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基于微分变换法的薄壁箱梁的自由振动分析

振动与冲击 2022年第18期41卷 121-126,142页

作者：谭敏尧何洋成都信息工程大学自动化学院成都610225 成都市市政工程设计研究院有限公司成都610023

为了提高薄壁箱梁自由振动的高阶固有频率解的精确度,提出了一种通用的数学方法,分析薄壁箱梁的自由振动特性,包含了其横截面形变的影响。基于广义坐标原理,利用虚功变分原理推导出运动控制方程,在相应的边界条件和连续条件下,运用微分... 详细信息

为了提高薄壁箱梁自由振动的高阶固有频率解的精确度,提出了一种通用的数学方法,分析薄壁箱梁的自由振动特性,包含了其横截面形变的影响。基于广义坐标原理,利用虚功变分原理推导出运动控制方程,在相应的边界条件和连续条件下,运用微分变换法(DTM)求解分析固有频率。该模型考虑了箱梁截面的翘曲和畸变形变,具有一定的通用性和有效性。算例分析中,计算薄壁箱梁的固有频率和绘制模态振型图,并与已知文献进行比较可知:该文章求解固有频率的理论方法与已知文献的结果有较好的吻合度,此方法通过考虑畸变效应影响提高薄壁箱梁的自由振动固有频率的精确度,且可通用于不同边界条件下的箱梁固有频率计算;在振型分析中,横向位移和畸变形变占有重要地位。

关键词：弯曲翘曲扭转畸变微分变换法(DTM)

基于一维高阶梁理论的薄壁箱梁非线性弥散波特性

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振动与冲击 2023年第21期42卷 126-132页

作者：谭敏尧郭德全杨强杨莉罗德宁成都信息工程大学自动化学院成都610225

当薄壁箱梁在受到动扭转载荷时,其截面产生翘曲和畸变形变且同时与扭转形变产生耦合。由于耦合效应的影响,应力波沿薄壁箱梁轴线的的传播变得很复杂。然而,现在对弥散现象的研究还不够深入,用三维弹性动力学方程的数值解很难观察出频散... 详细信息

当薄壁箱梁在受到动扭转载荷时,其截面产生翘曲和畸变形变且同时与扭转形变产生耦合。由于耦合效应的影响,应力波沿薄壁箱梁轴线的的传播变得很复杂。然而,现在对弥散现象的研究还不够深入,用三维弹性动力学方程的数值解很难观察出频散曲线各分支之间的相互关系。因此,采用能够表达这3种位移形变的一维高阶梁理论来研究色散关系。通过该研究,揭示了低频频散关系的虚、实分支之间的相互联系。在算例分析中,研究了薄壁箱梁几何效应引起的非线性色散影响,可知薄壁箱梁壁厚越大其极限波速越小;横截面宽高比越大,分支1的频率越大,而分支2和分支3的频率越小。

关键词：薄壁箱梁扭转翘曲畸变弥散效应

马氏体钢共张力拉矫+多辊矫直过程变形规律仿真

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塑性工程学报 2022年第10期29卷 170-177页

作者：李碧玲周西康李新龙中冶京诚工程技术公司轧钢与金属加工工程技术所北京100176 北京科技大学机械工程学院北京100083

针对超高强薄带钢板形矫直问题,采用拉矫机与多辊矫直机的组合矫直对超高强薄带钢的板形具有良好的综合控制效果。对组合设备矫直过程的力学模型进行了抽象简化,利用ABAQUS有限元仿真软件建立了组合设备的二维有限元模型,以HC1150/1400M... 详细信息

针对超高强薄带钢板形矫直问题,采用拉矫机与多辊矫直机的组合矫直对超高强薄带钢的板形具有良好的综合控制效果。对组合设备矫直过程的力学模型进行了抽象简化,利用ABAQUS有限元仿真软件建立了组合设备的二维有限元模型,以HC1150/1400MS马氏体钢为研究对象,对共张力的两弯两矫与11辊多辊矫直组合设备工作过程中带钢的弹塑性变形行为进行了研究。结果表明,组合矫直设备中拉矫机组产生的伸长率明显小于多辊矫直机组产生的伸长率,且多辊矫直机组具有均匀上下表面伸长差的功效;入口张力对矫直后伸长率变化的影响较为显著,对矫直后带钢上下表面伸长差的变化基本无影响;设置合理的多辊矫直压下量不仅可以保证矫直后带钢达到预设伸长率,并且可以使得矫直后翘曲高度控制在合理范围内。最后,通过对比不同规格带钢矫直过程中的塑性变形行为,得到了张力与插入深度的合理设置方案。

关键词：有限元仿真矫直弹塑性变形伸长率翘曲

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圆形Janus硫硒化钼板的振动行为分析

东南大学学报:英文版 2023年第3期39卷 225-232页

作者：刘鑫杰王立峰南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室南京210016

采用分子动力学(MD)模拟和有限元方法(FEM)研究了单层Janus硫硒化钼(MoSSe)的振动行为.将晶格失配引起的固有应变添加到双层板模型中,利用FEM实现了对MoSSe的模拟.利用MD模拟和FEM计算出自由边界和固支边界下MoSSe圆板的振动情况,并分... 详细信息

采用分子动力学(MD)模拟和有限元方法(FEM)研究了单层Janus硫硒化钼(MoSSe)的振动行为.将晶格失配引起的固有应变添加到双层板模型中,利用FEM实现了对MoSSe的模拟.利用MD模拟和FEM计算出自由边界和固支边界下MoSSe圆板的振动情况,并分析了尺寸、应变和压力对固有频率的影响.结果表明,自由边界下MoSSe圆板的固有频率随着尺寸的增加而逐渐减小.当圆板直径达到8.6 nm时,频率出现明显的不连续现象,究其原因在于碗状翘曲和管状翘曲.不同尺寸MoSSe圆板的固有频率的MD模拟结果与FEM计算结果一致,且在小变形情况下,2种方法得到的应变与压力对固有频率的影响也一致.双层板模型可以准确预测MoSSe板的振动行为.

关键词：单层Janus硫硒化钼(MoSSe) 分子动力学(MD) 翘曲固有频率

波纹辊辊形参数对轧制Cu/Al层合板翘曲的影响

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锻压技术 2024年第1期49卷 106-113页

作者：冯光张恒郜豪杰申依伦太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心山西太原030024 太原理工大学先进成形与制造技术中澳联合研究中心山西太原030024

采用传统方法轧制Cu/Al层合板的过程中易出现翘曲变形,新型波纹辊轧制对改善其翘曲变形具有积极作用,为探究波纹辊辊形参数对轧制Cu/Al层合板的翘曲的影响规律,借助数值模拟方法,研究了轧辊波纹幅值与周期对轧制Cu/Al层合板翘曲的影响... 详细信息

采用传统方法轧制Cu/Al层合板的过程中易出现翘曲变形,新型波纹辊轧制对改善其翘曲变形具有积极作用,为探究波纹辊辊形参数对轧制Cu/Al层合板的翘曲的影响规律,借助数值模拟方法,研究了轧辊波纹幅值与周期对轧制Cu/Al层合板翘曲的影响。结果表明:对于给定初始厚度的Cu/Al层合板,其翘曲曲率随着波纹幅值的增大先减小后增大,随着波纹周期的增大而增大,其中,波纹幅值为0.2 mm、波纹周期为πmm的波纹辊轧制的Cu/Al层合板的翘曲曲率最小。研究结果可为制备高板形质量的Cu/Al层合板提供技术参考。

关键词：波纹辊轧制 Cu/Al层合板翘曲波纹幅值波纹周期

交互式棱柱网格生成中翘曲现象形成机制及消除算法

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航空学报 2021年第6期42卷 369-377页

作者：孙岩江盟孟德虹庞宇飞中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所绵阳621000

在基于径向基函数插值的交互式棱柱网格生成中,当物面网格单元空间法矢变化范围较大或变化剧烈时,棱柱网格生成会发生翘曲问题,降低棱柱网格质量。针对该问题,首先采用DLR-F6机翼外形算例对翘曲现象进行了介绍和初步分析,并结合平板外... 详细信息

在基于径向基函数插值的交互式棱柱网格生成中,当物面网格单元空间法矢变化范围较大或变化剧烈时,棱柱网格生成会发生翘曲问题,降低棱柱网格质量。针对该问题,首先采用DLR-F6机翼外形算例对翘曲现象进行了介绍和初步分析,并结合平板外形棱柱网格生成,通过不同波长推进位移扰动模拟法矢变化对推进位移的影响,研究棱柱网格翘曲现象的形成机制。不同位移扰动下平板棱柱网格生成结果证实边界棱线网格点推进位移不光滑会通过空间插值放大,引起棱柱网格发生翘曲,且网格翘曲的表现形式与推进位移的分布有关。从而间接表明棱柱网格生成中翘曲现象是由法矢变化带来推进位移分布不光滑引起的。然后从翘曲现象的形成机制出发,基于拉普拉斯方法发展了推进位移光顺技术,并通过DLR-F6机翼算例进行了验证。测试结果表明,光顺技术能够完全消除棱柱网格的翘曲,获得光顺的高质量棱柱网格。最后通过DLR-F6翼身组合体外形棱柱网格生成,展示了添加光顺技术的棱柱网格生成算法的应用潜力。

关键词：棱柱网格生成翘曲径向基函数位移扰动拉普拉斯方法

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金属层合板板形翘曲变形行为

工程科学学报 2021年第3期43卷 409-421页

作者：王春海张清东李豪张立元张勃洋首钢集团有限公司技术研究院北京100043 北京科技大学机械工程学院北京100083

采用经典弹性力学方法建立了金属层合板翘曲解析计算力学模型,获得了厚度方向不均匀延伸与板形翘曲之间的定量关系;并分别建立了在线和离线两种状态下金属层合板翘曲变形的有限元数值模拟模型,对解析计算力学模型进行了验证;在此基础上... 详细信息

采用经典弹性力学方法建立了金属层合板翘曲解析计算力学模型,获得了厚度方向不均匀延伸与板形翘曲之间的定量关系;并分别建立了在线和离线两种状态下金属层合板翘曲变形的有限元数值模拟模型,对解析计算力学模型进行了验证;在此基础上,揭示了金属层合板产生板形翘曲缺陷的力学根源以及各因素对金属层合板板形翘曲缺陷演变的影响规律,同时对比分析了双层和三层结构层合板与均质板的翘曲变形差异以及铜/碳钢层合板与不锈钢/碳钢层合板二者之间的翘曲变形差异.研究表明,金属层合板翘曲高度与延伸差、厚度比呈正比关系,与厚度呈反比关系,且基层与覆层的切变模量相差越大,厚度比对金属层合板翘曲变形的影响越大.基于数值模型,模拟研究了层合板在理想均匀分布的初始温度下,历经去应力退火过程时,其板形翘曲的变形行为及规律,并与均质板进行比较.最后,在工业生产现场取样已翘曲层合板,通过测量其弯曲变形量进而反求其初始延伸差,验证了解析计算力学模型的准确性.

关键词：金属层合板翘曲纵向延伸解析法有限元

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水泥混凝土路面早龄期应力行为试验研究

工程力学 2021年第6期38卷 163-174页

作者：胡昌斌孙增华王丽娟福州大学土木工程学院福建福州350008

为了解路面板早龄期应力性状与行为特征,基于福建夏季高温、冬季低温、隧道恒温进行了3种典型环境条件的路面板早龄期行为现场试验。采用无应力圆筒装置去除路面板温湿度无应力应变,基于应变历史结合步进法考虑徐变松弛获得路面板典型... 详细信息

为了解路面板早龄期应力性状与行为特征,基于福建夏季高温、冬季低温、隧道恒温进行了3种典型环境条件的路面板早龄期行为现场试验。采用无应力圆筒装置去除路面板温湿度无应力应变,基于应变历史结合步进法考虑徐变松弛获得路面板典型监测位置应力性状和时程。同步监测路面板早龄期温度场和整板翘曲,比较路面板早龄期应力与温度梯度、翘曲变形的相互关系。研究显示,路面板早龄期应力一般存在压应力、拉应力、应力波动循环3个阶段,应力波动循环初期存在一个松弛阶段。路面早龄期应力主动影响因素有水化放热、环境场温湿度变化、翘曲变形和重力的联合作用,初期水化热升降温效应显著,后期温度翘曲效应显著。被动影响因素有水泥混凝土早龄期行为、结构约束、边界条件等。夏季施工面板早龄期应力和翘曲量级显著高于冬季,隧道恒温条件下面板由于湿度收缩会形成板角始终向上的凹形固化翘曲。早龄期应力波动和松弛过程的存在,造成路面板初期运营的一段时间的应力与后期正常服役期并不相同,需要规避可能与设计状态不符的初期不利工况。

关键词：水泥混凝土路面早龄期应力现场试验应变温度场翘曲

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塔筒法兰翘曲对螺栓疲劳的影响

太阳能学报 2021年第10期42卷 202-207页

作者：吉亮龙凯谷春璐陈卓华北电力大学可再生能源学院北京102206 华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

为提高风电机组塔筒螺栓的抗疲劳性能,采用有限元法建立螺栓轴力计算模型,并对包含翘曲缺陷法兰螺栓的疲劳特性开展研究。计算结果表明:塔壁受拉和受压时螺栓轴力具有非对称的特性,螺栓轴力因翘曲恶化的区域仅集中于翘曲中心。分别采用... 详细信息

为提高风电机组塔筒螺栓的抗疲劳性能,采用有限元法建立螺栓轴力计算模型,并对包含翘曲缺陷法兰螺栓的疲劳特性开展研究。计算结果表明:塔壁受拉和受压时螺栓轴力具有非对称的特性,螺栓轴力因翘曲恶化的区域仅集中于翘曲中心。分别采用螺栓轴力恶化最严重的螺栓的轴力与塔壁拉力之间的关系和Schmidt-Neuper方法计算的螺栓轴力与塔壁拉力之间的关系,计算螺栓疲劳损伤雷达分布图,发现采用Schmidt-Neuper方法计算螺栓疲劳损伤时相对高估了主风方向背面螺栓的疲劳损伤。通过计算翘曲位于不同位置时螺栓的疲劳损伤雷达分布图,发现仅在翘曲位于主风方向附近时,螺栓的疲劳损伤才会剧烈恶化,因此应避免法兰翘曲位于主风方向附近,以降低螺栓的疲劳损伤。

关键词：风电机组法兰螺栓疲劳翘曲