预应力磨削工件表面残余应力的有限元分析

分析了在非预应力磨削及预拉应力磨削条件下工件表层残余应力的分布情况.首先应用非线性瞬态有限元法计算了工件在移动热源作用下的温度场;然后应用热弹塑性有限单元法计算了工件在热作用和磨削力耦合作用下的残余应力分布.计算结果表明预拉应力磨削能有效降低工件表层残余拉应力甚至可将残余拉应力转换为残余压应力,并分析了预应力磨削的作用机理.计算结果与实验结果基本一致.     

面向钢轨目标廓形的多砂带磨削作业打磨模式

基于砂带打磨钢轨时的接触状态,在单条砂带磨削角度给定的前提下,推导单条砂带磨削在钢轨横向截面上的材料去除深度,建立单条砂带材料去除的廓形模型和面积模型。为在多砂带联合磨削下包络形成钢轨目标廓形,在给定首条砂带的磨削角度后,根据当前钢轨表面的剩余高度并以打磨量最大为原则设定其他砂带的磨削角度,结合工艺参数生成钢轨养护时的多砂带联合磨削作业打磨模式。以打磨质量指数评价打磨质量,确定打磨次数,评价多砂带联合磨削作业打磨模式的打磨质量。结果表明:在砂带磨削工艺参数一定时,砂带的磨削能力与钢轨表面的曲率半径相关;以最大打磨深度对应的角度进行砂带布局的打磨模式能够很好地满足钢轨目标廓形的磨削需求。     

各种表面处理与高频感应加热的复合处理

用于机械零件的各种表面处理是改变材料表面特性或赋予表面新功能、提高零件综合机械性能如降低摩擦、磨损以及改善疲劳强度的方法。而高频感应加热淬火是对工件一定深度的表面进行强化,可使其获得高强度、高耐磨性和高韧性的综合性能。如工件表层上可形成马氏体致密金属组织,产生压缩残余应力而获得表面强化。若单独使用上述两种方法进行处理,则在功能的提高上有一定局限。为进一步提高功能、赋予材料高附加价值,组合表面处理与高频淬火等的复合处理是一种可期待的热处理新技术。文章例举了几种表面处理或表面改性与高频淬火的复合处理的原理和应用效果。     

预应力磨削工件表面残余应力的有限元分析

分析了在非预应力磨削及预拉应力磨削条件下工件表层残余应力的分布情况．首先应用非线性瞬态有限元法计算了工件在移动热源作用下的温度场；然后应用热弹塑性有限单元法计算了工件在热作用和磨削力耦合作用下的残余应力分布．计算结果表明预拉应力磨削能有效降低工件表层残余拉应力甚至可将残余拉应力转换为残余压应力，并分析了预应力磨削的作用机理．计算结果与实验结果基本一致．     

基于数值模型应力提取的并线高铁沉降计算

为研究复杂工况下的既有高铁沉降评估问题,避免数值模型参数难以确定以及理论分析相对简单的缺陷,采用数值仿真模型确定地基附加应力,应用分层总和法实现对既有并线高铁附加沉降的精准评价。研究中,具体分析影响数值仿真模型附加应力分布的多个因素,并基于数值仿真和Boussinesq理论对比,提出高铁路基数值仿真模型建立的一般准则。数值仿真分析中,可不考虑土体本构、模量、泊松比、层状地基等因素的影响,数值模型水平与深度边界应为1.5倍～2.0倍的路基底宽,地下水对附加应力分布影响较大,提取应力过程中统一不考虑地下水。工程验证中,以并行京沪高铁的某高铁站为分析对象,完成并线高铁的数值仿真分析和附加沉降评估,评估结果证明:应用基于数值仿真模型附加应力提取进行既有高铁附加沉降评估,在理论上和工程实践上均可行有效。     

控制轴类零件渗碳淬火硬化层深度

在渗碳零件的技术要求中,对渗碳淬火后的硬化层深度一般只有α1～α2的渗碳淬火硬化层深度和淬火后表面硬度的最终技术要求.然而许多产品在渗碳淬火后还需进行磨削精加工,因此零件在进入渗碳工序之前都留有一定的磨削加工预留量δ(单边留量).这就要求零件在进行渗碳淬火时其硬化层深度必须大于技术要求中的硬化层深度,才能保证零件磨削加工后的硬化层深度符合技术要求.     

饱和砂土地基应力扩散效应的离心模型试验研究

沉井基础在大跨度桥梁工程中的应用已越来越广泛。在沉井基础的沉降计算中,附加应力影响范围的确定一直是重点和难点,主要涉及应力扩散起始位置、扩散角大小和附加应力影响深度3个方面。针对目前现有理论及常用规范对确定附加应力影响范围的不适用性,开展沉井基础作用下饱和砂土应力扩散效应的研究具有十分重要的意义。通过离心模型试验开展4组不同埋置深度条件下沉井基础的静载荷试验,确定饱和砂土地基中附加应力的影响范围,试验结果可为工程设计提供依据。     

轨道交通车辆铝合金车体静强度特性分析

以铝合金轨道交通车辆为研究对象,研究车体的静强度特性,包括:总结铝合金材料应用于轨道交通车辆的优势与不足;分析铝合金车体结构及主要技术参数;建立仿真模型,分析典型工况下的车体静强度;通过仿真获得不同工况下车体应力分布情况;通过试验验证车体关键部位的应力及安全系数;分析铝合金车体静强度特性。仿真和试验结果显示,轨道交通车辆铝合金车体整体安全系数较大,但车门角、车窗角等区域应力集中较明显,因此,设计时应重点考虑轻量化及应力集中区的局部强度问题。     

GLGQXX铝合金车削加工表面残余应力研究

铝合金的热胀系数大、刚度低、切削热容易导致工件扭曲变形,加工精度降低。针对此问题本文通过正交试验的设计方法对GLGQXX新型高强度铝合金材料进行车削加工实验研究,旨在研究不同切削参数对表面残余应力的影响趋势,并建立起有关于GLGQXX新型高强度铝合金的预测经验模型,为GLGQXX新型高强度铝合金切削工艺参数的制定及切削刀具设计提供一定的参考依据,以实现降低刀具磨损量,提高加工表面质量和生产效率的目的。     

隧道下穿施工对夹层岩柱围岩应力影响研究

为探明交叉隧道夹层岩柱围岩应力变化规律及其影响因素,开展重力条件下相似模型试验,采集新建隧道开挖期间夹层岩柱附加应力和既有隧道衬砌应变,并进行相应的数值计算。研究结果表明,新建隧道开挖完成后,交叉点处夹层岩柱中围岩应力急剧下降;受下部隧道开挖的影响,既有隧道轴向呈现"下凹"状态,由于应变监测断面两侧底部围岩应力相继释放,环向附加应变由非对称分布逐渐变为对称分布。夹层岩柱中围岩应力下降区域分布呈"漏斗"状,既有隧道的遮蔽效应使得交叉点处附加围岩应力小于其他部位;围岩条件较好时,既有隧道底部附加围岩应力较小,随着新建隧道开挖跨度和体积损失率的减小,地层中附加围岩应力也逐渐减小。     

高速铁路强夯地基沉降的离心模型试验研究

为准确掌握中等压缩性土地基在路堤荷载下的沉降变形规律,应用TLJ-2型土工离心试验机模拟强夯加固地基,研究高速铁路中等压缩性土地基的附加应力和分层沉降特征。通过与现场填筑试验对比,分析离心模型试验预测原型地基分层沉降的精度,提出沉降修正系数取值范围,为今后中等压缩性土地基加固技术优化提供借鉴。结果表明:路基基底中心应力比路肩下大,符合柔性基底应力分布形式;附加应力随地基深度增加而减小,强夯影响深度内附加应力衰减较快,而影响范围以下衰减减缓;铺轨运营550d后,地基工后沉降逐渐趋于稳定,工后沉降值远小于施工阶段地基的总沉降;离心模型试验预测地基单位分层压缩量的精度较高,而对于不同施工阶段离心模型试验预测地基沉降的精度存在差异,沉降修正系数的引入能够较为真实地反映现场地基沉降特性。     

梁场强夯加固试验与数值模拟研究

结合某客运专线梁场强夯加固工程,根据强夯的动附加应力理论公式,分析了该梁场在2种夯击能量下以不同扩散角度进行扩散时的动附加应力的分布规律;利用数值模拟的方法,结合该梁场的地质条件,分析了该梁场在夯击作用下,夯点中心竖向位移随深度方向的衰减规律以及土体竖向位移随水平距离的变化规律.在对理论计算和数值模拟结果的综合分析基础上,结合强夯后检测结果,提出了强夯加固设计参数.强夯后地基承载力和夯击试验以及压缩模量计算结果表明,本次强夯加固效果显著.     

长短桩复合地基应力与沉降分析

利用三维有限元对长短桩复合地基进行对比分析,给出全长桩、全短桩、长短桩、无垫层、天然地基5种方案下的桩身应力与土体附加应力分布,并探讨垫层模量和厚度对承台沉降的影响和对应力的调节作用。研究结果表明:复合地基能有效减少天然地基沉降和改善浅层土的应力状态,复合地基中桩身应力与土体附加应力按刚度分配,桩侧土应力与桩身应力表现出互补的特性。而垫层使桩与桩、桩与土之间应力分配趋于合理,垫层模量对承台沉降影响显著;随着垫层模量增加,长桩桩顶应力增加,短桩桩顶应力和桩身应力及土体表面应力降低;随着垫层厚度的增加,变化趋势则相反。     

既有铁路外侧堆土对路基沉降影响的估算

对于运营期间的高速铁路,在其路基外侧堆土等新增荷载也可能在路基处产生一定的附加应力,使路基产生沉降变形,进而引起轨道平顺性变差。通过对CFG桩复合地基中附加应力的分布特征和路基外侧新增荷载在荷载外部产生的附加应力分布特征的分析,提出外侧堆土对路基沉降的影响机理和沉降变形估算方法。     

表面选区强化对钢轨波磨处轮轨滚动接触行为的影响

层流等离子体表面强化技术可大幅提高钢轨表面的硬度和耐磨性。为了揭示强化处理对轮轨滚动接触行为的影响,建立同时考虑钢轨表面选区强化和短波波磨的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,数值计算了车轮高速滚过一个波磨周期的轮轨力、接触斑黏滑分布和残余应力应变。对比发现:表面选区强化对轮轨力和接触斑黏滑分布的影响较小,不影响钢轨承载性能;对钢轨表面残余应力应变分布的影响明显,残余应力主要集中在屈服强度较高的强化斑内而残余应变主要集中在韧性较好的基体材料上,表面选区强化有效结合了强化斑和基体材料的力学性能,形成了一种强韧的良好匹配。结果可为现场生产服务提供一定的理论指导和应用参考。     

汽车荷载作用下沥青路面公路动力响应数值模拟

运用ANSYS软件建立沥青路面与路基三维动力分析模型,采用双频率正弦波动荷载模拟车辆动荷载,分析了三轴六轮组的东风重型货车在车速为72 km/h时,满载和超载80%两种工况下路面和路基动力响应。计算结果表明:轮距中心左右各2 m的范围内,面层结构横向应力分布呈双峰状,轮迹处最大,然后向两边衰减;且随着深度增加,应力逐渐由压应力转化为拉应力,拉应力在面层下56 cm处达到最大;竖向动应力在路基内随着深度的增加逐渐减小,沿横向在路基表面呈马鞍状分布,且随着深度增加逐渐变为单峰分布;满载及超载80%时动荷载影响深度分别为2.2m和2.6 m,影响宽度分别为4m和6.5 m。     

服役加工硬化后高锰钢辙叉心轨应力/应变场分析

本文建立由铁路辙叉和列车车轮组成的三维弹-塑性有限元模型,研究高锰钢辙叉心轨的应力/应变场。文中考虑辙叉心轨在顶宽50mm处的两种服役状态——服役前期未发生加工硬化和服役后期发生加工硬化,分析加工硬化对心轨应力/应变大小和分布的影响。对服役加工硬化的情况,考虑到距离工作表面不同深度处辙叉材料性能的不同,将心轨局部模型分层,并设置各层的材料性能;对未发生加工硬化的情况,为模型设置均匀的材料性能。结果表明,两种服役状态下辙叉心轨的von Mises应力和等效塑性应变均随深度的增加先快速增大,然后逐渐减小;与服役初期相比,服役后期心轨的最大等效应力增大约23%,最大等效塑性应变则降低约40%;塑性变形区域也明显减小,这是由于心轨在服役加工硬化后屈服强度已大幅提高。因此,在很大程度上,服役后期的加工硬化起着抑制心轨顶面塌陷和飞边形成的作用。此外,与未加工硬化心轨相比,加工硬化后心轨的最大等效应变与工作表面的距离由0.8mm增大到了1.5mm,这表明易产生裂纹的位置有远离心轨表面的趋势。     

激光清洗对A5083-H111铝合金MIG焊力学性能的影响

采用激光清洗对A5083-H111铝合金进行了焊前和焊后的清洗,分析了铝合金激光清洗后的表面形貌以及焊接后的力学性能,研究表明,激光清洗可去除铝合金表面的油污、氧化膜等,可作为铝合金的焊前和焊后处理方法。     

交通荷载作用下风积沙路基动力响应分析

基于风积沙的特性,采用快速拉格朗日有限差分程序FLAC3D,对交通荷载作用下风积沙路基内部永久位移、动应力和加速度的时空分布规律进行研究.研究结果表明,风积沙路基永久位移和动应力都随重复荷载作用次数的增加而增大并逐渐达到稳定;永久位移、动应力和加速度都随深度的增加急剧衰减,在路基横向位置,永久位移和动应力在车轮处作用最大,并向两侧衰减扩散;动附加应力具有累积效应.     

台背液压夯实处理现场试验与数值模拟研究

开展了4种不同深度(30,60,100和150 cm)和4种不同工况作用下液压夯实机处理高速公路台背的现场试验,并基于ADINA有限元分析软件建立模型对此进行了模拟研究.研究结果表明:在夯实过程中,应力从夯实区向下呈“八”字型传播,影响深度1 m以上,水平方向影响范围较小；在压力区内夯击荷载对桥台结构物影响较大,但应力小于规范规定值；在碎石与混凝土结构2种强弱材料接触面设置接触单元后,接触面的位移和应力分布更接近实际,接触面拐角有明显的应力集中.实测值和计算值部分数据吻合较好,并具有一定的规律.该试验成果和数值模拟研究可为公路台背加固工程提供重要的参考.