索道吊架失效原因的研究

特种设备索道吊装的失效分析是力学与多学科结合应用的典型事例。本通过有限元模建,结合材料断口分析,指出了某吊架失效原因,并指出了吊架还存在的隐患,其结果得到吊架实际使用情况证实。     

薄壁金属管在中高速冲击下的缓冲特性研究

薄壁金属管塑性变形缓冲器通过塑性变形吸收能量,是冲击动力学领域所用缓冲器之一。通过试验和数值模拟研究了薄壁金属管塑性变形缓冲器在中高速冲击下的缓冲特性。通过空气炮试验,得到了薄壁金属管在中速冲击下的变形特点及缓冲力,分析了薄壁金属管在中高速冲击下的变形机理。研究了薄壁金属管半锥角、冲击速度、冲击质量对薄壁金属管缓冲性能的影响。结果表明:随着冲击速度的提高(30m/s~500m/s),缓冲力稳定性降低,缓冲力波动范围从8.2k N提高到19.9k N,最大缓冲力从19.9k N提高到34k N;半锥角不同会影响薄壁金属管的最大缓冲力;当冲击速度大于100m/s时,薄壁金属管缓冲力稳定性不受冲击质量影响。     

腐蚀环境下结构系统疲劳主要失效模式识别

疲劳主要失效模式识别是结构系统疲劳可靠性理论研究的主要内容之一。本文研究了腐蚀环境下结构系统疲劳主要失效模式识别方法:(1)建立了腐蚀环境下结构元部件损伤随机模型,对该模型的适用性作了讨论;(2)研究了识别结构系统疲劳主要失效模式的全局分枝约界法,与结构元部件损伤随机模型结合,实现腐蚀环境下结构系统疲劳主要失效模式识别,并对算法执行过程作了调整;(3)引入了一种安全裕量方程确定方法。理论分析和数值算例表明,本文所提算法可实现腐蚀环境下结构系统疲劳主要失效模式识别。     

振动环境下点焊元件的疲劳特性研究

本文论述了振动环境下点焊元件疲劳试验原理、方法和过程,得到了一些反映其疲劳特性的试验结果,分析和讨论了振动疲劳破坏机理,给出了裂纹萌生 p—S—N 曲线和断裂 p~*—S~*—N~*曲线。     

柴油机球墨铸铁飞轮应力与断裂损伤失效分析

球墨铸铁飞轮是柴油机中结构形状相对简单但起重要作用的零件之一.对于圆盘状球墨铸铁飞轮,其结构破坏行为往往与飞轮在高速旋转时所引起的包含径向,轴向及环向等复杂的三维应力状态有关.此外,还与其表面摩擦损伤有关.为了分析飞轮高速旋转时的复杂应力状态与其断裂损伤失效之间的关系,用有限元方法分析了球墨铸铁飞轮在高速旋转时径向应力...     

渐开线直齿圆柱齿轮接触疲劳失效成因再分析

联合采用表面失效分析和有限元应力分析的方法,研究了渐开线直齿圆柱齿轮接触疲劳失效的成因.结果表明:由啮入线至第一次双对轮齿啮合结束部分齿面上密集的表面点蚀与该段啮合齿面相对滑移大,所消耗的摩擦功最大,摩擦应力大于第二次双齿啮合部分,而且最大剪应力更靠近齿面等因素有关.靠近节线的齿根齿面上的片状大块剥落属次表面点蚀,是由于该部位的次表面剪应力最大,位置最深,并且承受了前一对轮齿脱离啮合带来的冲击作用.紧邻啮入线附近齿面的较浅的剥落点蚀是由于承受啮入冲击,最大剪应力较大且出现位置较浅,齿面相对滑移最大所造成的,并与该处的表面点蚀坑有关.     

TC25钛合金低周疲劳特性与断口分析

对TC25钛合金进行不同应力幅值下的低周疲劳试验,测试钛合金的低周疲劳寿命.在分析钛合金的低周疲劳应力应变迟滞回线的基础上,利用试验特性和应力应变本构关系,推导简化的Manson-Coffin公式,获取钛合金的应力-寿命曲线.最后,应用SEM对钛合金试样断口进行形貌观测,分析低周疲劳的断裂机理.结果表明,TC25钛合金的低周疲劳塑性变形,主要产生在加速断裂阶段.钛合金试样断面存在多处剪切唇,瞬时断裂由剪应力主导.钛合金的低周疲劳断裂以解理形核形成疲劳源,裂纹扩展存在多种模式,瞬断为准脆性断裂.     

静动载作用下牙冠的断裂失效模式

正常牙齿存在许多薄弱结构,如窝沟、楔状缺损和牙隐裂等.如何评估这些薄弱结构对牙齿裂纹产生和断裂的影响,一直缺乏有效的评价方法.利用实验和有限元分析两种方法,初步分析了牙冠在静动载荷作用下的断裂模式.研究结果表明,结构因素是决定牙冠断裂的最重要因素,牙冠断裂常常发生在结构薄弱的地方,且牙冠断裂符合第二强度准则.本研究为临床诊断和治疗提供一定的理论依据.     

厚钢板焊缝断裂试样疲劳裂纹预制的"高K比法"

提出了预制厚钢板焊缝断裂韧度试样疲劳裂纹的“高K比法”。用“高K比法”预制疲劳裂纹,不需要对焊缝试样进行局部韧带压缩或反向弯曲等预处理,简化了焊接接头断裂韧度试验方法,而且此法不改变原焊缝残余应力,所得到的焊缝断裂韧度值更准确,有效地解决了厚钢板焊接接头韧度评定技术的关键问题。“高K比法”可以缩短断裂韧度试验所需的时间、减少备用试样、节约人力物力。介绍了“高K比法”的试验原理、试验方法、工程应用和意义。     

基于应力测试的汽轮机高导管焊区失效研究

对125MW汽轮机高压导汽管进口焊区进行了应力测试，从应力角度分析了高导管早期失效的原因，能够为采取防止失效措施、合理设计高导管焊区结构提供参考。     

基于椭球面断裂模型的高强钢刻痕杆低温断裂分析

对20个高强钢刻痕杆进行了低温(-45℃～-40℃)断裂试验,考察了高应力三维度下的高强钢低温断裂模式.试验显示:刻痕杆宏观断裂于刻痕根部,为解理断裂;刻弧半径r较小和刻弧较深(d/D较小)的试件,断裂延性较差,但断裂强度略高.基于椭球面屈服模型的数值模拟应力场显示,裂纹起裂于应力三维度较高的刻痕心部,当刻痕根部应力场达到建议的椭球面断裂模型临界值时,刻痕杆断裂.     

FRP加固金属裂纹板的断裂力学分析

传统的金属结构加固方法会形成新的疲劳源,而粘贴FRP加固则具有明显的优势．提出了“三维实体-弹簧-壳元”有限元模型,金属板采用三维实体单元, FRP采用壳单元,用弹簧单元来模拟FRP与金属板之间的胶层,对金属裂纹板粘贴FRP加固后的性能进行了线弹性断裂力学分析,并对影响金属板裂纹前缘应力强度因子的参数进行了讨论．分析结果表明,采用高弹性模量的FRP和增加FRP的厚度对改善加固效果非常明显．     

高温条件下混凝土墙体的非线性分析研究

论文建立了一个弹塑性-损伤耦合本构模型用于数值模拟高温下混凝土的真实破坏过程.导出了一个利用Newton-Raphson迭代的一般的直接应力返回映射算法.同时求解应力向量和塑性、损伤的内状态变量.并推导了用于化学-热-湿-力学耦合分析的全局守恒方程Newton-Raphson迭代过程的一致性切线模量矩阵.建议了一个用于弹塑性-损伤耦合分析的两级求解过程.给出的数值例题结果显示了所提出的算法和公式的正确性,表明了所发展的弹塑性-损伤耦合本构模型在模拟高温下混凝土墙体中复杂破坏过程的能力.     

柔度法研究镍铬合金焊材的高温疲劳裂纹扩展行为

金属材料的高温疲劳裂纹扩展速率试验,关键问题在于高温环境下精确测量试样的裂纹长度.基于柔度测试技术,通过改进现有高温应变引伸计实现了FFCT试样的高温疲劳裂纹扩展速率测试.利用有限元方法对具有分层构形CT试样的柔度方法进行了研究,获得了分层结构CT试样的等效弹性模量表达式,通过迭代方法对实时裂纹长度进行修正,获得了良好的预测精度.完成了镍铬合金焊带、焊条和焊丝三种焊材常温和350 ℃下的疲劳裂纹扩展速率试验,获得了相应的疲劳裂纹扩展规律.     

钢质蜂窝夹芯梁的高温疲劳模型

针对钎焊钢质蜂窝夹芯梁开展高温三点弯曲疲劳实验研究. 结果表明芯子排列方向显著影响结构疲劳性能, 高温下W向试件易于承受循环载荷. 提出基于疲劳模量退化的寿命预测经验函数方法, 其参数与材料性质、载荷环境等因素有关. 该方法可以预测结构疲劳寿命而避免大量重复性实验. 结果表明: 对于L向试件, 剩余模量退化规律可用二阶多项式拟合; 而W向试件则倾向于用指数型函数描述. 从刚度退化方程中得到非线性累积损伤模型, 并与线性Miner准则和试验结果进行了比较, 合理解释了蜂窝夹芯梁的高温损伤问题.      

新型输电导线内嵌式接续管振动疲劳响应特性及试验分析1)

为了研究新型输电导线内嵌式接续管振动疲劳寿命各种压接影响因素以及风振疲劳失效响应,在建立风振作用下钢芯铝绞线接续管疲劳响应数学模型的基础上,结合塑性流动法和强度因子法,使用COMSOL软件对不同压接对边尺寸下的钢芯铝绞线接续管的疲劳响应进行仿真和试验。研究结果验证了新型输电导线内嵌式接续管的可行性,与传统的接续管相比,新型输电导线内嵌式接续管能够提高压接的稳定性,有效降低接续管疲劳源区在微风振动作用下形成的动弯应力,减小导线的疲劳损伤。     

铝合金的热疲劳特性及断裂力学计算分析

通过试验分析了铝合金的同相和异相热疲劳特性,并应用弹塑性断裂力学方法对其寿命作了解析评价.试验和计算都表明,在相同应变范围下,异相热疲劳寿命高于同相,这与中低碳钢等材料结果相同.另外,计算值和试验吻合,说明J积分用作评价铝合金热疲劳强度的力学参量及所建立的计算方法有效.从能量角度提出了一个用于描述裂纹扩展能力的参量ΔW,在相同ΔW值下,同相热疲劳寿命和异相热疲劳相等.     

ANALYSIS OF NONLINEAR DYNAMIC STABILITY OF LIQUID-CONVEYING PIPES

Nonlinearly dynamic stability of flexible liquid-conveying pipe in fluid structure interaction was analyzed by using modal disassembling technique . The effects of Poisson . Junction and Friction couplings in the wave-flowing-vibration system on the pipe dynamic stability were included in the analytical model constituted by four nonlinear differential equations . An analyzing example of cantilevered pipe was done to illustrate the dynamic stability characteristics of the pipe in the full coupling mechanisms , and the phase curves related to the first four modal motions were drawn . The results show that the dynamic stable characteristics of the pipe are very complicated in the complete coupling mechanisms, and the kinds of the singularity points corresponding to the various modal motions are different.     

锆基非晶合金的动态弛豫机制和高温流变行为

非晶合金的动态弛豫机制对于理解其塑性变形,玻璃转变行为,扩散机制以及晶化行为都至关重要.非晶合金的力学性能与动态弛豫机制的本征关联是该领域当前重要科学问题之一.本文借助于动态力学分析(DMA),探索了Zr₅₀Cu₄₀Al₁₀块体非晶合金从室温到过冷液相区宽温度范围内的动态力学行为.通过单轴拉伸实验,研究了玻璃转变温度附近的高温流变行为.基于准点缺陷理论(quasi-point defects theory),对两种力学行为的适用性以及宏观力学行为变化过程中微观结构的演化规律进行描述.研究结果表明,准点缺陷理论可以很好地描述非晶合金损耗模量α弛豫的主曲线.基于非晶合金的内耗行为,玻璃转变温度以下原子运动的激活能U_β为0.63 eV.与准点缺陷浓度对应的关联因子χ在玻璃转变温度以下约为0.38,而在玻璃转变温度以上则线性增大.Zr₅₀Cu₄₀Al₁₀块体非晶合金在玻璃转变温度附近,随温度和应变速率的不同而在拉伸实验中显示出均匀的或不均匀的...