双金属板材的性能失配效应问题分析

采用理论分析对双金属板材的性能失配效应问题进行了定性分析，并以四种双金属板材的轧压成形为例，进行了弹塑性有限元分析，由分析结果可知：两金属组元材料性能差异在其结合界面处引起应力集中，其弹性模量差异对界面的最大接触应力的影响比较明显，泊松比差异对界面最大等效应力的影响比较明显，屈服极限和塑性硬化切向模量差异将在界面处产生附加拉应力，当附加拉应力超过界面结合强度时，结合界面上会出现裂纹．这些规律为解决双金属板材性能失配效应问题提供了分析数据和方法．     

双金属板材的性能失配效应问题分析

采用理论分析对双金属板材的性能失配效应问题进行了定性分析,并以四种双金属板材的轧压成形为例,进行了弹塑性有限元分析,由分析结果可知:两金属组元材料性能差异在其结合界面处引起应力集中,其弹性模量差异对界面的最大接触应力的影响比较明显,泊松比差异对界面最大等效应力的影响比较明显,屈服极限和塑性硬化切向模量差异将在界面处产生附加拉应力,当附加拉应力超过界面结合强度时,结合界面上会出现裂纹.这些规律为解决双金属板材性能失配效应问题提供了分析数据和方法.     

关于沥青面层GTM旋转成型施工方案的探讨

GTM采用了和应力有关的推理方法进行混合料的力学分析和设计,克服了马歇尔等经验方法不足。GTM方法可较真实地模拟实际路面材料的受力状况以及预测材料到服务期限末的应力应变力学性质,从而避免了路面材料的早期破坏。GTM一个重要的特性是能够直接反映出颗粒状塑性材料中可能出现的塑性过大的现象。     

Q235—A钢带直流电阻对焊接头变形的研究

采用位移门槛电压控制焊接过程，对Ｑ２３５－Ａ钢进行了变压式和等压式扁钢带直流电阻对焊试验，其结果表明，增大位移门槛值或者减少预压力，可增大塑性金属的变形程度，这有利于将杂质从接合界面挤出。接头的“开花”现象是界面拉应力产生的。     

机械零件设计中材料的极限利用

通过对塑性材料和脆性材料计算应力、许用应力和极限应力的理论与实践分析,探讨进行构件设计时提高材料使用效能、减少材料用量的方法。     

轮轨接触应力与钢轨波磨分析

根据轮轨滚动接触中钢轨循环加载塑性累积和材料的Ratcheting效应，应用强化材料模型对钢轨内部的残余应力和累积变形进行了数值分析。分析结果表明钢轨材料的Ratcheting效应和轮轨接触应力的波动是钢轨表面剥离与压溃形波波磨产生的重要原因。     

土体边坡加筋稳定性评价

土工格栅由于具有强度高、低延伸率、与土体具有良好的接触特性等特点而作为土体加筋的主要材料.在土体中适当位置加入土工格栅等土工合成材料可以有效地减少其竖向沉降和侧向变形.通过非线性有限元分析,研究了在顶部不同荷载工况下,加筋前后土体塑性区大小及分布、水平应力及变形、竖向应力及沉降规律.     

软弱围岩隧道支护力学体系分析

由于施工单位对软弱围岩隧道变形规律认识和判断不足,会导致施工过程中的造价偏高,甚至出现安全事故,造成各种不必要的损失。其中,围岩变形偏大是造成坍塌等安全事故的主要原因。根据软弱围岩隧道的受力及变形特点,建立了模型,通过模型围岩弹性区、塑性区应力的变化及隧道开挖阶段塑性半径、界面接触的区分,揭示了软弱围岩的力学变化特点,为软弱围岩隧道施工提供良好的技术支撑。     

基于“界面脱黏”的桥梁连续式伸缩缝力学分析

以"界面脱黏"病害为切入点,建立连续式伸缩缝结构有限元模型,在对有限元计算结果进行可靠性论证的基础上,探讨荷载作用位置、伸缩缝铺装与桥面铺装材料的模量比、伸缩缝铺装厚度及宽度、界面摩擦系数、桥端转角对界面法向拉应力的影响。结果表明:不同工况下的界面法向拉应力计算结果均在伸缩缝材料的允许拉应力范围之内,且选择柔性更大、变形协调更好的伸缩缝材料,并选择较厚的伸缩缝铺装、宽度选择45-50 cm,并且将界面进行粗糙化处理可有效地改善应力状态以减缓甚至避免"界面脱黏"病害。在此基础上,得出连续式伸缩缝铺装参数设计方法,为实体工程的设计和施工提供了新思路。     

散粒体临界状态下的变形规律

分析了散粒体临界状态下的变形特征，应用能量平衡原理导出了临界状态下的变形规律。指出散粒体临界状态下的主应变率与主应力共轴，而与临界应力面形状无关。给出了临界状态下的能量平衡方程及塑性功与临界应力面的关系，当散粒体的塑性功与静水压力成正比，则临界应力面有主应力空间是以原点为锥顶的锥面，反之亦然。     

基于杂交应力有限元法的壳体结构几何非线性分析

基于计及横剪效应的非线性弹性壳理论，建立了Ｒｅｌｓｓｎｅｒ型的增量Ｔｏｔａｌ Ｌａｇｒａｎｇｅ变分泛函，由此建立了杂交应力有限元列式，数值分析表明，该列式在壳体的几何非线性和后屈曲分析中都有效好的收敛性和计算精度。     

桥梁结构钢裂纹塑性区的研究及应用

为了研究裂纹塑性对裂纹扩展的影响,利用工程简化算法、应力函数法、扩展有限元法对桥梁钢裂尖塑性区的尺寸和形状分别进行了计算;由于平面应力和平面应变情况下尾迹场循环塑性的特性不同,利用不连续扩展有限元对两种情况下尾迹场的循环塑性和塑性累积进行了模拟分析,探讨了裂尖塑性区、循环塑性区的形成和尾迹场产生压应力的机理.研究结果表明:裂尖塑性区尺寸与应力水平（名义应力与屈服极限的比值）的平方成正比,当应力水平大于0.4时,裂尖塑性区尺寸需要考虑应力水平的影响;裂尖塑性区的形状以蝶形向前伸展,使裂纹尾迹场免受裂尖高应力场的拉伸作用,有利于裂纹闭合;裂尖塑性区存在材料的逆向流动,在循环塑性区裂纹表面的塑性累积产生压应力效应有利于裂纹提前闭合,这种塑性诱发的裂纹提前闭合对研究变幅加载、过载引起的裂纹扩展滞后有重要意义.      

纯铝的多轴非比例循环塑性行为实验研究

为纯铝材料进行了４种应变路径和２种轴向应力－扭转剪应变组合路径的非比例循环试验,揭示了纯铝在非比例循环加载下塑性应变率方向和塑性模量的演化特征;分析了纯铝的多轴棘轮行为。得到了一些有意义的结果。     

基于疲劳累积损伤的弹塑性裂纹扩展分析

根据裂尖疲劳损伤累积导致材料破坏的观点,发展了一个弹塑性疲劳裂纹扩展模型. 假设在裂纹前缘HRR场内存在一个高应变区,该区长度x*等于材料常数D、其塑性 变程是△尹,由N区朋on公式求出对应于△a*的疲劳破坏循环数N白,则疲劳裂纹扩 展速率就是x‘/N,。新模型建立了材料低周疲劳特性与弹塑性裂纹扩展规律之间的 联系。由模型计算得到的弹塑性裂纹扩展速率与实验结果的比较表明,二者吻合良 好。      

Ⅰ型裂纹稳定扩展裂尖塑性区研究

运用FRANC2D/L软件分别对6.35 mm和2 mm两种厚度Arcan试件的Ⅰ型裂纹稳定扩展进行数值计算,研究了该软件的网格划分技术对计算结果的影响,发现该软件的计算精度主要受裂纹区的网格密度影响（当裂纹面单元与裂纹每步扩展单元尺寸一致时,计算精度好）.通过分析有效应力,研究了材料、裂纹扩展长度及试件厚度对裂纹尖端塑性区尺寸的影响.研究结果表明,材料的屈服应力越大,其裂尖塑性区尺寸越小;塑性区尺寸随裂纹扩展长度的增加,先增大后趋于不变;塑性区的形状与板厚或边界有关,6.35 mm厚的母材及3种焊接板材塑性区成扩散型,2 mm厚的母材成Dugdale模型,25.4 mm以上厚度母材成平面应变模型;裂纹启裂时,塑性区随着厚度的增加而减小,最终不变.     

双线性强化隧道和桩孔三剪弹塑性解

将隧道和桩孔简化为厚壁圆筒, 基于三剪强度准则和双线性强化模型, 考虑材料的应变强化和中间主应力效应, 推导了厚壁圆筒在均匀内外压作用下的弹塑性极限解, 并给出恒定外压条件下塑性区半径与内压的关系式, 分析了强化模量系数、半径比、中间主应力与材料强度拉压异性对厚壁圆筒弹塑性极限解的影响规律。研究结果表明: 所得弹塑性极限解克服了Tresca屈服准则与Mises屈服准则未考虑拉压异性, Tresca屈服准则与Mohr-Coulomb屈服准则未考虑中间主应力与双剪强度理论极限解存在滑移面突变现象的不足; 弹塑性极限解均随半径比与中间主应力影响系数的增大而增大, 随拉压强度比的增大而减小, 外压对极限内压的影响程度随着拉压强度比的增大而减小; 当强化模量系数为0.1、半径比为2时, 考虑强化效应的塑性极限内压比不考虑时相对增大10%以上, 随着半径比增大到4, 塑性极限内压比不考虑强化效应时相对增大38%以上, 强化效应影响更加明显, 故对于存在应变强化效应的材料, 采用双线性强化模型的分析结果更接近工程实际; 当不考虑中间主应力与应变强化时, 土体的极限扩孔压力弹塑性极限解与Vesic解相差在0.02%以内, 当考虑了土体的中间主应力和应变强化效应后, 塑性区半径与内半径比为10时, 弹塑性极限解分别是Vesic解的1.06、1.81倍, 因此, 基于Vesic解的极限扩孔压力过于保守。      

钢轨三维弹塑性滚动接触应力

用有限元法建立了钢轨三维弹塑性滚动接触计算模型，分析钢轨材料屈服强度对钢轨残余应力和应变的影响．模型中考虑了钢轨的几何形状和边界条件，通过在钢轨表面反复施加移动赫兹法向压力和切向力模拟车轮的反复滚动作用．结果表明：最大等效塑性应变和剪应变均发生在钢轨接触表面，此处易萌生裂纹；钢轨接触表面附近材料塑性变形流线趋势与现场观测到的裂纹方向一致；钢轨材料屈服强度越高，材料的累积塑性变形越小，钢轨的最大残余应力越接近于表面．     

聚氨酯泡沫塑料振动性能的试验研究

设计了泡沫塑料隔振材料振动特性试验装置,对一种增强型聚氨酯泡沫塑料隔振材料进行了试验.试验 结果表明,泡沫塑料隔振材料的振动特性不仅与振幅有关,还与振动频率有关;恢复力同时受频率和振幅的影 响,并与变形历史有关,具有非线性滞后特性;在振动情况下运动中泡沫塑料表现出动刚度非线性和阻尼非线性 的特性,变化十分复杂.      

岩质边坡结构面的水力劈裂效应分析

为了对岩质边坡结构面的水力劈裂效应进行分析,通过岩质边坡水力模型,结合岩体结构面裂纹的应力状态,运用断裂力学和水力学理论,推导出结构面水力劈裂的临界水头公式,在临界水头公式基础上分别获得了最易发生拉剪型水力劈裂和压剪型水力劈裂破坏的裂纹角度。实例验证表明:边坡在满足条件时会发生水力劈裂。得出结论:随着水力劈裂现象的发生,结构面裂隙扩展、贯通,而裂隙的扩展会加强地下水的下渗作用,水头损失减少,扬压力进一步加大,将更容易诱发滑坡。     

Forging penetration efficiency of steel H13 stepped shaft radial forging with GFM forging machine

The numerical thermal mechanical simulation of radial forging process of steel H13 stepped shaft with GFM (Gesellschaft fur Fertigungstechnik und Maschinenbau) forging machine was carried out by three-dimensional finite element code DEFORM 3D. According to the effective plastic strain, the mean stress and the mean plastic strain distribution of the radial forging, the forging penetration efficiency (FPE) was studied throughout each operation. The results show that the effective plastic strain in the center of the forging is always greater than zero for the desirable larger axial drawing velocity. The mean stress in the center of the workpiece is proposed to describe hydrostatic pressure in this paper. There is compressive strain layer beneath the surface of the workpiece to be found, while there is tensile strain core in the center of the workpiece. These results could be a valuable reference for designing the similar forging operations.