SLM轻量化试样力学性能实验与分析

为了验证可编程控制的空间网格结构轻量化设计方法,根据国标要求设计了拉伸实验试件.通过控制试件网格单元数与体积上限,以网格的边长和其所生成杆的直径为变量设计了其内部空间网格结构.利用激光选区熔融技术(SLM)制备了实验试件,并对比制备过程中支撑数量得出,添加点支撑需要有较多相连支撑.提出了轻量化比值Q,再经过拉伸实验对比,确定出边长3. 5 mm,杆直径1. 5 mm试件的轻量化设计最优.     

大学生结构设计竞赛基本杆件力学性能试验研究

为探讨大学生结构设计竞赛模型制作中常用单层竹皮受拉构件和竹皮空心杆的基本力学性能,用0.2 mm、0.35 mm、0.5 mm竹皮制作了108个长度为200 mm的拉条,72个长度为100 mm不同边长和侧棱包角处理的单层空心杆试件,应用电子拉压试验机测试了其极限承载力,并分析了其破坏形式、荷质比和应力。试验结果表明:0.35 mm竹皮在表面涂胶后用作拉条构件,强度可达60 MPa;用0.35 mm和0.5 mm单层竹皮结构制作空心杆需在四角进行包角处理,但缺点是会增加质量,降低荷质比。     

“平面支架”实验验证支架力学行为公式

为了验证支架弹性径向刚度公式和塑性极限压力公式的准确性,提出了“平面支架单元”的概念,并根据血管支架真实弯曲单元的结构,制作了相同结构的平面形式支架单元试件.利用MTS材料试验机对平面支架单元试件进行拉伸试验,将试件实验测量的压力-半径曲线与弹性径向刚度和塑性极限压力公式预测的压力曲线对比.结果显示,支架撑开的弹性阶段,实验测量的弹性径向刚度和公式计算的弹性径向刚度差值在3%以内,进入塑性阶段,实验得到的曲线与公式接近. 实验验证了这两个公式准确且精度较高.      

压实粘性土动态力学性能的SHPB试验

为解决因土体波阻抗及波速较低且变形较大,采用传统的分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验装置不能准确获得土体的动态应力-应变曲线的问题,采用直径25 mm的聚碳酸脂SHPB实验装置和真空封泥小球丸作为波形整形器,以不同的轴向速度撞击试件,测试试件在应变率600 ～2 500 s-1之间的动态力学性能,并通过应力平衡和常应变率分析对试验结果的有效性进行了讨论.结果表明:用聚碳酸脂SHPB装置对压实粘性土进行动态试验是可行的;土体的动态应力与应变具有显著的应变率效应,动态应力与应变率成指数关系.     

3GHz微波热声成像系统

为了评估3 GHz微波热声成像系统的性能,采用圆形扫描的探测方式,对不同形状、不同对比度以及埋在猪肉脂肪中不同深度处的仿体进行了热声成像实验.仿体实验结果表明,该系统对具有不同对比度的10 mm×20 mm的矩形吸收体、边长8 mm的正方形吸收体以及直径8 mm的圆形吸收体能够清晰地成像,系统的空间分辨率和成像深度分别为2和5 cm.      

多工况载荷下机车排障器拓扑和尺寸优化设计

为优化某内燃机车排障器的结构性能和轻量化设计,对其进行多工况载荷下的拓扑和尺寸优化设计.运用OptiStruct软件对排障器进行基于变密度法的结构拓扑优化设计,确定排障器加强肋板的分布.随后,在拓扑优化的基础上运用尺寸优化设计方法对其进行轻量化设计,并对优化后排障器的强度和质量进行分析比较.对比得出,优化后排障器在两工况下最大应力降幅明显,均超过20.00％,质量减轻9.29％,结构应力分布更加均匀、合理,轻量化效果明显,为某内燃机车排障器设计提供了可行方案.     

自适应牵引力控制差速器壳体有限元分析及结构设计

为设计自适应牵引力控制(ATCT)差速器壳体,对ATCT差速器进行了理论研究和受力分析,利用CAXA建立了三维模型,应用Patran/Nastran对壳体厚度为12 mm初始设计结构进行有限分析,得出在该结构下差速器壳体应力及变形过于富余,不满足轻量化要求。因此对结构进行改进设计出了整体壳体厚度为6mm及壳体厚度6mm与10mm组合结构的2种设计方案,有限元分析结果表明:组合结构方案较合理,比原设计方案减重21.9%。     

系杆拱桥施工支架刚度对结构受力的影响分析

文章以1座采用少支架施工的系杆拱桥为背景,阐述了拱肋施工重量引起的系杆和支架整体变形以及支架基础沉降对系杆结构内力的影响,通过考虑少支架变形影响的施工过程模拟,进行了系杆内力的具体理论分析计算.结果表明,拱肋支架直接支撑在系杆上时,其自重作用将会减小系杆内的预应力效应,对系杆受力安全形成不利影响;拱肋支架直接支撑于系杆支架时,对系杆受力的影响要明显大于拱肋恒载先传至系杆的情况,因而更应引起设计、监控和施工方面的重视.     

热核实验反应堆重力支撑系统的有限元热-力耦合分析

根据热核实验反应堆重力支撑系统的结构特点,提出了重力支撑系统的有限元模型建模方法.应用 ANSYS软件,采用单元网格划分法,建立了该重力支撑系统整体三维有限元模型,通过热-力耦合分析,得出热核实验反应堆重力支撑系统在静载荷、热负荷、电磁力和地震载荷同时作用下各零件的最大Tresca应力及其所在位置.零件的强度分析表明:支撑系统各零件的最大应力均小于其相应的许用应力,满足ASME压力容器规范.     

考虑非均匀性的沥青混凝土间接拉伸强度测定仪研制与应用

为了研究非均匀性对沥青混凝土抗拉特性的影响,设计了一种测定间接抗拉强度的试验装置.试件设计成圆环形,对试件内壁施加均布径向水压力使其拉伸变形和破坏.在水压力作用下,试件沿半径方向在试件内壁产生相同拉应力,在拉应力作用下,根据试样本身的不均匀性会在试件最薄弱处产生破裂面.试验结果表明:数据稳定可靠,散布小,重复性好,所提供的试验装置简单而有效.     

某重型汽车平衡悬架下推力杆支架优化设计

以某重型汽车平衡悬架为例,建立该悬架下推力杆支架的受力分析模型,根据下推力杆支架的受力情况对其结构进行优化设计,并对优化前后的支架进行有限元仿真分析。结果表明:优化后支架的质量、最大变形量和最大应力均有所下降,改善了支架的受力情况,且能满足轻量化的设计要求。     

深穴滚子接触效应实验方案设计

有限元分析表明深穴结构轴承可以避免或降低圆柱滚子轴承的边界应力集中,为了用材料接触疲劳实验机进行实验验证,必须合理地设计试件结构与尺寸.根据实验机的工作原理以及相关的力学理论,合理建立了深穴结构轴承实验的有限元模型.通过对有限元模型的分析,优化了试件的结构与尺寸,从而合理地确定了实验方案,为实验的顺利进行奠定了理论基础.     

深穴滚子接触效应实验方案设计

有限元分析表明深穴结构轴承可以避免或降低圆柱滚子轴承的边界应力集中,为了用材料接触疲劳实验机进行实验验证,必须合理地设计试件结构与尺寸.根据实验机的工作原理以及相关的力学理论,合理建立了深穴结构轴承实验的有限元模型.通过对有限元模型的分析,优化了试件的结构与尺寸,从而合理地确定了实验方案,为实验的顺利进行奠定了理论基础.     

沥青油石比及养生时间对半柔性路面材料性能的影响

研究制备了开级配沥青混合料试件，然后使用合理水灰比/灰砂比的水泥浆，浇注成半柔性路面试件。试件养生1 d和28 d后分别测定其力学性能和路用性能。结果表明，在油石比为4.5%的条件下，试件的抗压强度和间接拉伸强度最高。养生对半柔性路面材料性能的影响非常明显，经过28 d的养生，试件的抗压强度、间接拉伸强度、高温性能均有较大幅度的提高。     

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.     

水泥路面接缝传力杆周围混凝土损伤塑性分析

为揭示水泥路面接缝传力杆周围混凝土的受力特性与损伤机理,基于ABAQUS有限元软件,介绍了混凝土损伤塑性(CDP)模型及其参数确定方法,应用CDP模型模拟了混凝土试件单轴拉伸和压缩试验,通过对比模型试验结果验证了CDP模型参数的准确性;在此基础上,建立了接缝设置传力杆的水泥路面三维有限元模型,分析了在不同轴载作用下水泥路面接缝传力杆周围混凝土的塑性应变、损伤因子和等效应力的分布和发展规律,对比了采用CDP模型与混凝土弹性模型时传力杆周围混凝土的应力差异。分析结果表明:对于混凝土单轴拉伸、压缩试件,基于CDP模型的应力-变形全曲线模拟结果均与试验结果一致,说明CDP模型及其参数确定方法准确;对于接缝设传力杆的水泥路面,当荷载作用在接缝传力杆黏结端上方板边时,传力杆黏结端混凝土的受力最为不利;随着轴载的增大,传力杆黏结端底部混凝土率先发生损伤塑性,等效应力逐渐减小;当轴载从100 kN增大至250 kN时,传力杆周围混凝土塑性区范围从底部135°~225°扩展至60°~300°,底部150°~210°范围内混凝土发生完全损伤塑性而退出工作,等效应力趋于0,应力重分布导致更多的荷载由传力杆两侧和上部混凝土承担;若传力杆周围混凝土采用弹性模型,传力杆底部混凝土等效应力将不断增大而超过极限强度,因此,分析传力杆周围混凝土应力集中问题建议采用CDP模型。      

水泥砂浆脆性材料表面裂纹扩展模式研究

采用粘贴式轴拉方法可实现水泥砂浆脆性材料的直接拉伸过程,在此基础上研究表面裂纹的扩展模式.研究发现,粘贴式轴拉方法可以满足一般脆性材料的直接拉伸实验,水泥砂浆脆性材料表面裂纹的存在极大地影响着材料的破坏模式,试件的正面表现出明显的二维穿透性裂纹的扩展形态,但受其影响试件的最终贯通方向不与加载方向垂直,而是呈一倾角.     

超细钢纤维增强砂浆力学性能研究

采用长度为13mm、直径为0.2mm的超细钢纤维和长度为30mm、直径为0.5mm的普通钢纤维对砂浆进行增强增韧,制作标准砂浆试件,通过对比试验研究超细钢纤维增强砂浆的抗压性能和抗折性能,得到了超细钢纤维的最佳掺入量。试验表明：超细钢纤维砂浆最佳体积掺入量为2.5%,同等掺入量下超细钢纤维对砂浆的增强增韧效果优于普通钢纤维,超细钢纤维增强砂浆能够大幅度提高钢纤维砂浆的强度,从而能取得显著的技术经济效益。     

滑模摊铺水泥混凝土路面缩缝设传力杆的探讨

以长常高速公路益常段水泥混凝土路面缩缝加设传力杆的实践为依据,从缩缝加设传力杆的设置依据、设计、制作、安装、安装检验和质量管理6个方面进行了探讨,总结了一套新的施工工艺,提出了传力杆安装偏位值不以超过5mm,支架接筋直径不大于6mm是其关键。     

PMMA一维蠕变的实验研究

根据聚合物时间相依的粘弹性机理，对PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)试件进行了单轴拉伸实验。着重研究了高聚物粘弹性变形的非线性及应力水平相关性．在此基础上，拟合实验数据，得到了各个蠕变材料参数，对几种现有的一维蠕变理论进行了对比分析．