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覆材厚度对不锈钢复合板焊接接头应力应变影响的数值模拟分析

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焊接学报 2024年第1期45卷 73-82,I0007,I0008页

作者：冯玉兰吴志生孙智宇太原科技大学太原030024

采用钨极气体保护焊(gas tungsten arc welding,GTAW)制备了基材厚度为13 mm,覆材厚度分别为0.3,1.0,2.0 mm的304/Q355复合板焊接接头.采用数值模拟法,分析了覆材厚度对304/Q355复合板焊接接头应力应变的影响,揭示了不同覆材厚度的不锈... 详细信息

采用钨极气体保护焊(gas tungsten arc welding,GTAW)制备了基材厚度为13 mm,覆材厚度分别为0.3,1.0,2.0 mm的304/Q355复合板焊接接头.采用数值模拟法,分析了覆材厚度对304/Q355复合板焊接接头应力应变的影响,揭示了不同覆材厚度的不锈钢复合板焊接过程中残余应力及应变的演变特征.结果表明,随着覆材厚度的增加,304/Q355复合板焊接接头截面区最大残余应力逐渐减小,残余应力区宽度逐渐增大,在基层焊缝向过渡层焊缝焊接过程中,应力集中区逐渐向过渡层焊缝区收缩,最高应力集中区均位于过渡层焊缝区,最大应力接近材料屈服强度.焊后变形量随覆材厚度的增加而增大,覆材厚度2.0 mm的复合板变形量比覆材厚度0.3 mm的复合板变形量大约2 mm,变形最大的方向为焊缝厚度方向.

关键词：覆材厚度复合板应力应变数值模拟

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枸杞真空冷冻干燥动力学的数值模拟及分析

农业工程学报 2023年第6期39卷 259-268页

作者：曾涛刘斌石胜强毕丽森胡恒祥李睿天津商业大学机械工程学院天津市制冷技术重点实验室天津300134

为探究枸杞真空冷冻干燥过程中的热质迁移,克服应力应变现象不能直观获取的问题,该研究通过对鲜枸杞切片试验图像二值化处理,建立了鲜枸杞真空冷冻干燥的热-质-结构耦合的物理模型,对真空冷冻干燥过程中枸杞温度变化、水分变化以及其内... 详细信息

为探究枸杞真空冷冻干燥过程中的热质迁移,克服应力应变现象不能直观获取的问题,该研究通过对鲜枸杞切片试验图像二值化处理,建立了鲜枸杞真空冷冻干燥的热-质-结构耦合的物理模型,对真空冷冻干燥过程中枸杞温度变化、水分变化以及其内部的应力应变进行了热-质-力耦合分析,并对分析结果进行试验验证。模拟分析结果表明,预冻结过程中,细胞始终在膨胀,当细胞完全冻结时细胞所受应力达到最大,而干燥阶段热质传递对应力影响较小。提高真空冷冻干燥过程中的升温速率,在一定程度上能够缩短冻干所需时间,并且真空冷冻干燥过程中的枸杞样本的含水率下降速率随干燥时间的增大而减小,该变化趋势与Wang and Singh模型更加贴合(R2为0.983)。试验验证结果表明,该研究建立的模型能够较好反映并预测真空冷冻干燥过程枸杞样本的温度及应力应变的变化趋势(R2为0.857)。研究结果可为真空冷冻干燥系统优化和工艺参数的科学制定提供参考。

关键词：动力学数值模拟真空冷冻干燥传热传质应力应变

水下爆炸冲击波和气泡载荷对典型圆柱壳结构的毁伤特性

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兵工学报 2023年第2期44卷 345-359页

作者：张轶凡刘亮涛王金相李恒唐奎南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094 海军研究院北京100161

为研究近场爆炸冲击波及气泡载荷对缩比后的鱼雷典型圆柱壳结构的毁伤特性,并探讨装药距离、装药方位等相关参数对圆柱壳结构变形特征及毁伤特性的影响规律,采用任意拉格朗日-欧拉算法对近场爆炸冲击波及气泡载荷对圆柱壳结构的毁伤特... 详细信息

为研究近场爆炸冲击波及气泡载荷对缩比后的鱼雷典型圆柱壳结构的毁伤特性,并探讨装药距离、装药方位等相关参数对圆柱壳结构变形特征及毁伤特性的影响规律,采用任意拉格朗日-欧拉算法对近场爆炸冲击波及气泡载荷对圆柱壳结构的毁伤特性进行了数值模拟分析。将壁面附近爆炸气泡演化过程的仿真结果和试验结果进行了对比,验证了数值模拟方法的有效性。利用该数值分析方法对多组不同装药距离和装药方位下的爆炸过程进行了研究,深入分析了冲击波、气泡脉动载荷及射流载荷等不同形式载荷对圆柱壳结构的毁伤作用机理。研究结果表明:冲击波对圆柱壳结构的毁伤效果受装药距离的影响较为明显,装药距离的增大会急剧削弱冲击波在圆柱壳上造成的破坏,而圆柱壳的方位改变对冲击波的毁伤作用影响较小;水射流载荷对圆柱壳结构产生的毁伤受方位因素的影响较为明显,当药包位于圆柱壳下方时圆柱壳迎爆面在气泡脉动及射流载荷联合作用下产生的塑性应变最大。

关键词：水下爆炸圆柱壳应力应变爆距气泡脉动

数值模拟在沉积盆地褶皱冲断构造变形研究中的应用与发展

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地质学报 2023年第9期97卷 2914-2926页

作者：尹宏伟贾东汪伟李长圣徐雯峤杨庚兄贺婉慧南京大学地球科学与工程学院江苏南京210046 东华理工大学地球科学学院江西南昌330013

数值模拟是一种利用电子计算机,通过数值计算和图像显示的方法,研究工程问题、物理问题乃至自然界各类问题的方法。随着高性能计算的不断发展,数值模拟方法在沉积盆地构造变形研究中的应用不断扩大,学术界和工业界将数值模拟方法广泛应... 详细信息

数值模拟是一种利用电子计算机,通过数值计算和图像显示的方法,研究工程问题、物理问题乃至自然界各类问题的方法。随着高性能计算的不断发展,数值模拟方法在沉积盆地构造变形研究中的应用不断扩大,学术界和工业界将数值模拟方法广泛应用于盆地构造变形特征与变形机制的定量研究,取得了丰硕的成果。本文在系统分析前人数值模拟成果的基础上,阐述了有限元、有限差分、边界元和离散元四种常用数值模拟实验方法的特征和应用。同时,本文对近年来数值模拟方法在沉积盆地褶皱冲断构造变形中的研究进展进行了分类总结,重点介绍这一方法在构造特征与变形机制研究中取得的成果,为数值模拟方法在盆地构造变形领域应用的不断扩大和深入提供参考。最后,本文对数值模拟技术在目前应用中面临的问题和未来的发展方向提出了一些看法和建议。

关键词：数值模拟沉积盆地褶皱冲断构造变形机制应力应变

交通荷载作用下考虑累积塑性应变的饱和软黏土应变软化特性研究

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铁道学报 2023年第4期45卷 148-156页

作者：孙苗苗虞健刚何绍衡叶科刘旻浙大城市学院土木工程系浙江杭州310015 浙江大学土木工程系浙江杭州310058 浙江省城市盾构隧道安全建造与智能养护重点实验室浙江杭州310015

长期往复交通荷载将引起显著的路基沉降,而现有路基长期运营沉降分析多数建立在循环三轴试验基础上,忽视了交通荷载下土体单元主应力轴的偏转效应。通过对杭州原状软黏土进行应力控制的空心扭剪试验,研究循环应力比CSR、偏应力固结比K ... 详细信息

长期往复交通荷载将引起显著的路基沉降,而现有路基长期运营沉降分析多数建立在循环三轴试验基础上,忽视了交通荷载下土体单元主应力轴的偏转效应。通过对杭州原状软黏土进行应力控制的空心扭剪试验,研究循环应力比CSR、偏应力固结比K 0、振动频率f的变化与软化指数、累积塑性应变的关系。研究表明:对于各向同性固结软黏土,初始累积塑性应变为负应变,并随着振动次数的增加而逐渐增大(负应变),而K 0固结的初始累积应变为正应变;K 0和振动频率的减小增大了土样的初始累积塑性应变,加快土样破坏速度。在试验结果的基础上,确定软化指数与振次的对数关系表达式,引入累积塑性应变影响因子ζ,建立原状软黏土累积塑性应变模型,为预测和计算地基土层的长期沉降变形提供理论依据。

关键词：空心扭剪 K 0固结原状软黏土累积塑性应变主应力轴偏转应力应变

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薄壁深杯形件多工艺复合旋压成形机理研究

华南理工大学学报（自然科学版） 2022年第9期50卷 109-115页

作者：徐晓张川洋肖刚锋夏琴香华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

针对传统的薄壁深杯形件成形流程长、效率低、质量控制难的问题,提出采用拉深-流动多工艺复合旋压方法实现此类零件的高效短流程精确制备。基于Abaqus有限元软件建立了SPHC热轧钢薄壁深杯形件拉深-流动多工艺复合旋压成形有限元模型,研... 详细信息

针对传统的薄壁深杯形件成形流程长、效率低、质量控制难的问题,提出采用拉深-流动多工艺复合旋压方法实现此类零件的高效短流程精确制备。基于Abaqus有限元软件建立了SPHC热轧钢薄壁深杯形件拉深-流动多工艺复合旋压成形有限元模型,研究了深杯形件复合旋压成形时的应力应变分布及材料流动行为,揭示了复合旋压的成形机理,结合复合旋压成形试验,验证了有限元模拟的准确性。结果表明:采用多工艺复合旋压工艺可实现深杯形零件的单道次旋压成形,并可获得成形质量良好的薄壁深杯形零件。按照材料变形状况,多工艺复合旋压可分为拉深旋压阶段、流动旋压起始阶段和复合旋压稳定阶段;在流动旋压起始阶段最大等效应变随旋压的进行而急剧上升;在稳定旋压阶段最大等效应变出现在已成形区域,其变形状态为轴向与切向拉伸、径向压缩,而过渡区域为轴向拉伸、径向与切向压缩。流动旋压起始阶段,贴模区域材料向口部的轴向流动随着拉深旋压用与流动旋压用旋轮间的轴向错距量的增大而增大。在复合旋压稳定阶段,坯料与拉深旋压用旋轮接触的外侧区域受三向压应力,而内侧区域受到三向拉应力的作用,坯料与流动旋压用旋轮接触区域受三向压应力作用。为保证旋压成形质量,旋压拉深旋压用旋轮与流动旋压用旋轮之间的轴向错距量应取值大于5.3 mm。

关键词：复合旋压成形机理深杯形件应力应变

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纵向连接式浮置板轨道疲劳性能试验研究

铁道工程学报 2023年第2期40卷 23-28页

作者：李秋义李沛成王卫东朱彬杨尚福曾志平中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 中南大学长沙410075

研究目的:相较于城市轨道交通,市域铁路列车运行速度更快、轴重更大,截至目前,国内市域铁路在时速160 km没有采用钢弹簧浮置板轨道的先例,也没有对其在市域铁路运营条件下的适应性开展过系统研究。为设计研发适用于市域铁路的钢弹簧浮... 详细信息

研究目的:相较于城市轨道交通,市域铁路列车运行速度更快、轴重更大,截至目前,国内市域铁路在时速160 km没有采用钢弹簧浮置板轨道的先例,也没有对其在市域铁路运营条件下的适应性开展过系统研究。为设计研发适用于市域铁路的钢弹簧浮置板轨道,本文通过开展足尺模型的疲劳试验,分析疲劳前后力学性能变化,进而得到纵向连接式钢弹簧浮置板轨道静刚度及应力应变的变化规律。研究结论:(1)疲劳后浮置板垂向位移整体呈下降趋势,200万次疲劳后其位移平均值减小2.90%,500万次疲劳后其位移平均值减小4.78%;(2)疲劳后浮置板静刚度呈增大趋势,疲劳前、200万次疲劳后和500万次疲劳后,浮置板静刚度分别为185.02 kN/mm、189.11 kN/mm、192.49 kN/mm;(3)浮置板表面中线上应变测点位置的应变在疲劳试验后呈现增大趋势,200万次及500万次疲劳试验后其最大应变值较疲劳前分别增大19.21%和17.70%;(4)浮置板表面边线上应变测点位置的应变在疲劳试验后呈现减小趋势,200万次及500万次疲劳试验后的最大应变值较疲劳前分别减小2.16%和3.11%;(5)500万次疲劳后板缝处混凝土与预制板混凝土粘结界面处于安全状态;(6)本研究成果对于设计研发适用于市域铁路的纵向连接式钢弹簧浮置板结构具有一定参考价值。

关键词：市域铁路钢弹簧浮置板疲劳试验静刚度应力应变

小弯曲半径高强不锈钢管数控绕弯过程应力应变分析

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塑性工程学报 2023年第12期30卷 204-212页

作者：尚文瑄向军淮方军李旻纯肖伯涛鲁世强王克鲁江西科技师范大学材料与机电学院江西南昌330038 南昌航空大学航空制造工程学院江西南昌330063

为了揭示小弯曲半径高强不锈钢管数控绕弯成形机理,实现精确成形和有效控制的目的,基于ABAQUS有限元平台建立了小弯曲半径21-6-9高强不锈钢管数控绕弯成形全过程三维弹塑性有限元模型;研究了网格尺寸和质量放大因子对有限元模型计算精... 详细信息

为了揭示小弯曲半径高强不锈钢管数控绕弯成形机理,实现精确成形和有效控制的目的,基于ABAQUS有限元平台建立了小弯曲半径21-6-9高强不锈钢管数控绕弯成形全过程三维弹塑性有限元模型;研究了网格尺寸和质量放大因子对有限元模型计算精度和效率的影响,并从理论和实验方面验证了模型的稳定性和可靠性;分析了小弯曲半径高强不锈钢管数控绕弯全过程应力和应变以及对称平面和典型截面上的应力和应变分布的历史演变规律。获取了合理的网格尺寸和质量放大因子分别为0.6×0.6 mm和3000,以及全过程、对称平面和典型截面上的应力和应变分布规律。

关键词： 21-6-9高强不锈钢管小弯曲半径数控绕弯应力应变有限元模拟

应力应变对316L液控管线热采环境中应力腐蚀行为的影响

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石油与天然气化工 2021年第5期50卷 54-59,70页

作者：马增华孙永涛蒋召平王通李海陈龙俊柳伟中海油田服务股份有限公司油田生产事业部中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海石油研究院北京科技大学新材料技术研究院

为研究应力应变对热采井安全阀液控管线电化学特征及应力腐蚀行为的影响,利用高温高压釜模拟260℃、1%(体积分数)氧分压热采环境对316L液控管线进行应力腐蚀实验研究,并采用SEM、EDS进行表征。结果表明,应力应变使316L材质液控管线钝化... 详细信息

为研究应力应变对热采井安全阀液控管线电化学特征及应力腐蚀行为的影响,利用高温高压釜模拟260℃、1%(体积分数)氧分压热采环境对316L液控管线进行应力腐蚀实验研究,并采用SEM、EDS进行表征。结果表明,应力应变使316L材质液控管线钝化膜产生微裂纹,使得管线的耐蚀性能变差。模拟高温高压含氧热采环境下,氧气促使微裂纹变为小阳极,钝化膜表面为大阴极,裂纹尖端自催化发展,最终导致316L液控管线发生应力腐蚀开裂,出现多条平行的环向裂纹。

关键词： 316L不锈钢热采环境应力应变电化学液控管线