螺杆钻具传动轴接头表面裂纹断裂性能研究

以螺杆钻具的作业载荷为依据,对传动轴上端接头螺纹进行断裂性能研究。首先,通过强度分析,确定接头螺纹易发生断裂的危险位置;然后,考虑材料的弹塑性以及螺纹升角,建立螺纹根部含横向半椭圆表面裂纹的外螺纹接头和相啮合水帽的有限元模型,定量评价弹塑性和螺纹升角对接头断裂性能的影响。结果表明,材料塑性变形和螺纹升角对裂纹前缘J积分的影响较大,忽略这两个因素得到的结果偏于不安全。最后,利用所建立的弹塑性有限元模型,对于上扣预紧力单独作用以及上扣预紧力和工作扭矩共同作用的两种载荷条件,得到螺纹根部裂纹前缘的临界形状比及其对应的量纲为一的J积分随裂纹扩展的变化,为进一步研究螺杆钻具传动轴接头螺纹的疲劳寿命提供依据。     

子弹撞击作用下固支浅圆拱的弹塑性动力响应

基于大变形动力学微分方程并利用有限差分离散分析,研究了子弹撞击作用下固支浅圆拱的弹塑性动力响应。通过对响应不同时刻内力分布特征的分析,阐明了圆拱的响应模式和变形机制。研究表明,弹塑性响应过程可分为六个阶段。在响应早期,拱的变形以塑性弯曲挠动由撞击点向拱根部传播为主;在响应后期,则主要以轴力主导下的轴向拉伸变形为主。在高速撞击下,塑性弯曲挠动的不均匀性可以引起浅拱的反向弯曲变形。固支浅圆拱的动力响应对撞击速度的某个变化范围非常敏感,在此范围内,撞击速度的较小增加可以导致响应的很快增长,但动力响应随撞击速度连续变化,未发生突然的跳跃失稳。本文中计算结果同实验数据吻合较好。     

多粗糙峰弹塑性接触的有限元分析

采用具有一定数目圆形粗糙峰的刚性表面对弹塑性半元限体进行压下的模型来模拟多粗糙峰接触,并用有限元法对该模型进行了弹生分析,揭示了我地接触区应力状态的影响规律,发现中心接触区的变莆主要受到一定数目邻近粗糙峰的影响,而处于较远自找影响较小,同弹性接触相比,在弹塑性接触过程中有更多的邻近粗糙对中心接触区发生作用,改变粗糙的间距、曲率半径和压下深度都会对其产生影响。     

钢纤维混凝土的弹塑性损伤模型

根据钢纤维混凝土在反复荷载下的弹性变形规律,从应变等价性原理出发,提出了弹塑性损伤模型;分析了以往用卸载刚度代替变形模量所带来的问题。     

伴随微孔洞生长的裂纹弹塑性定常扩展

裂纹在韧性材料中扩展时,将们随着微孔洞的萌生和生长,孔洞的萌生和深化将直接影响着材料的总体断裂韧性和强度,以往的研究主要集中在将裂纹的扩展刻划为微孔洞的萌生、生长和汇合这样一个过程。从传统的断裂过程区模型出发研究微孔洞的萌生和生长对材料总体断裂韧性的影响,通过采用Ｇｕｒｓｏｎ模型,建立塑性增量本构关系,然后针对定常扩展情况直接进行分析,孔洞对材料断裂韧性的影响由本构关系刻划,而在孔洞汇合模型中,上     

冲击载荷下线性硬化材料中球面应力波场的理论计算方法研究

基于线性硬化塑性本构模型,建立了冲击载荷作用下弹塑性球面应力波场的理论求解方法.首先,分析了冲击载荷卸载速率对球面应力波传播的影响,得到了3种不同类型的应力波传播图像.在此基础上,建立了弹性阶段、塑性加载阶段以及卸载阶段球面波动方程的理论求解方法,给出了质点位移、质点速度、应力和应变等物理量的计算方案.与已有理论方法相比,该方法考虑了不同载荷卸载速率条件下应力波的不同传播情况,并且给出了卸载阶段应力波参量计算方法,具有更广的适用范围.利用上述方法计算了恒定冲击载荷和不同指数衰减冲击载荷作用下弹塑性球面应力波场参量,在弹性阶段和塑性加载阶段,理论计算得到的物理量与已有理论方法和数值模拟结果基本吻合,在卸载阶段,已有理论方法不再适用,而本文理论计算得到的物理量与数值模拟结果基本吻合,验证了该理论方法的正确性.     

Zr-4合金压缩形变行为的研究

密排六方结构的Zr呈现弹塑性各向异性,轧制工艺会使材料内部产生晶间应力.准确地评估Zr合金内部的晶间应力分布并明确其微观形变机制,对其服役能力和使用寿命的准确评判具有重要的科学意义和应用价值.利用中子原位衍射技术结合弹塑性自洽(EPSC)模拟分析了Zr-4合金的压缩形变行为,加载方式为沿轧板厚度方向压缩.研究中辅以非原位的背散射电子衍射测试进行织构演化分析及透射电镜(TEM)测试分析缺陷形态.EPSC模拟可以定量地给出不同形变量下的形变机制,并且计算结果可由TEM实验佐证.研究表明:当形变量较小(0.55%)时,柱面{10ˉ10}?11ˉ20?(?a?型)滑移起主导作用;随着塑性形变量的增加,锥面滑移的作用增强,且锥面{10ˉ11}?11ˉ23?(?c+a?型)滑移的作用大于柱面{10ˉ10}?11ˉ20?(?a?型)滑移,少量的锥面{10ˉ11}?11ˉ20?(?a?型)和{10ˉ12}?11ˉ20?(?a?型)滑移也存在.     

Applicability of the Hertz contact theory to rail-wheel contact problems

Summary Rail-wheel contact problems have been analyzed by applying three-dimensional finite element models. Based on these models, the applicability of the Hertz contact theory (HCT) to rail-wheel contact problems is verified in the present paper. Beside a standard rail, also a crane rail and a switching component are considered in the verification. In the case of a contact between the standard rail UIC60 and the standard wheel UICORE, different transverse contact positions are analyzed. Numerically calculated distributions of the contact pressure for different types of rails with respect to different initial contact positions agree with the results from the HCT only if either the contact zone does not spread into a region of changed surface curvature or if plastification does not occur. Finally, the convective part of the dissipation power due to friction is calculated, which cannot be provided directly by the HCT. Received 5 August 1998; accepted for publication 6 May 1999     

弹塑性激波衰减规律的一种简便解法

本文提出了一个求解弹塑性激波衰减规律的级数解法,给出了各未知量级数展式的通项表达式。同时给出了塑性激波后方弹性卸载区内的应力和质点速度分布规律。该方法简单方便,级数收敛得很快。     

非匀质材料弹塑性破裂过程的数值模拟研究

 阐述了岩土类材料的非匀质特性, 根据这种特性提出了对材料参 数进行随机赋值的方法. 为了对非匀质类材料的弹塑性破裂过程进行数 值模拟研究,必须在有限元计算中实现材料的参数随机赋值.还给出了实 例------平面应力状态下试样的弹塑性破裂过程的数值模拟分析.