闭孔泡沫铝的孔隙结构及压缩变形过程研究

为研究压缩空气法制备的闭孔泡沫铝的孔隙结构对其力学性能的影响和压缩变形过程,测量了不同密度泡沫铝的孔隙结构参数,分析了孔径与密度关系,并通过单向压缩实验,分析了密度对破碎压力和杨氏模量的影响以及裂纹产生与扩展情况.研究结果表明：泡沫铝的孔径与密度的关系为ρ＊=0.108 5＋4.862 7exp（-0.608Φ）.在单向压缩时,随着压缩载荷的增加,孔壁在弹性变形后产生弯曲,裂纹首先在应力集中的缺陷处和孔壁强度低的位置产生向次薄弱的孔壁扩展.应力水平越高,裂纹扩展越快;当孔的壁面上存在强度差异时产生褶皱;裂纹贯穿孔壁后发生失稳断裂并可能发生转动,并导致塑性坍塌;应变继续增加,孔穴破碎进入致密化过程.     

钢轨错牙接头区轮轨接触的热弹塑性分析

为了探究钢轨错牙接头区轮轨滑动接触关系,利用有限元软件ANSYS建立了轮轨滑动接触热弹塑性二维有限元模型,分析了错牙高度、滑动速度以及常、变摩擦系数对轮轨间接触应力以及钢轨摩擦温升的影响.研究表明:轮轨间的接触应力、摩擦热、剪应力、等效应力以及等效塑性应变均随错牙高度增大而增大,错牙高度从1.6mm增加到1.8mm时剪应力、等效应力以及等效塑性应变急剧增大;轮轨接触应力等各值也随着滑动速度的增加而增大,在3m/s时存在速率突变;最大摩擦温升、剪应力、等效应力和等效塑性应变随摩擦系数的增大而增大,但轮轨接触应力则随摩擦系数的增加而减小.     

循环荷载下岩石应变率双因素模型实验研究

在单轴压缩、恒幅和变幅下,分别对花岗岩、白砂岩和大理岩进行循环荷载疲劳试验,建立了一种测定岩石疲劳应变率双因素实验模型.实验结果表明,变幅应力是影响岩石疲劳变形特性的主要因素;变幅与恒幅应力相比,变幅应力的基础疲劳寿命和临界强度分别降低了15.8%~18.0%和21.6%~25.8%,临界应变率增加了17.3%~21.3%.尽管岩石的试验数据离散性很大,但该模型对于测定岩石的疲劳应变率和疲劳寿命具有良好的适应性;与传统方法相比,它更准确、更符合实际;该模型对岩石疲劳变形规律的研究和岩石基础工程长期稳定性监测具有实用价值.     

大管径电缆铝护套连续包覆数值模拟

采用有限单元法,基于SLJB630型连续挤压机,对直径150 mm×2.8 mm电缆铝护套的连续包覆成型过程进行有限元分析,分析了成型过程中变形金属速度场、温度场、应力场和应变场的分布规律;进行了150 mm×2.8 mm电缆铝护套的连续挤压工艺实验,产品成型良好.模拟结果与实验结果对比分析,具有一致性,证明所建立的有限元模型准确,可以作为大管径电缆铝护套模具优化设计的理论依据.     

基于刚度等效模型的减重孔板结构快速分析方法

为了能够更有效率地对减重孔板结构进行计算分析, 提出一种快速分析方法; 研究了减重孔板结构模型与平面板结构模型间的一般刚度等效关系, 建立了减重孔板孔径、孔距与相应平面板等效杨氏模量、等效板厚间的关系表达式, 以等效平面板结构模型代替原孔板结构模型进行变形分析; 将局部节点位移施加到相应目标孔位模型上, 计算了目标孔位区域的应力分布; 结合试验与仿真验证了方法的准确性; 通过对某实际减重孔板结构施加不同载荷, 对刚度等效关系的稳定性进行了验证; 通过某车体底架带孔板结构实例, 对方法应用于实际工程中的有效性进行了验证。分析结果表明: 与试验结果相比, 快速分析方法仿真变形最大误差约为3%, 应变的最大误差约为5%;不同载荷下的等效杨氏模量偏差约为2.5%, 等效板厚的偏差约为1.3%;快速分析方法对变形与局部应力的平均计算误差小于6.7%, 计算时间缩短了约50%。可见, 快速分析方法可以替代传统方法对减重孔板结构进行性能分析。      

轨道交通预应力混凝土槽型梁有限元分析

结合两种有限元软件的特点,模拟轨道交通双向预应力槽型梁的变形和受力分析.先通过Midas/Civil分别计算槽型梁在横向和纵向预应力作用下,钢束的预应力损失,利用虎克定律推算出相应的应变;在ANSYS中建立有限元模型,以初始应变模拟预应力的作用,进行槽型梁在纵向、横向和双向预应力作用下受力与变形分析.     

高密度泡沫混凝土的性质研究

为了探索性质优良的高密度泡沫混凝土,进行了以普通硅酸盐水泥为主要原料,用水与泡沫混合制备泡沫混凝土的试验。测试了表观密度分别为800 kg/m3、1 000 kg/m3及1 200 kg/m3的泡沫混凝土3 d、7 d、28 d抗压强度、导热系数等性质。运用扫描电镜观测不同密度泡沫混凝土3 d、7 d、28 d的微观结构。结果表明:表观密度为1 200 kg/m3泡沫混凝土28 d抗压强度最高为6.5 MPa,表观密度为800 kg/m3泡沫混凝土28 d导热系数最低为0.125 7 W/(m·K);1 200 kg/m3的泡沫混凝土性质较为优良,可以作为承重墙体材料。     

桩承式路堤中填土破坏模式研究

为了研究桩承式路堤中填土的破坏模式,采用有限元方法对不同桩间距、填土高度和摩擦角进行了参数敏感性分析.根据计算得到的屈服区和增量等效塑性应变结果,分析了不同情况下填土的破坏机理.结果显示:对于填土高度与桩间距之比H/s≤1的低路堤,填土中的破坏面为通过桩边缘的竖直面;对于H/s≥1.2的高路堤的情况,最终填土中将发展出...     

搭接接头焊接角变形产生的原因分析

运用固有应变法研究了六个固有应变分量分别对搭接接头焊接角变形的影响.采用热弹塑性有限元法计算出搭接接头的六个固有应变分量和角变形,并以各个固有应变分量作为边界条件,对搭接接头的有限元模型进行弹性分析,计算出各个固有应变分量对应的角变形.结果表明：搭接接头焊接角变形的产生主要是由焊缝及其附近区域与焊缝平行的平面内垂直于焊缝方向上不均匀分布的固有剪切应变分量引起的.     

PCM泡沫铝/液冷复合式锂电池热管理

为满足3 C放电倍率下电池组散热要求,提出了PCM泡沫铝/液冷复合式散热方案,利用有限元法对散热模型进行数值模拟并运用响应面法分析了PCM泡沫铝孔隙率、流道间距、液体流速对电池组温度的影响.研究结果表明:孔隙率和液体流速对电池组最高温度影响显著,增加孔隙率和液体流速可降低电池组最高温度,但当孔隙率和液体流速分别大于84％和0.06 m/s时,电池组最高温度趋于稳定;液体流速对电池组温差影响显著,增加液体流速可提高电池组均温性能,当流速仅为0.04 m/s时,复合式散热系统最高温度为319.0 K,比纯被动和纯液冷散热系统最高温度分别降低了4、4.9 K,且电池组温差仅为1.8 K.     

Poly(Dimethylbenzimidazolium) Iodide Assisted Dispersion of Multiwalled Carbon Nanotubes and Their Palladium Nanoparticle Hybrid

Experimental measurements of stresses and strains for lower extremity injuries (LEI) are invasive, and therefore, predictions require physiologically accurate 3D finite element (FE) models of the foot and ankle. In previous models, skin is typically neglected. However, experimental studies have shown that skin is much stiffer than soft tissue. In this study, the material sensitivity of skin on foot arch deformation is investigated. A finite element model of the foot is developed, incorporating bones, soft tissue, ligament, articulating surfaces, plantar aponeurosis, skin and plantar plate. Balanced standing is simulated without skin or with three different skin mechanical properties. By including different skin models, the foot static vertical stiffness, navicular displacement and plantar aponeurosis strain change significantly, when compared with the model without skin. The study shows that skin, showing a much stiffer behaviour than soft tissue, should not be neglected in the foot modelling. Further, the plantar plate considered in this model can give merit to modelling injuries such as plantar plate tearing.     

非均匀收缩对大跨径连续刚构桥长期变形的影响

为了充分考虑非均匀收缩对大跨径混凝土连续刚构桥长期变形的影响,基于平截面假定,导出了等效收缩应变的计算公式.采用杆系有限元程序,对苏通大桥连续刚构由于截面非均匀收缩引起的长期变形进行了计算,并用降温法模拟等效收缩应变.分析结果表明:考虑截面非均匀收缩后,苏通大桥连续刚构主梁跨中的长期挠度比传统的不考虑非均匀收缩的方法增大6.0 cm,其中由于顶底板厚度差异引起的长期挠度达5.5 cm,截面配筋差异引起的长期挠度为0.5 cm;对于大跨径混凝土箱梁桥,桥梁预拱度设置时应考虑截面非均匀收缩对挠曲变形的影响.     

沥青路面永久变形的非线性粘弹-弹塑性本构模型

为了正确预估沥青路面的永久变形,对沥青路面永久变形的非线性粘弹性有限元法进行了研究,推导了广义Maxwell模型的非线性粘弹性有限元法,建立了沥青路面永久变形的非线性粘弹-弹塑性本构模型,从弹性、非线性弹性、塑性、粘弹性、非线性粘弹性等方面对沥青路面的永久变形进行了分析,对沥青路面的永久变形进行了计算,并将计算结果和SHRP的计算结果以及SWK/UN轮辙试验结果进行了对比。计算结果表明:沥青路面永久变形的非线性粘弹-弹塑性本构模型是有效的,其路面变形计算值与SHRP的计算值相对误差为6.567%,与SWK/UN轮辙试验值相对误差为6.069%。     

Effect of Skin on Finite Element Modeling of Foot and Ankle During Balanced Standing

Experimental measurements of stresses and strains for lower extremity injuries(LEI) are invasive, and therefore, predictions require physiologically accurate 3D finite element(FE) models of the foot and ankle. In previous models, skin is typically neglected. However, experimental studies have shown that skin is much stiffer than soft tissue. In this study, the material sensitivity of skin on foot arch deformation is investigated. A finite element model of the foot is developed, incorporating bones, soft tissue, ligament, articulating surfaces, plantar aponeurosis, skin and plantar plate. Balanced standing is simulated without skin or with three different skin mechanical properties. By including different skin models, the foot static vertical stiffness, navicular displacement and plantar aponeurosis strain change significantly, when compared with the model without skin. The study shows that skin, showing a much stiffer behaviour than soft tissue, should not be neglected in the foot modelling. Further,the plantar plate considered in this model can give merit to modelling injuries such as plantar plate tearing.     

铝合金货车侧墙多道焊变形预测

基于热弹塑性有限元法,对铝合金货车侧墙多道焊焊接变形进行仿真预测,仿真中充分考虑了材料热物理属性的影响．基于实体一壳单元混合模型,建立了侧墙有限元网格模型,应用3D高斯双椭球热源模型实现了焊接过程温度场分析．从工程实际出发设计了四种焊接顺序,通过对四种焊序下仿真结果的对比分析,讨论了不同焊接顺序对铝合金货车侧墙焊接成形的影响,为研究大型铝合金薄板焊接过程中的应力应变和减少焊接应力与变形提供了参考依据．     

钢管混凝土中核心混凝土的徐变系数终值研究

基于合理的材料本构关系模型,采用有限元法对长期荷载作用下钢管混凝土柱的变形-时间关系曲线进行了计算,并在此基础上对长期荷载作用下钢管混凝土中核心混凝土的徐变系数终值进行了拟合和分析.分析结果表明:在长期荷载作用下,钢管混凝土中核心混凝土的徐变系数终值要明显小于素混凝土;采用0.9作为钢管内核心混凝土的徐变系数终值是合理且偏于安全的.     

大跨钢桥桥面铺装有限元分析合理简化模型

为了提高大跨钢桥桥面铺装有限元分析简化模型的计算精度,运用有限元正交数值模拟试验对模型参数进行了敏感性分析,利用子模型技术和综合评价方法对模型几何尺寸与边界约束条件进行了优化。发现大跨钢桥桥面铺装有限元分析简化模型合理的几何尺寸与边界条件为:纵向为3跨,横向有8个U肋,横隔板高度为1.2m,纵边自由,横边简支,横隔板底固结。对比分析结果表明:该简化模型具有较高的计算精度,横向拉应变误差仅为0.7%,纵向拉应变误差为3.7%。     

斜拉-悬索协作体系桥基于桩-土-结构相互作用的地震响应研究

以大连湾跨海大桥协作体系桥方案为研究对象,基于大型有限元分析软件ANSYS建立了该桥的三维有限元模型,采用等效嵌固模型模拟了土-桩-结构的相互作用,以此为基础对该方案桥的自振特性进行了分析,重点研究了桩-土-结构相互作用下斜拉-悬索协作体系桥的地震响应,分析结果表明自锚式体系的加劲梁与主塔的纵向位移、塔底、主跨跨中弯矩均大于地锚式体系;但加劲梁竖向位移、主塔塔底轴力则小于地锚式体系。     

静态条件下闭孔泡沫铝气泡形成过程模拟研究

以静态条件下闭孔泡沫铝的空气发泡过程为研究对象,在聚乙烯醇水溶液中进行模拟研究.通过改变入射压缩空气的流量、压力,液体的粘度,出气孔的直径、数量、出气孔表面距液体表面的距离等实验条件,建立静态条件下液体表面气泡直径的预测模型,以便对铝熔体的泡沫特性和闭孔泡沫铝的胞直径进行科学有效的控制.在静态水模拟实验条件下获得了液体表面气泡直径预测模型.当入射空气的压强、气流量,液面高度,出气孔直径增大时,气泡直径随之增大;当出气孔数量,液体粘度增大时,气泡直径减小,表面张力对气泡直径的影响可以忽略不计;静态条件下液体表面气泡直径的预测值和实验测量值符合得较好,相对误差分布在-5.04%~6.32%之间.