电磁轨道发射状态下导轨侧面的局部接触应力分析

电磁轨道发射时,导轨和电枢都有强电流通过,从而在导轨间形成强磁场并在电枢上作用有强大的推动力,与此同时,由于流经两侧导轨的电流方向相反而产生相互作用的斥力,电枢由于强电流而产生的焦耳热使得电枢膨胀,考虑到导轨对电枢横向位移的限制,则电枢对导轨的侧面形成压力。通过通入的直流电流的密度来计算两导轨间相互作用的斥力的集度,根据电枢电流密度计算自由电枢的净膨胀量,将导轨简化成受有一段均布载荷和一个刚印作用的半平面的力学模型,利用柯西积分可求得电枢与导轨接触面附近的局部的应力场,其计算成果可为导轨的强度设计提供依据     

复合应力场剪切诱导成型PP-R自增强管材的结构与性能研究

利用自行设计制造的剪切拉伸双向复合应力场挤管装置生产出了双向自增强的无规共聚聚丙烯(PP-R C180)管材,研究分析了该双向应力场的剪切诱导效应对PP-R C180管材的结晶熔融、取向和拉伸强度的影响.结果表明,剪切拉伸双向复合应力场的引入所带来的剪切诱导效应促进了PP-R C180分子有序性的增加,使PP-R C180体系分子更容易形成分别沿管材周向和轴向方向的取向,因而保持甚至提高了耐热性与结晶速率,降低了结晶度,改变了PP-R C180的结晶结构与形态,诱导出了全新的β晶,进而改善了管材的强度性能.与常规管材相比,自增强管材在保持其熔点不降低的前提下,使结晶度从常规管材的44.96%降至40.03%,降低了4.93%;轴向强度从常规管材的23.35 MPa最高增强到25.49 MPa,提高了9.2%;周向强度从常规管材的22.71 MPa最高增强到26.54 MPa,提高了16.9%,且增强之后管材的周向强度已经高于了轴向强度,更优化地配置了聚合物材料的性能,更充分地满足了受内压管材使用的现实需求.     

风沙环境下钢结构涂层的冲蚀磨损力学性能研究

针对钢结构涂层耐久性受风沙侵蚀和劣化问题,在研究风沙环境特征和钢结构涂层力学性能的基础上,利用接触理论和LS-DYNA有限元分析程序分析了涂层受冲蚀时的最大接触动力、最大接触半径、最大接触应力,并分析了应力场分布规律和屈服极限风沙流速度。分析结果表明：最大接触动力、最大接触半径、最大法向动应力随冲蚀速度和角度的增加而增大,当冲蚀速度、角度分别为35m/s、90°时,其达到最大值4.09×10-2N、4.24×10-5m、1.08×107Pa;最大切向动应力随冲蚀角度的增加而减小,当冲蚀速度为35m/s 时,冲蚀角度为5°和90°时对应的应力分别为9.36×107Pa 和0;得到了涂层表面和内部应力场,在对称轴0.56z a=处,剪应力最大值0.277 pτ=1max 0,剪应力最大值点即是材料接触流动的起始点,因此可预计塑性流动将在涂层表面下方开始发生;当垂直冲蚀时涂层材料不屈服的极限射流速度为18m/s。     

基于Starfield迭加法的条形药包爆炸应力场分析

在分析条形药包的现有理论研究方法与实验成果的基础上,认为爆轰波沿装药方向传播的时间效应是影响条形药包爆炸应力场特征的主要因素。综合Starfield迭加法与动力有限元法,提出了基于Starfield迭加原理的条形药包爆炸应力场数值分析模型,全面分析了不同起爆方式下条形药包爆炸应力场发展及形成规律,结论对实际工程具有一定指导意义。     

电致伸缩圆柱体电场冲击响应研究

根据弹性力学轴对称平面应变问题的基本方程,采用有限Hankel变换及其逆变换辅以Laplace变换技术,得到了轴对称径向突加电场载荷条件下电致伸缩材料实心圆柱体的动态位移和应力响应的解析解．由于电冲击引起圆柱体内弹性波的传播,动态位移和应力随时间呈不同峰值的周期性变化．数值计算表明,随着半径增大,位移的响应相应增加,在圆柱表面达到静态位移数值的5倍以上;在圆柱表面附近,动态应力响应呈周期性拉压变化,最大幅度可达到静态应力的20倍左右．因此,在计算位移和应力场时,必须考虑电场冲击因素．     

岩体水力劈裂的应力-渗流-损伤耦合模型研究

利用无单元法追踪裂纹扩展的优势研究模拟岩体水力劈裂的数值分析模型。定义损伤变量以描述岩体的损伤程度对岩体渗透性和强度的影响,建立了岩体水力劈裂的应力-渗流-损伤耦合分析模型,并编制了基于无单元法的计算程序。综合考虑应力、渗流及损伤之间的相互作用影响,分析了具有初始裂纹的岩体平面应力模型的裂纹扩展过程,指出考虑渗流作用时的裂纹扩展角大于不考虑渗流作用时的裂纹扩展角。同时,裂纹内水压力和渗流的作用对于裂纹的扩展方向和扩展长度具有较大的影响。     

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利用ANSYS/CFX对聚变堆氦冷多喷嘴冷却偏滤器模块在相同高热负荷条件但不同冷却条件下进行了有限元数值分析,得到了偏滤器冷却单元的温度和换热系数分布图,将该温度场作为结构力学分析的加载条件,利用ANSYS/Mechanical对冷却模块进行了稳态条件下的结构应力分析,得到了具有不同结构参数的偏滤器模块的应力分布.通过分析各结构参数对偏滤器模型的热应力的影响,对结构参数进行筛选,得到内应力相对较低的结构设计,从而优化多喷嘴氦冷偏滤器结构.     

含弧形裂纹复合陶瓷强度的尺度效应

认为含弧形裂纹复合陶瓷由随机方向的三相胞元与有效介质构成,用细观力学的方法研究了复合陶瓷的损伤失效和强度。首先确定三相胞元的外载应变,再依据复合陶瓷在损伤过程中的细观应力场和广义热力学力,计算出三相胞元内基体和颗粒的损伤等效应力,当基体和颗粒的损伤等效应力分别等于两者的极限应力时,得到基体和颗粒的破坏应力。然后,根据混合型应力强度因子计算弧形裂纹扩展时的能量释放率,进而得到界面的破坏应力。最后综合考虑基体、颗粒和和界面损伤影响,获得含弧形裂纹复合陶瓷的宏观强度及其尺度效应。     

MULTIPLE PARALLEL SYMMETRIC PERMEABLE MODEL-Ⅲ CRACKS IN A PIEZOELECTRIC/PIEZOMAGNETIC COMPOSITE MATERIAL PLANE

In this paper, the interactions of multiple parallel symmetric and permeable finite length cracks in a piezoelectric/piezomagnetic material plane subjected to anti-plane shear stress loading are studied by the Schmidt method.The problem is formulated through Fourier transform into dual integral equations, in which the unknown variables are the displacement jumps across the crack surfaces.To solve the dual integral equations, the displacement jumps across the crack surfaces are directly expanded as a series of Jacobi polynomials.Finally, the relation between the electric field, the magnetic flux field and the stress field near the crack tips is obtained.The results show that the stress, the electric displacement and the magnetic flux intensity factors at the crack tips depend on the length and spacing of the cracks.It is also revealed that the crack shielding effect presents in piezoelectric/piezomagnetic materials.     

300MW锅炉汽包接管角焊缝缺陷安全评定

运用我国“压力容器缺陷评定规范”CVDA-1984及英国“Guide on methods for assessing the acceptability of flaws in metallic structures”BS7910-1999,对300MW锅炉汽包接管缺陷安全性进行评定。汽包接管缺陷评定所需的汽包各运行工况温度场、应力场,通过有限元计算获得。评定结果表明：在设计工况下的30年服役期内,该锅炉汽包接管现有缺陷不会引发一次性脆性断裂,汽包现有缺陷扩展不会对安全运行构成威胁,汽包现有缺陷可不进行返修处理而继续安全运行。