450MPa级船用钢冲击实验研究及Cowper-Symonds本构模型

应用SHPB实验技术,对450MPa级船用钢进行冲击实验研究,建立了材料的Cowper-Symonds本构模型.冲击实验发现,450MPa级船用钢的动态流动应力在变形过程中,具有二次非线性强化规律、存在强化转折点.当材料的变形小于转折点的应变时,动态流动应力随应变的增大而增大;当材料的变形大于转折点的应变时,动态流动应力随应变的增大而减小.文中还对Cowper-Symonds本构模型的适用范围进行了讨论.     

应变片测量法结合顶举法拟合曲线在船舶轴系准动态校中应用分析

本文通过对船舶轴系动态校中校核精准性问题的两种弹性校中测量法方法:顶举曲线拟合算法和基于Riccati矩阵的应变片测量进行比较详细的综述和分析,发现两者存在不同程度的问题及提出优化办法。并在此基础上提出一种基于Riccati矩阵应变片准动态测量轴承支反力曲线拟合的船舶轴系准动态校中方法。     

船用钢/聚氨酯夹层板动态压缩本构关系研究

基于Ansys/LS-DYNA对SHPB实验技术进行了数值模拟,分析了不同厚度比的钢/聚氨酯夹层板在多种应变率下的动态压缩力学性能,在此基础上分别基于ZWT模型和Johnson-Cook模型建立了此类夹层板的动态压缩本构方程,并对2种方程进行对比分析。研究表明,钢/聚氨酯夹层板对应变率非常敏感,屈服强度随应变率的增大而显著提高;基于Johnson-Cook模型构建的钢/聚氨酯夹层板动态压缩本构方程能比较精确的描述不同厚度比的钢/聚氨酯夹层板在高应变率下的应力应变关系,方程具有一般性且精度较高。     

船舶轴系合理校中的应变片检测技术

本文着重介绍了笔者在对船舶轴系合理校中的应变片检测技术进行台架实验研究过程中形成的两种具体的测量方法——递推单元法和“自由体”单元法,并运用误差分析理论,讨论了贴片位置对测量精度的影响问题,给出了合理布片原则。     

基于IPC的气囊下水过程中船体结构应力测试与研究

采用基于IPC的应力测试系统,该系统由应变片、动态应变仪、PCL系列板卡及IPC机等元器件组成,对某21 500吨级散货船在采用气囊下水过程的船底及上甲板应力变化进行了测试.测试结果的分析计算表明:该船舶在下水过程中,发生了艉落现象,船体局部出现应力较大区域.     

光纤光栅传感器在桥梁预应力监测中的应用研究

概述了光纤光栅传感器的基本原理及特点,重点阐述了在桥梁预应力监测中光纤光栅传感器和电阻应变片的对比实验研究,实验结果表明光纤光栅应变传感器相对于电测系统传感器具有精度高,抗干扰能力强,长期稳定性高等特点,能够实现对工程结构的实时在线监测.     

大侧斜螺旋桨桨叶应力测试研究

采用在大侧斜桨模表面粘贴应变片的方法来研究桨叶在不同工况下的应变和应力分布，分别进行了大侧斜桨四象限敞水试验，叶片在集中力静载荷、离心力作用下的应变测量，以及在危险工况下的桨叶动态应变测量，详细讨论测试方法、设备和技术，桨叶动态应变测量结果说明在危险工况时桨叶随边0．55R区域内有高应力区，研究和分析表明，测量方法和试验系统是成功的。     

应变式扭矩传感器中应变片的粘贴技术

主要介绍了在扭矩传感器研究工作中的应变测试技术,包括弹性体结构应力的计算分析、应变片的选择、粘贴工艺及建立数学模型等方面。     

起重机销轴式测力传感器的设计和应用

介绍了粘贴应变片和激光焊接应变片两种销轴式测力传感器,以及它们各自的优缺点。指出起重机销轴式测力传感器选用激光焊接薄膜应变片,能够收到高精度、高稳定性、好重复性的良好效果。     

燃气轮机轮盘和叶片振动特性的多通道无线电遥测

在运行条件下实测燃气轮机轮盘和叶片的振动特性,是燃气轮机参数测量中最困难的问题之一。哈尔滨船用锅炉透平研究所近年来研制了高温应变片、测试环境的保护监控装置以及八通道动态应变遥测仪,并对一台大功率船用燃气轮机动力涡轮盘和叶片的振动特性进行了测试和研究。结果表明:其振动特性与理论计算基本上吻合。     

火灾爆炸作用下921A钢力学性能及本构关系

采用万能试验机和霍普金森压杆(SHPB)系统,对火灾爆炸下921A钢高温力学性能及动态力学性能进行研究。基于试验数据,分别拟合Johnson-Cook本构模型、Cowper-Symonds本构模型,修正Cowper-Symonds模型应变硬化项,并通过试验验证了有效性。参考Johnson-Cook本构模型温度项耦合方法,建立综合考虑温度软化效应和应变率强化效应的921A钢本构模型。     

基于修正CS模型的船用低碳钢动态力学性能研究

为了得到船用低碳钢的动态力学性能及本构关系,运用静态试验机及分离式Hopkinson压杆加载装置,在应变率为0.000 2~3 900 s-1范围内得到了准静态拉伸及动态压缩条件下的应力应变曲线,对Cowper-Symonds材料模型进行了修正,得到了两种形式的本构关系,并讨论了模型的适用性。结果表明:船用低碳钢具有明显的应变率强化效应和非线性应变硬化效应;两种动态本构关系可以描述材料在冲击荷载下的力学性能;模型在高应变率(2 000 s-1)下的使用应慎重。     

干涉对海洋立管涡激振动影响实验研究

文章进行了干涉对海洋立管涡激振动影响的实验研究,实验分为立管前后排列和并肩排列两部分。立管间距为3~10倍直径,模型材料采用有机玻璃,长1.5 m,外径18 mm,壁厚2 mm,边界条件均为铰接,外流速分别从0.3~0.8 m/s,每级增加0.1 m/s。通过在立管表面粘贴应变计获得动态应变数据,分别从立管的横向动态响应、振幅、频率等方面对前后排列、并肩排列立管以及和单独立管的实验数据进行对比研究。结果表明,当有外流通过时,立管会受到其他立管尾流的影响,漩涡脱落引起的振动由于间距及排列方式的不同而显著不同,使得立管的动力特性、动力响应以及漩涡的脱落形式同单个立管相比均有较大的变化。     

复合材料加筋板的光纤光栅测试与分析

设计材料用量相同的复合材料帽形加筋板和T形加筋板,基于2种结构的应变规律理论分析和有限元应变计算结果,提出在筋内部铺设光纤光栅的方案,并制作试验模型进行应变试验测试。将理论应变分布规律、有限元应变计算结果、电阻式应变片测试结果和光纤光栅应变测试结果进行对比分析,结果表明,光纤光栅应变测试结果的线性度要优于应变片。对于帽形加筋板和T形加筋板,光栅的单向应变测试结果与有限元计算结果的误差分别为6%和4%,剪切应变误差均为23%,且上述误差均小于应变片测试结果与有限元计算结果间的误差。     

随机载荷作用下焊接结构表面裂纹扩展研究

随机载荷作用下焊接结构表面裂纹的扩展问题是工程结构中常见的问题.文中设计了随机载荷作用下焊接结构的疲劳断裂试验,试样由平板以一定的角度焊接而成,配合相应的夹具采用轴向加载,在MTS疲劳试验机上进行试验,采用应变片对裂纹的萌生进行监测,用降载勾线法描绘裂纹的扩展形貌,最后利用试验数据对文献中提到的等效厚度法和等效应力强度因子法进行了验证,结果表明:这两种方法的计算结果都与试验结果比较接近,可以用于计算表面裂纹的疲劳扩展.     

Depth estimation of surface cracks based on the measurement of crack opening deformation and numerical–experimental iteration

We propose a new method to estimate the depth of a surface crack based on the measurement of crack opening deformation (COD) by using strain gauges. Through finite-element (FE) analysis of several surface cracks with different crack depth, it was found that the distribution of crack depth along the crack line can be approximated by multiplying a certain proportional α to the distribution of COD per unit nominal strain (normalized COD). The strain gauges are cemented just on the crack line and at a reference position, and the normalized CODs are measured under the impact load excited by hammer punching. The surface crack depth is estimated from the normalized COD measurements by a numerical–experimental iteration method based on FE analysis. The estimated distribution of the surface crack depth along the crack line shows good agreement with the shape of a real crack depth.     

船用917钢抗冲击性能试验

无论金属材料或是非金属材料,其力学性能都是与应变率相关的.由于应变率历史效应以及在高速变形条件下产生绝热剪切带等不稳定性因素,使得材料对于高应变率响应的问题变得十分复杂,而一些实验方法则起到了重要作用.材料的本构关系是与水下爆炸等现象仿真研究的精度直接相关的,材料在高应变率下本构关系的确定,对水下爆炸等产生高应变率现象进行仿真研究具有重要意义.本文通过Hopkinson杆装置对船用917低磁钢进行了抗冲击性能研究,并由试验给出了仿真研究中适用的本构关系.     

The measurement accuracy of instrumented ship structures under local ice loads using strain gauges

Strain gauges are commonly used for the instrumentation of ship structures to measure ice loads on the basis of shear strain differences. Finite Element Analysis (FEA) is used to determine the load–strain relation of the instrumented area by calculating an Influence Coefficient Matrix (ICM). However, the accuracy of the measurement method and the influence of the load location and load length on the accuracy of the load determination are rarely assessed. Consequently, this paper identifies the accuracy of the ICM, discusses which structures are suitable for measurements of shear strain differences and presents possible improvements regarding these measurements. As load cases are systematically varied over a finite element model, the external load is recalculated based on the resulting shear strains. The number of strain gauges used for the measurement of shear strains has a significant impact on the ICM. For common instrumentation it was found that the ice load can only be accurately determined, if the ice load acts within the instrumented area. To overcome this limitation, an approach to determine the load location is presented among further recommendations.     

水下环境中螺栓轴向拉力测试技术研究

提出了一种新的测量螺栓轴向拉力的方法，即应变计填埋法，并对其作了比较详细的介绍。此方法解决了不能在螺栓轴表面粘贴应变片的问题，尤其是在水下测量螺栓的轴向拉压力。这种方法较其他测量方法有着更多的优点；同时，通过将实验室内螺栓应变计的标定结果和理论计算进行比较，说明了此种方法的可行性和测量的精确程度。曾经将此种测量方法应用于了螺栓轴向拉力的实际测量中，并获得了很好的测量结果。