基于向量式有限元的三角形薄板单元

向量式有限元是一种基于点值描述和向量力学理论的新型分析方法。该文基于向量式有限元基本原理,推导了三角形DKT薄板单元的基本公式,详细阐述了通过逆向运动处理薄板单元的平面内、外刚体位移从而获得单元节点纯变形位移的过程,以及进一步通过变形坐标系获得单元节点内力的求解方法;同时对质点的质量矩阵与惯性矩阵、应力计算的数值积分及插值方法、时间步长及阻尼参数的取值等问题提出了合理可行的处理方式。在此基础上编制了薄板单元的计算分析程序,并进行了算例验证。算例分析表明所编制的向量式有限元薄板单元程序可以很好地完成平板结构的静、动力分析,验证了理论推导的正确性和分析程序的可靠性。该文成果为进一步建立向量式有限元薄壳单元理论打下了必要的基础。     

等离子体球化处理和放电等离子烧结制备钡钨阴极多孔钨基体

采用等离子体球化处理和放电等离子烧结(SPS)相结合的方法制备了钡钨阴极多孔钨基体。研究了等离子体球化处理工艺参数对钨粉的球化率和性能的影响规律,以及SPS制备的多孔钨基体的微观组织和相应钡钨阴极的发射性能。结果表明:当喂粉速率和载气流量分别为2.4 g/min和4.0 L/min时,可得到球化率大于98%,且表面光滑、球形度高的球形钨粉;经球化处理后,钨粉的松装密度和流动性显著提高。与原料钨粉相比,采用球形钨粉制备得到的多孔钨基体的孔隙结构和分布均得到显著改善,且开孔率由18.3%提高至19.7%;相应的钡钨阴极在1050℃下的饱和脉冲发射电流密度由8.7 A/cm~2提高至11.2 A/cm~2。     

有限元分析印制电路板钻孔热效应

机械钻孔然后孔金属化是印制电路多层电气连接实现的主要方法。机械钻孔过程中,钻刀的温度高达200℃。钻刀在切屑过程中通过热量传导及应力挤压影响孔壁的形状。本文将使用有限元分析双面印制板钻孔过程中孔壁周围温度分布,根据材料的性质讨论钻孔过程温度分布与孔壁形成之间的关系,并通过该分析结果扩展讨论刚挠结合板分析成孔原因。     

斜拉桥同向回转拉索体系技术创新与工程应用

项目组开发了同向回转拉索系列技术.该技术突破了传统拉索在桥塔锚固的受力机理,以环向受压的方式将拉索的索力传递至桥塔,从机理上避免了索塔锚固区由于受拉而产生的开裂,影响索塔锚固区的耐久性,同向回转拉索技术从根本上解决了混凝土索塔锚固区耐久性的问题.建立了同向回转拉索体系的标准化结构体系,形成了系列化产品.项目技术具有原创性,达到国际领先水平,应用效益显著,推动了斜拉桥的理论研究和技术进步.     

铸造碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的三体磨损行为

采用无压浸渗工艺制备了铸造碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体材料,胎体材料组织均匀,胎体中碳化钨颗粒完整,碳化钨颗粒与铜合金基体形成均匀扩散层。重点研究了PDC钻头胎体的三体磨料磨损行为和磨损机理。结果表明:铸造碳化钨颗粒形貌是影响PDC钻头胎体三体磨料磨损行为的主要因素。相对于破碎铸造碳化钨,球形碳化钨内部微裂纹少且无应力集中,具有耐磨增效作用,可显著提高PDC钻头胎体材料的三体磨损性能。球形碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的相对耐磨性是破碎碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的10倍。破碎碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的磨损表面呈现大量铜合金基体犁沟,多角状碳化钨颗粒被磨损变圆滑;而球形碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的磨损表面碳化钨颗粒突出林立,少量碳化钨颗粒被折断或发生破裂。     

“装配式钢筋混凝土管形通道”联合作用体系计算

"装配式钢筋混凝土管形通道"的结构型式和受力条件相对复杂。采用过程计算的方法,针对结构特点、技术标准、施工方案和施工流程,制定了计算阶段和计算项目,明确了各验算状况、作用效应组合的对应关系及相关系数取值。鉴于目前对此类结构体系的计算理论和计算模型研究还不尽深入,提出基于弹性初始状态的"有限元m法"计算方法和土压力动态计算方法,建立结构与土体联合作用体系计算模型并编制相应计算软件。通过模拟施工和使用阶段的通用结构计算及其状态验算,验证了结构设计的安全性。     

工艺参数对Cr12MoV钢高能脉冲精密冷补组织形貌和硬度影响

利用高能脉冲精密冷补技术(LHPPR)在Cr12MoV钢基体焊接M2丝材,研究脉冲电流,脉冲宽度对焊层截面的形貌,组织硬度的影响。结果表明,随着脉冲电流的增大,堆积宽度增大,堆积高度有少许降低;随着脉冲宽度的增加,堆积宽度高度随之增加。焊层组织为典型凝固组织,随着能量的增高,晶粒会长大,焊层和基体呈冶金结合,结合界面无裂纹孔隙等缺陷,热影响区由表面向基体组织由马氏体向马氏体+回火索氏体转变。焊层显微硬度达700~850 HV,远高于300 HV左右的基体。     

拱顶钢储罐内部蒸气云爆炸冲击荷载的数值模拟

利用TNT当量模型模拟储罐内部的蒸气云爆炸,对拱顶钢储罐内部爆炸流场和壁面爆炸冲击荷载进行数值模拟。首先将储罐壁面视为刚性,系统考察拱顶罐在各种不同工况下的爆炸流场及壁面反射冲击荷载分布情况;然后进一步考察爆炸流场与罐壁之间的耦合效应对爆炸冲击荷载的影响。研究表明：储罐壁面爆炸冲击荷载最大值出现在顶盖中心区域,且往往出现在第2个波形峰值位置,而壁面其他位置的冲击荷载最大值一般出现在第1个反射超压峰值位置;爆炸流场和容器壁面间的耦合效应对内部爆炸冲击荷载的影响不大,计算分析时可近似采用非耦合模型。     

基于极限承载比的大跨桥梁结构内力监测方案设计

大跨度桥梁结构内力监测方案设计提供理论方法和依据,提出了基于构件极限承载比的大跨度桥梁结构内力监测方案设计理论和方法。通过对不同荷载组合作用下的大跨度桥梁结构的极限能力分析,以及结构极限状态下的受力和构件本身的极限承载状态,定义了构件极限承载比、极限承载比均匀度和基准极限承载比等特征参数。进而根据构件极限承载比与基准极限承载比确定结构中的高承载构件,并对高承载构件进行内力监测方案设计。最后,以芜湖长江公路二桥为工程背景,通过对六种荷载组合作用下的极限承载能力分析,找出结构中的高承载构件及破坏路径,进而提出了芜湖长江公路二桥内力监测设计初步方案。结果表明：基于构件极限承载比的大跨度桥梁结构内力监测方案设计,为桥梁结构内力监测设计提供定量化评价基准;通过基于构件极限承载比的结构内力监测所选取的监测构件与结构的真实破坏过程一致,可以减少低承载构件的监测,对于芜湖长江公路二桥内力监测的构件可以从原方案178 个测试构件减少至59 个测试构件,减少了低承载的监测构件,降低了监测费用。     

Fracture toughness of multiphase TiAl-Nb alloy in situ consolidated by spark plasma sintering

A fine-grained TiAl alloy with a composition of Ti-45Al-5Nb-1.5Cr-0.2W (mole fraction, %) with multiphases was prepared by spark plasma sintering (SPS) and heat-treating at 1 100 °C for 48 h. The relationship among sintering temperature, microstructure and fracture toughness were investigated by X-ray diffractometry (XRD), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and mechanical testing. The results show that microstructure of the bulk alloy depends on the sintering temperature strongly, and the main phase TiAl and few phases Ti₃Al and niobium solid solution (Nbss) are observed in the SPS bulk samples. In the heat-treatment condition, the lamellar and Nbss phase can provide significant toughening by plastic strengthening, interface decohension, crack branch and crack bridge mechanisms. The fracture mode of the SPS TiAl composite samples is intergranular rupture and cleavage fracture.