正交异性光弹性应力分析方法研究

本文建立了正交异性光弹性应力分析的实验边界元混合解法并编制了相应的程序系统BE-MSC.该方法仅需模型边界结点处等差线一项实验数据即可实施应力的分离。它还十分适用于存在初应力的模型材料光弹性分析问题。最后对正交异性对径受压圆盘进行了光弹性应力实例分析。      

正交异性圆锥壳波传播问题的特征线法研究

本文采用广义特征线理论研究正交异性圆锥壳受冲击载荷作用下的波动问题，给出了数值积分采用的相容方程，为具体分析相应问题的波传规律提供了计算模型。     

用双剪屈服准则解刚塑性体轴对称平面应力问题

本文应用双剪屈服准则，用特征线法求解了刚塑性体轴对称平面应力问题，给出薄圆环在内孔壁受压扩孔的算例，结果表明，计算过程比应用Ｍｉｓｅｓ屈服准则简便，计算结果有较好的精度。     

杂交有限条法及其在正交异性板上的应用

本文建立了一种杂交有限条法,并应用于各向同性板和各向异性板。这工作是基于修正余能原理进行的。在有限条列式的过程中,在条中假设应力场而在条的边界上假设位移场。数值计算表明,过种方法是合理的,能较快地逼近准确解。      

裂纹稳态扩展下正交异性材料的动应力强度因子K_(Ⅲ)解答

研究了无限大正交异性材料中半无限长Ⅲ型裂纹的动态扩展问题。裂纹尖端附近的应力和位移被表达为解析复函数的形式,而复函数可以表达为幂级数的形式,幂级数的系数由研究问题的边界条件来确定。这样就给出了裂纹尖端附近的应力分量和位移分量的简单近似表达式,由推导出的动应力分量和动位移分量可以退化为其在各向同性材料静态断裂问题中的情况。最后,裂纹扩展特性由裂纹几何参数和裂纹扩展速度来反映出来,相同的几何参数情况下,裂纹扩展愈快,裂纹尖端附近的最大应力分量和最大位移分量愈大。     

轮载作用下正交异性钢桥面板构造细节受力特征及机理研究

为明确正交异性钢桥面板(OSD)构造细节的轮载局部应力效应及受力特征,开展了横桥向3个典型工况的货车加载试验和有限元分析,记录了货车低速通行下OSD构造细节的应力时程,研究了构造细节轮载应力行为和机理。研究表明：OSD构造细节轮载局部应力效应显著,构造细节的明显加载效应局限在横桥向轮载中心两侧各1倍纵肋中心距范围,表明OSD疲劳研究无须考虑货车左右轮或相邻车道货车并行的叠加效应。在显著局部应力范围内,货车每个车轴在纵肋-面板(RD)构造细节产生一个应力循环;跨肋式是RD、纵肋-横隔板(RF)焊缝和弧形切口(Cutout)构造细节横桥向最不利轮载位置。轮载作用下沿横桥向,RD面板侧以面板受纵肋腹板支承的连续梁受力为机理,纵肋侧以RD两侧面板和纵肋的弯矩平衡受力为机理;纵肋-横隔板纵肋侧(RF-R)构造细节以横隔板支承的连续梁支点负弯矩受力为机理;纵肋-横隔板横隔板侧(RF-F)构造细节以位于横隔板腹板上方受压为机理;弧形切口细节以空腹桁架竖杆受压为机理。明确的轮载应力局部范围和机理,能简化OSD结构疲劳有限元分析,有助于改善OSD结构抗疲劳设计。     

位移边界条件下正交异性材料界面上的不对称扩展裂纹

根据平面波动方程的函数不变解思想,给出正交异性体反平面运动方程位移的不变解,导出具有任意自相似指数的问题解的一般表示,由此把正交异性体中不对称扩展界面裂纹的位移边界问题化为寻求单一未知函数的问题,此函数只需满足具体问题的边界条件。给出了实例,通过线性叠加,可以求得任意复杂位移边界条件下的解。     

裂纹稳态扩展下正交异性材料的动应力强度因子KⅢ解答

研究了无限大正交异性材料中半无限长Ⅲ型裂纹的动态扩展问题.裂纹尖端附近的应力和位移被表达为解析复函数的形式,而复函数可以表达为幂级数的形式,幂级数的系数由研究问题的边界条件来确定.这样就给出了裂纹尖端附近的应力分量和位移分量的简单近似表达式,由推导出的动应力分量和动位移分量可以退化为其在各向同性材料静态断裂问题中的情况.最后,裂纹扩展特性由裂纹几何参数和裂纹扩展速度来反映出来,相同的几何参数情况下,裂纹扩展愈快,裂纹尖端附近的最大应力分量和最大位移分量愈大.     

正交异性钢桥面板肋-面板焊缝疲劳验算的应力分析模型评估

以天津塘沽海河大桥的正交异性钢桥面板为例,建立钢箱梁节段的有限元分析(FEA)模型、简化FEA模型和基于钢箱梁节段的子模型进行肋-面板焊缝疲劳应力分析模型的评估。计算结果表明:对于远离纵腹板处的肋-面板焊缝,通过提高简化FEA模型中横隔板高度和约束横隔板底部翼缘的方式可减小与钢箱梁节段FEA模型结果的误差;对于靠近纵腹板处的肋-面板焊缝,所有简化FEA模型的应力计算结果均低于钢箱梁节段FEA模型的结果,且误差超过23%。基于钢箱梁节段的三跨子模型可以准确地给出钢桥面板任意位置的肋-面板焊缝的疲劳应力。它具有钢箱梁节段FEA模型的计算精度和简化FEA模型的计算效率,因此它可作为正交异性钢桥面板任意位置处肋-面板焊缝疲劳应力分析的准确和高效计算模型。     

环氧树脂浇注体在平面应力状态下的变形和强度

环氧树脂是纤维增强塑料(FRP)的主要基体材料,它在FRP中处于复杂应力状态。本文的研究内容:1.建立环氧树脂浇注体在平面应力状态下线性受力阶段的应力应变关系式。2.对环氧树脂浇注体薄壁园管试件,在平面应力状态下的六种主应力比(1:0;1:0.5;1:0.96;1:-1;1-0.38;1:-0.155)分别进行了复合应力试验。从这六个试验的共同破坏原因分析,得出了这类材料在平面应力状态下,当其二个主应力均为拉应力,或一个为拉应力,另一个为不大于拉应力值的压应力时,可以应用最大拉应力强度理论。      

超弹性材料过盈配合的轴对称平面应力解答

主要讨论了一种采用超弹性材料轴对称过盈配合的橡胶减震元件,推导了橡胶材料过盈配合平面应力的大变形解析解,并应用 ABAQUS 有限元软件进行数值模拟,分析和对比了解析解和数值解的结果,定量分析材料泊松比和体积刚度对问题的影响。     

材料三剪屈服准则研究

在分析Tresca屈服准则和双剪屈服准则的基础上,通过考虑十二面体单元主剪面上所有三个主剪应力的共同作用,提出了材料的三剪屈服准则,并对该准则作了极限线分析、应力莫尔圆分析、中间主应力效应曲线分析和滑移面方向分析.结果表明,新准则与统一屈服准则一样表示的是一个屈服准则系列,其中Tresca屈服准则和von Mise屈服准则是该屈服准则的特例.但与双剪统一屈服准则不同,新屈服准则的极限线和中间主应力效应曲线是非线性的,能够描述材料的非线性屈服特性.另外,也克服了双剪统一屈服准则中存在的在某些特定应力状态下会得出双重滑移面并且滑移面方向会发生变化的问题.     

各向异性材料平面问题基本解析解的特征方程解法

该文提出了一种利用特征方程解法构造基本解析解的新方法,并将其应用到各向异性材料平面问题,成功构造了完备且独立的系列基本解析解.构造各向异性材料平面问题控制微分方程的算子矩阵,通过其行列式计算可得到问题特征通解所需满足的特征方程,将所求得特征通解代入到微分方程算子矩阵所对应的伴随矩阵,可推导得出各向异性材料平面问题的基本解析解.根据基本解析解独立性的论证,可得到系列独立且完备各向异性材料平面问题基本解析解.利用特征方程解法求解基本解析解思路简单、并且容易找到独立且完备的解析解,其结果可以成为相关数值计算方法的基础.     

各向异性板平面应力问题的一般解析解

根据各向异性矩形板平面应力问题的基本方程精确地求得了位移函数的一般解.一般解包括三角函数和双曲线函数组成的解,还有代数多项式解.前者能满足四个边为任意边界条件问题;后者能满足四个角为任意边界条件等问题.这些边界条件用以决定一般解中的积分常数.因此一般解可用以求解任意边界条件下的平面应力问题.以四边为均匀分布和非均匀分布位移的对称角铺设复合材料板为例进行了计算和分析     

幂强化弹塑性材料平面应变反问题

幂强化弹塑性材料在工程领域诸如金属管材制备、岩土工程分析中都具有广泛的应用。幂强化弹塑性材料的本构参数（例如弹性模量）和结构的边界条件（例如位移）往往不容易确定。在这种情况下,反问题为确定这些参数提供了一种新思路。将ABAQUS二次开发的子程序和复变量求导法结合,用于求解基于幂强化弹塑性材料的平面应变力学反问题：以传统的用户单元子程序为框架,将程序中实数变量转换为复数,建立了复数用户单元;采用复变量求导法确定测点位移对反演参数的灵敏度矩阵;结合最小二乘法和高斯消去法对反问题进行迭代求解。给出应用算例讨论了复变量求导法对正问题计算精度影响、算法在反问题求解过程中的精度,以及反演初值、测量误差对反演结果的影响。     

预测复合材料缺口强度的场强法

本文以复合材料缺口附近的应力应变场为参量,提出了预测复合材料缺口强度的场强法,给出了一个估计复合材料缺口强度的普遍表达式,并由此导出了一个易于使用的工程估算方法。通过对两种材料四组实验结果的分析表明:场强法的预测结果是比较满意的。     

SHS/QP制备(TiB2+Fe)/Fe叠层材料的温度场与应力场分析

采用有限元分析方法,研究SHS/QP技术制备叠层材料过程中试样的温度分布和变化,为工艺参数的选择和试样界面结构分析提供参考。有限元计算表明SHS反应层厚度增加时,Fe基片界面处温度升高,Fe以液相存在的时间延长。采用有限元分析方法计算叠层材料残余热应力,叠层材料中TiB₂+Fe金属陶瓷层与Fe基片的界面结合处径向边缘出现轴向应力和剪切应力的奇异点,导致在这个区域出现应力集中。     

含缺口受拉平板塑性应力场的有限元分析

含尖缺口受拉平板三维应力场是断裂分析研究中常遇到的问题,进入塑性状态以后,缺口尖端的应力状态和分布与弹性条件下有很大的不同。通过有限元的方法对含缺口受拉平板的塑性应力场进行了分析,并进一步研究了厚度和缺口半径因素对缺口尖端应力场的影响。分析结果表明,缺口半径减小提高了平面内应力σx和σy,也提高厚度方向应力σz和平面应变系数,平面应变系数在塑性条件下趋于0.5;厚度对平面内应力σx和σy影响很小,但提高厚度方向应力σz和平面应变系数,平面应变系数在载荷较小时趋于材料泊松比μ,在载荷较大时趋于0.5。     

注射成型中聚合物熔体应力分布的研究

对聚苯乙烯在注射成型过程中全展区的熔体进行了应力分布的研究计算结果与理论预测和实验值具有较好的一致性。     

三峡大坝坝基粘弹性应力场与渗流场耦合分析

根据三峡大坝基岩的具体特点,本文提出了坝基岩体粘弹性应力场与渗流场的耦合分析模型,并对坝基开挖过程进行了模拟计算分析。该模型采用伯格斯模型模拟基岩的粘弹性流变特性,并假设其渗透系数与应力的关系为指数函数关系,考虑了应力场与渗流场的耦合效应。结果表明,渗流场的作用是明显的。