电偶腐蚀对接触电极间压紧力的影响

电偶腐蚀会导致受载结构中内力的变化,从而改变结构性能。研究电偶腐蚀对结构内力的影响规律,利于提高相关结构的设计水平。设计接触端面为圆平面的圆柱形电极,采用恒位移加载方式使两个接触面相互压紧,同时将电极浸泡在质量分数3.5%的NaCl溶液中进行腐蚀,测试给出了压紧力随腐蚀时间的变化曲线。与实验状态相对应,用电极表层腐蚀区的径向和轴向尺寸以及等效弹性常数表征电偶腐蚀效应,根据实验观察近似取定腐蚀区尺寸,建立微观尺度的材料性能模拟模型和宏观尺度的结构力学模拟模型,计算给出了腐蚀区的材料性能参数和腐蚀一定时间后电极之间的压紧力,计算结果与实验结果大致吻合。该项研究同时为数值模拟电偶腐蚀对结构力学行为的影响提供了新的方法。     

激光辐照下有界圆厚板的热弹性弯曲响应分析

考虑板弯曲运动的旋转惯性效应和剪切变形效应，建立了轴对称热能沉积作用下，边界固支或简支圆厚板的热弹性弯曲运动控制方程。利用数学变换和摄动法，导出了各种温度－力学边界条件下板的热弹性弯曲挠度及截面广义转角的解析公式。给出了在空间Ｇａｕｓｓ型分布激光束辐照下，板整体弯曲响应的代表性数值计算结果，直观显示了板弯曲挠度的时空变化规律。     

转臂式离心机工作室内的瞬态温度求解与分析

考虑大型转臂式离心机圆柱形工作室各墙壁(顶板、底板和侧壁)的瞬态导热,建立各墙壁的瞬态温度控制方程,对控制方程进行Laplace变换并求解,得到了透过墙壁内表面的总热流量与工作室内空气温度的关系.同时,综合考虑离心机驱动系统输出功率与工作室内空气和固体部件吸热、墙壁系统的吸热和导热、出风口带出的热量,以及动能与进风口带入的热量和动能之差等供能与耗能之间的平衡关系,建立工作室内瞬态温度控制方程,导出了工作室内空气瞬态温度的Laplace变换像函数的解析表达式.然后,采用求解Laplace逆变换的展开定理,导出了工作室内空气瞬态温度随时间变化的级数型显式表达式.最后,以一台多用途离心机为例,进行了工作室内空气温度的理论计算,与以前只考虑墙壁稳态导热的理论计算相比,瞬态计算结果与实测结果更加接近.所建瞬态温度公式提高了工作室温度的预测精度,有助于提升大型转臂式离心机工作室温控设计的水平.     

结构拓扑优化中棋盘格抑制方法的研究

针对棋盘格过滤技术中单元权重系数的计算,对已有文献中的棋盘格抑制方法进行改进,提出了物理意义明确且更具一般性的公式.建立含应力约束的弹塑性拓扑优化模型,将改进的棋盘格抑制方法用于弹塑性结构拓扑优化,采用ESO(evolutionary structural optimization)法进行优化.编程实现了两个数值算例,对算例结果分析表明:改进的棋盘格抑制方法具有更好的抑制效果,且该方法并不局限于材料线性范围的拓扑优化,也适用于进行材料非线性的拓扑优化时棋盘格的抑制.     

激光辐照下多层圆柱体中三维瞬态温度场的解析解

考虑外表面的气流影响和层间温度与传热的协调关系，建立了激光辐照下，层合圆柱体中的三维瞬态热传导解析模型。利用特征值法和Bessel函数，导出了各层柱体中三维瞬态温度场的封闭解析解。以一维轴对称问题为例计算了柱体中的瞬态温度场，给出了柱体内部温度随时间的变化和柱体表面换热系数对温度场的影响规律。本文的理论解可进一步用于分析层合圆柱体中的三维瞬态热-力效应，并可作为相应问题的数值模拟中数值模型的修正依据。     

强激光对预应力结构件破坏的细观分析

 利用扫描电镜对预应力简单结构件强激光破坏实验的部分试件残片进行了表面、断口和金相观察，分析了强激光对LY12(CZ)铝合金材料性能的影响，初步分析了热力联合加载下材料失效的原因和基本特征，为进一步分析激光破坏机理提供了细观损伤的依据。     

螺栓啮合螺纹段的轴力、等效应力分布及摩擦的影响分析

有限元方法已成为分析螺纹螺栓结构的有力手段，但已有的工作基本都将螺纹结构简化为二维的，基于三维模型的研究还很少。但螺纹的三维螺旋型结构特征，则势必要求进行三维分析。     

高温升率下LY12铝合金拉伸破坏及其机理的研究

使用Gleeble1500热力模拟实验系统研究了温升率及其历史对LY12铝合金拉伸破坏的影响。对采用不同温升率加热到给定温度后的试件的拉伸试验表明,相同工作温度下经历较高温升率历史的试件的强度较低;以不同温升率对不同预载应力水平的试件快速加热直至破坏,发现预载应力相同时经历较高温升率试件的失效温度较低．对试件断口附近材料金相组织的分析表明,当工作温度或预载应力水平相同时,较高温升率下材料的微缺陷明显增加．高温升率造成的局部热失配及材料微观组织结构的损伤,不同温度、应力和时间下材料的再结晶程度等对材料的宏观本构行为及失效具有重要影响．     

不同材料参数薄板振动中的热力耦合效应

 利用有限Hankel变换法,导出了周界等温-弹性支撑圆薄板在激光束辐照下的轴对称耦合热弹性弯曲振动近似解;针对具有不同弹性模量和热膨胀系数的薄板进行了热力耦合和非耦合弯曲振动的解析和有限元计算与分析。结果表明：热力耦合效应使薄板振动的振幅和周期都有所减小,其程度与材料的性能参数（如弹性模量和热膨胀系数等）密切相关,材料弹性模量和热膨胀系数越大,板振动中的热力耦合效应就越明显。     

不同坡口形状铍环激光钎焊温度场和应力场分析

本文对不同坡口形状镀环焊接过程进行了数值模拟,分析了坡口形状和焊接速度对铍环钎焊温度场和应力场的影响,结果表明:开坡口后铍环焊接的熔深和熔宽增大,而热影响区的焊接残余应力相对降低,特别是对于降低铍和AlSi12熔合面处的应力集中具有明显的效果;同时,坡口角度的增加主要对铍环热影响区的应力分布也有一定的影响.因此,铍环接头处开坡口不仅能够降低焊缝区的残余应力,还能减少铍材熔化引起的开裂.