关键词： 轮轨接触力   轨旁法   接触位置   理论公式   有限元分析   识别电桥  

摘要： 为解决现有轮轨作用力识别方法存在的制作工艺复杂、制作成本高且无法实现轮轨接触位置测量的问题,提出一种测量水平横向和垂向轮轨接触力大小以及垂向载荷偏心位置新的轨旁识别方法。基于轮轨接触多元载荷解耦建立横向和垂向轮轨接触力大小和垂向接触力作用位置与钢轨腹板两侧垂向应变和、应变差的理论关系模型,依此得到基于腹板两侧应变运算的轮轨力大小与位置识别反算模型。设计了作用在腹板左、右两侧的正交组合式应变阵列电桥用于识别轮轨接触载荷在轨道腹板位置的应变响应,所设计的阵列电桥在实现腹板两侧应变的四则运算的同时兼顾温度自补偿。通过加载标定试验获取了多元载荷与腹板两侧应变输出之间的关系系数。通过随机组合加载试验验证了水平横向和垂向轮轨接触力大小与垂向接触力作用位置的识别精度,并在实车试验中对比分析了新型轮轨接触力测量方法与国标轮轨载荷测量方法对轮轨接触力大小的识别精度。研究结果表明:提出的轮轨接触力识别方法对接触力大小的识别误差在6.2%以内、对垂向载荷偏心位置的识别误差在7.6%以内,实现了使用轨旁识别方法对轮轨接触力大小和垂向载荷偏心位置的准确识别。研究结果为进一步保障钢轨服役可靠性的精准评估提供科学数据支撑。

关键词： 椎间融合   侧路融合   内固定   仿真   有限元   生物力学   优化分析  

摘要： 背景:考虑到脊柱固定的稳定性,目前临床在进行侧路椎间融合时大多采用后路双边椎弓根螺钉固定的手术方式,且多数为两期手术完成。侧卧位的后路单侧、侧方椎体钉棒固定的固定方式,也有可能会提供较好的力学稳定性,所带来的手术时间缩短、风险与花费降低等获益考量值得进一步研究。目的:比较4种不同侧路椎间融合内固定方式的生物力学特性。方法:建立正常L3-5有限元模型,在验证其有效性基础上模拟4种不同内固定方式,即后路双侧椎弓根螺钉+侧路融合模型(Model A)、后路单侧椎弓根螺钉+侧路融合模型(Model B)、侧路双侧螺钉+侧路融合模型(Model C)及侧路单侧螺钉+侧路融合模型(Model D)。分别比较各模型在生理活动范围下的稳定性、螺钉内固定和椎间融合器的应力差异。结果与结论:①对所有重构模型,在融合节段(L4-5)的活动范围均显著下降,Model A的活动范围下降更明显;②在模型的屈伸、侧屈和轴向旋转运动状态,侧路置钉的峰值应力与后路置钉的峰值应力的差异分别超过67.74 MPa、80.10 MPa和43.95 MPa;③在不同重建模型内固定应力分布方面,Model A和Model B螺钉的应力分布主要集中在椎弓根螺钉的体部,而Model C和Model D的峰值应力主要集中在螺钉的尾部;④提示Model A能够获得最好的稳定性,并且能够降低cage下沉及移位的风险;而Model B亦能够提供较好的稳定性,在保证稳定和固定的前提下能成为侧路融合的替代选择;⑤此外在选择侧路置钉的内固定时,Model C能获得与Model D相似的效果,但在临床诊疗上面对腰椎后伸不稳定的患者需谨慎选择侧路的单侧内固定,亦应避免过度后伸以降低螺钉松动和疲劳断裂的发生率。

关键词： 免架体   支撑结构   C型钢   叠合板   施工技术   有限元  

摘要： 为了解决H型钢梁+叠合板组合楼盖在施工过程中的楼板支撑问题,提出了一种免架体支撑的、端部可调的叠合楼板支撑结构。该支撑结构由端部可调支座和对拼冷弯薄壁C型钢两部分组成。建立13个免架体叠合楼板支撑结构的有限元模型,研究其在施工荷载作用下的受弯承载性能。分别研究C型钢板件厚度、腹板高度和翼缘宽度对支撑结构抗弯承载能力的影响,给出支撑结构的使用意见,结果表明使用意见可以较好地满足施工要求。

关键词： 贫水泥混凝土   有限元   温度梯度   基层强度  

摘要： 为了提升公路路面承载能力并延长公路使用寿命,建立三维有限元模型,模型中选取贫水泥混凝土做基层,模拟层间连续和层间滑移两种状态,考虑正温度梯度和负温度梯度温度场分布,并进行车辆荷载和温度场耦合计算,分析贫水泥混凝土基层强度对水泥混凝土路面板应力的影响,结果表明:层间连续时,干硬性贫水泥混凝土基层模量对路面板应力影响显著,模量增大,面板拉应力迅速降低;层间滑移时,贫水泥混凝土路基层强度并不能显著降低路面板内部的车轮荷载应力,干硬性贫水泥混凝土强度的增加不能降低面板厚度;正温度梯度情况下,路面板内易引起更高的拉应力,容易引发自上而下的开裂。

关键词： 混凝土   配筋计算   有限元   裂缝   小偏心受拉  

摘要： 为获得更精确、科学的配筋方法,提高钢筋混凝土结构的抗拉强度,节省工程造价,提出一种基于ANSYS的弹性正应力配筋方法,选取某地进出水口的拦污栅框架结构为例,提取其连系梁截面上的应力,分别利用基于规范的小偏心受拉配筋法和基于ANSYS的弹性正应力配筋法进行配筋计算,发现基于ANSYS的弹性正应力配筋法根据结构截面应力分布情况进行钢筋分配,总配筋量相同的情况下,主要受拉区配筋量更多。为进一步验证基于ANSYS的弹性正应力配筋方法的合理性,对采用两种配筋方法的钢筋混凝土结构裂缝开展宽度进行验算,并结合ANSYS观测了其裂纹分布情况,发现相同工况下基于ANSYS的弹性正应力配筋法裂缝开展宽度更小,主要受拉区裂纹更少,相比基于规范的小偏心受拉配筋方法可使混凝土承受更大的拉应力。研究结果可为同样工况的钢筋混凝土结构的精确配筋计算提供参考。

关键词： O形密封圈   磨损预测   有限元分析   统计分析   Holm-Archard模型  

摘要： 在实际服役环境中,飞机发生的总故障的40%是由于密封泄漏造成的,其密封性能的优劣直接影响产品的功能、性能和使用可靠性。然而,飞机上缺乏对密封圈的磨损监测,导致密封圈健康状态难以评估。针对这一问题,本研究提出了一种基于物理模型与统计分析的活动密封O形圈磨损预测方法,首先对密封圈的磨损进行了机理分析和参数测定;其次,采用Abaqus有限元软件模拟研究了密封圈的运动过程,得到密封圈的接触应力;然后,对舵机每个架次的累计行程进行统计分析,得到行程的概率统计曲线,结合Holm-Archard磨损模型得到磨损体积的概率分布曲线;最后,结合时间与行程的关系,建立了磨损体积与时间之间的数学模型。采用多个样本进行验证,结果表明,实际磨损体积在预测密度函数的3σ范围内的概率为95.83%,证明本研究建立的模型能够有较大概率预测活动密封的O形圈的体积磨损情况。

关键词： 铁路桥梁   刚构连续梁   有限元分析   合拢顶推力   车桥耦合  

摘要： 某高速铁路汀江特大桥主桥采用高墩、大跨预应力混凝土刚构连续梁的结构形式,需要解决收缩徐变变形控制、双肢薄壁刚构墩防撞、轨道平顺性控制及车桥耦合动力分析等关键技术问题。通过减少梁体上下缘应力差以及预留体外预应力束等措施控制大跨梁的徐变下挠,通过施加跨中合拢顶推力调节桥墩徐变变形及桥墩受力;通过轨道平顺性检算及车桥耦合仿真分析对不同工况下的乘车舒适度进行了研究。为今后同类高速铁路预应力混凝土刚构连续梁桥的设计提供参考。

关键词： TC17钛合金   残余应力   点阵式压痕测试   等效材料维氏压痕模型   有限元分析  

摘要： 采用点阵式维氏压痕测试方法得到TC17钛合金表面12个测试点的载荷-深度曲线;通过等效材料维氏压痕模型计算合金表面12个测试点的双向残余应力和单向残余应力,将残余应力值代入ANSYS 19.2有限元分析软件中得到载荷-深度曲线,并进行试验验证。结果表明:试验得到表面不同测试点的应力均为残余拉应力;采用有限元方法模拟得到双向残余应力和单向残余应力下的载荷-深度曲线与试验结果吻合较好,载荷-深度曲线的加载曲率的相对误差均小于1.5%,等效材料维氏压痕模型可以准确地预测合金表层单向残余应力和双向残余应力分布。

关键词： 加固   纤维增强塑料   抗弯   有限元   锚固参数   复合材料  

摘要： 为研究混合粘贴FRP(HB-FRP)加固混凝土(RC)梁的抗弯性能,对八片HB-FRP加固梁进行三点弯曲试验,研究了螺栓扭矩、扣件间距、锚固分布模式以及FRP板黏结方式对试件的破坏模式、荷载-挠度曲线以及FRP应变分布的影响规律。基于有限元软件ABAQUS建立HB-FRP加固RC梁的精细有限元模型,通过试验结果验证模型并开展参数分析。结果表明:与未加固梁相比,HB-FRP加固梁的极限荷载提高了71%~156%,极限荷载和FRP利用率随螺栓扭矩的增加而提高,随着扣件间距的增加而降低;通过消除扣件与FRP板之间的黏结,试件均发生了FRP板剥离破坏;跨中集中和端部集中锚固的加固效果不稳定,易提前发生破坏;建立的HB-FRP加固RC梁计算模型精度良好,可用于抗弯性能的模拟计算;扣件宽度和碳板宽度的增加提高了HB-FRP加固梁的极限荷载;螺栓扭矩和扣件宽度过高会导致受压区混凝土提前破坏;FRP的利用率随着FRP宽度增加而减小。

关键词： AZ31B镁合金   板材   纵波-平辊轧制   有限元   宏观织构  

摘要： 为探究纵波轧制(LR)对AZ31B镁合金板材基面织构的影响,对AZ31B镁合金板材进行400℃/20min和450℃/20 min热处理以及振幅0.35 mm,周期4 mm的纵波波纹辊和平辊轧制。采用XRD对热处理及轧制后的板材进行宏观织构表征,运用极图及ODF对织构演变进行了分析,同时对金属在轧制变形区的变形行为进行了仿真分析。结果表明:板材热处理后,400℃下的{0002}极图中极密度最大值由11.21降到8.41,450℃下降到7.08,450℃下热处理后的织构强度弱于400℃;LR后板材的基面织构显著弱化,大量晶粒向RD、TD方向发生了偏转,其中向RD方向最多偏转30°,向TD方向最多偏转40°,400℃下的{0002}峰值织构强度降到4.33,450℃下降到5.62,400℃下LR的织构弱化效果比450℃更明显;二道次轧制后的板材,450℃下的基面织构强度要弱于400℃。分析表明:LR使得晶粒的c轴取向由ND向TD、RD方向发生了偏转,这是由于LR过程中存在类似于异步轧制过程中的“搓轧区”,其中产生的剪切力使晶粒沿RD方向发生偏转,弯曲和挤压复合变形下金属流动和剪切促进晶粒TD取向。