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关键词： 钢丝绳   应力分析   拉伸   破断力   有限元  

摘要： 1×7+IWS型钢丝绳结构广泛应用于起重机,文中采用有限元数值分析与实验研究相结合的方法,对其在轴向拉伸载荷下的力学行为进行了深入探讨。通过参数化建模构建钢丝绳的三维实体模型,进行了精细的有限元网格划分,并模拟了钢丝绳在不同载荷条件下的应力分布与变形特性。利用标准拉伸实验,获取了钢丝绳的拉力-位移曲线及断裂强度数据。仿真与实验结果对比表明:所建立的有限元模型能够精确预测钢丝绳的应力分布及屈服行为,与实验所得的断裂强度的最大误差为7.38%,平均误差为3.86%,进一步验证了该有限元模型的准确性与可靠性。

关键词： 热塑性复合材料   磁-热-力耦合仿真   温度场   应力场   磁场   感应焊接  

摘要： 碳纤维增强热塑性复合材料(carbon fiber reinforced thermoplastic composite,CFRTP)凭借其比强度高、韧性强、可焊接,被广泛应用于航空航天领域;感应焊接是其构件制造的关键工艺,然而,感应焊接过程中多场高度复杂耦合,其演化及分布特征尚不明晰,制约了构件的高效高质量生产。本研究通过耦合求解麦克斯韦方程组、傅里叶传热方程及弹塑性本构方程,构建CFRTP蒙皮桁条构件感应焊接过程磁-热-力耦合仿真模型,研究焊接过程磁、热及力的分布与演化特征。结果表明:在交变电磁场作用下,构件边缘区域磁场强度达1.45mT,模拟所得磁场、温度场与应力场均存在显著边缘效应,焊接过程界面温度可超500℃,该现象与高频涡流引起的趋肤效应密切相关;焊接过程中蒙皮底部两侧存在非对称、近半椭圆状的高温区域,且靠近立桁区域的温度显著高于远离立桁区域的温度;当电流频率从150 kHz增加至250 kHz,焊件上应力最大值从637 MPa增加至778 MPa,焊接界面处的非对称应力集中区域不断扩大;焊接过程温度场及焊后应力测量结果与模拟结果高度吻合,这有效验证所构建模型的准确性和适用性,本研究为CFRTP复杂构件感应焊接的工艺优化与质量控制提供了理论支撑。

关键词： 双接头结构   焊缝   数值模拟   温度场   应力场   形变分析  

摘要： 由于管座独特的结构特点,在焊接过程中存在应力集中现象,并且作为接头承受双重焊接应力。基于Simufact Welding专业焊接软件,对管座两端的马鞍形焊缝和环形焊缝的完整焊接过程进行了数值模拟和试验验证。通过对优化后的焊接工艺和层间温度对多层多道焊接结构进行了温度场、应力场和形变分析。结果表明,管座双接头结构的最高温度集中在管座区域,且两种焊缝之间的热影响区会相互影响。同时管座环形焊缝处的残余应力通过管座向马鞍形焊缝传递。相对于单一的马鞍形焊缝,双接头结构马鞍形焊缝的残余应力明显较低,从而间接提高了管座双接头结构焊缝整体结构的焊接质量。

关键词： 地热能   地源热泵   应力场   温度场   本构关系   温控试验  

摘要： 随着可再生能源和地源热泵技术的不断发展,浅层地热能的开发逐渐成为学者们重点研究的课题之一,但其理论研究远远落后于工程应用,尤其是土体在应力场和温度场复杂耦合作用下的力学机理研究尚不成熟。对于砂土、黏土、粉土等单一土体,学者们从温控试验和本构理论两方面展开研究,取得了一系列成果,对土体的热力学特性有一定认识。为了更全面深入地认识土体的热力学特性,使热本构模型在能源工程中更贴合实际地进行推广和应用,首先概述土体热力学性质的试验研究现状,随后,重点综述基于不同理论框架建立的土体热力学本构关系研究进展和现状,阐述热力学本构关系在实际工程中的应用,最后,针对目前存在的问题,提出进一步研究的建议,讨论并展望土体热力学本构关系的研究发展趋势。

关键词： 平顶激光束   激光粉末床熔融   温度场   应力场   数值模拟  

摘要： 激光粉末床熔融(LPBF)加工过程中不可避免地会出现制造缺陷,而光束整形技术为缺陷控制提供了新的方向。残余应力是导致裂纹和变形的关键因素之一,但光束整形对残余应力的影响尚不明确。本研究构建了高斯/平顶激光束多道扫描的热力学模型,详细分析了在扫描速度为700 mm/s和总能量输入相同的条件下,不同激光束光斑中心与边缘的温度峰值、温度梯度、冷却速率以及整体的残余应力分布,并进一步探讨了激光功率与扫描速度变化对温度峰值与残余应力的影响。结果表明:高斯激光束光斑中心的温度峰值比平顶激光束高541.28℃,而光斑边缘的温度峰值比平顶激光束低127.95℃。高斯激光束在光斑中心处具有更高的温度梯度与冷却速率,而平顶激光束在光斑边缘处具有更高的温度梯度与冷却速率。高斯/平顶激光束的最大温度梯度均出现在光斑边缘,分别为5.38×10^(7)℃/m和5.74×10^(7)℃/m,最大冷却速率均出现在光斑中心,分别为8.66×10^(6)℃/s和5.82×10^(6)℃/s。在光斑中心区域,高斯激光束的温度受激光功率和扫描速度的影响更加显著;在光斑边缘区域,平顶激光束的温度对激光功率和扫描速度更为敏感。在相同的光斑直径下,高斯/平顶激光束产生的最大残余应力相差不大。这两种激光束产生的残余应力均随着激光功率和扫描速度的增加而增大。在总能量输入相同的条件下,两种激光束产生的残余应力接近。本研究为激光粉末床熔融应力分布调控及工艺优化提供了理论依据。

关键词： 调压室   数值模拟   应力分析   稳定性  

摘要： 针对昌波水电站调压室结构空间受力复杂的问题,通过采用三维有限元软件ANSYS建立结构及周围岩体的三维模型,选择不同工况、不同部位进行有限元数值模拟分析,依据数值计算结果对调压室结构衬砌进行配筋设计及裂缝宽度验算。结果表明:最高涌浪水位与向上压差工况作为控制性工况配筋设计,阻抗板为调压室结构受力变形最大的部位,为结构配筋设计的重点。

关键词： 震源机制解   应力场   时间变化   山西地区   中等地震  

摘要： 基于2001年以来山西地区小震的震源机制解,反演得到一维应力场时序曲线。结果显示,山西地区应力场3个主轴方位角变化总体平稳,σ_(1)和σ_(2)倾伏角呈同步反向变化,σ_(3)倾伏角近水平,揭示研究区处于长期稳定的水平拉张构造应力场环境。将倾伏角的时间变化分为2001-02-06—2008-12-19和2008-12-20—2023-07-31两个时段,第1个时段反映走滑性质的应力场,第2个时段为正断性质的应力场;在这两个时段内,山西地区发生的中等强度地震大多符合相应的应力场特征。2001年日本9.0级地震对山西地区应力场影响不明显。

关键词： 大跨   输水管桥   应力   有限元分析  

摘要： 水利工程中常见的输水管桥一般只用于输水,所以在进行应力分析的时候一般只考虑恒载、水压及自然荷载,对于行人等活载的分析较少。本文以贵州旧城管桥为例,运用有限元分析软件,构建模型分析常见荷载及行人活载进行应力分析研究。研究表明,不同荷载工况下应力和位移均满足设计要求,可为类似大跨输水管桥的工程提供一定的借鉴意义。

关键词： 核电厂   积气   流体振荡   仿真建模   应力   开裂  

摘要： 某核电厂3/4号机组B列低压安注泵出口管线与RIS129VP支管接管座焊缝处均发生过介质泄漏,分析失效原因为管道内积气引起流体振荡导致焊缝疲劳开裂。文中通过流体仿真建模软件开展流场及应力分析,定量分析了不同管道积气量对RIS129VP安全阀接管焊缝的影响。结果表明,当管道内积气大于20 L时会引起安全阀起跳,产生流体振荡,振荡引起接管焊缝最大应力值达到327 MPa,超过了材料疲劳持久限值。建议核电厂每次起动低压安注泵前开展管道气腔测量工作,确保起泵前管线内积气不超过20 L,以避免管道内流体振荡导致焊缝疲劳失效。

关键词： 曲率半径   钢箱梁   应力   支反力  

摘要： 通过建立参数化有限元模型,系统分析了不同曲率半径下钢箱梁的应力分布、支反力变化、挠度特性及固有频率响应。经研究表明,随着曲率半径的减小,钢箱梁跨中截面最大等效应力呈非线性增长趋势;支反力分布的非对称性随半径减小而加剧,尤其是边支点的内侧;梁体中跨竖向挠度受半径影响呈现先增大后减小的临界特征;结构基频随半径减小而降低,表明小半径梁体抗扭刚度弱化导致动力性能下降。同时,通过正交试验法验证了半径与跨径比(L/R)对上述指标的耦合作用机制,并提出了针对小半径钢箱梁的截面优化建议。