度因子求解,为解决复杂应力场所对应的应力强度因子问题提供了思路。同时将有限元解与本研究解进行了比较,两者吻合较好。

关键词： 轴箱轴承   轴向载荷   接触应力   轨距   修形方式   轴向游隙   高速列车  

摘要： 变轨距转向架轮轴装配关系为间隙配合,与传统转向架轴箱轴承相比,其轴箱轴承承受的轴向载荷更大,需考虑轴向载荷对轴承接触应力的影响。文章采用仿真软件Romax建立某1435/1520 mm高速变轨距转向架轴箱轴承仿真模型,考虑轴向载荷时不同轨距、不同滚子修形方式和不同轴向游隙对滚子与内圈接触应力的影响。计算结果表明:当轨道为宽轨时,轴承承受轴向载荷后,轴承接触应力情况比轨道为标准轨时更严重,并且未修形滚子的最大接触应力不满足标准要求;轴承承受轴向载荷后,4种修形滚子比未修形滚子均能降低最大接触应力和应力集中系数,其中对数修形滚子承受轴向载荷的能力优于其他3种修形滚子;当轴承承受轴向载荷后,最佳轴向游隙会继续向负游隙方向减小。

关键词： 冲击载荷   预紧力   锚固方式   动态断裂韧性   阻裂效应  

摘要： 在采动应力、冲击动载作用下,深部巷道围岩原生裂隙进行发育、扩展、失稳是深部围岩动力灾害的重要诱因,通过锚杆支护增加破碎围岩完整性,抑制原生裂隙的再度扩展是预防围岩动力灾害的重要手段。为此,采用分离式霍普金森压杆试验系统开展端锚、全锚、让压+端锚3种锚固方式及端头锚固不同预紧力矩条件下预应力锚杆CCNBD试件的冲击动载试验,分析了预应力锚杆对岩体动态断裂韧性、裂纹起裂时间、裂纹扩展速度的影响规律,揭示冲击载荷作用下预应力锚杆锚固阻裂效应。研究结果表明:(1)预应力锚杆阻裂效应表现为提高岩体动态断裂韧性、延缓裂纹起裂时间与降低裂纹扩展速度;(2)高预紧力端头锚固与全长锚固均有助于锚杆发挥锚固阻裂效应,其强化顺序依次为全长锚固>端头锚固>让压+端头锚固,后者因让压结构补偿了裂纹扩展空间,弱化了锚固阻裂效应;(3)冲击载荷作用下加锚岩体变形破坏过程具有裂纹孕育阶段、裂纹扩展阶段、锚杆承载阶段3个阶段,高预紧力矩与全长锚固时锚杆轴向应力在裂纹扩展阶段增速最明显,锚杆锚固阻裂效应最明显。研究成果对深部动载巷道锚固支护工程具有一定的理论指导及借鉴意义。

关键词： 扳边   挠性管板   火管锅壳锅炉   应力   分类   评定  

摘要： 挠性管板扳边应力比布管区应力大得多,在管板设计计算中应重点考虑。GB/T 16508—2013 《锅壳锅炉》和SH/T 3158—2009 《石油化工管壳式余热锅炉》仅给出了挠性管板扳边结构设计的指导意见和适用范围,没有给出扳边部位的强度计算方法。有关挠性管板应力分析的文献也未给出只考虑压力载荷作用下扳边应力的分类和评定。以1台火管锅壳锅炉为例,对其变形进行分析,建立了5个扳边应力计算有限元模型,研究了在只承受壳程压力载荷下,挠性管板扳边的应力分类和评定。结果认为,挠性管板扳边应力为典型的二次应力,其薄膜应力加弯曲应力应按二次应力进行评定。

关键词： BGA焊点   功率循环载荷   正交试验   回归分析   应力与应变  

摘要： 建立了球栅阵列封装(ball grid array,BGA)焊点有限元分析模型,基于ANAND本构方程,分析了BGA焊点在功率循环载荷下应力与应变的分布情况,并搭建试验平台,完成了功率循环载荷下BGA封装器件应力与应变的测量试验,验证了仿真分析的可行性.选取焊点高度、焊点直径、焊盘直径和FR4基板厚度完成了正交试验分析,通过非线性回归分析得到高拟合度的BGA焊点功率循环应力量化评价模型.结果表明,BGA焊点结构参数对焊点应力影响大小排序为焊盘直径、FR4基板厚度、焊点直径和焊点高度,焊盘直径对BGA焊点应力影响显著,焊点直径、焊点高度和FR4基板厚度对BGA焊点应力影响不显著;最优参数水平组合为焊点高度0.39 mm、焊点直径0.42 mm、焊盘直径0.34 mm和FR4基板厚度0.8 mm,最优水平组合下BGA焊点应力与应变明显降低.创新点:(1)基于ANAND本构方程,模拟分析了BGA焊点在功率循环载荷下应力与应变分布.(2)分析了结构参数对焊点应力的影响显著性,并通过优化模型结构参数获得最佳结构参数组合.(3)通过非线性回归分析获得BGA焊点功率循环应力与结构参数之间的量化评价模型.

关键词： 环焊缝   裂纹   应力强度因子   全尺寸弯曲试验   快速评估  

摘要： 裂纹缺陷是众多环焊缝缺陷中危险性最大的缺陷之一。油气管道在经过地质条件较差的区域时,当遭遇自然灾害,管道除内压作用外,还会承受额外的弯曲载荷,由此引起的大跨度管道弯曲变形容易引起环焊缝裂纹扩展,导致管道破裂。基于大量环焊缝裂纹有限元数据,拟合出了裂纹尖端应力强度因子的工程评估公式。按照子模型分析方法可以快速获得有限元结果数据且能保证精度,是一种高效获取全尺寸弯曲管道中裂纹应力强度因子拟合数据的方法。结合API 579中提供的环向裂纹应力强度因子理论公式,对应力强度因子计算公式进行了拟合,裂纹尺寸范围为0.03

关键词： 点载荷   压头角度   应力分布   理论分析   数值模拟  

摘要： 为研究压头角度造成点载荷试验结果差异的原因,采用理论分析和数值模拟方法研究压头角度不同时点载荷作用下煤岩体内部的应力分布规律。研究发现:在不同角度压头作用下煤岩体内部均产生压应力和拉应力;在垂直和水平剖面上,垂直应力分别呈现“倒置双峰形”和“圆环状”;加载点附近煤岩体受到各个方向的压应力作用,且随着与加载点距离的增大而减小,在加载点一定距离内受到垂直加载轴方向的水平拉应力和竖直拉应力,水平拉应力区呈圆球状。研究不同角度压头作用下煤岩体的应力状态,发现压头角度对应力分布形式影响较小,但在小角度压头作用下煤岩体内应力集中更加强烈,进而影响煤岩体试样破坏时应力值。

关键词： 高速磁浮列车   光纤光栅传感器   高速解调   载荷及动应力监测  

摘要： 为满足高速磁浮列车关键结构状态的实时监测需求,文章介绍了一种适用于高速磁浮列车特殊运用环境及结构特点的基于光纤光栅传感网络的载荷及动应力监测系统。首先分析了光纤光栅传感器可用于检测载荷及动应力的物理机理,其次介绍了监测系统的整体设计以及光纤光栅传感器、解调系统等重要组成部分的工作原理及特征参数,最后进行了车载试验与数据分析,验证了所设计的光纤光栅监测系统用于高速磁浮列车关键结构载荷及动应力实时监测的有效性与准确性。

关键词： 碟形弹簧   有限元分析   载荷-位移特性   应力-位移特性  

摘要： 利用ANSYS Workbench和弹塑性材料模型对碟形弹簧的载荷-位移特性和应力-位移特性进行了有限元分析,并与A-L法的理论解进行了对比。在此基础上,研究了不同的齿槽圆角和齿槽宽度对载荷-位移和应力-位移特性的影响。分析结果表明,在塑性变形阶段,有限元分析结果与A-L法的理论值差异较大。相对于A-L法,有限元法与实测值更加吻合。增大齿槽圆角会使载荷增加,增大齿槽宽度会使载荷减小。不同的齿槽圆角和齿槽宽度都会对碟簧截面四个角点的主应力有一定的影响,这为碟形弹簧的设计提供了理论依据。

关键词： 下颌骨   下牙列   牙周膜   有限元建模   动态加载  

摘要： 目的:研究并完善基于锥形束CT(CBCT)图像的牙列、颌骨和牙周膜的三维有限元建模方法,分析模拟咀嚼动态加载时的应力分布。方法:选择一名牙列整齐、无牙体缺失、牙周健康的女性志愿者,用CBCT扫描头骨,从图像中提取下牙列与下颌骨模型,修复缺陷并进行曲面优化,对牙周膜建模并装配各部分构成三维实体模型,接着定义材料属性、划分网格、设置约束、施加载荷,分析牙列与周围骨组织在动态载荷作用下的应力分布。结果:成功构建人体下牙列、牙周膜和下颌骨的三维有限元模型。在动态加载下,等效应力峰值(44.73 MPa)位于下颌第一磨牙牙根处,牙周膜与牙颌骨在斜向载荷下会出现应力集中现象。结论:利用CBCT扫描结合多种软件可建立仿真度良好的下颌三维有限元模型,适用于后续生物力学研究。在Mimics软件中用不同阈值提取模型可使结果更精细。减小颊尖倾斜度降低受到的剪切力可改善应力集中现象。