回转窑滚圈多轴疲劳寿命预测及与轴线偏移关系研究

结合轴线偏移情况开展回转窑滚圈多轴疲劳寿命研究,采用了Wang和Brown提出的多轴疲劳准则和雨流计数法及Miner准则进行累积损伤评估．回转窑运行轴线偏移会导致滚圈承受的支承载荷分布严重不均,因此引入载荷比来描述轴线偏移程度以进一步定量分析滚圈应力．采用有限元软件ANSYS进行了各载荷比下滚圈的接触应力分析,并根据滚动接触区域情况计算得到了切向摩擦应力．以某回转窑滚圈为分析对象,计算得到了随载荷比变化的疲劳寿命曲线,揭示了轴线偏移对滚圈疲劳寿命的影响规律．研究对减少滚圈疲劳失效有重要意义,同时也可作为轴线调整和优化调窑的理论依据．     

Ⅰ型试件裂端三维应力结构分析之二——应力结构分析

在文献[1]的基础上,本文分别对试件纤维区和剪切唇的应力结构进行考察.纤维区的应力结构特点为:可以进行变量z分离;对称面上的应力结构可由平面应变FEM解或HRR场解经应力三维度修正获得;载荷水平及试样厚度对应力结构的影响,可由厚度方向的CTOD得到反映,所得到应力表达式大为简便与直观.对剪切唇的应力结构进行考察,发现满足一定的精度可由插值法近似获得.本文提出了一种平面应变近似程度系数,并对此进行分析,该系数可较好地反映试样厚度、型式及载荷水平.本文也对断裂参量进行了分析,指出可对CTOD进行应力三维度修正获得.     

水下爆炸气泡与复杂弹塑性结构的相互作用研究

计及结构的弹塑性,将边界元法(BEM)与有限元法(FEM)耦合提出了气泡与弹塑性结构耦合动力学计算方法,并开发了全套的三维水下气泡分析程序（UBA）,计算值与实验值之间误差在10%以内．以水面舰船为例,将三维计算程序工程化．并分析了水下爆炸气泡载荷作用下船体的弹塑性响应,从船体结构典型单元上的应力时历曲线可以看出,在气泡坍塌时出现应力峰值,证实了气泡坍塌压力及射流引起的压力对舰船等结构造成严重毁伤．从气泡与舰船的相互作用中可以看出,舰船低阶垂向振型被激起,在气泡作用下呈鞭状运动,同时舰船随着气泡的膨胀和收缩作升沉运动,通过本文的分析得到了适合于工程应用的规律及结论．     

非对称Ⅲ型裂纹表面受运动载荷的动态扩展问题

通过复变函数论的方法,对非对称Ⅲ型裂纹表面受运动载荷的动态扩展问题进行了研究．采用自相似函数的方法可以获得解析解的一般表达式．应用该法可以迅速地将所讨论的问题转化为Riemann-Hilbert问题,并求得了非对称扩展裂纹表面分别受到常数运动载荷、阶跃运动载荷作用下的应力、位移和动态应力强度因子解析解．利用这些解并采用叠加原理,就可以求得任意复杂问题的解．     

实验设计法在电缆芯线优化中的应用

对设计因子的每个配置 ,随着均值的变大 ,方差也趋于增加 .田口的新噪比 [2 ] 是方差与均值平方成正比 .但实际上方差比均值的平方增加速度更快或更慢 .本文用稳定方差的变换去减少质量特性的变异 ,给出计算信噪比的新公式 ,并用在汽车点火儿电缆芯线生产过程 ,找到了对电缆芯线拉伸强度有显著影响的因子 ,确定了最佳工程条件 ,实践证明本方法计算方便 ,明显减少质量特性的变异 ,比文献 [1 ]、[2 ]给出的方法优越 .     

用截面变形耦合有限元法分析复合材料梁

复合材料板和梁具有优良的特性, 从而获得了广泛的应用．然而由于材料的各向异性, 使得对这类材料构件作变形和应力分析时,即使应用如有限元法的数值分析手段仍是非常复杂费时的．为此提出了一个可应用常规有限单元法,分析等截面复合材料梁承受均匀拉弯扭载荷的一个简单精确分析的实施方法．由于巧妙地利用了变形的对称特性,使得分析只需建立在梁的一个切片构造的几何模型上,用常规三维实体有限单元进行结构离散．推导了精确的变形场模式,并借助结构平移自由度的耦合关系使得数值分析易于实施．并通过数值算例来阐明方法的实施过程．     

基于遗传算法和改进的Dijkstra算法的电缆敷设优化研究

首先结合电缆敷设相关标准建立了基于多种条件限制的电缆敷设优化的多目标规划模型,将分层序列法的思想运用于模型的求解中.将总敷设路线最短作为第一目标,转弯数最少作为第二目标,错层数最少作为第三目标.求解时首先将遗传算法和改进的Dijkstra算法相结合,共同进行第一目标和第二目标的求解;对于第三目标错层数最少,在运用改进的Dijkstra算法得出待敷设路线后,设计了基于贪心准则的贪婪敷设算法来满足错层数最少的要求.最终通过MATLAB编程实现以上思想并分别对30条和100条电缆的敷设进行实例验证.     

平面弹性裂纹分析的一种有效边界元方法

提出了一种简单而有效的平面弹性裂纹应力强度因子的边界元计算方法．该方法由Crouch与Starfield建立的常位移不连续单元和闫相桥最近提出的裂尖位移不连续单元构成A·D2在该边界元方法的实施过程中,左、右裂尖位移不连续单元分别置于裂纹的左、右裂尖处,而常位移不连续单元则分布于除了裂尖位移不连续单元占据的位置之外的整个裂纹面及其它边界．算例(如单向拉伸无限大板中心裂纹、单向拉伸无限大板中圆孔与裂纹的作用)说明平面弹性裂纹应力强度因子的边界元计算方法是非常有效的．此外,还对双轴载荷作用下有限大板中方孔分支裂纹进行了分析．这一数值结果说明平面弹性裂纹应力强度因子的边界元计算方法对有限体中复杂裂纹的有效性,可以揭示双轴载荷及裂纹体几何对应力强度因子的影响．     

爆炸冲击载荷下航空铝合金平板动态响应数值分析方法

为得到适用于爆炸冲击载荷下航空铝合金平板动态响应的数值分析方法,采用LS-DYNA显式动力学分析软件对爆炸冲击载荷下的铝合金平板进行数值仿真计算.主要研究了不同的任意Lagrange-Euler(拉格朗日-欧拉)网格(ALE)输运步算法、流固耦合方式、流固耦合点数量、网格尺寸、有限元单元类型对计算结果的影响.通过计算结果与实验结果的分析对比,表明采用van Leer+HIS输运步算法、罚函数耦合方式、在流体网格与结构网格之间采用3个耦合点、结构网格尺寸与空气域网格尺寸比例设为2∶1、结构单元采用163号壳单元时可以较为准确地计算航空铝合金平板在爆炸冲击载荷下的动态响应,并且能提高计算效率,节约计算时间.     

爆炸冲击载荷下航空铝合金平板动态响应数值分析方法

为得到适用于爆炸冲击载荷下航空铝合金平板动态响应的数值分析方法,采用LS-DYNA显式动力学分析软件对爆炸冲击载荷下的铝合金平板进行数值仿真计算.主要研究了不同的任意Lagrange-Euler(拉格朗日-欧拉)网格（ALE）输运步算法、流固耦合方式、流固耦合点数量、网格尺寸、有限元单元类型对计算结果的影响.通过计算结果与实验结果的分析对比,表明采用van Leer+HIS输运步算法、罚函数耦合方式、在流体网格与结构网格之间采用3个耦合点、结构网格尺寸与空气域网格尺寸比例设为2∶1、结构单元采用163号壳单元时可以较为准确地计算航空铝合金平板在爆炸冲击载荷下的动态响应,并且能提高计算效率,节约计算时间.     

桁架结构的灵敏度分析及其在满应力设计中的应用

就桁架结构而言,本文在结构变化定理的基础上提出了计算杆内力、杆应力和节点位移关于杆面积偏导数(梯度)的一组公式.与已有的计算结构响应的梯度公式比较,在一般情形下,用本文公式进行计算所需的附加载荷个数最少,因而计算量也小.这对于广泛使用响应梯度的许多优化方法有减少机时的实用价值.另外,我们还将导出的梯度公式用于满应力设计,得到一个改进的满应力迭代公式.算例表明与简单应力比法相比,改进的方法大大地减少了收敛于满应力设计所需的结构重分析次数.     

多层次结构优化方法

本文提出了—种包含虚节点和虚单元的力学模型。称为广义结构;导出了分析广义结构的公式;利用Kuhn-Tucker,条件和满应力准则分别建立了虚单元转为实单元的条件;利用这一条件,可以把结构拓扑优化的非线性规划由混合型转化为连续型,使问题的困难度大为降低。这是一种以单一的尺寸变量为变量的,适用于尺寸优化、几何优化和拓扑、布局优化等各个层次结构优化问题的方法,文内还讨论了用本方法得到的解与总极值的关系,并有几个算例说明方法的有效性。     

蠕变损伤材料中缺口尖端稳定扩展的应力场

研究了在拉伸载荷和反平面载荷作用下蠕变损伤材料缺口尖端稳定扩展的应力场．假设材料的应力及位移势函数,得到了缺口尖端场的各参数分量,进而在小范围蠕变条件下,建立了缺口尖端稳定扩展的蠕变损伤控制方程,并考虑缺口尖端蠕变钝化作用和问题的边界条件,对控制方程进行了数值分析,得到了缺口尖端的应力场,并讨论了缺口尖端应力场随各影响参数的变化规律．结果表明,缺口尖端的应力具有r1/(1-n)的奇异性,应力率具有rn/(1-n)的奇异性,n是蠕变指数．     

核电厂稳压器波动管热震荡应力评估研究

典型的管道分析会对所有预期的热载荷进行评估,研究表明核电厂稳压器波动管会经受非预期的并伴随热分层现象产生的热震荡载荷。利用理论分析方法推导出便于求解的半解析公式,并对其进行了工程实例验证,从而验证推导的半解析公式的正确性。同时采用半解析公式评估了核电厂典型的稳压器波动管在热分层温差不同时热震荡载荷导致管道内壁产生的局部峰值应力,并根据ASME规范评估了稳压器波动管热震荡应力对管道疲劳的影响。研究结果表明,核电厂在升温或停堆期间热震荡载荷对波动管的疲劳使用系数影响较小;在核电厂长时间的正常运行期间,当稳压器波动管横截面垂直方向的温差达到临界值时,热震荡载荷对波动管的疲劳使用系数影响非常显著。     

波流非线性相互作用对流场和载荷的影响

提出Stokes波与指数剖面流相互作用的五阶分析理论,所得质点速度与现有实验结果进行了比较,分析了线性叠加方法和近似理论引起的误差。结果表明,波流共存时的流场由纯波、纯流和相互作用项组成,流不仅直接改变了流场,而且通过改变波参数间接影响流场。指数剖面流能合理描述实际情况中的剪切流,由分析理论得到的波流场与实验值符合得很好。线性叠加方法能引起超过40％的结构物极限载荷误差。当取表观周期波、同时对流进行Wheeler伸展,近似理论误差最小。     

基于剪切效应纤维梁单元的结构非线性有限元数值模拟

基于Euler-Bernoulli梁理论的经典纤维模型忽略了剪切变形给截面带来的影响,为了得到更加精确的梁单元模型,该文基于考虑剪切效应的纤维梁单元,根据Timoshenko梁理论,推导了该纤维梁单元的刚度矩阵,并结合弹塑性增量理论,同时考虑了几何非线性和材料非线性的双重影响,建立了压弯剪复杂应力状态下结构非线性有限元...     

弹性介质中受轴向冲击载荷作用的圆柱壳的屈曲临界载荷计算分析

建立并求解了弹性介质中圆柱壳的径向位移控制方程,考虑边界条件及相容条件,得到了应力波传播及反射过程中圆柱壳的动力屈曲分叉条件.通过计算得到了不同时间段屈曲临界载荷与应力波波阵面到达圆柱壳的位置、弹性介质的刚度、壳体未嵌入弹性介质部分的长度与总长之比的关系.数值计算结果表明,弹性介质中的圆柱壳发生轴对称屈曲和非轴对称屈曲趋势一致;嵌入弹性介质部分越深、弹性介质刚度越大圆柱壳越难屈曲;屈曲临界载荷随着弹性介质刚度的增大经历了增长缓慢、增长迅速以及增长较慢3个阶段;应力波反射前波阵面通过分界面后,屈曲仅发生在应力波传播区域,反射波波阵面通过分界面前,临界载荷较小时屈曲先发生在反射端部,随着轴向阶数增大,屈曲覆盖整个圆柱壳区域,反射波波阵面通过分界面后,壳体发生的屈曲始终覆盖整个圆柱壳区域.     

带有圆柱形孔洞弹性半空间的表面效应分析

针对表面应力在纳米结构控制机械响应中的重要性,利用复变函数的基本方法,研究了含有圆柱形孔洞的弹性半空间的表面应力问题.将含有缺陷的接触问题分解为均匀介质的接触问题和无外载荷的非均匀介质的接触问题两部分进行分析.结果显示:接触表面的应力和位移有很强的尺寸依赖性,同时表面位移可以用表面应力函数表示.     

一端固支一端简支变厚度梁的弹性力学解

研究了一端固支另一端简支连续变厚度梁在静力荷载作用下的应力和位移分布.通过引入单位脉冲函数和Dirae函数,将固支边等效为简支边与未知水平反力的叠加,利用平面应力问题的基本方程,导出满足控制微分方程及左右两端边界条件的位移函数的一般解,对上下表面的边界方程作Fourier级数展开,结合固支边位移为O的条件确定待定系数,得到的解是高精度的.数值结果与商业有限元软件ANSYS进行了比较,显示出很好的精度.     

多探头交联电缆绝缘层同轴度显示仪数据的统计分析与在线质量控制系统*

本文介绍了用于多探头交联电缆绝缘层同轴度显示仪数据的统计分析与在线质量控制系统, 实践表明文中所给出的离散曲率法是一种稳定、精确、计算时间更短的统计与几何相结合的变点搜索方法, 使用上明显优于SIC、似然比和Bayes等方法.