有限尺寸多钉连接件钉传载荷计算的解析方法

提供一种确定多钉连接件中钉传载荷的解析方法，这个方法将被连接件看作弹性体，以经典结构力学以及弹性理论平面问题复变函数解法为基础，建立了求解钉传载荷的线性代数方程组并给出了若干算例。这个方法不仅具有合理的力学模型，而且具有计算的简捷性与适用的广泛性。     

复合材料薄壁结构连接件细节内力分析的有限元方法

为得到复合材料薄壁结构机械连接件中各承力元件的内力和变形情况,确定各承载紧固孔的旁路载荷（ＰＰＬ）和钉传载荷（Ｐｄｃ）,以便合理地进行连接件的细节设计和强度分析,本文基于迭层板“等效弹性模量”概念,提出了一套工程实用的复合材料结构连接件细节内力分析的有限元方法。所编制的计算程序适用于对实际结构中各种机械连接型式和各种平面受载情况的内力计算和分析。     

高锁螺栓连接件动态拉伸响应与失效机理

飞机坠撞过程中结构的变形模式和吸能对乘员保护具有重要意义，而连接结构的载荷传递和失效形式是影响飞机结构变形的重要因素之一。为了获取航空高锁螺栓连接件在坠撞载荷下的动态响应和失效机理，基于抗剪型平头高锁螺栓设计了2种材料（2024-T3和7050-T7451）的单钉单搭接连接件，利用高速液压伺服材料试验机进行4种速度（0.01、0.10、1.00和3.00 m/s）下的拉伸测试，得到连接件的动态响应、极限载荷、能量吸收和失效模式随速度的变化规律，并分析了连接件的失效机理。结果表明，连接件的失效模式受母材和高锁螺栓/螺母材料强度影响较大，而受加载速度影响较小；当速度从0.01 m/s增加到3.00 m/s时，2024-T3连接件的极限载荷和能量吸收分别增加了2.17%和34.43%，7050-T7451连接件的极限载荷和能量吸收分别增加了5.53%和6.58%。     

涉及肌肉作用影响的髓内钉屈曲分析

在骨折的修复过程中，常发生髓内钉断骨内的情况。其主要原因是涉及肌肉影响后，髓内钉不是单钝的受压杆件，而是多种组合变形的屈曲问题。文中利用有限元法对目前较新结构的髓内钉在骨折治疗中涉及肌肉作用影响进行多方面的压、弯曲与扭转组合变形屈曲分析。得出了三叶瓣型髓内钉在涉及肌肉影响时的屈曲临界压力比单纯受压时髓内钉的屈曲临界压力小51％。并得出髓内钉只能额外承受15Nm左右的外来扭力。这些结果可供髓内钉进一步发展及临床应用参考。通过有限元的分析还可以对髓内钉受力状态的薄弱环节有一个全面的认识，为髓内钉合理设计、材料的选择等进行优化设计提供依据。     

基于FLAC~(3D)的土钉内力分析

结合某基坑土钉支护实例,采用FLAC3D对土钉在开挖过程中的受力性能进行了模拟和分析。根据土钉支护结构的开挖、支护情况,研究了土钉的内力分布规律,得到了基坑在开挖过程中土钉的轴力、剪力变化规律。利用试验数据对模拟结果进行了验证,模拟结果与试测值基本吻合,研究成果近一步解释了钉土的相互作用机理。     

土钉与复合土钉支护结构数值模拟对比分析

近几年来,复合土钉支护结构广泛应用于深基坑支护中。本文对一工程实例用SnEpFem土钉墙有限元数值分析软件,对土钉和预应力锚杆+土钉、微型桩+土钉、微型桩+预应力锚杆+土钉3种复合土钉支护结构的工作机制进行数值模拟,对比分析4种支护结构的坡面水平位移、坡顶沉降和沉降范围、坑底隆起、张拉区和塑性区范围等特点,发现:(1)与单纯土钉支护相比,复合土钉支护可以有效控制边坡变形,缩小边坡张拉区和塑性区范围,对提高边坡的稳定有利。(2)设置微型桩对坡面水平位移的控制比施加预应力的效果更好。(3)设置微型桩可以有效控制坡顶沉降,而施加预应力对坡顶沉降的影响很小。(4)4种支护结构对坑底隆起的影响趋势是一致的,量值变化很小。经过对比分析,在这一工程地质和水文地质条件下,最可靠的复合土钉支护结构是微型桩+预应力锚杆+土钉支护结构,该支护结构的变形、沉降以及张拉区和塑性区范围都是最小的,是最优的设计结构。     

预应力锚索复合土钉支护的现场测试研究

结合北京熊猫环岛地铁车站深基坑支护工程,通过对预应力锚索与土钉联合使用条件下土钉轴力随时间变化、土钉轴力沿长度的分布、土钉轴力最大值的分布、锚索预应力的变化等现场测试及分析,从力学机制上研究了预应力锚索复合土钉的工作机理,研究表明:(1)土钉受力具有时间效应及开挖效应;(2)土钉轴力形成和空间分布与基坑潜在滑动趋势有关;(3)预应力锚索对作用范围内土钉轴力空间分布有一定影响;(4)预应力锚索可减小坡体位移,使得各土钉轴力相对减小,改善坡体应力状态;(5)工作状态下,土钉和预应力锚索的受力状态变化相互影响较小,各自发挥作用。     

深基坑桩锚与土钉墙联合支护的数值模拟

目前工程界桩锚与土钉墙联合支护设计采用的是土钉墙与桩锚分开单独设计的思路。根据单独设计思路和桩锚与土钉墙联合支护基坑工程实际情况分别建立单独土钉墙数值模拟、单独桩锚数值模拟与联合支护数值模拟模型。通过不同设计方法的数值模拟与对比分析,得到以下结论:联合支护数值模拟同时考虑了上部土钉墙与下部桩锚支护结构,模拟过程与实际施工过程相符,结果较为合理;与联合支护模拟结果相比,单独土钉墙模拟得到的土钉内力,坡顶水平位移、坡顶沉降均较小,以此为设计依据使土钉墙偏于不安全;单独桩锚模拟与联合支护模拟相比则高估了锚杆拉力、桩顶沉降、桩身最大弯矩,使设计有些保守。     

钉土相互作用的剪滞力理论分析

在深基坝支护设计中 ,对钉土作用机理存在着许多模糊认识。为此 ,本文在一定假设条件下 ,建立了钉土相互作用的剪滞力模型 ;结合实例分析对模型进行了验证 ,并对钉土相互作用机理进行了分析.     

平面编织混杂铺层层合板单钉连接拉伸性能

对平面编织混杂铺层层合板单钉连接结构的挤压性能进行试验研究,分析了铺层比例和试件尺寸对其挤压强度和破坏形式的影响.基于ANSYS平台建立了该层合板单钉连接结构的三维损伤累积有限元模型,对其非线性挤压破坏行为进行了数值计算,预测了初始挤压破坏载荷;同时提出并验证了适合该类型层合板的损伤判据和衰减准则.计算得出的初始挤压破坏载荷与试验结果吻合良好,说明该模型能准确预测层合板单钉连接的初始挤压破坏载荷.     

X状Z向碳pin增强泡沫夹层结构剪切刚度预报

综合考虑了面板对横向增强Z-pin的不同约束情况,结合空间网架结构和等效夹杂方法,提出了X状Z-pins增强泡沫夹层结构剪切刚度的预报模型,经实际计算后与已有的实验值和有限元模拟值比较,证明该方法具有足够的工程精度.计算表明,X状Z-pins能大幅度地提高泡沫夹层结构的剪切刚度,并具有良好的可设计性,可以通过改变Z-pin材料,Z-pin的体积分数、角度、直径等参数改变其力学性能.其中,Z-pin体积分数越大、拉伸模量越高、直径越大,Z-pins增强泡沫夹层结构的剪切刚度越高.     

MEASUREMENT OF CONTACT ANGLE IN A CLEARANCE-FIT PIN-LOADED HOLE

A simple experimental technique using an instrumented pin was developed for the measurement of the load-contact variation in a clearance-fit, pin-loaded hole. The method is applicable to both conducting and nonconducting materials.     

Stresses around pin-loaded hole in composite laminates using direct boundary element method

This study is concerned with stresses around a pin-loaded hole in symmetrically stacked composite laminates of finite size using a two-dimensional direct boundary element method. Effects of friction and clearance between the pin and hole edge on the stresses are accounted for. Also geometric compatibility and force constraint between the pin and the plate are enforced. A new relation for geometric compatibility is proposed. Stress distributions and the contact angle with slip and no-slip regions around the pin-loaded hole corresponding to various parameters are investigated. Some interesting results are obtained. The present method is effective and simple to use which can be implemented with a personal computer.     

Accurate determination of interference in pin joints

Suitable pin-to-hole interference can significantly increase the fatigue life of a pin joint. In practical design, the initial stresses due to interference are high and they are proportional to the effective interference. In experimental studies on such joints, difficulties have been experienced in estimating the interference accurately from physical measurements of pin and hole diameters. A simple photoelastic method has been developed to determine the effective interference to a high degree of accuracy. This paper presents the method and reports illustrative data from a successful application thereof.     

Investigation of the pin joints in composites by the moiré method

A method combining moiré-fringe patterns with strain-gage measurements is applied to the analysis of strain distribution in a double-lap joint specimen under pin load. The specimens are crossplied and woven-fabric graphite/epoxy composites. Fiber orientations for both of the composites are 0 deg/90 deg, and ±45 deg to the load direction. The results indicate that the strain distributions in the specimen are greatly influenced by the fiber orientation. In this experiment, these specimens were collapsed at the pin-hole edge by the pin load. However, the failure load is not always dependent on the fiber orientation.     

力学环境约束下剪切销可靠性分析及优化设计

剪切销是火工装置关键部件，其可靠性不仅表现为点火作用下可靠剪断，还表现为受力学环境激励不发生断裂。本文中以多项式混沌展开方法为基础，建立了力学环境约束下的剪切销分析模型，结合序贯优化与可靠性分析方法，提出了剪切销可靠性优化设计的思路。以某型火工作动装置为应用实例，依据实用的力学环境，进行了剪切销可靠性分析及优化设计，揭示了设计参数与力学环境之间的关系，并获得了影响可靠性的关键参数。最后，开展了优化后的火工作动装置实验测试，结果佐证了优化设计的有效性。     

基于响应面法的复合材料连接结构可靠性分析

复合材料的力学性能参数比金属材料呈现出更大的分散性。本文提出采用加权线性响应面法对复合材料单钉连接结构进行可靠性分析。采用三维有限元模型进行复合材料单钉连接的确定性渐进失效分析。单向铺层的力学性能参数和强度参数均考虑为输入随机变量,用于可靠性分析。详细研究了不同失效准则和不同刚度退化方法的影响。结果表明,Olmedo-Santiuste失效准则与Camanho-Matthews刚度退化方法的组合能够给出与试验均值最接近的强度分析结果。另外,还仔细研究了响应面参数f的影响。结果表明,取f=1的线性加权响应面能够为复合材料单钉连接可靠性分析提供较好的统计特性逼近值。     

Distribution of the friction heat between two stationary pins and a rotating disc

A closed-form model for the computation of heat fluxes distribution between two motionless cylindrical pins and a fast rotating disc is investigated. Based on a finite Fourier transform technique and an asymptotic analysis, a series solution for the disc surface temperature is obtained. The solution for the pin is trivial. By matching the average temperatures over the contact areas the coefficients of the heat distribution between a pin and a disc are found. It is demonstrated that the present analysis covers the previously known case of one pin as well as new results are obtained. Received on 4 November 1996     

Effect of friction in a contact problem for a plate with a pin

A solution is obtained for a contact problem concerning the tension of a rectangular elastic plate with a circular hole into which a rigid stationary pin has been inserted. There is a small gap between the hole and the pin, which is of circular cross section. Friction acts in the contact region in accordance with the Coulomb law. The finite-element method and the Boussinesq principle are used to determine the load that realizes a specified contact region. Two variants of boundary conditions on the contour of the hole are examined. Lavrent'ev Institute of Hydrodynamics, Siberian Division, Russian Academy of Sciences, Novosibirsk 630090. Translated from Prikladnaya Mekhanika i Tekhnicheskaya Fizika, Vol. 39, No. 4, pp. 184–192, July–August, 1998.