扁挤压筒的挤压力及应力场的光弹性分析

扁挤压筒是挤压大型铝壁板的重要工具，也是关键技术之一。与圆挤压筒相比，由于扁挤压筒型腔的线型特殊，理论计算相当困难，很难有精确的理论解。同时，非中心对称的型腔使挤压力的分布也不均匀，使得以均匀分布挤压力作为边界条件的数值计算产生了相应的误差，也使理论计算更加困难。本文制作了1：18的环氧树脂扁挤压筒整体模型，用低弹模的环氧树脂材料作挤压材料模拟挤压工况并将应力加以“冻结”，然后通过光弹性实验研究分析了挤压筒挤压时挤压力的分布特点以及筒体内部的应力场情况。结果分析得出：挤压力沿型腔高度大体上是均匀分布的，但沿型腔周向有着明显的变化；并在型腔的长轴位置出现应力集中。该实验结果为扁挤压筒的强度计算及结构设计提供了参考依据，也与数值分析解起到相互佐证的作用。如果把扁挤压筒的受力模型简化成中间带椭圆孔的无限大平面的弹性力学模型，理论最大应力值与实验结果比较接近。     

变压器油爆炸作用下的消防设备抗爆实验研究

为了研究变压器油爆燃特性和消防设备抗爆性能,开展了不同起爆药量和不同变压器油量下的消防设备抗爆实验,实验采用高速相机拍摄爆炸火球演变图像,利用3只压力传感器测量爆炸超压。实验结果表明,变压器油的爆炸超压时程曲线上可明显观察到4个超压峰值,分别为药包爆炸超压峰值、起爆药包爆炸后气体和油雾过膨胀诱导的负压峰值、反射波经过油雾衰减后的超压峰值及油雾爆炸超压峰值。随着变压器油量增加,变压器油雾爆炸火球的最大扩展半径增加,爆炸火球扩展速率则快速减小,消防水炮、消防水管和CAFS喷淋管位置的冲击波超压明显减小。由于起爆药量和变压器油量的限制,最大爆炸超压仅约30kPa,未导致消防设备明显损伤。     

上海深部硬土渗透特性试验研究

上海深部硬土层的沉降显著滞后于水位变化, 本文通过一系列渗透试验进行了相关问题的研究, 包括初始水力坡度, 结核对渗透性的影响, 压力对渗透性的作用, 以及孔隙比与渗透系数之间规律的研究。结果表明硬土的渗透速率与水力坡度之间符合良好的线性关系, 满足达西定律; 大量的致密结核对渗透性影响微弱; 应力增加导致渗透性降低, 渗透系数与孔隙比呈指数规律变化。基于试验成果评价了1989～2007年天然硬土的渗透性变化, 此期间硬土层边界水位下降了近30m, 硬土层的沉降造成了该层渗透性的降低, 但土层的平均渗透系数改变不大。     

爆燃波在含内构件管道中传播现象的实验研究

为了评估高温气冷核反应堆热交换器H2泄漏、爆炸的安全性,研究含内构件管道的H2/空气爆燃传播现象,建造了几何相似、尺寸相同的实验管道（真空筒）。分别充入不同初压和当量比H2/空气混合物,在真空筒顶部点火并引发爆燃,利用多通道瞬态压力测量和数据采集系统,记录各测点压力时间曲线。结果表明:对化学计量比H2/空气混合物,在慢化剂室和真空筒顶部空间产生爆燃,邻近测点的压力时间曲线显示了冲击波特征。该冲击波通过慢化剂室和真空筒侧壁的狭缝（2.5 mm）,进入含内构件的扩张管道并形成爆燃。冲击波在真空筒端部反射、向后传播并与火焰相互作用,爆炸流场波系复杂。对富油和低初压化学计量比混合物,在慢化剂室和真空筒顶部空间产生燃烧,高温富油燃气的压力上升速率较慢。当燃气通过上述狭缝时,在真空筒突扩空间内再次点火并形成较强爆燃,压力时间曲线显示了冲击波特征及其在端面的反射。     

土层在其界面受周期孔隙压力作用下的变形规律

本文对土层顶底板在正弦波形、方块波形、三角波形及梯形波形的孔隙水压力作用下,土层内的孔隙压力的变化情况及相应的土层沉降量推导了计算公式,根据推导出的公式可以看出,土层中的孔隙压力及沉降均由周期性变化的部分和以时间指数衰减的部分组成,当土层顶底板上的孔隙压力的变化幅度及变化周期一致时,而且两者的相位差满足一定的条件则可以减少土层的沉降量,因此,根据这一理论,可调整上、下含水层中的抽汲及回灌措施使压缩层顶底板上的孔隙压力满足波幅、周期及相位差的要求从而改善地面下沉的情况。     

伺服控制土石混合体压力渗透仪研究

土石混合体渗流特性的研究对于工程建设、土石混合体滑坡的防治有重要意义。总结了前人对于堆石料渗透试验仪的研究,其特点在于渗透筒的大尺寸、供水系统、供水压力的控制;透水板、制样方法、筒壁防渗对于试验的影响。周中等自制的常水头渗透仪,主要对土石混合体渗透系数及其影响因素进行研究。本文研制的伺服控制土石混合体压力渗透仪能够准确伺服控制供水压力和供水速度,提供不超过2MPa的高水压,调节试样渗流速度,操作方便,能够有针对性的研究土石混合体的渗流特性。     

残余应力下厚壁筒表面裂纹的应力强度因子计算

本文首先介绍了边界元法计算裂纹尖端应力强度因子的基本理论,接着利用边界元法计算了在残余应力下不同厚壁筒内表面椭圆裂纹的应力强度因子,研究了其大不随椭圆裂纹不同而变化的规律,为厚壁筒结构的设计,制造以及疲劳寿命分析提供了许多有价值的参考资料。     

柱状装药爆炸条件下厚壁圆筒爆室内 流场及结构动力响应分析

借助非线性动力有限元程序ANSYS/LS-DYNA,采用基于罚函数的流固耦合算法,对厚壁圆筒爆 室在柱状装药爆炸作用下的动态响应过程进行了数值模拟研究。分析了厚壁圆筒爆室内柱状装药爆炸非定 常流场的演化过程以及筒体的动力响应特征。给出了爆炸流场的压力云图、筒壁受到的爆炸压力峰值及冲量 的分布规律、筒体的等效应力云图以及等效应力的分布规律等。流场压力及筒体应变的计算结果与实测结果 吻合较好,并将动力响应的有限元计算结果与理论解进行了比较,证明轴对称平面应变假设下的理论解可以 给出问题的保守估算。分析表明,该厚壁圆筒爆室在柱状装药爆炸作用下在弹性范围内工作,爆室的强度设 计是安全的。     

电缆绕组变压器线圈短路机械强度的计算

在变压器T型等值电路基础上,求得变压器短路最严重情况对应的起始条件和出现最大短路电流时刻。以此起始条件设定变压器原边电压激励,利用“磁路-电路”耦合有限元法建立了2D轴对称模型,计算了变压器原、副边线圈及各线匝短路电磁力。以出现最大轴向和径向电磁力的线匝为研究对象,结合电缆绕组变压器的受力特点,建立了单线匝短路条件下的静态和动态有限元模型。选择第四强度破坏理论,分别计算了静态和动态时线匝相当应力分布。讨论了静态时相当应力与预紧压强、撑条根数的关系;分析了相当应力随时间的变化规律,并与静态对应情况进行了比较。     

焊接工艺应力形成的可视化学习

通过热塑性塑料焊接与金属焊接热过程的相似性,选取聚碳酸酯作为塑料焊接的焊材,进行工艺应力产生与分布规律的可视化教学. 针对"模拟热气焊"和"火焰模拟压力焊" 两种不同的焊接模式,通过光弹性实验方法切实理解焊接工艺应力的产生机理,实现这一过程的教学可视化.     

低渗岩心驱替过程中的压力分布特征研究

考虑低渗岩心的应力敏感性,通过实验和数值计算,研究了一维水驱油过程中,压力的分布及变化规律,并对其影响因素进行了分析. 结果表明：压力分布由于受到应力敏感性的影响而显示出明显的非线性特征,在前缘面处存在一个明显的分界点;应力敏感性程度、黏度比对压力分布的影响较大.     

准饱和黄土中暗穴水动力扩展响应的研究

为分析强降水过程中暗穴扩展机理,在野外调查资料的基础上,建立了准饱和黄土暗穴的扩展计算模型,概化为弹性准饱和土层中无限长圆柱形孔洞表面受水压力的动力响应问题。通过引入势函数,得到了Lap lace变换域中的应力、位移及孔隙水压力的解析表达式,并利用数值逆变换方法求得时域解,分析了降雨历时及饱和度等因子对暗穴动力响应的影响。结果表明,水动力是引起黄土暗穴扩展的主要因素,水压力作用历时对位移及应力有较大的影响,同时饱和度的细微变化对径向位移有显著影响。     

关于三维模型光测“冻结”法的若干问题

一、方法的简介 1.光测法 当偏振光通过受载荷作用的透明塑料模型(光测模型)时,模型各点将产生与应力状态相关联的光学干涉条纹图案——应力光图(等色线及等倾线)。用偏光弹性仪,可以定量地量测应力光图,进而对模型作全面的应力分析。若模型及作用于其上的载荷与真实结构(原型)相似,则根据相似原理,可将模型应力转换为原型应力。上述     

压缩式封隔器波浪形胶筒力学性能分析

为了提高压缩式封隔器坐封后胶筒与套管壁间的接触应力和胶筒的使用寿命,本文设计出一种外形轮廓为波浪形的新型胶筒。运用有限元仿真软件模拟了封隔器胶筒的工作原理,通过改变波浪形胶筒的波浪数量n和波浪高度h,掌握了波浪形胶筒与套管壁的接触应力分布规律和胶筒的Mises应力变化规律,同时分析了胶筒硬度对封隔器胶筒力学性能的影响。结果表明:新型波浪形胶筒与套管间的最大接触应力比常规封隔器胶筒提高了1.07倍~2.01倍;波浪数量n=5,波浪高度h=3mm的波浪形胶筒Mises应力比常规胶筒Mises应力降低了约62.65%。新型波浪形胶筒增加了封隔器胶筒与套管间的接触应力,降低了胶筒的Mises应力,提高了封隔器的密封性能和封隔器胶筒的使用寿命,研究结果对开发高性能压缩式封隔器具有一定的参考意义。     

DESIGN OF LATERAL SOIL PRESSURE MODEL TEST SCHEME FOR ADJACENT COMPOSITE FOUNDATION1)

为了研究刚性桩复合地基对邻近支护结构侧土压力的影响,在室内模型试验方案设计前,通过有限元软件建立了邻近天然地基与复合地基模型进行数值模拟研究,对不同地基形式下静止挡墙侧土压力分布规律进行预估。两组数值模拟结果对比表明：复合地基土压力分布规律不同于天然地基,当复合地基褥垫层下方桩间土应力与天然地基土应力相同时,天然地基对挡墙相同位置处的墙侧土压力的附加作用效果要明显大于复合地基,但在"载荷传递效应"作用下,复合地基对挡墙侧向土压力的影响随着加载量的增加,逐步向更深处土体传递;与天然地基相比,复合地基对挡墙侧向土压力的影响在浅部土层相对较弱,但在深部土层中较强,并且在桩端应力集中对挡墙底部侧向土压力影响尤为显著。     

临近复合地基侧向土压力模型试验方案设计研究

为了研究刚性桩复合地基对邻近支护结构侧土压力的影响,在室内模型试验方案设计前,通过有限元软件建立了邻近天然地基与复合地基模型进行数值模拟研究,对不同地基形式下静止挡墙侧土压力分布规律进行预估。两组数值模拟结果对比表明:复合地基土压力分布规律不同于天然地基,当复合地基褥垫层下方桩间土应力与天然地基土应力相同时,天然地基对挡墙相同位置处的墙侧土压力的附加作用效果要明显大于复合地基,但在"载荷传递效应"作用下,复合地基对挡墙侧向土压力的影响随着加载量的增加,逐步向更深处土体传递;与天然地基相比,复合地基对挡墙侧向土压力的影响在浅部土层相对较弱,但在深部土层中较强,并且在桩端应力集中对挡墙底部侧向土压力影响尤为显著。     

舰载飞机起落架突伸时外筒应力陡增分析

分析了某舰载飞机斜板滑跃起飞试飞时,前起落架在机轮出斜板而卸载后,缓冲器外筒轴向应力未减小反而陡增的现象。在介绍缓冲器结构、工作原理和受力数学模型的基础上,建立了缓冲器外筒轴向应力的计算模型;结合对实测数据的分析,揭示了缓冲器外筒应力陡增的原因。结果表明:外筒轴向应力与缓冲器的行程和活塞运动速度相关,起落架出斜板后外筒应力陡增的主要原因是起落架突伸时,活塞杆高速伸出引起油液阻尼力大幅增加及高速伸出的起落架的下部质量在反阻活门关闭瞬间对外筒底面的撞击。     

不同温压超临界CO_2气爆喷孔冲击应力变化规律实验研究

为研究不同温压条件下超临界CO_2气爆过程中气爆管喷孔喷射的爆生气体对被爆物体产生的冲击应力变化规律,自主设计了超临界CO_2气爆实验系统及数据采集装置,实验得到了在不同初始温度和压力下对称双喷孔喷射的超临界CO_2气爆爆生气体冲击应力变化规律:喷孔喷出的爆生气体作用于被爆物体的冲击应力经历应力激增、应力剧减和应力减速衰减三个阶段。冲击应力时程变化曲线呈脉冲波形曲线特征,且冲击应力衰减阶段持续时间大于冲击应力激增持续时间。冲击应力随初始温度和初始压力的增大而增加,初始压力变化引起的气爆冲击应力变化比初始温度变化明显,增大超临界态CO_2的初始压力提高气爆冲击应力优于提高超临界态CO_2的初始温度。最后得到了冲击应力峰值P_(max)与初始温度T和初始压力P的关系P_(max)=ɑT+bP+C。     

基于ALE描述的压缩流动三维粘弹性数值模拟

塑料熔体压缩流动中在主流动平面及厚度方向均有速度变化,结合了剪切和拉伸两种流动特征。为了准确描述和模拟塑料熔体的压缩流动,本文基于粘弹性及ALE原理建立了熔体三维流动理论模型,构造了有限元求解的变分方程。为了避免整体求解计算量大、稳定性差的缺陷,提出了两重迭代解耦合算法分别求解耦合的连续方程、动量方程、本构方程、能量方程,开发了模拟程序。开展了等厚度板及变厚度板的注压成型实验及相应的数值模拟,结果表明:压缩过程中出现压力变化小于4.57%的平台现象;温度呈指数规律下降;塑料入口、流动末端第一法向应力差比平均值分别高1.73MPa、0.87MPa,变厚度区域第一法向应力差比平均值高1.16MPa。本文提出的理论模型和数值算法能够较好地表征压缩过程中熔体的压力、温度变化、应力演化。     

雷诺应力对平均和脉动压力影响的数值模拟

采用增加雷诺应力边界条件方法考察了雷诺应力对流场的影响。当雷诺应力边界条件存在时,流场内平均和脉动压力的变化体现了雷诺应力的影响。本文首先在没有雷诺应力边界条件和有雷诺应力边界条件的情况下得到TTU低矮建筑标准模型表面的平均压力系数,结果表明:考虑雷诺应力可使建筑物表面的平均压力系数的绝对值增大。本文还利用Selvam提出的脉动压力系数数学模型,计算了TTU模型表面的脉动压力系数,并对计算结果进行了分析。