不锈钢薄板拉深失稳的研究

研究了不锈钢薄板拉深过程中，法兰变形区失稳起皱的临床条件，以及失稳起皱对模具磨损和产品质量的影响。提出了克服失委起皱的具体工艺方法。     

扭力梁内高压成形的起皱行为

为了揭示扭力梁内高压成形时起皱的形成机制,采用实验和数值模拟的方法研究低碳钢扭力梁内高压成形过程支撑压力和补料量对起皱的影响规律;通过数值模拟给出起皱区应力状态,并绘制应力分布轨迹图,从应力分析角度揭示起皱形成机制.结果表明:随着支撑压力的提高,轴向压应力的绝对值下降,失稳起皱趋势降低,当支撑压力超过一个临界值时,皱纹完全消除;随着补料量的增大,轴向压应力的绝对值升高,失稳起皱趋势增大,当补料量超过一个临界值时,开始出现皱纹.对于直径为89 mm、壁厚为2.5 mm低碳钢管材,当支撑内压为30 MPa,补料量为15 mm,为一个合理的加载路径,可以有效避免起皱.     

湖水位壅高条件下堰塞体土料变形特性DEM-PFV耦合模拟研究

我国西南地区多为高山峡谷地貌,易发生滑坡堵江事件,形成堰塞湖。堰塞湖水位壅高过程中,堰塞体为常剪应力路径,即剪应力保持不变,孔隙水压力不断增大。但已有的研究主要集中于固结排水剪和固结不排水剪,与堰塞湖水位壅高过程中的实际应力路径有别,因此开展常剪应力路径下堰塞体材料的变形特性研究,是深入分析湖水位壅高过程中堰塞体动态响应的有效途径。鉴于此,本文以2018年10月11日白格堰塞湖为例,以堰塞体的实际高度、漫顶前的最高堰塞湖水位及湖水位壅高过程中的实际应力路径为基础,基于细观尺度的离散元（DEM）—孔隙有限体积法（PFV）流固耦合方法,从敏感性分析的角度出发,开展了不同围压、不同初始应力条件下堰塞体土料的常剪应力剪数值模拟试验,并从材料的应力应变关系（宏观）及内部接触力（微观）的分布规律等角度出发,揭示了湖水位壅高过程中堰塞体不同位置的变形响应及其微观力学机理。研究表明,湖水位壅高条件下堰塞体土料变形特性受到土料位置、强度和湖水位壅高程度的联合影响。处于堰塞体不同位置的土料,围压与初始应力比条件不同,并且在堰塞体漫顶之前所遭遇的最大孔隙水压力也不同,从而导致在堰塞湖水位壅高过程中,不同位置的堰塞体土料呈现出不同的变形特性,一般呈现由里及外变形逐渐增大的规律。在相同围压条件下,靠近堰塞体上游外缘的土料,初始应力比相对较高,且遭遇的最大孔隙水压力也相对较高,从而在堰塞湖水位壅高过程中其应力路径会穿越失稳线,导致颗粒之间的接触力减弱,从而产生较大的变形,且大变形区的厚度与范围受到初始应力比及最高湖水位的限制。堰塞体内部初始应力比相对外缘较少,在湖水位壅高过程中应力状态穿过失稳线的可能性降低,从而变形也相对较小。     

湖水位壅高条件下堰塞体土料变形特性DEM–PFV耦合模拟研究

中国西南地区多为高山峡谷地貌,易发生滑坡堵江事件,形成堰塞湖。堰塞湖水位壅高过程中,堰塞体为常剪应力路径,即剪应力保持不变,孔隙水压力不断增大。但已有的研究主要集中于固结排水剪和固结不排水剪,与堰塞湖水位壅高过程中的实际应力路径有别,因此开展常剪应力路径下堰塞体材料的变形特性研究,是深入分析湖水位壅高过程中堰塞体动态响应的有效途径。鉴于此,本文以2018年10月11日白格堰塞湖为例,以堰塞体的实际高度、漫顶前的最高堰塞湖水位及湖水位壅高过程中的实际应力路径为基础,基于细观尺度的离散元(DEM)–孔隙有限体积法(PFV)流固耦合方法,从敏感性分析的角度出发,开展了不同围压、不同初始应力条件下堰塞体土料的常剪应力剪数值模拟试验,并从材料的应力应变关系(宏观)及内部接触力(微观)的分布规律等角度出发,揭示了湖水位壅高过程中堰塞体不同位置的变形响应及其微观力学机理。研究表明,湖水位壅高条件下堰塞体土料变形特性受到土料位置、强度和湖水位壅高程度的联合影响。处于堰塞体不同位置的土料,围压与初始应力比条件不同,并且在堰塞体漫顶之前所遭遇的最大孔隙水压力也不同,从而导致在堰塞湖水位壅高过程中,不同位置的堰塞体土料呈现出不同的变形特性,一般呈现由里及外变形逐渐增大的规律。在相同围压条件下,靠近堰塞体上游外缘的土料,初始应力比相对较高,且遭遇的最大孔隙水压力也相对较高,从而在堰塞湖水位壅高过程中其应力路径会穿越失稳线,导致颗粒之间的接触力减弱,从而产生较大的变形,且大变形区的厚度与范围受到初始应力比及最高湖水位的限制。堰塞体内部初始应力比相对外缘较少,在湖水位壅高过程中应力状态穿过失稳线的可能性降低,从而变形也相对较小。     

几种韧性材料的断裂机理及应力参数分析

应用传统强度理论和细观力学方法对几种韧性材料在复合载荷条件下的断裂机理、启裂位置、开裂方向进行了实验分析和应力场计算.结果表明,对应于不同的应变硬化率和复合比,韧性材料的断裂形式和断裂机理会发生变化;钝化变形区应力三维度最大处和锐化变形区剪应力最大处是裂纹的启裂位置;根据启裂点上的最大拉应力方向或最大剪应力方向可预测裂纹的开裂方向;应力状态及相关参数的临界值可作为断裂过程的控制参数.     

汽车发动机罩板冲压成形及回弹过程的数值模拟

以汽车发动机罩板为研究对象,根据板料成形及回弹过程数值算法,利用商业软件Pamstamp,数值模拟研究了发动机罩板冲压成形及回弹过程,根据模拟结果对回弹及残余应力分布作了分析.结果显示,发动机罩板在成形过程中没有产生裂纹和起皱,回弹后在中部区域引起较大鼓动,其原因是在残余压应力作用下产生的板料弹性失稳.     

循环荷载下冻融路基黏土长期塑性行为

采用室内试验的方法,考察了冻融循环次数和应力水平对路基土静剪切强度和塑性变形的影响规律。结果表明：围压降低和冻融循环的累积导致路基土静剪切强度发生衰减,且当动应力水平升高时,路基土的永久变形逐渐由塑性安定向塑性蠕变或增量失稳状态发展。综合分析测试结果,明确了避免冻融路基土永久变形出现失稳状态的临界应力水平和各类型判别准则,提出了考虑围压和冻融循环次数的临界动应力描述公式,并以动应力产生的剪应力与抗剪强度的比值表征剪切作用,建立并验证了适用于冻融路基黏土永久变形的力学-经验模型。本文研究成果可为季冻区路基的稳定及耐久运营予以理论支持。     

剪切梁式传感器结构的初步分析

本文用有限单元法对剪切梁式传感器的应力状态、变形状态进行了初步分析。得出了盲孔底部的剪应力分布;盲孔底部的最大剪应力的等剪应力区;盲孔庙部的主应力和主应力倾角分布。根据计算分析,提出了传感器较合理的结构形式及电阻应变片的粘贴部位与方向。     

压力容器角变形的应力分析

本文探讨了带角变形的压力容器坒内的应力状态。对园柱形模型平衡的分析,说明如膜应力和剪应力在容器坒内为常数,容器的形状必然是完整的园柱形而没有任何几何缺陷。角变形或其他几何缺陷的存在,造成膜应力和剪应力沿着器坒而变化。本文利用卡氏定理对带着角变形的园柱形模型容器作了分析。分析结果说明,焊缝上的局部曲率的弧长是决定焊缝所受弯曲应力的主要因素。文中并给出计算弯曲应力的近似公式。     

建筑物载荷作用下采动残余空隙区变形机理与探测分析

为了分析建筑物载荷作用下采动残余空隙区失稳机理,建立了采动残余空隙区覆岩结构稳定条件。分析结果表明:建筑物附加应力作用下采动残余空隙区岩块的下滑力增大,而抗滑力基本不变,岩块容易表现出滑落压密下沉。结合义马某矿采动塌陷区地表建筑损坏情况,采用高密度电阻率层析成像技术,确定了采动残余空隙区的分布范围,通过计算残余空隙区附加应力值,分析了造成建筑物不同损害程度的原因。采动残余空隙区失稳机理及探测数据表明:采动残余变形与所受附加应力的大小相关,附加应力随埋深增加而递减,采动残余空隙的分布深度及承受的建筑物附加应力值是判断其是否再次失稳的依据。     

盒形件拉深过程中法兰区应力解析

为定量研究盒形件成形的理论，根据盒形件拉深变形的特点，在假设法兰圆角区剪应力零线上质点的变形规律与四转角组成的轴对称拉深件相同的前提下，得到了盒形件法兰变形区定量应力解析解．通过对一盒形拉深件具体实例计算分析表明，理论解析与有限元模拟结果吻合较好，验证了该方法的可靠性．     

盒形件拉深过程中法兰区应力解析

为定量研究盒形件成形的理论,根据盒形件拉深变形的特点,在假设法兰圆角区剪应力零线上质点的变形规律与四转角组成的轴对称拉深件相同的前提下,得到了盒形件法兰变形区定量应力解析解.通过对一盒形拉深件具体实例计算分析表明,理论解析与有限元模拟结果吻合较好,验证了该方法的可靠性.     

渣罐复合应力的有限元分析

渣罐是用来盛放热态钢渣的.在热态钢渣以及钢渣和罐体自重作用下,渣罐会产生由温度引起的热应力和由重力作用引起的重力应力.鉴于渣罐形状的不规则,利用材料力学或解析方法计算应力,或利用测试的方法得到应力都较为困难.目前,求得渣罐应力最为有效的方法是采用有限单元法.利用有限单元法来求解渣罐在工作时的两种应力.所得到的分析结果,有利于渣罐的强度设计和现场使用.     

铝合金三维铣削加工的有限元模拟与分析

针对铝合金材料7050T7451的铣削加工，将刀具视为刚体，前刀面和切屑间的摩擦定义为材料流应
力的函数，采用商业有限元软件DEFORM3D，建立了能够反应实际铣削状态的三维铣削模型.利用该模型模
拟了切屑的形成过程，获得了与实际切屑相似的屑形.通过分析铣削过程中的三维铣削力的变化，揭示了
刀 屑的接触长度.对应力、应变和切削温度分布的分析表明，应力主要集中在第一剪切区，而应变和温
度的最大值在刀 屑接触面上.     

悬臂T梁剪力滞现象的圣维南解析解

应用辛弹性力学的方法,将悬臂T梁的翼缘简化为平面应力板,推导了悬臂T梁在端部集中荷载、满跨均布荷载与线性荷载作用下宽翼缘部分的圣维南解析解,首次得到了闭合的多项式形式的圣维南解析解表达式。以一宽翼缘悬臂T梁为例,分别用推导出的解析解公式和有限元软件对此梁剪力滞系数进行了计算对比,验证了解析解表达式的正确性。这种方法丰富了悬臂T梁桥剪力滞的理论分析和简化计算。     

分级加载条件下的锯齿状结构面剪切松弛特性

为研究结构面的剪切应力松弛特性,采用水泥砂浆浇筑成不同角度的结构面试样,利用岩石双轴流变试验机对规则齿形结构面进行不同剪切应力水平下的松弛试验,试验结果表明:结构面剪切应力松弛曲线可以分为瞬时、减速和稳态3个阶段;依据松弛曲线特征,考虑模型参数的时间相关性,将粘滞系数看作是与时间有关的非定常参数,建立非线性Maxwell松弛方程,与试验曲线拟合结果比较理想,得到了初始粘滞系数与剪应力水平的关系;根据松弛应力随剪应力水平的变化规律,及蠕变确定长期强度的机理,提出了应力松弛试验确定长期强度的方法,即松弛应力峰值对应的剪应力为结构面的长期强度.     

接触面等应力增量比路径单剪试验及模型研究

为研究等应力增量比路径下土与结构接触面力学特性,进行高塑性粘土与混凝土接触面等应力增量比路径单剪试验,获得不同应力路径下应力应变关系曲线。试验结果表明,高塑性粘土能够较好地适应大变形,接触面剪应力与切向应变关系呈剪切硬化型曲线,法向剪胀不明显;接触面剪切强度与应力路径无关,应力应变关系与应力路径密切相关;初始法向应力一定,应力增量比越小,剪应力增长越快,对应的破坏剪应力也越高;无剪胀发生情况下,法向应变与法向应力关系曲线与单向压缩试验具有一致性;应力比与切向应变呈良好的双曲线关系。在试验研究的基础上,基于广义位势理论,将土与结构接触面问题看着应力空间上的二维数学问题,采用塑性状态方程代替传统的屈服面,建立了双重势面接触面弹塑性模型。模型能够反映应力路径、初始法向应力对接触面力学特性的影响,具有一般性,参数能够通过试验完全确定,可以方便地应用于有限元分析,具有一定的应用推广价值。     

轴承淬硬钢硬车残余应力有限元仿真分析及实验验证

高速、小余量、硬车削是轴承淬硬钢加工的重要发展方向。为了研究小进给条件下轴承淬硬钢硬车加工后表层残余应力的分布问题,采用二维有限元方法对轴承淬硬钢AISI 52100硬车加工过程进行了仿真,获得了加工后材料表层残余应力。基于Konti Cut用户子程序对稳态切削过程进行建模,并对加工后的表面残余应力进行了预测。通过不同加工参数下的残余应力仿真与实验对比,得出仿真与实验预测趋势基本一致的结论,在工件表层0.02～0.06mm以上形成了较大数值的残余压应力。     

Numerical analysis and experimental studies of membrane wrinkles

Wrinkling patterns and the rules of wrinkling formation and expansion were analyzed in this paper. Direct disturbing method,a numerical method for membrane wrinkling analysis,was established based on finite element programme. The experimental results using photogrammetric procedure were compared with numerical analysis results. It is shown that the reasonable wrinkling deformation can be obtained by rational mesh density and timely removes the initial flaw during analysis. Wrinkles firstly appear on the left and right sides then extend to the membrane center,and the wrinkling amplitude increases with shear displacement. Results from both of the experiments and numerical analysis have a good agreement,which verifies the rationality of the numerical analysis method.     

Analysis on membrane wrinkling using stress extremum method

A stress extremum method is developed based on Von Karman equations for analysis of membrane wrinkles in this paper.A mechanical model is also established for analyzing shear membrane wrinkles.Expressi...