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关键词： 耐压壳体   应力   稳定性   失效模式   材料选型  

摘要： [目的]以无人潜器耐压结构轻量化设计技术为背景,以圆柱壳段为对象,开展典型材质耐压柱壳段承载特征规律研究。[方法]首先,根据耐压壳力学特性,分析得出5种典型材质耐压壳段的承载规律和最优临界承载设计值(同时发生应力强度失效和稳定性失效);然后,基于工程需求,进一步探讨不同潜深时各典型材质耐压壳段的承载特性。[结果]结果显示,随着潜深的增加,壳板的失效模式将由稳定性破坏逐渐转变为强度破坏,最优临界承载设计值与材料属性有关;考虑承载效率等因素,在进行圆柱形耐压壳体材料选型时,300 m潜深范围内应选用铝合金壳体,300~600 m潜深范围内宜选用钛合金和玻璃纤维复合材料壳体,600~1000 m潜深范围内建议选用钛合金和碳纤维复合材料壳体,1000~3000 m潜深范围内的最佳方案则选用碳纤维和硼纤维复合材料壳体。[结论]所做研究可为不同材质无人潜器耐压壳体材料选型提供依据。

关键词： 恒力弹簧支吊架壳体   应力   拓扑优化   疲劳损伤  

摘要： 建立恒力弹簧支吊架壳体仿真模型,计算恒力弹簧支吊架壳体在不同工况下应力情况。从改变刀型凸轮安装方式、减小钢板厚度、拓扑优化恒力弹簧支吊架壳体支撑脚三方面对壳体进行优化改进,并对轻量化处理后的壳体进行疲劳损伤验证。最终优化了壳体结构,提高了恒力弹簧作用过程中的稳定性、准确性。

关键词： 移动防洪系统   有限元分析   应力   动力学响应  

摘要： 基于大型有限元分析软件ABAQUS,对不同高度、不同插入深度的组合式金属防洪挡板在静水荷载、动水荷载以及冲击荷载等荷载组合作用下的结构进行动力学有限元仿真。计算结果表明,该型号的组合式金属防洪防水高度不超过3 m的情况下插入深度为0.4 m时满足安全要求,且对不同挡水高度下的防洪结构进行模态分析,可为避免结构固有频率与环境荷载频率相互耦合提供科学指导。

关键词： 经皮骨水泥椎间盘成形术   腰椎   骨水泥   有限元   应力   弹性模量  

摘要： 背景:近年来,针对腰椎间盘退变和椎间隙变窄所引起的腰部反复疼痛病症从国外引入了椎间隙注入骨水泥的治疗方法,但部分患者在治疗后出现椎体骨折的情况,原因可能是骨水泥弹性模量不佳。目的:通过腰椎三维有限元模型分析椎间隙中注入不同弹性模量骨水泥对上下椎体表面最大应力的影响。方法:招募1名脊柱正常志愿者获取CT数据,利用Mimics、Geomagic、SolidWorks、Ansys建立腰椎L_(2)-L_(5)有限元模型,随后建立L_(3)-L_(4)椎间隙注射不同剂量(1 mL与4 mL)骨水泥模型,每种剂量下赋予骨水泥4种弹性模量(1000,2000,4000,8000 MPa),在L_(2)椎体表面施加压力与弯矩,分析L_(3)椎体下表面与L_(4)椎体上表面的应力。结果与结论:①在骨水泥注入量相同的情况下,随着骨水泥弹性模量的增大,L_(3)椎体下表面与L_(4)椎体上表面的应力增加,其中弹性模量1000 MPa骨水泥对L_(3)椎体下表面与L_(4)椎体上表面的应力影响最小,弹性模量8000 MPa骨水泥对L_(3)椎体下表面与L_(4)椎体上表面的应力影响最大,不同弹性模量骨水泥对整个腰椎活动度的影响较小;②结果说明,在满足治疗要求的情况下注入较低弹性模量的骨水泥可以降低术后骨折风险。

关键词： 电工装备   环氧树脂复合材料   残余应力   检测技术   应力分析  

摘要： 环氧树脂复合材料被广泛应用于电工装备核心构件制造,但成型过程增强材料和树脂基体的热学、力学参数不匹配会导致内部存在较大残余应力,对构件机械性能和使用寿命产生直接影响,因此准确有效的残余应力检测表征手段对于优化构件成型工艺和提高电工装备可靠性具有重要意义。本文首先介绍了增强型环氧树脂复合材料残余应力的形成机理,综述了基于曲率测量法、去层法、柔度法、钻孔法、光弹性法、X射线衍射法、拉曼光谱法、光纤法和声弹性法几种残余应力检测方法的原理及其适用范围,讨论了残余应力影响环氧树脂构件机械性能的研究进展,最后对环氧树脂复合材料残余应力检测方法进行了展望。本文相关总结有助于掌握构件残余应力分布规律并为成型工艺优化提供参考。

关键词： 尾气管道   弯头   有限元分析   应力   变形  

摘要： 为了准确评价气固输送尾气管道弯头的安全稳定性,分别选取了反应器出口尾气管道的高温段弯头和低温段弯头为研究对象,建立了三维几何结构模型并进行网格划分,在温度、压力载荷耦合作用下开展了管道弯头的有限元分析计算,研究了2个管道弯头的应力与应变的分布特征与规律,探索了结构模型变形量分布及形成机理,对管道弯头安全性和稳定性进行了合理评价。结果表明,在温度和压力载荷作用下,两段管道弯头结构安全性和稳定性较好,但高温段管道弯头的斜切喷射管H2、低温段管道弯头斜切接管L1,都存在应力集中、应变和变形明显增大的问题,这主要与外部载荷、接管位置、安装条件和管系结构等因素相关。

关键词： TC4钛合金   温度场   应力场   焊缝搭接   数值模拟  

摘要： 通过ABAQUS有限元分析软件,采用温度-位移耦合的模拟计算单元,对TC4平板三道焊缝搭接等离子堆焊进行数值模拟,研究在焊缝搭接的过程中,焊接模型的温度场、应力场和塑性形变的分布规律。结果表明,双椭球热源前方是密集的等温线,后方则是范围更大、更为稀疏的椭球形等温线;已成形焊缝会降低热源中心在焊接新焊缝时的峰值温度,后续焊接焊缝的热源中心的峰值温度会趋于稳定;后焊接时温度的提升会消除一部分已成形焊缝的焊接残余应力,但最后一道焊缝成形时产生的焊接残余应力无法在无其他新焊缝焊接或外部作用的干预下消除。焊接过程中焊缝附近的应力相对较小,呈现收缩应力;而距离热源越远的地方应力越大,呈现膨胀应力;焊接残余应力可能是由焊接时与冷却后的巨大温度差造成的,且在冷却过程中渐渐集中于基材的八个顶角处;焊接形变最大处发生在第一道焊缝尾端,多集中于焊缝及周围区域,基材区域基本没有发生形变。

关键词： 工程力学   OBE   工程教育专业认证  

摘要： 《工程力学》是高等学校材料相关专业的一门专业基础课,它是材料专业进行材料力学性能研究的关键课程。本文以湖北汽车工业学院材料相关专业为列,引入OBE (Outcomes Based Education)教学理念,基于工程教育专业认证对《工程力学》课程进行改革。经过改革后,学生的课程目标有较好的达成度,对课程的主观满意度有所提升,教学质量也得到了提高。The course “Engineering Mechanics” is a foundational subject in materials-related disciplines at higher education institutions. It serves as a critical course for studying the mechanical properties of materials. This paper takes the materials-related disciplines at Hubei Automobile Industry Institute as an example and introduces the Outcomes Based Education (OBE) teaching concept. Based on the professional accreditation of engineering education, reforms are made to the “Engineering Mechanics” course. Following these reforms, students demonstrate improved achievement of course objectives, subjective satisfaction with the course has increased, and overall teaching quality has been enhanced.

关键词： 钢管支架   有限元分析   现浇梁   位移   应力  

摘要： 依托崇贤至东湖路连接线二期工程项目,采用钢管支架进行现浇梁施工,采用有限元的方法建立分析模型,对施工的安全性进行研究,同时基于数值分析对钢管支架的影响因素进行讨论,得到以下结果:桁架梁支架具有适用范围广、受地形限制少等优点,可充分利用原有的承台作为钢管桩的支撑;桁架梁支架不仅保证了施工的经济性要求,而且不需要中跨钢管桩,可以减少钢管材料用量,缩短施工时间。对桁架梁支架的布置进行了优化,这种分析、计算和检测方法值得同行研究和借鉴,有利于指导钢管桁架梁支架的设计和施工。

关键词： 开窗侧钻   倒划眼   螺纹接头   应力   密封性能  

摘要： 为分析开窗侧钻过程对钻柱螺纹接头强度与密封性能的影响,考虑螺纹在倒划眼和开窗侧钻时的工作状态,建立了钻柱螺纹接头三维有限元模型,分析了复杂载荷下螺纹接头应力和接触压力的分布规律,研究了不同材料和不同公差配合下螺纹接头的应力和密封性能,并与文献计算结果进行对比,验证了模型的准确性。研究表明:开窗侧钻时,螺纹接头受到的弯矩最大,主副台肩拉伸侧密封性能只有压缩侧的52.0%;倒划眼作业时,井口处钻柱受到的轴向载荷最大,外螺纹前两圈齿根应力超过屈服强度,存在断裂风险,主台肩面脱离、螺纹接头密封失效;随着材料弹性模量降低,螺纹接头在开窗侧钻时承受的弯矩减小,当材料弹性模量降至50.0%时,螺纹最大应力减小了17.0%,最小接触压力减小了19.6%;在极限公差下,螺纹接头主要由副台肩承受接触压力转变为主要由主台肩承受接触压力,副台肩应力得到改善,但密封性能完全失效。根据开窗侧钻过程中螺纹结构应力状态的研究结果,可通过改变螺纹材料和公差配合提高钻柱接头的安全性与密封性。