复杂应力场下焊接接头疲劳寿命评估的热点应力法

为了研究复杂应力场对焊接接头疲劳寿命的影响规律,针对不同倾角(θ=0°,15°,30°,45°)全熔透承载角焊缝十字形焊接接头,进行了轴向拉伸疲劳试验和有限元数值模拟。采用线性外推法、二次外推法和1mm法来计算焊趾处的热点应力,通过有限元网格敏感性分析确定合适的网格尺寸,得到了热点正应力和热点剪应力集中系数随倾角的变化规律。分别基于等效应力法、相互作用方程法和双参数临界面法对焊接接头的疲劳寿命进行评估,并与试验结果进行对比。结果表明:当最小网格尺寸分别小于0.1t和0.03t时,外推法和1mm法可以忽略其对热点应力的影响;热点剪应力集中系数普遍大于热点正应力集中系数;随着焊缝倾角的增大,疲劳寿命越来越大,15°,30°和45°倾角的疲劳寿命试验结果分别是0°倾角的1.26,1.52和2.38倍;当焊缝倾角为30°和45°时,相互作用方程法和双参数临界面法预测的疲劳寿命误差较大且偏于危险,而等效应力法预测的疲劳寿命与试验值吻合较好且偏于安全,因此推荐采用线性外推法计算热点应力,用等效应力法来预测复杂应力场下焊接接头的疲劳寿命。     

主应力轴旋转条件下饱和粉质黏土应变特性及非共轴性的试验研究

为了研究主应力轴旋转条件下饱和粉质黏土应变特性及非共轴性的差异,采用HCA静动态空心圆柱扭剪仪对饱和粉质黏土在主应力轴纯旋转路径上展开了试验。在平均主应力固定的情况下,分析了中主应力系数和偏应力对试样应力应变变化特征以及应力应变的非共轴特性的影响。试验结果表明:随着偏应力的增大,各向应变速率迅速上升,累积塑性应变值也不断增大,饱和粉质黏土土样的轴向、环向、剪切应变也具有明显的周期性;由于非共轴角的存在,变形具有一定的滞后性,径向应变周期性不是很明显,但是随着偏应力的增大,径向应变由拉伸特性逐渐过渡到压碎特性;不同中主应力系数下试样的轴向、环向剪切应变对对减小,但是中主应力系数的变化,会使得平行于径向应变方向的第2主应力值变化幅度较大,使得径向变形变化值较大;非共轴角随主应力轴旋转角的增长呈现出随机波动点变化的趋势,在主应力轴旋转角变化的初期阶段,非共轴角由0°逐渐增大,主应力轴旋转角在0°～90°的范围内,非共轴角相邻点的变化波动较小,增加趋势接近线性变化;当主应力轴旋转角增大到90°后,各个相邻的非共轴角的散点波动性增强,即随着偏应力的增大,相同主应力轴旋转角对应的非共轴角逐渐缩小。     

公铁两用斜拉桥斜桁平行四边形闭口截面弦杆受力机理研究

在轴向压力和弯矩作用下,平行四边形闭口截面薄壁杆件的受力机理不明确,为确保该种结构的安全可靠性,指导结构设计,以某公铁两用大桥斜主桁的弦杆为原型,建立0°、5°、10°、14.036°、20°、25°6种腹板倾角的杆件有限元模型,计算轴向压力、弯矩作用下杆件横截面的正应力;制作1∶2.4缩尺模型,进行静力试验,测试杆件横截面的正应力,并将实测值与计算值进行对比。结果表明:轴向压力作用下,杆件横截面的正应力分布均匀,腹板倾角对正应力分布的影响非常小;弯矩作用下,随着倾角的增加,杆件横截面的正应力不均匀程度加剧,钝角角点正应力绝对值增加,锐角角点正应力绝对值减小,各角点正应力有限元计算值和理论计算值吻合较好;轴向压力和弯矩单独作用下,随着倾角的增加,杆件的弹性稳定系数降低;杆件横截面的正应力实测值和计算值吻合较好,说明计算值可作为设计依据。     

路面铣削机刀具安装角度的确定

对路面铣削机铣刀工作及受力状态进行了分析,提出了铣刀切削前角、后角以及侧向倾角的设置原则及计算方法.     

软硬相接岩层分布对隧道围岩稳定性的影响

为了分析软硬相接岩层分布对隧道围岩稳定性的影响,在卸荷岩体力学理论基础上,考虑0°, 30°,45°,60°, 75°, 90°共6种结构面倾角情况,进行了数值模拟计算分析。结果表明:在开挖卸荷作用下,软硬相接围岩的不协调变形非常明显,其中,在结构面倾角为0°时,软硬相接处上盘软岩比下盘硬岩水平方向变形大23.84 mm,在倾角为75°时,上盘软岩比下盘硬岩竖直方向变形大21.84 mm;围岩塑性区分布主要集中在软岩中和软硬相接结构面上,随结构面倾角的增加,围岩塑性区逐渐向左偏转,并且塑性区沿结构面呈贯通趋势发展;隧道围岩软硬相接结构面上的应力集中现象明显,并且随着结构面倾角的增大,结构面与围岩相交处应力集中区范围也逐渐增大;当结构面倾角为0°时,结构面与上盘围岩相交处应力水平较高,为0.91;当结构面倾角为75°时,拱顶和左边墙中部应力水平较高,分别为0.82和0.83。总体而言,软硬相接岩层分布对隧道围岩的不协调变形、应力集中和塑性区分布影响明显,在结构面倾角为0°和75°时尤为显著,在围岩支护和监测方面应该给予重视,重点加强围岩软弱岩层和结构面相交处的支护。     

横向稳定杆性能计算及其影响因素分析

基于对横向稳定杆的受力分析,推导出其等效在车轮处的侧倾角刚度,给出了稳定杆截面相当应力的计算公式和最大应力横截面的位置。求出了悬架在最恶劣工况下横向稳定杆的强度条件,进一步分析了稳定杆安装位置和结构参数对其侧倾角刚度和最恶劣工况下应力的影响,并提出了横向稳定杆的若干设计要点。     

深埋长大高速铁路隧道地应力测试及岩爆预测分析

岩爆是深埋长大隧道的主要地质灾害之一,对岩爆进行预测是保证隧道安全施工的必要前提.该文介绍了水压致裂法测试地应力的原理,对沪昆客专长昆段控制性工程之一的姚家隧道进行了地应力测试,并采用强度理论中的Turchaninov判别法和Russenes判别法进行了综合评价.分析结果表明:在测试深度范围内,最大水平主应力为3.6～12.5 MPa,最小水平主应力为2.1～7.8 MPa,最大水平主应力方向约为N34°W,与隧道轴线走向的夹角约为83°,对隧道围岩稳定性不利,姚家隧道有2段共400 m的长度内可能发生轻微岩爆.     

一种适用于机器人换刀的新型滚刀刀座设计与分析

针对传统刀具更换动作复杂、机器人无法快速拆装刀具的问题，分析传统刀具卡块式紧固方式的受力特点，进行联动传动链与结构尺寸综合设计，开发一种连杆闭锁刀具紧固结构，实现机器人一次动作完成刀具快速拆装。利用有限元技术和接触理论，建立刀座紧固力学模型，研究刀座设计参数对刀座结构性能和紧固性能的影响关系；通过ANSYS Workbench平台，分析掘进工作状态下刀座应力分布和变形量，验证新型刀座静强度可靠性。经分析，新型刀座能够实现机器人一次位姿调整下刀具快速拆装，且满足掘进机施工对刀座系统的力学性能要求。     

基于ADAMS的悬架参数对轮胎侧向滑移的仿真研究

应用ADAMS软件对双横臂独立悬架进行建模。在路面输入、弹簧、减振器一定的情况下,通过改变悬架的主销、上横臂、下横臂在空间的9个几何参数对悬架仿真。仿真研究表明主销长度和主销内倾角是影响车轮侧向滑移关键参数,大内倾角和短主销长度大大降低轮胎的侧向滑移。在汽车稳定性许可范围内,为如何确定悬架参数而提高轮胎寿命提供了理论指导。     

铣刨机在路面铣刨工程中的应用

针对铣刨机在沥青混凝土路面的铣刨工程和水泥混凝土路面拉毛作业中的应用实例,分析了铣刨过程的施工组织、工艺流程、铣刨机的使用要点和刀头的选用,并结合大量的施工数据分析了刀头和刀座的使用寿命,得到了指导铣刨机施工和管理的经验数据。     

含应力旋转路径条件下黏土非共轴变形特性

利用空心圆柱扭剪仪对不同含应力旋转路径条件下黏土的非共轴变形特性开展了研究。试验应力路径包括:主应力方向单纯旋转、主应力方向往复循环旋转以及旋转的同时增加剪应力,分析了主应力系数、剪应力水平、应力旋转方向及其与剪应力耦合作用对黏土非共轴特性的影响。试验结果表明:各类含应力旋转路径都会引起原状黏土相应的变形累积,中主应力系数及剪应力值对应变的开展都有一定的影响。不同主应力方向旋转路径引起的主应变增量方向都与主应力方向存在显著的非共轴现象。排水条件、中主应力系数、循环次数对黏土非共轴特性的影响较小,剪应力值较小时非共轴现象更为显著,主应力旋转方向反向时,非共轴角会随之发生突变,应力旋转路径是决定黏土非共轴变形规律的主要因素。     

裂隙性黄土单轴抗压强度离散元分析

为探究单轴压缩条件下裂隙倾角对裂隙性黄土的应力-应变曲线、单轴抗压强度以及破坏模式的影响规律。将数值模拟结果与试验结果进行对比,验证数值模型的可靠性,基于此采用离散元软件3DEC开展裂隙性黄土单轴抗压强度数值模拟。结果表明:裂隙倾角对裂隙性黄土的应力应变曲线影响显著,裂隙倾角10°～30°时,曲线有明显的屈服强度且应变较大;裂隙倾角50°～70°时,曲线没有明显的屈服强度,应力陡降且应变较小;裂隙倾角为0°和90°时,曲线没有明显的峰值点和应力降;随着裂隙倾角的增大,裂隙性黄土单轴抗压强度呈现先减小后增大的趋势,且存在最不利裂隙倾角区间(60°,70°)。不同倾角的裂隙性黄土的破坏模式不同,主要有压裂破坏、滑移破坏、滑移压剪复合破坏以及压裂滑移混合破坏等4种类型。基于Mohr-Coulomb准则,计算了不同裂隙倾角的裂隙性黄土单轴抗压强度理论值,将理论计算结果与数值模拟结果进行对比,发现当β≤φ_j=32°和β=90°时试样的抗压强度理论值相同,而试验值和模拟值并不相同,说明数值模拟结果比理论计算结果更加符合实际情况,进一步说明了数值模拟结果的合理性。     

尾部结构外形对轿车气动阻力影响的试验研究

对某斜背造型轿车模型分别在基本状态、不同尾部导流片、尾部挡板和尾部下端倾角状态下进行了气动特性的风洞试验研究,获得了不同尾部结构外形对轿车气动阻力的影响规律,为实车减阻装置的应用研究提供了依据和参考。研究结果表明,对于斜背造型的轿车,安装尾部导流片会明显增大气动阻力,气动阻力的最大增加量可达26.41%;安装尾部挡板,气动阻力约有0.65%~3.18%的增加量;在20°的尾部下端倾角范围内,0°尾部下端倾角下的气动阻力最小,随着尾部下端倾角的增大,气动阻力会逐渐增大,相比于0°尾部下端倾角下的气动阻力,最大增加量约为4.93%。     

应用惯容器提升车辆侧向稳定性的研究

为探索应用惯容器的车辆悬架对汽车侧向稳定性的提升,对两种ISD悬架结构进行了研究。构建了整车动力学模型,在分析车辆侧向稳定性的基础上,以典型的鱼钩转向输入作为测试工况,以车身侧倾角时域响应的峰值作为优化指标,利用多种群遗传优化算法对ISD悬架的元件参数进行优化,并对优化结果进行仿真。结果表明:与传统被动悬架相比,应用惯容器的S1和S2型车辆ISD悬架的车身侧倾角峰值得到了显著的抑制,在不同车速下的测试结果最高可分别改善38.6%和48.6%。而与S1型悬架相比,S2型悬架对车辆的侧向稳定性提升更为显著,更适合车辆的实际运用。     

盲孔法测残余应力钻孔装置的改进

盲孔法测试残余应力时,在弧面或其他非平面、垂直或倾斜度大于90°的工件表面上安装钻孔装置非常困难,为此,对现有装置进行了改进。在现有装置上增加一个既可保持显微镜相对固定,又可轴向调节的螺母,即可方便安装钻孔装置。     

互层岩体隧道开挖之个别元素法分析

本研究采个别元素法为分析工具,以具键结特性之二维圆盘颗粒进行互层岩体隧道开挖分析.根据本研究建立之互层岩体单压试验模型,在层面倾角由0°变化至90°的条件下,模拟之单压强度与杨氏模数二者与层面倾角之关系,符合前人实验结果.在隧道分析部份,本文先以均质等向线弹性材料之圆形孔洞应力分析进行模式验证,结果显示解析解与数值分析之应力等高线图分布一致.互层岩体隧道分析则是在不考虑衬砌与岩栓等支撑结构的前提下,仅先针对互层倾角的变化与材料力学参数的折减,对圆形开挖断面之影响进行数值模拟与结果探讨.     

稳定土拌和机转鼓刀具的安装方式探讨

对铣削拌和两用拌和机转鼓铣刀的工作及受力状态进行了分析，提出了铣刀切削前角、后角及安装角的设置原则，同时根据三种理论解释，论述了侧向倾斜角的安装要求及计算方法。     

主应力轴旋转条件下黄土变形特性试验

为研究黄土在主应力轴循环旋转条件下的变形特性,采用空心圆柱扭剪仪（HCA）开展了2种不同应力路径下的扭剪试验。第1种应力路径为保持主应力轴方向不变,改变偏应力大小,研究黄土在不同主应力轴方向角α和不同中主应力系数b下的变形特性;第2种应力路径为保持偏应力大小不变,改变主应力轴方向,研究主应力轴循环旋转周期对黄土性状的影响。试验结果表明：土样剪切强度与中主应力系数b、主应力轴方向角α相关,当b相同,α=30°时土样剪切强度最大,α=60°时土样剪切强度略大于α=45°时;α相同时,剪切强度>b=1时的剪切强度>b=0.5时的剪切强度;纯主应力轴旋转会使土体产生塑形应变,并且随着旋转周期的增加,土体产生的塑形应变将不断累积。     

侧风中前窗角度对汽车稳定性影响的数值模拟

侧风下汽车外流场中不同前车窗倾角下的气流流动分离规律,对汽车侧风中的稳定性有重要意义。该文建立了前车窗角度分别为20°、25°、30°、35°和40°的车身模型,使用CFD仿真软件--Star-ccm+进行数值计算,模拟了侧风为8 m/s,行驶速度为20 m/s时的车身外流场。结果表明:侧风中前车窗角度变化对汽车侧向力系数影响最大;前车窗角度为35°时,汽车的行驶稳定性最好,且随着前车窗角度的增大,车身底部气流在车尾的分离推迟,尾涡数量减少。对35°车身模型的剪切应力分析指出:对侧风背风侧A柱区及侧风迎风侧C柱区优化分析是进一步提高汽车侧风气动性能的研究方向。     

主动式座椅参数对其正面碰撞乘员保护性能影响的研究

本文旨在研究正面碰撞中座椅参数对乘员保护效果的影响。首先依据某一轿车副驾驶员座椅相关尺寸设计了简化的台车约束系统试验装置,建立了带Hybrid III 50th假人的约束系统有限元仿真模型,并通过台车试验验证了其有效性。接着采用最优拉丁方试验设计和Kriging模型,对座椅前后位置、坐垫高度、坐垫倾角和靠背倾角等4个参数进行了优化。确定了正面碰撞时座椅的最佳参数:座椅从中间位置向后移动111.5mm、坐垫高度56.99mm、坐垫倾角22.76°、靠背倾角29.33°。最后,基于座椅最佳参数再次进行仿真的结果,加权损伤指标降低了15.77%。