有限圆板内孔冷挤压和过盈配合问题的弹塑性分析

1 引言在工程实际中,孔受内压、过盈配合及冷挤压强化等问题大量存在.分析这类问题的应力应变场十分迫切.对此已进行了许多理论分析.数值分析和实验测量等方面的工作.后两者因工作量大而不便使用,而对应变强化材料的理论解,就作者所知,仅有Hsu 和Forman 对无限大板受内压的精确解公开报道.而实际构件都是有限尺寸的.所以对含孔有限圆板在上述载荷条件下的解析解是十分有益的.     

微动磨损对过盈配合结构微动参量的影响

基于Archard磨损模型与Abaqus自适应网格技术建立了仿真分析过盈配合结构微动磨损的计算模型,对配合面轮廓随循环周次的变化进行了预测,并详细研究了微动磨损对接触压应力、摩擦剪切应力及微动滑移幅值等微动参量的影响.结果表明:该计算模型能够较为准确地对配合面轮廓随循环周次的变化进行预测;由于微动磨损的作用,配合边缘处接触压应力的峰值逐渐增大,且其位置逐渐向配合内部移动;摩擦剪切应力的最大值逐渐由黏着-滑移过渡位置向磨损-未磨损过渡位置移动;张开区域的宽度以及滑移区内各位置处的微动滑移幅值均随着循环周次的增加而增大.     

微动磨损对过盈配合结构微动疲劳性能的影响

在考虑微动磨损的前提下,基于SWT临界平面法和线性累计损伤模型建立了过盈配合结构微动疲劳的寿命预测模型,并详细研究了微动磨损对过盈配合结构微动疲劳性能的影响.结果表明:考虑微动磨损的作用时,微动疲劳的预测结果更加准确;微动磨损显著降低了配合边缘处的应力集中现象,提高了过盈配合结构的微动疲劳寿命;由于微动磨损的作用,配合边缘处的SWT参数逐渐降低,且其最大值出现的位置由配合最边缘逐渐向着配合内部移动,与此同时,临界平面上的法向应力平均值逐渐增大,两者的变化共同导致微动疲劳裂纹萌生位置向着配合内部移动.     

初始应力状态对材料层裂破坏特性影响研究

通过对球面飞片加载条件下的应力/应变状态分析表明采用施加径向应变方法可以近似模拟球面加载的受力过程. 采用过盈配合的热装配方法对平面样品施加了径向预应变,一维平面应变气炮实验结果显示初始预应力(变)明显降低了LY12铝层裂强度. 从空洞长大基本原理出发分析了各向异性受力条件下空洞长大的路径和所消耗能量不同于各向同性应力加载.通过数值模拟对含损伤的材料本构模型进行分析,得到了材料层裂强度与其外部宏观应力场密切相关,也间接的与构型相关的结论.      

构造杂交应力单元的柔度矩阵H对角化方法

证明了杂交元柔度矩阵 H非奇异的充分必要条件是假设应力模式线性无关 ;以及等价应力模式形成相同的杂交元。在此基础上建立了假设应力模式的 Hilbert子空间 ,从而可以利用 Schmidt方法简单地得到等价的正交应力模式 ,实现了柔度矩阵 H对角化 ,使得杂交元形成过程中完全避免了繁杂的矩阵求逆运算 ,提高了杂交元分析的计算效率 ,特别在柔度矩阵不容易显式求逆的材料非线性分析中更具有实际意义     

对薄壁衬套装配后内孔与轴配合间隙的研究

机械工程中薄壁衬套装配变形是个不可忽视的问题,因为这种变形将直接影响机械孔与轴的配合间隙.本文运用弹性力学及机械设计理论对薄壁衬套的装配变形量进行了系统的计算、分析及研究,提出一组薄壁衬套装配后孔轴配合间隙的计算公式,该组公式可供机械设计及制造工程技术人员参考使用.     

空间管状接头应力分析的半解析法

采用半解析法为空间管状接头应力分析提供了一种有效的手段，此法未对接头的形式和受载条件作任何假设，大大拓宽了过去半解析法只局限于平面管接头应力分析的应用范围，与有限元法相比，具有计算量小、前处理简单、内存要求低、简便易行等优点。通过两个数值计算例题与试验值比较后显示了本法的可行性与优越性。     

斜坡应力分布的系统测试与反演分析

采用简易、快速、经济的洞壁应力恢复法对某工程边坡勘探平硐洞壁应力场作了系统测试, 并采用FLAC^2D软件对测试成果作了斜坡初始应力的反演分析。结果表明, 斜坡应力场随深度变化具有明显分带性, 应力量值随硐深曲线具有典型的驼峰式特征, 与理论分析结果相符, 表明该方法能较好地应用于斜坡应力场的系统测试和研究。成果对认识斜坡岩体的变形破裂及卸荷特征等具有重要意义。     

从矩阵位移法看有限元应力精度的损失与恢复

矩阵位移法在计算杆端力时须叠加一个“固端力”项,而在有限元法中结点（应）力是直接对位移求导获得的,丢失了“固端力”一项,致使应力的精度大为下降．其实,对于一维有限元,同样可以对结点力叠加一个“固端力”项,使结点内力的精度与位移不相上下,而且这一做法几乎可以直接推广到半解析的有限元线法的二维问题中．本文简要介绍这一最新研究的思路、做法和一些初步的数值结果．     

含双周期裂纹群弹性板的弱化问题

应用隔离分析与叠加原理，研究了沿一个方向共线的双周期裂纹群的相互作用，提出了一种新的近似解法，将裂纹尖端应力强度因子及裂纹表面间断位移用解析或半解析的式子直接表达出来，进而求出双周期裂纹板的有效弹模及柔度矩阵，算法简单，结果精确，是一种处理双周期裂纹群问题的有效方法。     

海洋平台导管架结构分析中管节点局部柔度的等效单元

本文建立了一种在海洋平台导管架有限元分析中代表管节点局部柔度的等效单元,可有效地反映管节点在轴力和弯矩作用下的局部变形性质,并导出了T型、Y型以及K型管节点的局部柔度等效单元的刚度矩阵。本文建立的等效单元可方便地与通用结构分析有限元程序(如SAP5)配合,对海洋平台导管架进行计及管节点局部柔度的精确静动力分析。作者编制了与SAP5配合使用的前处理程序,可自动生成符合SAP5输入格式的等效单元读入刚度矩阵的数据。文中给出了说明等效单元应用方法的简单算例。与有限元法计算的结果比较表明,用等效单元模拟管节点的局部柔度是必要的和准确可行的。     

基于应力三轴度和罗德参数的6061和7075铝合金材料断裂失效分析

分别对6061铝合金和7075铝合金材料的缺口圆棒试件和凹槽平板试件进行准静态拉伸试验,并采用ABAQUS软件对拉伸过程进行数值模拟。模拟结果与试验测试结果吻合很好,验证了有限元模型的合理性和可靠性。通过有限元模拟,分别给出了不同试件的应力三轴度和罗德参数随等效塑性应变的变化曲线以及两种材料的失效轨迹,并对它们进行了分析讨论。结果表明:形状相同、材料性质不同的试件,应力三轴度的演化规律不同;材料的失效应变受应力三轴度和罗德参数的影响,并且不同性质的材料对罗德参数的敏感性不同。     

枪炮中杆形击针的应力分析与寿命估算

本文针对枪炮中杆形击针的疲劳破断问题,应用弹性应力波理论和有限疲劳寿命分析方法相结合,分析计算了击针中的应力,并对其疲劳寿命进行了估算.实例结果表明本文方法是有效的.     

与界面相交的裂纹尖端的应力奇异性分析

为了确定与结合材料的界面相交的裂纹尖端附近的应力奇异性次数,提出了一种基于最小势能原理的一维特殊有限元法.以奇异点为原点半径为r0的扇形奇异区域,可以简化为一维线性领域,即一条以代表结合材料的两个自由表面为端点的线段.对该一维线性领域作网格划分,采用三节点一维等参数二次单元.数值计算结果与已有理论解的比较表明,该方法具有很高的精度和效率.最后,利用文中给出的方法,得到了各向异性结合材料中与界面以任意角相交的裂纹尖端的奇异性次数随裂纹角的变化规律.     

大型爆炸防护结构的动态应力测试与分析

对某大型爆炸防护结构进行不同工况的爆炸实验,通过电测法测量了几个典型位置的应力,结果 显示:从第1和第2主应力测试结果来看,球壳表面在爆炸冲击作用下的冲击应力峰值除第1次最大外,之后 基本以拉压应力状态来回振动,而且振动应力在经过1~2个来回后立刻减小到100 MPa以下,土的堆压可 以起到削弱球壳振动的作用,因此球壳单次爆炸引起的振动疲劳问题大为削弱;模型的强度满足设计要求;排 气孔附近是应力最为集中区域;炸药的形状系数对结构的安全影响很大。     

爆炸膨胀环一维应力假定的分析与讨论

对爆炸膨胀环的运动过程和应力状态进行了理论分析,指出膨胀环在径向变形过程中其厚度减小 将引起内外壁的速度差,对膨胀环内外壁的速度差进行了分析。由于膨胀环内外壁速度差的存在必然造成复 杂应力状态,无法满足一维应力假定,由此推断出实验中利用外壁速度计算出的应力要略大于膨胀环内的平 均应力。利用LS-DYNA三维动力学有限元程序验证了理论分析结果,利用膨胀环外壁速度计算出的应力比 数值模拟给出的膨胀环内平均应力大1%左右。     

Bridgman 解的试验验证与分析

为研究韧性材料单轴拉伸试样的颈缩规律及颈部应力场的分布,对 Q235钢、14CrNiMoV合金钢、LY12铝合金等三种典型的金属材料光滑试样和切口试样进行了单向拉伸试验,通过研究材料屈服过程的细观机理和颈缩部位最小截面上不同位置处孔洞大小和形状的变化规律,分析了颈部应力解 Bridgman 公式中主要试验和理论上的依据和假设,并给出了影响颈部应力场分布的主要因素。结果表明：Bridgman 公式中等轴假设基本成立,屈服条件应用不合理,且颈缩部位的复杂应力场并非由颈缩部位最小截面的全面屈服和材料塑性流动导致,颈缩后构件几何形状的变化是引起应力场重新分布的主要因素。     

载流圆锥薄壳的磁弹性应力与变形分析

在建立旋转壳体的非线性磁弹性运动方程的基础上,研究了电磁场和机械载荷联合作用下载流圆锥薄壳的磁弹性效应通过算例,得到了载流圆锥薄壳的位移及应力与通电电流强度之间的关系,解决了圆锥薄壳顶点处的奇异性问题,给出了轴对称条件下的数值解.计算结果表明:改变通电电流强度,可以改变载流圆锥薄壳的应力与变形状态,达到控制圆锥薄壳的受力与变形的目的.     

应力脉冲在SHPB实验中弥散效应的数值模拟与频谱分析

在评判不同材料的整形器对加载波形的改进效果的应用背景下,对比研究了不同形态的应力脉冲在霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)中的弥散效应。利用有限元软件LS-DYNA建立了杆件的三维有限元模型,在杆端分别施加矩形、三角形和半正弦形的应力脉冲,分析了波形振荡、前沿升时和应力峰值随传播距离的变化规律,并运用频谱分析的方法进行了理论解释。结果表明:三角应力脉冲和半正弦应力脉冲在各个方面都比传统的矩形应力脉冲表现出了更小的弥散效应;半正弦应力脉冲在传播过程中比三角应力脉冲更能控制其形态,能有效地减少弥散效应,提高Φ100mm SHPB实验精度,是岩石类非均质材料的理想加载波形;频谱分析的方法能从理论方面有效地解释应力脉冲信号在SHPB实验中的弥散现象。由此可见,波形整形设计的理想目标为具有较宽历时的半正弦应力脉冲。