塑性理论基础(五) 应力应变关系(塑性本构关系)

一、广义虎克定律 1.弹性理论的基本假设: (1)假设物体是连续的。物体内部由连续介质组成,物体中没有空隙,因此物体中的应力、应变、位移等量是连续的,可以用坐标的连续函数表示。 (2)假设物体是均匀的。整个物体是由同一材料组成的,所有各部分具有相同的弹性,物体弹性常数不随位置坐标而变,可以取出该物体的任意一小部分来加以分析,然后把分析的结果应用于整个物体。     

基于数值仿真的全表面轮毂弯曲疲劳试验及疲劳寿命分析

目的 预测钢制全表面轮毂易产生疲劳破坏的危险区域,并分析其弯曲疲劳寿命。方法 针对全表面轮毂的弯曲疲劳试验工况,建立有限元分析模型,综合考虑螺栓拧紧方式、螺栓预紧力以及材料非线性特征的影响,通过在加载轴末端建立局部坐标系,实现载荷的分解,并最终实现弯矩的动态加载。在此基础上,进行轮毂的受力分析,然后构造适用于轮毂的应力寿命曲线,并使用名义应力法进行疲劳寿命预测。结果 动态弯矩的加载方向变化会显著影响轮辐表面的应力分布特点,螺栓预紧力施加后,螺栓孔附近区域的应力显著增大,在计算中应考虑其影响。在获得各节点载荷历程后,以高应力幅和平均应力为标准,筛选出了轮毂的危险节点。结论 基于数值仿真的本型全表面轮毂弯曲疲劳试验,危险节点位置均位于轮辐通风孔的内圆角附近区域,可有针对性地对该区域进行相应的优化设计,以进一步提高轮毂的弯曲疲劳寿命。分析得到当前轮辋弯曲疲劳寿命约7.6万次,符合国家标准的要求。     

塑性理论基础(四) 塑性条件(屈服条件)

一、屈服条件的概念当物体受到外力时,物体就受到应力作用,并产生变形。我们必须知道材料受力到什么程度才开始发生塑性变形。在简单拉伸时,问题是很明显的,即引起塑性变形的是屈服极限应力σ_s,而σ_S是可以在拉伸曲线上找到的。然而在复杂应力状态时,问题就不这样简单了。我们知道这时某一点的应力状态是由六个应力分量确定的,显然不应该任意选取某一个应力分量的数值作为判断材料     

基于编制载荷谱的固体发动机药柱疲劳损伤分析

目的建立固体发动机在海上值班时的长时域振动载荷谱,对振动造成的发动机药柱损伤进行分析。方法通过数据实测获得了固体发动机值班时的部分载荷,使用非参数雨流矩阵外推法和时域载荷重构法编制了发动机长时域载荷谱。通过有限元仿真建立了发动机药柱的应力分布,应用Miner线性累积损伤理论计算了药柱损伤。结果外推后的x、y、z三轴极值载荷数值分别提高了51%、83%、115%。振动过程中,药柱内部Mises应力较小,越靠近粘接界面,Mises应力越大,药柱在靠近前后封头的部位产生应力集中。推导了推进剂应力幅与累积损伤的关系公式,计算得到单个载荷谱周期内药柱的累积损伤值为1.059×10~(-4)。结论应用非参数雨流矩阵外推法和时域载荷重构法,可以实现将实测数据中未监测到的大幅值载荷进行量化表征,有效地建立固体发动机海上值班长时域载荷谱;固体发动机连续值班6个月时,造成的药柱累积损伤(D)为0.0323。     

舰载飞机弹射动力学仿真与试验验证

目的获取舰载飞机弹射过程中冲击动载荷在结构上的响应规律,以及前起落架和与其连接的机体主传力结构的动响应特性。方法基于多体系统动力学理论,建立描述舰载机弹射过程的刚柔耦合多体系统动力学模型,对弹射过程进行仿真分析。同时开展地面模拟弹射冲击试验,通过仿真和试验对照,重点研究牵制载荷突卸瞬间结构的动态响应规律。结果仿真和试验得到结构传力路径各点的加速度和应力响应数据,试验测得机体结构加速度峰值达到255g,而同位置的应力峰值为85 MPa,仿真和试验数据的趋势一致。结论牵制载荷突卸形成的冲击动响应峰值沿着结构传力路径衰减。航向加速度和应力响应峰值随着牵制释放载荷的增加而增加。虽然瞬态加速度峰值达到较高水平,但是瞬态作用机体结构的应力峰值不高,不足以造成结构失效。结构设计应重点关注弹射冲击响应峰值和振动疲劳的影响。     

便携式拉伸应力腐蚀试验器的研制

介绍了一种可以用于研究材料在自然环境及特定环境(如有毒有害气氛、各种腐蚀介质等)下应力腐蚀性能的便携式拉伸应力腐蚀试验装置。该装置将试样通过上、下夹头安装在主承力框架内,利用弹簧对试样施加轴向载荷,使试样承受恒定的拉伸应力。该试验器的特点是载荷范围大且加载精确、结构简单、体积紧凑、重量轻、造价低,特别适宜于户外的自然环境暴露试验。     

热-力循环载荷下身管镀层裂纹扩展规律研究

目的研究身管镀层裂纹的扩展机理,提高身管寿命。方法针对身管镀层裂纹损伤,提出一种基于扩展有限元方法(XFEM)结合内聚力模型(CZM)的方法。建立热–力耦合的镀层身管有限元模型,通过间接耦合的方式,将温度场导入有限元模型,通过CZM本构模型来模拟其损伤失效行为。对镀层初始裂纹在热–力载荷下扩展到镀层/基体界面的情况进行仿真分析。结果在高温高压环境下,镀层初始裂纹扩展速度很快,在第1发射击完成后便扩展到基体结合面,初始裂纹扩展到镀层/基体界面时,裂纹尖端的存在使局部具有较大切应力,达到1180 MPa。在连续射击工况下,造成镀层结合面的开裂。结论在高温高压载荷下,镀层初始裂纹很快扩展到镀层/基体界面,且身管镀层承受的热应力是导致镀层开裂的重要因素。     

病毒在无生命物体表面存活时间及其影响因素分析

2020年3月11日,世界卫生组织宣布新型冠状病毒肺炎（COVID-19,简称“新冠肺炎”）疫情全球大流行.病毒性传染病在人群中的发生需具备3个相互关联的条件,即传染源、传播途径和易感人群,其中传播途径是一个关键环节.从环境传播的角度,综述了包括SARS（重症急性呼吸综合征）病毒、MERS（中东呼吸综合征）病毒等病毒在无生命物体表面的存活时间及影响因素.结果表明:包括冠状病毒在内的一些具有传染性的病毒能在多种无生命物体表面存活一定时间,进而可能通过物体表面进行环境传播,造成潜在的健康风险;物体材质、温度、湿度以及病毒载量等因素是影响病毒在无生命物体表面存活的主要因素.在上述分析的基础上,对医疗废物和生活垃圾的收集、运输、处理等过程提出了针对性的防控措施,以期对新型冠状病毒（2019-nCoV）以及未来可能出现的其他病毒的环境传播防控对策提供参考.      

便携式拉伸应力腐蚀试验器的研制

介绍了一种可以用于研究材料在自然环境及特定环境(如有毒有害气氛、各种腐蚀介质等)下应力腐蚀性能的便携式拉伸应力腐蚀试验装置。该装置将试样通过上、下夹头安装在主承力框架内，利用弹簧对试样施加轴向载荷，使试样承受恒定的拉伸应力。该试验器的特点是载荷范围大且加载精确、结构简单、体积紧凑、重量轻、造价低，特别适宜于户外的自然环境暴露试验。     

河流底泥中DO和有机质对三氮释放的影响

通过大型静态土柱模拟实验,研究氮在上覆水和孔隙水中的分布特性和释放特性,在控制氧气和底泥w(有机质)的条件下,连续观测氨态氮、亚硝态氮和硝态氮(简称三氮,三者之和为总无机氮)质量浓度变化,并对其垂向分布特性进行分析,发现水体底泥释放氨态氮与反硝化作用达到平衡的时间受通氧条件影响明显;总无机氮质量浓度(ρ(TIN))在各柱的孔隙水、水土界面处和上覆水中的变化各异;在w(有机质)高的底泥中,有机质是影响总无机氮释放的最大因子,而在w(有机质)低的条件下,DO是影响总无机氮释放的最大因子.      

基于观测数据空间化的北京市PM_(2.5)时空分异

PM2.5在地球表面上的变化是连续的,但由于地面海拔起伏和站点分布的相对稀疏,直接内插法很难顾及这种情况。文章运用反距离权重(IDW)、Kriging、经验贝叶斯克里金法(EBK)、多元回归+残差内插的综合空间化手段,对北京市2015年1月的PM2.5数据进行分析。结果表明:利用多元回归+残差内插方法空间化更优,且PM2.5存在显著的正局部空间自相关,中度以上污染主要分布在北京市东南部和房山区。时间上,PM2.5质量浓度逐时均值呈"W"型。3 h尺度上,PM2.5质量浓度与相对湿度和露点温度正相关,与能见度、大气压和风速负相关,与温度不相关。     

8通道AET—5000声发射系统简介

此系统由美国AET公司提供,由西南技术工程研究所引进。声发射技术是根据被测物体结构内部发出的应力波,去判断其内部的损伤程度以及其缺陷的位置和缺陷的危害度。主要用于以下几方面:(1)材料研究:监测疲劳断裂;评价表面渗层的脆性;监视应力腐蚀和氢脆;断裂分析。 (2)在焊接方面: 对焊接过程的声发射监测;焊接后裂     

某型飞机全尺寸雷达罩静强度分析与试验验证

目的考核某型飞机全尺寸雷达罩的静强度,验证其计算模型的准确性。方法采用有限元计算和静力试验相结合的方法,对某型飞机全尺寸雷达罩的承载能力进行研究与试验验证。根据雷达罩的结构特点和载荷分布情况建立有限元计算模型,进行应力应变计算与强度校核,得到了雷达罩的应力应变云图。在此基础上,选用最严重载荷工况对雷达罩的承载能力进行试验验证。通过试验总体方案设计及加载实施方案优化设计,采用矢量加载技术和软硬结合的加载方式对雷达罩施加拉压载荷,保证各加载点的载荷均与所在表面的法向相同,与雷达罩实际受载情况一致。结果雷达罩的应力水平较低,承载能力较高;试验实测应力结果与理论计算结果有偏差,但应力分布规律合理,与理论分析计算结果的趋势基本一致;静力试验结果证明雷达罩及其与机身连接结构能够满足静强度设计要求。结论雷达罩静力试验测得的应变数据与有限元计算结果吻合较好,雷达罩本体及其与机身的连接结构满足强度设计要求。     

波浪-地震对海底管道垂直弯曲段力学状态的影响研究

考虑波浪力和地震波载荷的影响,通过载荷和约束简化推导穿越强震区海底管道在波浪载荷和地震波载荷作用下的运动方程和状态方程,进而得到海底管道垂直弯曲段应力和轴向应变的影响因素;通过数值计算对海底管道垂直弯曲段强度随剪切波速、管径、壁厚、弯管角度及海底土体性质的变化规律进行研究。结果表明:在地震波和波浪力共同作用下,海底管道垂直弯曲段最大应力出现在弯管下部位置;同一工况下波浪载荷比震波荷载对管道垂直弯曲段最大轴向应力的影响更大;实际海底管道设计时应优先采用大直径、大壁厚管道,管道垂直弯曲段弯管设计角度不大于30°。研究结果为特定区域现场施工提供了技术支持,对海底管道设计中的选管、几何形状优化提供科学依据。     

金属加工过程中应力状态的分析方法

分析简单地拉伸、压缩和扭转的情况时,应力状态能容易地被确定.但是,实际上在金属加工过程中材料是承受复杂的应力状态,在模具——工件接触面上增加有摩擦力.而且,这些应力和摩擦力一般地沿着接触面变化.准确的计算或预测载荷、力、应力和温度,不但对设计适宜的设备是重要的,而且对研究工艺期间材料的变化过程也是重要的.本文将讨论材料变形过程中所运用的主要分析方法及其优缺点.     

DNAPL在透镜体及表面活性剂作用下的运移研究

选择四氯乙烯(PCE)作为典型重非水相液体(DNAPLs)污染物,进行PCE在二维砂箱中的运移及修复实验,采用一种改进光透法探讨DNAPL在含不同透镜体非均质含水层中的运移和饱和度分布特性.在此基础上,考察非离子表面活性剂(吐温80)对DNAPL的原位冲洗修复效果.结果表明,在模拟天然地下水流条件下,当PCE运移到达各透镜体时,PCE均未进入透镜体而是在其上方聚集形成污染池,然后逐渐侧向扩散,即使在较粗透镜体(20/30目和40/60目石英砂按 1:1质量比例混合)上也无法进入.吐温80对PCE的修复效果显著,冲洗58h后,94.2%的PCE被去除.表面活性剂的引入能够减小PCE和水的界面张力,界面张力的减小量可达38.8dyn/cm,相应各透镜体上覆界面处的毛细压力水头值会有不同程度的减小,在较粗透镜体上的PCE可以穿透透镜体并继续向下运移.透镜体的毛细截留作用会限制修复后期的修复效率,修复75,3520min的修复效率分别为0.63,0.05g/g,其中较粗透镜体上截留的PCE相对其他较细透镜体容易移出.     

燕山西段花岗杂岩中沸腾包裹体特征

<正> 矿液在沸腾状态下被捕获的包裹体简称为沸腾包裹体,它是沸腾矿液的样品。研究燕山西段花岗岩及周围矿化小岩体时发现,钼(铜)矿化与沸腾包裹体有关。 沸腾包裹体以分布范围小、类型多(流体和熔融包裹体共存)、形态多样、排列杂乱,并以高温、高盐度和多相、多组分为特点。在花岗岩和矿化中酸性小岩体里主要分布于岩体内部裂隙发育带、岩相过渡     

用高速动态显微摄影法测定水流中的微粒

测定水和废水中的微粒,如泥沙、絮凝体、微生物等在水流中的形状、大小以及在水中的含量和分布,对环境监测及水和废水的处理是十分重要的,本文所介绍的动态高速显微摄影法能在不影响水中微粒所处的水流环境下,精确测定水中微粒的形状、大小、数量和微粒变化的过程。 一、原理 流动水流中的微粒由于受到各种力的作用,始终处在运动中,根据拍摄运动物体的     

微动接触应力影响因素研究

采用ABAQUS软件建立了圆柱/平面接触的铝合金微动疲劳结构有限元模型,运用该模型将计算的应力值与解析解进行比较,结果相当吻合,证明了所建有限元模型及算法的有效性。通过分析得到了不同影响因素下接触应力的分布规律。结果表明,最大正应力随压头半径的增加而降低,随接触压力的增加而成比例地增加;表面拉应力在粘着区内随压头半径的增加而增加,随接触载荷的增加而降低;参数Q/（fP）对正应力和表面拉应力没有影响,各参数对剪应力的影响因接触区域不同而有较大的差别。     

潜艇发射筒保护盖力学性能分析

目的研究艇载发射筒保护盖在深水压力和温度载荷下的力学性能。方法建立保护盖力学载荷和温度载荷模型,采用有限元技术仿真计算保护盖在这些载荷下的形变、应力、温度分布和热结构情况。结果深水压力载荷作用下,保护盖出现的形变大小在0.977~1.47 cm范围内,应力大小在1.22~7.91 MPa范围内。温度载荷下出现的形变大小在0.92~1.38 cm范围内,应力大小在0.272~1.26 MPa范围内。结论两种工况下保护盖最大形变均出现在中部,因此这个部位结构强度需加强,以防其被破坏。