一种新的应力率定义

本文研究客观应力率的定义及表示,在放弃了客观应力率形式上的对称性以后定义了一类广义的非对称的客观应力率。从Cauchy应力原理出发,通过构造应力向量形式上和变形及变形率无关的客观导数,得到两种形式的应力率;它们表示作用在参考构形中单位物质面元应力向量的真实变化,这样就消除了应力率定义中的不确定性。用新应力率对次弹性体简单剪切进行了计算,得到的应力不振荡,且满足超弹性正应力-剪应力普适关系。     

图解法测定压力容器残余应力的研究

电测法测定压力容器的残余应力,关键取决于屈服应力的确定。本文基于平面应力屈服条件,通过薄壁筒压力容器非膜应力部位的组合应力轨迹,用图解的方法研讨了测点的屈服应力。结果发现,残余应力和弯曲应力均可改变薄膜应力轨迹,以致组合应力部位的屈服应力不同于薄膜应力部位,但是,拉应力区域,第一主应力方向的Tresca屈服应力均为sσ。根据应力轨迹与屈服轨迹之交点的应力符合屈服条件的原理,通过分解薄壁筒焊缝的电测应力曲线,探讨了测点第二主应力方向的Tresca屈服应力以及用Mises屈服轨迹得到残余应力的方法。探究结果表明,压力容器的残余拉应力可以通过电测应力用图解方法得以测定,并且其测试精度可满足工程要求。基于平面应力屈服条件,研讨了压力容器非膜应力部位的组合应力轨迹,并根据应力轨迹与屈服轨迹之交点的应力符合屈服条件的原理,用薄壁筒的电测应力曲线,探究了图解法测定压力容器残余应力的可行性。结果表明,图解法可用于压力容器残余拉应力的测定,并且其测试精度可满足工程要求。     

应力分量变化范围的描述方程及其图形

过应力空间一点的不同斜面上的正应力、剪应力以及全应力会随着斜面的变化而变化。全应力的变化范围常用应力椭球方程和应力椭球面来描述。首次给出了过一点不同斜面上正应力、剪应力变化的描述方程及其三维图形。该方程和应力椭球方程共同构成了所有应力分量的描述方程。针对剪应力、全应力作用方向与斜面的法向并不一致的问题,给出了一种能够直接描述不同斜面上正应力、剪应力和全应力变化的三维图形,该图形能够非常直观地表示正应力、剪应力以及全应力数值的变化。     

结构拓扑优化应力敏度分析的伴随法

针对受应力约束的连续体结构拓扑优化问题,推导了应力敏度分析的伴随法公式;并以算例形式,将伴随法计算的应力敏度结果与差分法结果进行对比,验证了所推导公式的准确性,应力敏度分析结果表明了应力对设计变量的偏导数具有局部性特点。在此基础上,以受应力约束重量极小化为目标的结构拓扑优化为例,对比分析了应力一阶Taylor近似与满应力法的优化效果。结果表明:相比满应力法,应力一阶近似能使结构应力在更多的部分达到许用应力,得到的最优结构重量更轻。对设计变量数目巨大的应力约束连续体结构拓扑优化问题,由于应力约束数目可以通过准有效约束初选及不考虑删除单元的应力约束等方式减少,通常比设计变量数目小很多,应用应力敏度分析伴随法可以显著提高计算效率。     

应力状态参数Γ

文章给出了应力状态参数的定义,并与通常用来表达应力状态的罗代参数和软性系数比较,发现本文提出的应力状态参数可以更好地描述各种应力场的应力三向度.通过对不同应力场的应力状态的分析,作者指出了应力状态参数和脆断破坏间可能有些联系.有可能把应力状态参数作为一个辅助的评判参量.同时指出了应力状态参数的工程应用.     

高速轧机工作界面非稳态混合润滑过程多因素耦合辊缝力学特性研究

综合运用摩擦润滑理论、流体力学理论、轧制理论,建立了考虑动态辊缝非稳态润滑过程多因素耦合轧制界面力学模型.该模型综合运用了基于非稳态润滑过程的界面摩擦模型、工作辊运动模型、辊缝应力分布模型构成的界面薄膜约束多因素耦合模型.系统分析了非稳态混合润滑状态下,当压下率和表面粗糙度为定值时不同时刻工作区压应力和摩擦应力的分布情况,以及压下率为定值时工作区压应力、摩擦应力随表面粗糙度和后张应力变化的情况.结果表明:在压下率和表面粗糙度为定值时,当具有较大的后张应力时,工作区压应力和摩擦应力却较低,同时压应力梯度和摩擦应力梯度也相当小,摩擦应力在入口和出口边缘处达到最大,当后张应力减小时,辊缝间压应力和摩擦应力增加,压应力梯度和摩擦应力梯度较大;在压下率为定值而表面粗糙度为变量时,当后张应力较大时,表面粗糙度对工作区中的压应力和摩擦应力影响非常大,辊缝间压应力和摩擦应力随着表面粗糙度的增加而增加,当后张应力较小时,表面粗糙度对工作区中的压应力和摩擦应力影响不太明显.     

应力状态参数Γ

文章给出了应力状态参数的定义,并与通常用来表达应力状态的罗代参数和软性系数比较,发现本文提出的应力状态参数可以更好地描述各种应力场的应力三向度.通过对不同应力场的应力状态的分析,作者指出了应力状态参数和脆断破坏间可能有些联系.有可能把应力状态参数作为一个辅助的评判参量.同时指出了应力状态参数的工程应用.     

岩石中封闭应力研究进展1)

封闭应力对岩石力学特性的影响不容忽视。从陈宗基提出岩石的封闭应力定义以来,研究的学者较少。本文从前人对封闭应力的定义出发,结合岩石力学发展现状,对封闭应力概念进行了拓展,提出了新的定义。将岩石力学研究中符合封闭应力定义的应力形式进行了归纳和分类,总结了各类封闭应力的变化规律及其计算公式,讨论了封闭应力与地下工程开挖之间存在的关联性及其影响的表达形式。本文对于推动封闭应力的深入研究具有积极意义,将为解释深部岩石力学特殊现象提供新的途径。     

岩石中封闭应力研究进展

封闭应力对岩石力学特性的影响不容忽视。从陈宗基提出岩石的封闭应力定义以来,研究的学者较少。本文从前人对封闭应力的定义出发,结合岩石力学发展现状,对封闭应力概念进行了拓展,提出了新的定义。将岩石力学研究中符合封闭应力定义的应力形式进行了归纳和分类,总结了各类封闭应力的变化规律及其计算公式,讨论了封闭应力与地下工程开挖之间存在的关联性及其影响的表达形式。本文对于推动封闭应力的深入研究具有积极意义,将为解释深部岩石力学特殊现象提供新的途径。     

侧向受拉脆性岩石压缩本构及蠕变失效研究

轴向压缩作用下,脆性岩石侧向应力严重影响岩石力学特性。侧向压应力影响下的轴向压缩岩石力学行为已经得到广泛研究,然而侧向拉应力对轴向压缩岩石力学行为影响研究很少。本文基于脆性岩石翼型裂纹扩展模型中,初始裂纹面法向应力与剪切应力的正负方向为判断依据,研究了侧向拉应力对轴向压缩力学行为的影响。发现恒定的侧向拉应力作用下,轴向压缩应力渐进变化过程中,脆性岩石内部细观初始裂纹面的法向应力只能为压缩应力,不存在拉应力情况。分析了从侧向压应力到拉应力转化过程中,脆性岩石轴向压应力与细观裂纹扩展长度关系、轴向压应力与轴向应变关系、岩石峰值强度、裂纹启裂应力及初始弹性模量的变化规律。并分析了侧向拉应力对岩石蠕变裂纹长度、裂纹速率、轴向应变及应变率演化曲线,以及对蠕变失效时间及稳态蠕变应变率的影响。讨论了侧向拉压应力突变转化以及侧向拉应力分级增大对轴向压缩岩石蠕变演化行为影响。该研究为深部地下工程围岩稳定性评价提供了一定理论依据。     

弹性层内部有集中力的精确解

利用Ｈａｎｋｅｌ变换及矩阵理论，获得了位于水平刚性基础上的弹性层在其内部受垂直于边界的集中力作用了的精确率，推广了已有的结论。Ｋｅｌｖｉｎ解，Ｍｉｎｄｌｉｎ解及弹性层表面受集中的用的解都是其特殊情形下的结论。     

AN ANALYTICAL DESIGN METHODOLOGY FOR AN ANNULAR COMBUSTOR

SUMMARY

This paper describes a computational procedure for the optimization of the performance parameters of a simulated annular combustor. This method has been applied to analyze the influence of the performance parameters and geometries on the annular combustor characteristics and provide a good understanding of combustor internal flow fields, and therefore it can be used for guiding the combustor design process. The approach is based on the solution of governing nonlinear, elliptic partial differential equations for 3-D axisymmetric recirculating turbulent reacting swirling flows and the modelling of turbulence, combustion, thermal radiation and pollutant formation. The turbulence effects are introduced via the modified two-equation κ-ε model. Turbulent combustion is modelled using the κ-ε-g model and a two-step turbulent combustion model is employed for the excess emission of carbon monoxide CO. For the evaluation of the NO pollutant formation rate, the NO pollutant formation model, which takes into account the influence of turbulence, presented here. The radiative heat transfer is handled by the heat flux model. The predictions of the combustor character-istics and performance parameters are made using the present approach.

Predictions of velocity, length of the recirculation zone, combustion efficiency and wall temperature are compared with measurements. Agreement between the predictions and experimental data is very satisfactory.     

对边夹支无限长板受法向荷载的解析解

本文用积分变换和留数理论得出了对边夹支无限长板受法向荷载的解析解。     

倾斜轨道电动力绳系卫星回收控制

考虑电动力影响,建立了倾斜轨道绳系卫星系统的动力学模型,研究了子星回收过程的非线性最优控制. 应用Legendre伪谱算法,将连续时间最优控制问题离散化,进而利用非线性规划方法进行求解,通过数值模拟验证了方法的有效性. 结果表明,在满足相关约束的条件下,通过调节系绳张力和电动力,可将子星回收到靠近主星的指定位置.      

压电材料椭圆夹杂界面开裂问题的电弹性耦合解

本文研究了在反平面剪切和面内电场的共同作用下，压电材料椭圆夹杂的界面开裂问题，假定夹杂是刚性的导体，采用复变函数保角变换和级数展开方法，可确定压电材料基体的复势表达式，进而求得夹杂界面开裂的电弹性耦合的能量释放率。     

一种单元谐波平衡法

基于有限元离散,对于工程中的非线性响应问题,提出一种单元谐波平衡法．与常规的谐波平衡法不同,本文将谐波平衡方程建立在有限元素上,从而兼顾了有限元素法和常规谐波平衡法两大优势．有限元技术的应用能使得求解问题的范围扩大到复杂工程结构,而谐波平衡概念的使用将使得含有复杂变形和复杂本构关系的动力学响应问题得到有效解决．所提方法能适用于工程结构中具有复杂非线性关系的动力学响应问题．由于谐波平衡法的实施依赖于谐波系数方程及其切线刚度矩阵的解析推导,尽管已经局限到有限元素上,但对于较为复杂一些的本构关系,推导仍非易事．为解决这些问题,放弃通常对于变形梯度和应变张量所作的向量假设,而是从连续介质力学中基本的几何关系入手,提出一种矩阵分解形式．通过利用张量的内蕴导数定义以及关于迹函数的有关性质,给出应力增量的一种新的表现形式．当它与变形梯度的矩阵分解相结合时,使得切线刚度矩阵的导出变得十分简单,而且所得计算形式也比通常紧凑和方便许多．