贮箱箱底开孔无应力集中法兰环的设计及计算

在液体导弹貯箱箱底上,由于输送燃料和制造工艺的要求,通常需要开一个或多个园孔。受内压的貯箱,在开孔附近一般要产生显著的应力集中区,虽然该区域是局部的,但对底的承载能力却有明显的削弱作用。过去,由于缺乏经验,箱底开孔设计一度成了关键问题,为此曾作了不少试验研究工作。后来我们发现,对用塑性性能好的板材焊接而成的貯箱,其开孔加强采用无应力集中法兰环的结构型式,完全能满足设计要求。     

有三个等椭圆孔无限大平板不同受载应力集中的有限元分析

本文用有限元方法分析了无限大平板内有三个等椭圆孔当承受单向和双向均匀拉伸载荷时,孔边的应力集中问题,计算结果分别用不同受载情况下,三孔应力集中系数相对于单孔应力集中系数的比值与孔间距无量纲参数的关系曲线给出,该曲线表明了三个椭圆孔之间的应力集中干涉效应。     

塑性应力集中计算方法的探索

在结构设计计算时,常常得出某些应力集中部位的应力大于σ_B的情况。但是结构并不破坏,说明计算中有问题。一般都是因为应力集中部位很早就进入塑性了,进入塑性后的应力计算和弹性计算应该不同,但却在计算时没有给予区别。我们在华东化工学院凌容教授悉心指导下,对LD10CS等铝材进入塑性后的应力应变进行了研究,找出了滑移规律表达式,并对中心并有椭圆孔的拉伸板进行了理论计算和试验测定,初步证明理论和试验一致。     

压力容器球底(或椭球底)翻边大开孔强度计算

计算及试验分析表明,对塑性性能较好的材料,以传统的最大应力点的表面最大应力作为基准,无法进行开孔的强度分析。根据结构受力特点及多年实践经验,提出了以翻边圆弧与理论法兰管相交点的环向中面应力作为开孔强度分析的基准,并引入了结构材料强度系数φ,从而提出了一种计算翻边开孔强度的方法,并给出了一组用于翻边开孔强度计算的曲线及半经验公式。本文还提出了翻边半径r_0越小、法兰管越长则开孔应力集中系数越大的观点。上述方法及观点均得到了试验验证。     

湿作业成孔钻孔灌注桩时间效应试验

通过灌河大桥22号试桩的静载试验,研究了湿作业成孔钻孔灌注桩的时间效应。该工程运用了桩端后压浆技术,为研究压浆前后桩的承载性能的变化,试验采用了自平衡方法,在桩身设置了双荷载箱,并分别在压浆前后进行了试验。该桩的上段桩不受桩端后压浆的影响,对比该桩的上段桩在不同时间的试验结果,其极限承载力和刚度随时间增长,证实了湿作业成孔的钻孔灌注桩存在时间效应。湿作业成孔钻孔灌注桩的时间效应的机理复杂,分析表明,其受桩周应力场变化、桩周土体性质、泥皮变化和桩底沉渣性质等多种因素的影响。     

随机振动载荷下缺口件疲劳寿命分析的频域法

提出了一个考虑应力集中和疲劳极限影响的缺口件频域随机振动疲劳寿命估算方法.首先进行随机振动分析,得到应力响应功率谱密度,用疲劳缺口系数考虑孔边应力集中的影响;然后采用三参数S-N曲线近似公式在频域内进行疲劳寿命估算,考虑疲劳极限的影响.算例结果表明:考虑应力集中和疲劳极限影响的带孔板频域随机振动疲劳寿命估算结果与实验值非常接近.     

复合材料叠层结构孔口附近应力分析方法研究

本文在总结前人对复合材料结构开口的应力集中研究的基础上,根据孔口附近应力场的特点,提出了一种适于工程应用的复合材料叠层结构开口附近应力分析的有限元改进算法。由于应力计算精度的改进仅在孔边、拐角等高应力梯度区域局部进行,且改进后的单元能进一步精确描述应力集中区的应力场。因而,使用该方法计算孔边应力,用较少的单元就能得到满意的精度,大大减少了计算费用和时间。 文中选择了一些有代表性的考题验证了该方法的有效性。并着重研究了带有圆角矩形孔的复合材料层板结构的孔边应力分布,给出应力集中系数随圆角半径的变化规律、孔边加强对应力集中的改善以及±45°纤维铺层比例对孔边应力分布的影响,得到了一些对工程部件开口设计有用的数据资料。     

球壳圆孔附近的应力分布及其加强方案

在液体导弹的贮箱中,由于输送燃料和制造工艺等需要,通常在底盖上开有若干个圆孔。本丈对导弹结构中所采用的球壳圆孔边缘的连接形式作了简化,利用一个近似解法进行了应力分析,得到的理论值和实验值相符合。注意到圆孔附近存在应力集中区域,虽然该区域是局部的,却严重地削弱了底盖的承压能力。为此介绍了开孔对底盖承压能力削弱影响的半经验公式。文中计论了孔边缘的加强方案,介绍了不引起球壳圆孔附近应力集中的口盖的设计方法,实验结果证实这种设计方法是可行的。本分析结果在工程上有直接使用价值。本文完成于1964年5月。1979年作了文字上的修改。     

对桥壳非线性问题的近似线性优化

把均匀设计的思想引入驱动桥壳的非线性分析试验,用均匀设计表安排分析试验,结果显示主体区的应力和位移有显著的线性关系,最后用线性优化软件来完成了优化,应力集中明显减弱。     

高压硬密封固定球球阀密封性分析与优化

由于高压硬密封固定球球阀结构的复杂性导致在密封状态下的受力变得更加复杂,很难运用传统解析法很好地完成。为了确保其安全运行,本文针对Class1500 NPS14型涡轮蜗杆传动硬密封固定球球阀应用有限元法对其在关闭状态下的密封性及应力分布进行了分析。分析结果为:在介质载荷作用下,阀杆、压盖安装孔根部周围将出现严重的应力集中现象,宏观贯通泄漏流量为5 268.594 m L/min,密封比压严重不足。为了解决阀门的泄漏问题,通过DOE试验设计及响应面分析法对模型进行了优化设计,结果显示密封环面已不存在宏观贯穿开口,最小位置处的密封比压17.739 MPa也大于密封必需比压9.080 MPa,并且阀座应力集中也基本消除,优化效果明显。     

带孔复合材料层板动态拉伸破坏的应变率效应

采用三维Hashin准则作为纤维束损伤判据,根据材料不同损伤模式制定相应的材料性能退化方案,并考虑应变率效应对材料的强度性能进行修正,建立含孔复合材料层合板的渐进损伤分析模型,模拟材料在不同应变率下的损伤破坏过程。通过动态拉伸试验,获得材料在不同应变率下的载荷-位移关系及孔边不同位置的时间-应变关系,讨论了应变率对材料拉伸性能的影响及试件孔边的应力集中情况。有限元分析结果与试验数据相一致,证明了本文所提出分析模型的正确性和有效性。     

细编穿刺三向碳／碳材料应力集中问题的研究

通过数值模拟和试验的方法，对弹头端头帽所采用的细编穿刺三向碳／碳材料的应力集中问题进行了研究，对试验结果进行了分析。对深入了解该材料的力学性能有较大帮助，并已应用于设计。     

固体火箭发动机前壳体应力分析

固体火箭发动机壳体的前封头上,为了安装点火器,需要开一个极孔,用螺纹环或法兰与点火器连接。即使与壳体连接处用变厚度的锥颈过渡加强,一般在与壳体连接处仍有较高的应力集中存在,致使壳体的承载能力下降。另外,为了级间连接的需要,在封头上还要焊以圆筒形的裙部,在内压力作用下,裙的变形及受力情况也是设计者所关心的。尽管发动机壳体的后封头上还要开一个比较大的孔,但前后封头之间有较长的圆筒部分,由边缘效应理论,可将前、后壳体分别进行处理。     

飞机装配铣削制孔和钻孔技术对比分析

分析对比了飞机装配铣削与钻削制孔技术,提出对于5mm以上的孔螺旋铣孔技术比钻孔技术有很多重要优势,指出螺旋铣孔工艺在飞机部件装配中的实用价值。同时通过试验验证了微量润滑(Minimum quantity lu-bricant,MQL)技术在制孔过程中的效果。     

压型钢板-轻骨料混凝土组合楼板纵向剪切承载力试验研究

对7块压型钢板-轻骨料混凝土组合楼板进行了纵向剪切承载力试验,研究了轻骨料混凝土组合楼板纵向剪切承载力影响因素和计算方法。研究结果表明:剪跨越小,组合楼板越厚,组合楼板纵向剪切承载力越高;设置横向抗剪钢筋也会明显增加纵向剪切承载力,并且抗滑移能力提高显著。分别采用m-k法和部分抗剪连接(Partial shear connection,PSC)法得到了计算该类型压型钢板-轻骨料混凝土组合楼板纵向剪切承载力的重要参数,其中所得m,k系数应用于纵向剪切承载力计算时相比其他文献所得值更加准确,交界面纵向剪切强度与剪跨比呈线性相关,两种方法均能较准确预测纵向剪切承载力,为轻骨料混凝土组合楼板的工程设计提供了试验数据及理论基础。     

钢筋混凝土异形柱框架顶层边节点受剪承载力的理论分析

在试验研究的基础上,根据异形柱框架结构顶层边节点的受力特点及传力模型分析,提出了受剪承载力计算的软化斜压杆模型,按该模型推导了异形柱框架顶层节点受剪承载力的理论计算公式。理论分析结果与试验结果分析吻合较好。     

多缺口应力集中系数有限元研究

利用ANSYS5.7软件对半无限大板多重边缺口和半无限大体多重面缺口的应力集中系数进行了计算，该方法简单易行，省时省力；并将所得数据与试验结果作了对比，两者吻合较为一致，说明利用该软件分析多重应力集中问题有效可行。研究结果表明：二维和三级多缺口应力集中变化规律十分相似，在缺口排列方向承受单向拉力（压力）时，多缺口的存在可以缓和集中应力，松驰作用随缺口数的增加而增加，端部缺口应力集中较高，而中间缺口应力集中较低；对于半无限大体面缺口，在缺口排列垂直方向承受单向拉力（压力）时，多缺口的存在加剧集中应力，加剧作用随缺口数的增加而增加，当缺口相切时，加剧作用最大。     

含孔复合材料层合板轴向拉伸三维有限元渐进失效分析

基于渐进失效分析方法,建立了带孔的三维有限元模型.该模型能有效计算应力集中区和自由边界区的应力以及层间应力,为渐进失效分析提供了可靠的基础.本文采用了修正的三维Hashin准则作为单元失效的判断依据,使用交互式退化模型对失效单元进行材料性能退化;同时研究了材料常数υ23值和刚度缩减系数(SCR)对失效载荷预测结果的影响;实现了失效扩展过程的仿真分析;计算了不同层合板的最终失效载荷,计算值与试验值误差小于10%.     

树脂基复合材料L型板承载性能及其破坏过程试验研究

本文针对树脂基复合材料L型板,为模拟其在典型机械载荷作用下的承载能力及破坏过程,设计了仅约束端部平动自由度的夹具,并借助楔形夹具,分别实现了端部可面内转动和固支两种夹持状态。首次采用数字图像相关、高速摄像和声发射技术相结合的监测方案,开展了典型机械载荷作用下L型板力学性能试验,同时获得了加载过程中试样的面内应变场、表面破坏过程、及内部损伤产生的声发射信号。试验结果表明,不同端部夹持方式下L型板的极限拉伸承载力略有差异,在内侧圆角处和外侧边缘试样先后发生破坏,其面内应变由对称分布转为非对称分布,并产生能量较大的声发射信号。L型板的压缩极限承载力低于拉伸极限承载力,仅在内侧圆角处产生破坏,沿宽度方向扩展并贯穿整个试样。     

修正灰色理论预测抗拔极限承载力

本文利用灰色模型中理想的新陈代谢模型,基于MATLAB灰色模型的实现,对三根桩的实验数据分析得出了不同组数的试验数据残差值,对几组残差值进行比较,确定用于预测抗拔桩承载力的最佳试验组数。同时提出了一种预测极限承载力的方法,即利用双曲线数学模型对各桩的最佳预测数据进行分段线性拟合,联系拟合直线与极限承载力的关系,研究得到抗拔极限承载力建议值。