固体火箭发动机燃烧室光弹性分析

本文运用光弹性法研究了某型固体火箭发动机燃烧室内端燃型药柱和星柱型药柱两种形状的固体复合推进剂的残余应力场,测定了光弹材料的弹性模量、泊松比、线胀系数、材料条纹值和冻结温度,获得了光弹材料在压应力和温度应力下的等差线条纹图,分析了应力分布情况.     

地铁钢铝复合式第三轨/受电靴载流摩擦磨损特性研究

通过对销-盘摩擦磨损试验机的夹具和控制部分进行改进,研制出载流摩擦磨损试验装置,并采用该装置研究了地铁钢铝复合式第三轨与受电靴摩擦副之间的载流摩擦磨损特性,采用激光三维共焦扫描显微镜和电子能谱仪等微观手段,结合电接触理论分析了摩擦副的载流摩擦磨损机制.结果表明:存在1个法向压应力阈值,当试验的法向压应力大于此阈值时,摩擦系数随着电流的增加而增大,此时电流增加了机械磨损;而当法向压应力小于此阈值时,摩擦系数随着电流的增加而减小,此时电弧烧蚀材料损失量较机械磨损大;钢铝复合式第三轨的主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损;钢铝复合式第三轨授流时,在一定的列车运行速度下法向压应力阈值是最佳的工作压应力,既能保证顺利授流,又使得摩擦副材料的磨损量较小,确保行车安全,降低维护频率,节约地铁运行成本.     

三维有限变形线性光弹性材料研究

制成了１５％应变量的三维有限变形线性光弹性材料，可供对橡胶类零件的应力分析之用；在该材料中，以尼龙６作内含体，可以制作初应力很小的三维有限变形复合光弹性模型。     

正交异性动态光弹性方法的几个基本问题的研究

文章对适用于动态研究的正交异性光弹性复合材料进行了分析，详细说明了光弹性复合材料中残余双折射的确定方法；基于静态下Ｈｙｅｒ和Ｌｉｕ应力－光性定律，提出了正交异性动态应力－光性定律，并对正交异性材料的动态力学参数及动态光弹性常数给出了实用的标定方法；最后，利用三个单轴压缩试件（０°，９０°及４５°），采用动态应变测量方法，证实了单轴应力状态下正交异性动态应力－光性定律的正确性。     

双轴应力状态下正交异性动态光弹性应力——光性定律研究

基于静态下Ｈｙｅｒ和Ｌｉｕ表述的正交异性应力－光性定律，在前文中，提出了正交异性光弹性复合材料的动态应力－光性定律并证明了其在单轴应力状态下的正确性。本文旨在进一步考察在双轴应力状态下正交异性动态应力－光性定律的适用性，采用的方法是对纤维增强光弹性复合材料制作的平板模型施加冲击荷载，加载方向与材料纤维方向分别成０°、９０°及４５°角，同时进行正交异性动态光弹性实验和动态应变测量，另外，对该模型进行相应的各向异性介质时域边界元计算。把动态应变测量推算出的应力分量以及时域边界元计算出的应力分量分别代入正交异性动态应力－光性定律，得到随时间变化的双折射条纹级数历程，将其与正交异性动态光弹性实验的结果进行比较。实验及计算结果表明，在三个加载方向下，由这三种方法得到的双折射条纹级数历程均吻合良好，从而证明了前文提出的正交异性动态应力－光性定律在双轴应力状态下的正确性。     

中国力学学会第六届实验力学学术会议

1 989年11月6一9日井1月6日10:00~12:00光弹性(1卜一热光弹性方法拱形结构的沮度应力热光弹性分析锅炉气包下降曹处热应力研究构件受热冲击的热光弹性分析确定沮度分布和热应力的一种新的全息方法曲轴光弹性应力分析中的载荷棋拟问耳有限宽板中孔、缝附近的应力滚中 上海主席:徐铸张祖巡第1会议室 张抱和东南大学 方顺利东南大学 徐宁光南京农业大学 何小元东南大学 高秋平郑州机械研究所 王妆杨哈尔滨市工人业余大学‘2光弹性(2)一一全息光弹性 全息光弹性在过渡态冻结中应用的初步探索 过渡态冻结在蜗轮付接触问厄研究中的应用 反射式同轴…     

应用光弹性法分析扁挤压筒应力

扁挤压筒受力情况复杂,采用光弹性法进行应力分析,可了解应力分布情况和应力集中部位.在光弹性实验中,采用软环氧树脂作为加载介质,通过光弹性分析得出应力大小,得到组合式扁挤压筒的应力分布规律,并找出最大应力发生部位以及过盈配合对改变组合式扁挤压筒应力分布的影响,为生产实践中扁挤压筒的设计提供一定的依据.     

散斑光弹性干涉法

全息干涉法和普通光弹性法相结合产生了全息光弹性法。与此类似,本文建议将散斑干涉法和光弹性相结合形成具有一定特点的散斑光弹干涉法。近十几年来,散斑干涉法得到了很快的发展,可以获得面内或离面位移,错位散斑干涉法则可获得位移梯度场。本文建议将光弹性透明模型置于双光束散斑干涉光路中,通过两次曝光法可以获得模型的应力条纹图案。但和全息光弹性法相比,只要选择合适的漫反射器,用散斑光弹干涉法可以获得不受等差线干扰的、单纯的等和线条纹图。同样的理由,也可以获得三维应力模型冻结切片的等和线条纹图。更有意义的是采用双光片散光穿透模型的散斑光弹性干涉法将有可能获得整体三维应力模型内部的绝对光程应力条纹图,这将为三维应力分析提供一种新的实验方法。     

THERMAL BUCKLING ANALYSIS OF CIRCULAR PLATE EMBEDDED IN AN INFINITE ELASTIC PLATE 1)

分析了嵌入无限大弹性板中的圆板在变温时的热屈曲问题。由于圆板的热膨胀系数与无限大弹性板的热膨胀系数不同，温度变化时圆板中会产生压应力。当压应力达到其临界值时，圆板会发生热屈曲。首先，基于弹性力学平面应力问题的基本理论，得到圆板和无限大弹性板的应力和位移；然后建立圆板热屈曲的控制微分方程，求得临界屈曲温度的解析解和数值解，着重讨论圆板和无限大弹性板的材料物性参数的关系对圆板临界屈曲温度的影响。     

复合材料光弹性分析的工程方法

本文在推导均衡光弹性复合材料应力(应变)—光定律的基础上,导出了均衡光弹性复合材料的近似应变—光定律。然后加以推广,提出适用于一般光弹性复合材料的近似应变—光定律.精度分析及实验验证表明:作为工程计算,在采用本文推荐的参数时,光弹性复合材料可视作各向同性材料进行光弹性分析。     

水平应力对顶板跨落角的影响及应用

为得到水平应力对顶板垮落角的影响,进而确定高位抽采钻孔布孔参数,采用理论分析及相似材料模拟实验的方法进行了研究。首先依据基本顶断裂位置围岩结构力学模型,将顶板岩层假设为梁结构,得到单一岩梁在不同水平应力作用下的断裂线位置变化规律。然后将各岩梁的断裂线位置叠加组合,得到水平应力对垮落角发育的影响。为验证理论分析结果,以水平应力值为影响因素设计了三组不同水平应力值条件下的双向加载相似材料模拟实验,得到了不同水平应力值对应的垮落角。研究结果表明:顶板垮落角由各岩梁断裂线位置决定。地基系数较小时,断裂线与地基初始接触位置距离随水平应力的增加表现为先减小后增加,垮落角变化规律同样为先减小后增加,但减小不明显;当地基系数增加时,随水平应力增加,断裂线与地基初始接触位置的距离减小趋势逐渐消除,仅表现为增加趋势,垮落角变化同样表现为增加趋势。现场应用表明,采用双向加载模型得到的垮落角对钻孔布置参数进行优化,优化后钻场抽采浓度及高浓度抽采时间均得到提高。     

悬链线竖向集中力作用下的构形分析和张力计算

目前,悬链线在竖向集中力和均布荷载共同作用下的构形分析和受力计算的理论仍不完善。针对这一问题,通过引入悬链线的几何约束方程、力平衡方程和超越方程,建立了竖向集中力与均布荷载共同作用下的非线性方程组。采用牛顿迭代法求解方程组,得到了悬链线的构形和受力情况。为了验证理论计算的正确性,进行了算例和试验验证。结果表明,算例的计算结果与文献结论保持一致,试验测得的构形和水平张力大小与理论计算的构形和水平张力大小吻合较好。本文的理论计算可以更加简单精确地计算出悬链线在竖向集中力和均布荷载共同作用下的构形和受力情况,为实际工程提供重要的理论指导。     

非滑移刚度理论下的空缆线形半解析算法

为设计阶段更简洁和准确地计算悬索桥空缆线形,提出了一种锚跨水平张力-预偏量-修正水平力迭代过程的非滑移刚度理论计算方法。基于分段悬链线理论,探讨了空缆线形计算存在的三种不同情况,并以此为计算思路。在任一锚跨水平张力作用下,考虑鞍座对空缆线形的影响,以各跨无应力索长不变与鞍座两侧的力或力矩平衡为准则,推导了各跨左右鞍槽接触段和悬空段的内力与线形平衡方程,以及迭代过程中待求参数之间的影响矩阵及修正方法,以右边塔索鞍处不动点里程坐标误差为收敛条件,采用了二分法迭代出理论的左锚跨水平张力,进而得到空缆状态下各索鞍的预偏量以及各跨索段内力与线形。通过算例比对,验证了本文方法的可靠性。结果表明,在成桥状态下结构参数已知的基础上,仅需求解左锚跨水平张力一个变量参数,即可得到各跨索股线形与内力以及鞍座预偏量。相比传统的滑移刚度理论方法,本文方法迭代过程方便简洁,易收敛且精度高,无需往复固定或释放一个鞍座约束进行迭代求解,提高了计算效率,适用于任意跨对称或非对称空缆线形的计算。     

高速列车车轮踏面剥离引起的轮轨冲击力学响应有限元模拟

车轮踏面剥离是轨道车辆车轮非圆化损伤的常见形式之一。轮轨滚动接触过程中,车轮踏面剥离会循环冲击钢轨,诱发异常大的轮轨动态相互作用,严重影响高速列车运行平稳性和安全性。基于三维轮轨滚动接触有限元模型,模拟了高速列车车轮踏面剥离引起的轮轨冲击力学响应,分析了轮轨冲击过程中的轮轨接触力/压力、接触斑及黏/滑特性、钢轨表面节点速度分布和应力/应变状态等响应特征,讨论了列车速度、剥离长度和剥离深度等关键参数对轮轨冲击响应的影响。结果发现,车轮踏面剥离引起的轮轨动态垂向接触力随列车速度的提高呈现出先增大后减小的变化趋势,并在列车速度为300 km/h出现最大值,约为轮轨准静态垂向接触力的1.35倍;随着剥离长度的增大,轮轨动态接触力、轮/轨von Mises应力和等效塑性应变均显著增大;随着剥离深度的增大,仅车轮von Mises应力和等效塑性应变显著增大。     

Self-excited yawing vibrations of railway cars

The site [1] presents a video recording of the motion of empty freight railway cars. The video demonstrates that some railway cars experience angular self-excited vibrations in the horizontal plane (i.e., yawing). In the same reference, the main causes of such a “negative dynamics” of railway cars are listed. All causes are related to some defects in railway car manufacturing. We show that such self-excited vibrations are possible even in the case of absolutely ideal railway car without any defects at all. It is shown that, for a certain combination of parameters, the rectilinear (unperturbed) motion of a railway car may experience flutter instability. This type of self-excited vibrations of railway cars has not been studied earlier [2, 3].     

A technique for studying interaction between a screw dislocation dipole or a concentrated load and a mode III crack crossing an interface

A method of potentially wide application is developed for deriving analytical expressions of the elastic interaction between a screw dislocation dipole or a concentrated force and a crack cutting perpendicularly across the interface of a bimaterial. The cross line composed of the interface and the crack is mapped into a line, and then the complex potentials are educed. The Muskhelishvili method is extended by creating a Plemelj function that matches the singularity of the real crack tips, and eliminates the pseudo tips’ singularity induced by the conformal mapping. The stress field is obtained after solving the Riemann–Hilbert boundary value problem. Based on the stress field expressions, crack tip stress intensity factors, dislocation dipole image forces and image torque are formulated. Numerical curves show that both the translation and rotation must be considered in the static equilibrium of the dipole system. The crack tip stress intensity factor induced by the dipole may rise or drop and the crack may attract or reject the dipole. These trends depend not only on the crack length, but also on the dipole location, the length and the angle of the dipole span. Generally, the horizontal image force exerted at the center of the dislocation dipole is much smaller than the vertical one. Whether the dipole subjected to clockwise torque or anticlockwise torque is determined by whether the Burgers vector of the crack-nearby dislocation of the dipole is positive or negative. A concentrated load induces no singularity to crack tip stress fields as the load is located at the crack line. However, as the concentrated force is not located on the crack line but approaches the crack tip, the nearby crack tip stress intensity factor K_IIIu increases steeply to infinity.     

确定悬索桥主缆成桥线形的参数方程法

假设悬索桥主缆自重沿弧长均匀分布,加劲梁、桥面等其余恒载沿水平均匀分布,导出了悬索桥主缆成桥线形的参数方程解。然后由边界条件及连续性条件,建立了确定主缆成桥线形的非线性方程组。根据中跨方程组可求出成桥状态主缆张力水平分量和中跨端点处对应的参数,再由中跨与边跨主缆张力水平分量相等的假定,根据边跨方程组来确定边跨端点处的参数。这样,主缆吊点坐标计算最终被转换成求解一个非线性方程。本文采用拟牛顿法求解非线性方程组,采用对分法求解非线性方程,算例结果表明本文方法具有适合程序计算、收敛速度快、计算精度较高的特点。     

纯滚动圆轮静摩擦力方向的确定

给出了匀质圆轮受力偶或水平力作用在水平地面上作纯滚动时, 其静摩擦力方向的确定方 法. 只受力偶作用作纯滚动的圆轮, 其摩擦力的方向仅取决于外力偶矩的转向, 判断依据为 摩擦力在该圆轮的平面运动中起阻碍圆轮的转动和为圆轮的平移提供主动力两相对的作用. 当圆轮只受水平力作用作纯滚动时, 用刚体平面运动微分方程和动能定理两种方法对摩擦力 方向进行了推导判定, 摩擦力的方向不仅与水平力的作用位置相关, 还与圆轮的大小和相对 质心的惯性半径等因素相关.     

高速铁路碎石道砟振动的离散元模拟

道砟振动对其磨损、破碎和道床累积变形有显著影响,为揭示高速车辆移动荷载作用下道砟动态响应特性,建立有砟道床离散元模型,开展车辆-轨道耦合动力学计算得到离散元模型输入荷载,模拟分析高速车辆以不同速度通过时有砟道床的振动响应,并与车辆-轨道耦合动力学计算结果进行对比分析。结果表明,轨枕、道砟和道床块振动位移波形相似,位移幅值沿道床深度方向减小,道床块振动位移与轨枕底面以下0.3m处道砟的振动位移相当;轨枕、道床块振动速度与加速度随行车速度提高而增大;受道砟颗粒间复杂相互作用的影响,道砟振动加速度会出现突变。道床离散元模型能合理反映道砟颗粒的振动响应特性,道床块模型体现了道床层在有砟轨道结构中的动力传递与减振特性,两种道床模型的计算结果具有一定的相似性。     

竖向集中力作用下水平悬链线构形和张力的计算及试验验证

悬链线理论提出以来，广泛应用于电线架设、桥梁悬索和海洋拖曳等领域。目前，悬链线理论应用中主要是考虑竖向向下荷载及水平荷载作用下的工况，对于竖向向上荷载这一工况的研究却没有。本文基于补充几何假设，使悬链线问题求解更简单。从水平悬链线受均布及竖向向上荷载这一工况出发，建立了竖向集中力和均布荷载共同作用下悬链线所满足的非线性方程组。采用半显示解法对其求解，获得了悬链线构形及线内水平张力随悬链线水平距离、集中力大小和作用位置不同的变化规律；对非线性方程组求导，证明了水平张力取得极小值的条件，并给出悬链线构形对称性所需满足的条件。为了证明理论的正确性，采用不锈钢圆环链条材料进行静力构形及张力测试。结果表明，当竖向向上集中力作用在悬链线中点且大小为悬链线均布荷载的一半时，线内水平张力取得极小值，集中力作用点与悬链线两端点处于同一水平线上，此时悬链线两端水平约束力最小，受力状态最优。