单搭接胶接接头拉伸剪切性能的数值模拟与实验研究

采用数值模拟和光测技术对单向拉伸载荷作用下单搭接胶接接头中的剪切性能进行分析,研究了不同厚度胶层中切应力的变化规律。用有限元方法(FEM)对不同胶层厚度的试件进行建模,得到了拉伸载荷下胶粘剂中的切应力分布及其统计参数。利用数字图像相关(digitalimage correlation,DIC)方法对试件的变形场进行测量。结果表明,当胶粘剂的厚度较小时,胶粘剂中的切应力的分布统计参数随着其厚度的增加会有显著的变化,但是当厚度超过一定的数值时,统计参数对厚度的变化不再敏感。     

板厚、温度和速度对单搭接胶接接头强度的影响

为了探讨单搭接胶接接头结构的破坏机理,采用Hopkinson拉杆实验技术,研究了板厚、温度和速度(试样端部的最大速度)对单搭接胶接接头强度的影响。实验结果表明,板越厚、温度越低、速度越大,接头的强度越大。运用有限元方法分析了胶层的应力分布,通过引入剥离应力对试样强度的影响因子,研究发现板越厚、温度越低、速度越大,剥离应力对接头强度的影响越小。     

多焊点情况下胶焊单搭接头的静力分析

以胶接分析为基础,将焊点视为大剪切弹性模量胶粘荆,假设被粘体切应力沿厚度线性分布,胶层和焊点切应力沿厚度方向不变,建立了多焊点情况下胶焊单搭拉剪接头的线弹性应力解析模型.计算结果表明:被粘体正应力和胶层切应力解析解与有限元模型吻合得较好.对焊距的参数研究表明:胶焊单搭拉剪接头连接区纵向正应力和切应力随焊距减少而分布更均匀,峰值切应力下降,与前人的试验结果一致.     

周期激励下单搭接接头强度与振动特性研究

主要研究汽车轻量化粘接结构在周期性振动载荷激励下强度与振动属性的改变。首先,利用实验手段,研究了振动载荷对单搭接接头疲劳特性的影响,分析了疲劳后接头的强度及模态频率的变化;其次,通过仿真分析方法,建立了基于经典双线性内聚力模型(Cohesive Zone Model)的单搭接接头静态及动态仿真模型,对胶接接头的模态频率、振型及加载开裂过程中胶层单元失效扩展进行模拟,与此同时,探讨了疲劳载荷对胶层内聚力模型的弱化效应。最后,利用SEM电镜分析手段,从微观上分析了粘接接头疲劳损伤及断裂机理。     

复合材料层合板单搭胶接力学性能检测技术与分析

胶接工艺缺陷对单搭胶接接头的拉伸剪切性能有着重要的影响。为了研究不同单搭接胶接层厚度对不同材质复合材料层合板胶接性能的影响规律,通过喷水穿透法超声C扫描对试样的剪切区域进行无损检测,并分别采用1mm、2mm、4mm的胶层厚度,以碳纤维/玻璃纤维复合材料层合板为被粘物,进行单搭胶接拉伸剪切性能试验。检测及试验结果表明:当胶层厚度h1mm时,对于相同材料的被粘物,胶层厚度越大,试件胶接接头剪切强度越小;相同的粘接剂厚度,以碳纤维增强复合材料板为被粘物的试件胶接接头剪切强度大于以玻纤增强复合材料板为被粘物的试件胶接接头强度;胶粘剂与碳纤维被粘物表面的润湿效果要优于胶粘剂与玻纤被粘物表面的润湿效果。     

含裂纹金属薄板胶接补强的应力分析

本文应用弹塑性有限元分析胶接补强的含裂纹薄板结构,剪切单元被改进使之可连结平面等参单元并用于分析胶层应力。计算了补强后裂纹板的应力强度因子,并将计算结果与实验数据作了比较,分析表明,胶接补强可显著降低裂尖的应力集中,使裂纹板内应力分布趋于均匀。     

柱壳套接胶合接头的扭转应力分析

1.引言胶合连接具有机械连接方式无法比拟的优越性.在工程结构中有着广泛的前景.对各种胶合接头的强度分析,也是很有实用价值的研究课题.这里我们讨论两个不同材料和不同厚度的柱壳,用一定厚度的胶层套粘在一起,在两端扭转载荷作用下,其粘接处各层中的应力分布情况.粘接结构如图1所示.为了方便,选取柱坐标计算.我们仅考虑套接部分的应力,分为内外柱壳和胶层三部分,分别用1、2、3来标识,并设其弹性常数和泊松比分别为E_1、v_1,E_2、v_2,E_3、v_3.对于该种接头的研究,目前较多见的是采用有限元法进行拉伸应力分析,对于     

复合材料胶接结构有限元分析方法研究进展

胶接结构的强度分析方法可以分为解析法和数值法两类,数值法主要是有限元方法.本文综述了复合材料胶接结构的有限元分析方法,按照胶接结构有限元模型建立的物理机理,将胶接结构力学分析模型分为基于有限元应力分析模型、基于断裂力学模型和基于损伤力学模型3类.详细介绍了这3类模型中的主要有限元建模分析方法:三维应力分析方法、虚拟裂纹闭合技术方法和内聚力模型方法,介绍了每种方法的基本思想、适用范围、优缺点、改进和扩展、有限元建模的实施步骤,以及有限元分析中应用该方法所取得的成果.第五部分从适用范围、应力奇异和破坏判据3个方面对这几种分析模型进行了对比分析.最后,对该领域发展趋势进行了展望.      

基于弹性解的结构弹塑性应力分析方法

以弹塑性力学的模型理论和塑性力学形变理论为基础，提出了一个由试验或计算获得的弹性解，按原型材料的广义应力与广义应变关系曲线，以及塑性力学伊留申理论，将弹性解转换为相应结构中的弹塑性应力解的分析方法。实验结果表明，本方法是正确、可行的。     

弹性力学平面问题的新解法—应力分量法

本文提出了一种求解弹性力学平面问题的新方法－应力分量法，并对经典的平面问题进行了求解，解答正确，方法便捷，与传统的应力函数法相比，难度小，费时少，速度快。     

单搭拉剪胶焊接头的应力和刚度分析

胶焊复合连接技术兼具胶接和点焊的优点,它因提高结构强度和刚度而使车辆轻量化成为可能.以胶接理论为基础,考虑了被粘体剪切应变,将焊点视为大剪切弹性模量胶粘剂,胶层和焊点沿其厚度方向的剪应力不变,建立了胶焊单搭拉剪接头的线弹性应力解析模型.在应力模型基础上,将接头各组成部分看作是独立承载的拉伸和剪切弹簧单元,得到了其刚度解析模型.应力模型中的正应力和剪应力与有限元解吻合得较好,证明理论模型正确,参数研究中确定了影响胶焊单搭接头应力分布特征的关键耦合参数.     

模型复合材料弹塑性界面应力分析

由纤维增强弹塑性基体所产生的界面具有弹塑性力学行为。考虑到一般材料的塑性变形都遵循幂硬化规律,对模型复合材料的界面进行弹性和应变硬化状态下的变形规律及其应力分析。以纤维拔出试验为研究模型,将界面分成弹性区和塑性区。利用界面应力剪滞理论,分别建立弹性区和塑性区的界面力学基本方程。选择适当的位移函数满足基本方程及埋入纤维的边界条件,再按位移函数求出弹性区和塑性区的界面剪应力。推导出平均界面剪应力与纤维     

弹性基础上无缝轨道应力分析的半解析法

从钢轨应力分析的要求出发,提出了弹性基础上开口厚壁杆的半解析计算方法.轨道截面上沿纵向的正应力分为弯曲正应力和约束扭转正应力,弯曲正应力可以根据弹性基础梁的弯曲理论求得,而约束扭转正应力将采用本文的半解析方法.把钢轨的横截面离散为有限单元,将位移(z方向)解表示为横截面上一个离散的数值函数(称为拟扇性坐标ω(x,y))与长度方向上的解析函数相乘的形式.用最小势能原理求解横截面上拟扇性坐标ω的有限元解和长度方向上解析函数表达式.以75kg钢轨为算例,计算了ω、-((e)ω)/((e)x) y和x-((e)ω)/((e)y)的结果,通过它们可以进一步计算钢轨中的约束扭转正应力和截面上的剪应力.     

Displacement Determination by Holographic Interferometry for Residual Stress Analysis in Elastic Bodies

A method is developed for determining the three displacement components by the method of holographic interferometry from two interferograms used to measure residual stresses by hole drilling. The displacements are determined at the intersection points of the principal axes and the hole boundary. The method is experimentally validated by measuring the stress state of a plate under uniaxial tension __________ Translated from Prikladnaya Mekhanika, Vol. 41, No. 8, pp. 111–117, August 2005.     

求解具有弹性接头桩基动力学大变形的微分—代数方法

本文采用弧坐标首先建立了求解具有弹性接头的桩基大变形分析的非线性动力学微分方程,其中, 广义Winkler模型用来模拟土对桩基的抗力.其次,在空间域内应用微分求积单元法来离散非线性微分方程组,并给出了处理弹性接头处连接条件的微分求积单元公式,得到了时间域内的一组微分-代数方程,采用二阶向后差分来代替二阶时间导数离散微分-代数方程组,得到一组离散化的非线性代数方程,应用Newton-Raphson方法求解了该非线性代数方程组.最后给出了数值算例,得到了桩基在顶部处受到组合动载荷作用时的响应,考察了弹性接头的刚度、位置对桩基动力学行为的影响.     

Stress–Strain Analysis of Elastic Bodies on the Basis of a Heterogeneous Mathematical Model

A heterogeneous mathematical model is formulated. It permits us to use simultaneously the equations of the theories of elasticity and Timoshenko-type shells to describe different fragments of a structure. This model can be written as a closed system of differential equations of different dimensions with boundary conditions on the domain boundary and conjugate conditions on the surfaces where fragments are mated. A variational problem is formulated. The existence and uniqueness of the solution are analyzed. Numerical results demonstrate the efficiency of the approach     

材料的弹粘塑性本构关系和应力波的演化

试验表明，大多数工程材料在冲击载荷作用之下的变形一般都同时包含有可恢复的瞬态性弹性变形和不可恢复的粘滞性塑性变形，即其本构关系可以用弹粘塑性模型来描述。本文从内变量理论出发，探讨了时率相关材料的弹粘塑性本构关系的一般特性，建立了增量型的弹粘塑性本构关系的一般理论框架和普适的表达式，并且对两种最常用的本构模型——Bodner-Partom模型和Johnson-Cook模型给出了在一维应变条件下的具体形式。通过计算和讨论一维应变粘塑性靶板中冲击波的衰减机制和应力波的演化规律，特别是考察各种粘塑性本构模型中的材料参数对冲击波的衰减和应力波的演化的影响，得出了一些可以直接应用或具有一定借鉴价值的结果，为研究应力波的其他衰减机制以及在人防工程中智能防护层设计时新材料的选取奠定了基础。     

Stress Analysis for an Elastic Semispace with Surface and Graded Layer Coatings under Induced Torsion

In this paper, the axisymmetric torsional problem of a coating structure consisting of a surface coating, a functionally graded layer and a substrate under a rigid cylindrical punch is investigated. The coating and substrate are homogeneous materials with distinct physical properties while the intermediate layer is inhomogeneous with its shear modulus changing exponentially along the thickness direction. The Hankel integral transform technique is employed to reduce the torsional problem to a singular integral equation with a Cauchy kernel. The circumferential shear stress and displacement fields in the coating structure are calculated by solving the integral equation numerically. The results show that the stiffness ratio has significant effect on the distribution of the circumferential stress and displacement at the interface.