等厚双层涂层材料受切向集中力作用的三维理论解

基于三维弹性问题Papkovitch一般解和半无限体表面受切向集中力作用的基本解,通过利用镜像点方法和Dirichlet等值性原理,推导了等厚双层涂层材料受切向集中力作用的显式理论解.该理论解是以固定在各镜像点上的局部坐标系下的位移函数的形式给出的.由于载荷点通过涂层自由表面和界面的反复映射,可产生无穷多个镜像点,但最后的数值验算表明,我们只需考虑有限个镜像点,即可获得足够精度的解,这不仅说明推导的正确性,而且也表明只有前面几个镜像点的位移函数才对结果有较大影响.该理论解还可用作格林函数,进一步求解复杂问题的理论解.     

硅晶圆磨削减薄工艺的磨削力模型

硅晶圆磨削减薄是一种有别于传统磨削的材料加工方式。磨削减薄过程中,硅晶圆和砂轮同时绕旋转轴旋转,砂轮沿垂直方向连续进给去除材料,其中磨削力是磨削质量的决定性因素。目前,尚缺少一个用于硅晶圆磨削减薄工艺的磨削力预测模型。为了得到磨削力模型,分析了磨削减薄过程中的硅晶圆材料去除机理,将磨削力分为摩擦力和切屑力,考虑了磨粒运动轨迹,分别计算了单颗磨粒在法向和切向上的摩擦力和切屑力,最后基于有效磨粒总数建立了总磨削力模型。模型综合考虑了磨削参数、砂轮和硅晶圆的几何参数和材料性质对磨削力的影响。讨论了砂轮进给速度、晶圆转速和砂轮转速三个主要磨削参数对磨削力的影响,讨论了硅晶圆上晶向对磨削力的影响,给出了磨削力在硅晶圆面上沿径向的分布情况。     

SENSITIVITY ANALYSIS BASED ON THE FORCE METHOD FOR DEPLOYABLE CABLE-STIFFENED STRUCTURES

The force method is an ideal structural analysis tool when dealing with prestress and internal mobility. This paper presents a sensitivity analysis for the internal forces and nodal displacements of a structure with respect to key design variables such as structural configurations, member cross-sectional areas and material parameters, etc, this analysis, though limited to small displacements and rotations of liner elastic structures, provides a useful tool in the structural design process for tasks such as minimizing weight, maximizing stiffness or achieving a better distribution of prestress. The method proposed is applied to the optimization of a cable-stiffened deployable mast, where the lowest mass has been sought subject to a given stiffness requirement.     

侧风环境下高速列车外部流场数值模拟方法研究

该文基于有限体积法的CFD 软件以及块结构化和四面体非结构化网格,采用三维常物性定常不可压缩流动N-S 方程的SIMPLE 算法,利用国外典型模型试验数据对ICE2 高速列车侧风环境下的空气绕流进行了数值模拟方法研究。结果表明:四面体非结构化和块结构化网格一样均能得到较好的结果,同时采用二次非线性高雷诺数k-ε模型和MARS差分格式的数值结果与试验数据吻合较好,从而验证了数值方法的正确性。在此基础上进行了四面体非结构化网格的独立性研究,得出适宜的网格总数和固壁法向第一层网格厚度合理的取值。该文确定的数值计算方法和四面体非结构化网格划分方法可用于复杂几何外形高速列车的数值模拟。     

任意分布轴力作用下框架柱弹性稳定的实用解法

该文根据等效负刚度相等的原则,建立了框架柱中力与柱顶力之间的等效关系,推导了等效力系数的计算公式。通过该系数,可以将柱中力折算到柱顶,直接通过规范查取计算长度系数验算框架的整体稳定,而不需要重新对计算长度系数进行折算。进一步提出了等效力法,该方法可以很好的解决框架变多次轴力问题,具有很好的精度,满足工程应用的要求。对于变轴力非对称框架,用等效力法推导了考虑柱间支援作用之后的计算长度系数计算公式,并通过算例进行了验证。研究结果表明:等效力法具有很好的精度和准确性,可供工程设计及理论计算使用。     

车辐式屋盖结构的一种索力识别方法的误差研究

基于一种由静力位移测量值识别车辐式结构索力的方法,该文评估了位移测量误差对于索力识别结果的影响,用数值计算及理论推导得到了二者的关系。索力识别误差是位移测量误差的单调函数。在位移值远大于测量误差时,该函数接近线性,否则有明显的非线性。在误差幅值相同的情况下,选择不同的加载及测量方案,索力识别的精度是不同的：单位荷载产生的节点位移越大,索力识别结果的误差就越小。对多种加载-测量方案进行了比选,归纳了制定索力识别方案时应遵循的原则：加载方案应使结构的几何刚度发挥主要作用。对车辐式结构而言,在荷载总量一定的情况下,在半跨或1/4跨布置荷载能获得较好的索力识别结果。     

一种基于静力位移测量值的车辐式屋盖结构索力识别方法

该文从车辐式张拉屋盖结构的组成特点出发,提出了一种基于静力位移测量值的索力识别方法。首先通过测量屋盖结构的几何位形,建立有限元模型。然后给真实结构施加特定荷载并测量加载点位移。给有限元模型施加同样的荷载并计算其位移。通过比较计算和实测的位移值,修正并迭代有限元模型中拉索的预应力;当计算位移与实测位移一致时就获得了拉索的真实内力。该方法只需要测量加载的自由度所对应的位移,能够在通用有限元软件ANSYS上进行索力识别,计算结果准确。     

相变材料作为驱动力在航天器上的研究与应用

大多数相变材料由固相转变为液相时,吸收相变潜热,相变材料体积膨胀;从液相转变为固相时放出相变潜热,体积缩小。利用相变材料的这种体积随相变而变化的特性,将一定量的相变材料封装在密闭容器中,通过环境温度引起相变材料相变,相变过程中因体积变化产生的力,为某些需要微小位移量的运动机构提供驱动动力。最后,实例说明相变材料这种特性在航天器微驱动上的应用。     

全直桩码头横向水平力分配计算方法探讨

高桩码头桩基的设计需要考虑作用在码头上水平荷载的影响. 该文分析了国内外关于高桩码头水平力分配的计算方法, 针对全直桩码头的特点, 假定码头上部结构为刚体, 码头平台在水平力作用下绕刚度中心转动, 并考虑桩顶纵向变位的影响, 推导得出了全直桩码头水平力分配的计算公式. 结合工程实例, 将该文公式与有限元方法、我国港工规范查表法进行了比较分析. 计算结果表明该文公式与有限元方法所得结果吻合较好, 与规范查表法所得结果最大相差约8%.     

刚结点转变为铰结点后内力重分布的简捷计算法

基于最小势能原理,建立了刚架结构的间接荷载效应矩阵。将间接荷载效应矩阵转化为约束矩阵后,根据约束矩阵的性质,推导了刚结点转变为铰结点时约束矩阵自身的传递规律。将约束矩阵中导出的重分布弯矩向量与初始弯矩向量进行叠加,即可得到新刚架结构的内力。因为避免了刚度矩阵的再次形成与分解、计算结点位移等中间过程,所以使计算量大幅度减少。算例表明该文提出的简洁方法是正确、可靠和有效的。