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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： 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： 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。

关键词： 水锤载荷   应力分析   CAESAR  

摘要： 为保证管路系统的安全性和有效性,采用等效静态载荷的方法分析水锤载荷对管路的影响,将水锤载荷以静载荷的方式输入CAESARⅡ软件中,校核管材应力与支架受力。结果表明:水锤载荷会使管材应力超标,存在管路爆裂的危险。在初始设计时应着重考虑水锤载荷的影响,通过延长阀门开启时间或添加限位支架等方式减少其危害。研究成果可为浮式生产储油卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)管路系统的设计提供一定参考。

关键词： 云爆装置   高温载荷   温度应力   数值模拟  

摘要： 为研究高温环境对云爆装置性能的影响,利用有限元方法对高温载荷作用下云爆装置的温度应力进行了数值模拟,分析云爆装置温度及应力分布状态以及随时间的变化规律,研究了衬层对装药热应力的影响,并进行了试验验证。结果表明:针对本文中直径120mm的云爆装置,向壳体施加70℃温度载荷后,装药升温过程所需时长为1 800s,随时间增加,装药及壳体热应力呈现“快速增长-增长放缓-趋于稳定”的变化过程,且装药及壳体最大应力值均小于其屈服极限;装药内部热应力呈现边缘大于中心的分布规律,增加衬层有利于降低装药热应力。

关键词： 弹簧   应力松弛   在线测量   周期试验法   连续试验法   测试效率  

摘要： 目的 准确高效地测量弹簧在应力松弛试验过程中的载荷。方法 针对周期试验法中繁琐的拆装工作和连续试验法中测试效率偏低的难点问题,以周期试验法中可以让“弹簧的总形变量在短时间内发生变化”的事实为依据,通过驱使待测弹簧进一步发生少量变形,将待测弹簧承受的准不变载荷转换为缓冲弹簧的连续变化载荷进行测量。测量后分别对直线进行拟合,便可求得驱动力F_(0),进而可以计算出待测弹簧处于装夹状态时所承受的载荷。结果 得到了一种在应力松弛过程中测量弹簧载荷的新方法,并结合螺旋压缩弹簧的结构特点,介绍了该方法的2种实现方式。当置信度为0.95时,测试结果的置信区间在±2%内,说明测量结果具有较高的可信度。结论 实践应用表明,在周期试验法中,采用该方法能够避免繁琐的拆装过程,有利于降低人为误差;在连续试验法中,采用该方法可以提高测试效率,从而有效地解决应力松弛试验中的载荷测试难题。

关键词： 晶闸管   大载荷碟簧   应力松弛   可靠性  

摘要： 为研究晶闸管压接用大载荷碟簧在高温高负荷工作环境下的应力松弛情况,开展了大载荷碟簧静强度计算和工作应力仿真分析。针对传统弹簧应力松弛测量装置的缺点,自行设计和搭建了适合大载荷碟簧应力松弛试验的测试系统,可真实模拟大载荷碟簧实际工作环境。开展了进口51CrV4材质和国产50CrVA材质大载荷碟簧负荷-时间的变化曲线的精确测量,拟合出两者松弛变化量与时间对数的关系方程,计算了服役40年后的松弛变化量分别为3.3%、0.7%,验证了晶闸管压接用大载荷碟簧长期工作可靠性。

关键词： 轴向载荷   无损检测   应力波   时域波形   实验系统  

摘要： 轴向载荷是反映锚杆支护初期支护质量和后期支护效果的重要指标。目前锚杆轴向载荷测试实验教学中多采用传统的机械式测试设备,有待开展新型无损测试实验系统和教学手段。为解决该问题,研发了仿工程条件锚杆轴向载荷应力波法测试实验系统,通过设置轴向加载模块参数,并进行应力波信号的采集与处理,可将实验所得时域波形图划分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型,分别对应低、中、高三种轴向载荷,实现锚杆轴向载荷的判定。该套实验系统可将矿业工程学科前沿知识运用到实践教学中,开展模拟工程现场锚杆的轴向载荷无损检测实验,拓展了锚杆支护无损检测实践教学方法。

关键词： 石英坩埚   气孔   深径比   裂纹形状   应力强度因子   有限元模拟  

摘要： 连续拉晶用石英坩埚的内壁会随拉晶次数的增多而形成更多的气泡,易在晶体中产生位错和侵蚀性硅熔体,导致坩埚随时间溶解和腐蚀等。为研究侵蚀性硅熔体与气泡相互作用对坩埚的影响,研究人员期望对石英坩埚的性能进行原位观察,然而,单晶炉内的极端高温环境使得很难通过实验手段对其内部进行研究。本文以石英坩埚内表面气孔-裂纹为研究对象,采用有限元模拟获得了高温循环载荷下石英坩埚不同气孔形态、裂纹形状和裂纹倾斜角度的各拉晶阶段应力强度因子(KⅠ、KⅡ、KⅢ),分析了总应力强度因子的分布规律。结果表明:随着裂纹倾斜角的增加,KΙ值呈现逐渐减小的趋势,KⅢ值呈现先增大后减小的趋势,且KⅢ值沿倾斜角45°对称;随气孔深径比增大,KΙ值呈现减小趋势,且减小速率以深径比等于1为界有明显的增大,KⅢKΙ,说明裂纹主导形式为Ⅰ型;裂纹形状比对KΙ或KШ值影响显著,形状比越小,裂纹尖端应力强度因子值越大;当倾斜角为0°时,总应力强度因子K值最大,此时裂纹扩展趋势最强,对石英坩埚危害最高;此外,连续拉晶下放肩阶段的总应力强度因子总是大于等径、收尾、冷却阶段。仿真结果对实际生产有一定的理论指导意义。