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2007年  第24卷  第1期

基本方法
被动土压力作用的变分极限平衡法研究
李兴高, 刘维宁
2007, 24(1): 0-017,.
摘要:
在极限平衡法的框架内,引入Lagrange乘子,将被动土压力问题以变分学观点来描述,转化为含有两个函数自变量的泛函极值问题,进而根据力系几何关系将其转化为带有约束的函数极值问题。极值问题的计算结果表明,挡墙背后土体在被动临界状态时存在着沿某平面滑动和绕对数螺旋柱面转动两种破坏形式。在平面滑动破坏的情况下,土压力的大小完全等同于Coulomb(1776)和Rankine(1857)理论的结果;对于土体转动破坏情况,土压力的大小与Sokolovskii(1956)和Chen(1975)的结果比较吻合。与已有测试数据的对比表明,两类理论计算结果构成的有序实数对可以作为被动土压力大小的一个区间估计,包含了各种墙体变位模式下刚性挡墙上作用的被动土压力。
二维有限元线法超收敛解答计算的EEP法
袁 驷, 王 枚, 王 旭
2007, 24(1): 0-010.
摘要:
有限元线法(FEMOL)是一种优良的半解析、半离散方法,但其解答存在解析方向和离散方向的精度不相称的弱点。本文提出将二维有限元线法比拟为广义一维问题的概念,遂可将新近提出的一维有限元超收敛计算的单元能量投影(EEP)法推广到二维有限元线法分析中。经有限元线法后处理中EEP超收敛计算而获得的解答,继承和保留了一维有限元中的出色表现,不但使任意一点的位移和应力的解答在两个方向具有相当的精度,而且都具有超收敛性质。文中以二维Poisson方程问题为例,具体给出了有限元线法EEP超收敛的公式,并给出了数值算例,用以表明本法的可行性和有效性。
时域自适应精细算法求解自激振动问题
李 楠, 杨海天, 王跃方
2007, 24(1): 0-026.
摘要:
应用时域自适应精细算法求解自激振动问题,将各物理量在离散时段内展开,可进行自适应递推计算,对非线性计算不做附加假设,避免了非线性迭代。数值分析表明,时域自适应精细算法可有效地用于自激振动问题的求解。
加速度对自然超空泡特性影响的数值仿真研究
王海斌, 张嘉钟, 王 聪, 魏英杰, 贾力平
2007, 24(1): 0-022.
摘要:
利用商业CFD软件对小空泡数下的自然超空泡形态和减阻效果进行了数值仿真研究,通过对软件自定义函数的研究,将边界条件中的来流速度改写为时间的函数并嵌入到软件中,得到了非定常情况下加速度对自然超空泡形态和减阻效果的影响规律。当加速度为正值时,在空泡数相同的条件下空泡的厚度和长度都要比定常条件下的值偏小,而加速度为负值时则刚好相反。模型的粘性阻力系数与加速度没有直接的联系,它主要与超空泡的形态和模型壁面上的含汽率有关。最后将加速度为-100m/s2时的仿真结果与实验结果进行了比较,误差最大不超过35%。
基于状态空间响应面方法的结构系统可靠度分析
蒋友宝, 冯 健, 孟少平
2007, 24(1): 0-032.
摘要:
提出一种在有限元分析中判定结构系统是否失效的准则。实例验证该准则具有较高的可信度。依据该准则经有限元分析可确定样本点所在的状态空间。建立起一种重构结构功能函数的统一方法:状态空间响应面方法,解决了一般响应面方法不能求解输出变量不连续分布的问题。该方法以样本点距离失效空间和可靠空间的距离之差作为样本点的输出变量。数值仿真实例表明该方法有一定的广泛性并具有较高的精度。
结构可靠性分析的模拟重要抽样方法
张 崎, 李兴斯
2007, 24(1): 0-036.
摘要:
提出了一种基于Kriging模拟的重要抽样方法用以结构可靠度计算。对于含有隐式极限状态方程的问题,重要抽样方法将大部分的计算时间用于结构有限元分析,这使得重要抽样的计算效率被大大降低了。而Kriging方法能够较好地模拟高度非线性的极限状态方程,并以此模拟计算代替真实的结构分析,其主要目的是为了减少蒙特卡罗方法的计算量。将此方法用于两个框架结构可靠度分析的实例,表明了该方法的有效性和较高的计算效率。
土木工程学科
用三维离散元实现混凝土Ⅰ型断裂模拟
侯艳丽, 张楚汉
2007, 24(1): 0-043.
摘要:
为了进行从连续介质到非连续介质转化的数值模拟,实现结构破坏全过程的仿真分析,本文基于三维变形体离散元法,分别采用弥散的旋转裂缝模型和分离裂缝模型分析了混凝土、岩石等准脆性材料的受拉开裂行为。通过单轴拉伸算例和对比三点弯梁试验的数值计算与试验结果,说明在确定的断裂能情况下,两种断裂模型均能够合理预测结构的荷载位移响应;并且基于离散单元法的分离裂缝模型不仅可以获得裂缝开裂过程荷载位移全曲线,而且可以实现系统部分或完全失效溃决过程的仿真分析。
两种体系索穹顶结构的破坏形式及其受力性能研究
郑君华, 袁行飞, 董石麟
2007, 24(1): 0-050.
摘要:
索穹顶结构是美国工程师Geiger根据Fuller的张拉整体结构思想开发的一种新型预张力结构。目前,国内外对索穹顶结构的初始预应力分布、结构静动力性能等进行了比较全面的研究,但是一般以索单元的松弛和破断作为结构失效的标准,有关该类结构的破坏形式以及部分索松弛或破断后的受力性能研究却很少涉及。以Geiger及Levy体系索穹顶结构为例,探讨了索穹顶结构可能存在的破坏形式,分析了部分索退出工作后的结构受力性能,并对两种体系的受力情况作了比较。得出的结论对该类结构的进一步研究和工程应用具有指导意义。
大跨度屋盖结构等效静力风荷载中共振分量的确定方法研究
陈 波, 武 岳, 沈世钊
2007, 24(1): 0-055,.
摘要:
大跨度屋盖结构等效静力风荷载中的共振分量确定,包括对结构共振响应的准确计算以及如何将其等效为静力风荷载这两个主要问题。针对第一个问题,提出Ritz-POD法分析该类结构的风振响应,以解决在结构风振响应分析中存在的多振型参与结构振动且高阶振型对结构风振响应贡献可能较大这一问题;针对第二个问题,将等效静力风荷载的共振分量表示为各Ritz向量的等效惯性力的组合。对一鞍型索网结构的等效静力风荷载分布情况进行了分析;结果表明,能够有效地解决大跨度屋盖结构等效静力风荷载的确定问题。
混凝土断裂能的边界效应确定法
赵艳华, 聂玉强, 徐世烺
2007, 24(1): 0-061.
摘要:
从试件边界条件对断裂过程区的影响出发,研究了断裂特性在韧带上的分布特征,解释了根据断裂功原理测试得到的断裂能的尺寸效应现象。并以此为基础,通过引入局部断裂能的概念,推导出与尺寸无关的混凝土断裂能表达式。以不同韧带长度的楔入劈拉和三点弯曲梁试验进行了验证工作。结果表明,在试件的破坏状态,由于边界条件的限制,局部断裂能在韧带方向上的分布是不均匀的,从而引起测试断裂能的尺寸相关性。根据建立的模型计算得出的断裂能与试件尺寸无关,但反映边界影响的长度参数却随着试件尺寸的变化而变化。
两层钢支撑框架模型损伤定位试验
纪晓东, 钱稼茹, 徐龙河
2007, 24(1): 0-066.
摘要:
为研究损伤定位方法,完成了一个单跨两层空间钢支撑框架模型试验。通过拆除斜撑,模拟了单损伤、对称多损伤、非对称多损伤以及多层损伤四种损伤模式。采用模拟环境和力锤进行激励,对采集到的加速度响应信号,利用自然激励技术和特征系统实现算法进行损伤前后结构的模态参数识别,并通过特征灵敏度分析得到质量归一化振型。分别使用损伤指标法和损伤定位向量法进行损伤定位。结果表明,上述基于结构振动特性的损伤定位方法能够有效地判定结构损伤单元的位置。
索-曲梁组合结构的面内振动
赵跃宇, 冯 锐, 杨相展, 刘伟长
2007, 24(1): 0-070.
摘要:
研究了索-曲梁组合结构的面内动力特性。首先利用Hamilton变分原理得到索-曲梁的线性运动方程以及索-曲梁组合结构的边界条件,然后在给定位移边界条件下通过解析求解得到索、曲梁各自的特征值,进而可以确定组合结构的固有频率。最后讨论了索的倾角和曲梁半径以及曲梁的不同截面对组合结构固有频率的影响,并且与有限元结果进行了对比。结果表明固有频率与索与曲梁的质量比、曲梁半径以及索的倾角有关。
基于Novozhilov理论薄壁弯箱位移参数的动态Bayes估计
张 剑, 叶见曙, 赵新铭
2007, 24(1): 0-077.
摘要:
基于Novozhilov理论推导了薄壁弯箱结构的有限曲条控制方程,并首次建立了薄壁弯箱位移参数的动态Bayes误差函数,推导了参数的动态Bayes均值和方差表达式,提出步长的一维自动搜索方案后,并结合共轭梯度法推导了薄壁弯箱位移参数的动态Bayes估计公式,同时给出了具体计算步骤。通过算例分析,总结了薄壁弯箱位移参数先验信息准确性判定方法及位移参数动态Bayes估计的其它重要结论。
率相关混凝土类材料SHPB试验的若干问题
朱 珏, 胡时胜, 王礼立
2007, 24(1): 0-087.
摘要:
对于断裂应变很小的混凝土类材料,在SHPB冲击试验中试样断裂前的应力是否达到均匀是冲击试验是否有效的一个关键。以水泥砂浆为例,采用弹性和ZWT粘弹性两种本构模型,通过特征线解法对高应变率SHPB试验过程中的加卸载应力均匀性进行了分析。发现入射波升时对脆性粘弹性材料的应力均匀性有影响,其中以τs/tL=2时最好,升时再延长反而对应力均匀化不利。采用不同升时加卸载时,应力幅值对于试样中应力均匀性没有影响,但对试样中应变和应变率的大小有影响。并且发现用常规的SHPB技术难以获得率相关脆性材料较可靠的应力-应变关系,但在应力均匀化后测得的动态断裂应力值是可靠的。
型钢与混凝土之间粘结强度的力学分析
郑山锁, 邓国专, 田 微, 吴敏哲, 曾 磊
2007, 24(1): 0-100,.
摘要:
基于大量实腹式型钢混凝土试件粘结滑移性能对比试验研究结果,得到了型钢与混凝土粘结面上粘结应力的分布特征和粘结力组成部分(化学胶结力、摩擦阻力和机械咬合力)之间的转化规律;根据磨损接触面的运动调节机理,分析了型钢与混凝土之间粘结面的微动磨损特征,论证了型钢混凝土粘结滑移试验中荷载-滑移曲线与接触体系三体理论中破损混凝土形成和演化规律之间的吻合特性;根据型钢与混凝土协同受力的主要缺陷是其粘结面易发生剪切粘结破坏的试验结论,对型钢与混凝土之间的粘结滑移破坏进行了剥层理论分析,阐释了型钢与混凝土之间摩擦阻力和机械咬合力的产生和转化规律;对型钢混凝土粘结强度进行了塑性极限理论分析,推导了粘结强度上限解的数学表达式,并对影响型钢与混凝土粘结性能的材料因素进行了探讨。研究成果为型钢混凝土结构的设计计算理论研究奠定了基础,并且为组合结构的数值实验分析提供了理论依据。
考虑反复加载时混凝土损伤积累的RC平板及剪力墙的有限元分析模型的开发
张大长, 野口博
2007, 24(1): 0-095.
摘要:
反复荷载作用下的混凝土、钢筋的本构模型是评价和分析钢筋混凝土(RC)结构的承载力-变形特性关键,旨在开发适用于反复荷载作用下RC平板、剪力墙的2维非线性有限元分析的材料本构模型,探讨并推出了反复荷载作用下在混凝土的本构模型中考虑混凝土损伤积累的方法;并对RC平板和剪力墙进行了反复加载的2维有限元模拟。分析结果与实验结果的比较表明,采用所建议的考虑损伤积累的2维非线性有限元分析模型由加载至最大承载力前能很好的模拟反复加载时RC平板、剪力墙的非线性特性。
钢管混凝土柱组合轴压刚度的理论分析
康希良, 赵鸿铁, 薛建阳, 陈宗平
2007, 24(1): 0-105.
摘要:
应用连续介质力学的方法,对钢管混凝土进行了小变形下的弹性理论分析。导出了钢管混凝土柱弹性本构方程、组合轴压弹性模量和组合轴压刚度的理论计算公式。结果表明,钢管混凝土柱组合轴压刚度与简单地把钢管刚度和混凝土刚度叠加起来的换算轴压刚度相比,能够提高6.9%~26.4%。理论计算公式算得的结果与按照统一理论所得的结果相近。理论计算公式能够精确可靠地描述钢管混凝土构件在小变形下的弹性行为。
持续损伤中能量的传递和遗失对焊接钢桥结构影响
吴德飞, 张引科, 童根树, 程 鹏
2007, 24(1): 0-111.
摘要:
焊接钢桥结构持续损伤至破坏的过程可以从两方面加以分析:一方面要考虑此过程中能量的耗散;另一方面要考虑此过程中焊接部位损伤负向激励。基于Griffth能量准则思想,提出了结合动态能量相互传递与遗失理论(TETL)和损伤负向激励机制(MDPE)并考虑焊接钢桥结构剩余寿命的综合评估方法。将提出的综合评估标准应用到钢桥结构中,耦合了损伤负向激励机制与焊接结构参数之间的关系。从而有机地促进了能量相互传递与遗失理论和损伤负向激励两个方向的整体结合。为验证方法的有效性,给出悬臂梁和X形框墩二者的焊接连接的数值算例,并与基于S-N曲线的CD法和检测评估方法进行了分析比较,为钢桥结构安全寿命提供了一种较为实用的预测途径。
离散变量桁架结构拓扑优化设计的混合算法
姜冬菊, 王德信
2007, 24(1): 0-116.
摘要:
将相对差商法和混沌优化结合起来,形成求解离散变量桁架结构拓扑优化设计的混合算法。利用相对差商法可以对离散变量快速寻优的特点,及混沌变量的全局遍历性,可以有效地跳出局部最优解,达到拓扑优化全局寻优的目的。通过采用和准最优解的对比及几何稳定性的判断等辅助性技术,降低了重分析次数。同时,高效的重分析方法的结合,提高了求解的效率,也避免了拓扑优化问题中求解的一些困难。算例表明,该算法对于离散变量的拓扑优化设计问题是快速有效的。
地震作用下结构目标位移简化计算方法的研究
袁 波, 袁西贵, 栾 蓉
2007, 24(1): 0-122.
摘要:
进行推覆分析研究的目的就是要简化实际工程分析,并能真正的把它用于指导实际工程设计。本着这一宗旨,提出应用等效单自由度体系直接求多自由度体系在地震作用下目标位移的简化公式,同时就其中的一些修正系数的表达式及其取值进行了深入的研究;应用提出的简化方法,可以避免实际工程中复杂的弹塑性动力时程分析,提高工程分析的效率。
考虑桥塔风场效应的斜拉桥抖振时域分析
韩万水, 陈艾荣
2007, 24(1): 0-128.
摘要:
与以往的抖振时域分析中仅模拟主梁风场不同,本文则同时模拟了主梁风场和桥塔风场,探讨了桥塔风场效应对主梁及桥塔抖振响应的影响,计算中采用了风洞中实测的紊流风速谱。空间相关性是影响桥梁抖振响应的一个重要因素,在杭州湾跨海大桥风洞试验中,对风洞空间相关性进行了测量研究,并在风场模拟时将衰减因子取为实测值。数值计算结果与风洞试验结果进行了对比,吻合较好,分析比较还表明:考虑桥塔抖振效应会显著增大桥塔的横桥向抖振响应,而对桥塔的顺桥向振动以及主梁振动影响不大。
冻融循环后粉煤灰陶粒混凝土定侧压下的强度和变形性能试验研究
王立成, 刘汉勇
2007, 24(1): 0-135,.
摘要:
利用混凝土静、动三轴试验系统,完成了粉煤灰陶粒混凝土立方体试件在4组不同冻融循环次数、4种恒定侧压下的双轴压压强度和变形性能试验。考察了不同侧压应力水平下试件的破坏形态和试件表面裂缝分布及走向特征。测量了4种侧压应力水平下的极限抗压强度及两个加载方向的应变值,并根据试验结果系统分析了定侧压下粉煤灰陶粒混凝土双轴压压极限强度和变形性能(包括峰值应变、应力-应变关系曲线、弹性模量)随冻融循环次数和侧压应力水平的变化规律,建立了考虑冻融循环次数和侧压应力水平的主应力空间的双轴压压强度准则,为寒冷海洋环境条件下粉煤灰陶粒混凝土结构在经受双轴压压荷载作用时的强度分析提供试验和理论依据。
考虑滑移效应的钢-混凝土组合梁弹性应力计算
蒋秀根, 剧锦三, 傅向荣
2007, 24(1): 0-146,.
摘要:
为了分析存在滑移效应时钢-混凝土组合梁的截面应力,在假定截面总弯矩由整体弯矩和局部弯矩组成的基础上,建立了考虑界面滑移效应的钢-混凝土组合梁截面整体弯矩、局部弯矩、截面弹性应力和屈服弯矩的计算模型,给出了组合梁的截面弹性应力和屈服弯矩计算公式;对比试验数值,模型计算得到的截面屈服弯矩较试验值低且有较好的计算精度,为组合梁截面应力和屈服弯矩的计算提供了一种简便、可行的计算方法。
大理岩三轴压缩变形破坏与能量特征研究
杨圣奇, 徐卫亚, 苏承东
2007, 24(1): 0-142.
摘要:
利用伺服试验机对大理岩进行了常规三轴压缩试验,基于试验结果,研究了岩样三轴压缩变形破坏及其能量特征。结果表明,低围压时岩样内部材料并未均匀化,岩石表现为应变软化特性;而高围压时岩样内部材料强度由低到高逐渐屈服,变形趋于均匀,岩石出现塑性流动特性。岩石峰值应变与围压成正线性关系;岩石残余强度对围压的敏感性显著高于峰值强度。岩石破坏应变能随着围压的增大而增大,且两者成正线性关系;岩石全部断裂能随着围压的增加亦成正线性增加。
考虑二阶效应的拱结构面内弹性屈曲
卫 星, 李 俊, 李小珍, 强士中
2007, 24(1): 0-152.
摘要:
对拱结构的极值点屈曲及分支点屈曲进行了详细阐述。利用有限元分析程序ANSYS 对拱进行非线性分析,考虑结构屈曲前变形对临界力的影响。选取线性屈曲前几阶模态作为扰动位移,对拱的整个受载过程进行跟踪分析,得到拱的屈曲临界力。将矢跨比、跨径及矢高与截面回转半径的比值作为影响参数,分析竖向均布力及径向均布力作用下,无铰拱和两铰拱的屈曲性能。分析表明,屈曲前变形降低了坦拱的屈曲临界力,考虑二阶效应后拱的屈曲临界力与线性屈曲临界力的比值,随矢跨比的减小而减小,随跨径的增大而增大;对于矢跨比较小的坦拱,矢高与截面回转半径的比值将决定拱的屈曲形式。
基于能量原理的岩样单轴压缩剪切破坏失稳判据
王学滨
2007, 24(1): 0-156,.
摘要:
利用能量原理对倾斜的剪切带-带外弹性岩石构成的系统的稳定性进行了研究。单轴压缩岩样沿轴向的变形被分解为两部分,带外弹性岩石压缩引起的变形和剪切带错动引起的变形。后者与剪切带的相对剪切变形具有简单的几何关系。系统的总势能由剪切带的弹性及耗散势能和带外弹性岩石对剪切带所作的外力功构成。剪切带的弹性及耗散势能与剪切带的体积有关系。剪切带的尺寸由梯度塑性理论确定。将系统的总势能对相对剪切变形求一阶导数(等于零),得到了弹性岩石的平衡条件。将总势能对相对剪切变形求二阶导数(小于零),得到了系统的失稳判据。它综合反映了岩石材料弹性及应变软化阶段本构参数(弹性模量及软化模量)、剪切带之外弹性岩石的尺寸、剪切带的尺寸及系统的结构形式(剪切带倾角)对系统稳定性的影响。失稳判据比以往所得到的失稳判据更严格,更精确,更具有广泛意义。
其他工程学科
波在考虑热载荷和转动惯量效应的非线性大变形多层压电层合壳内的传播研究
董 科, 王 熙, 王 虹
2007, 24(1): 0-161.
摘要:
研究了非线性大变形、层合壳的铺设形式、转动惯量及热载荷效应对波在压电层合壳中传播的影响。首先利用Hamilton最小势能变分原理推导了波在大变形压电层合壳内传播的非线性动力学平衡方程;通过求解方程特征值得到了波传播特征曲线;数值算例表明波在压电层合壳内传播与壳体大变形、转动惯量以及热载荷有关,并与线性小变形理论(Cooper-Naghdi壳体理论)进行了比较。
光纤Bragg光栅传感检测组合结构的断裂损伤
孙 曼, 植 涌, 刘浩吾
2007, 24(1): 0-166.
摘要:
采用光纤Bragg光栅(FBG)传感器对钢-混凝土组合桥面板模型由加载产生的滑移、掀起(脱空)和裂缝三类损伤进行检测。试验经历了静载、300万次循环疲劳加载和破坏三个阶段。结果表明在静载和疲劳试验阶段未出现滑移、掀起和纵向裂缝,传感器测得FBG布控处的混凝土应变值。破坏阶段中,组合结构相继出现裂缝、滑移和掀起损坏,利用FBG传感器测到发生此三种损坏的临界应变值并追踪其发展。结果表明:光纤Bragg光栅(FBG)传感器能够检测组合结构的断裂损伤,并追踪其发生发展的全过程。该技术对组合结构的健康检测和优化设计是很有用的。
斜井中钻柱的稳定性研究
范慕辉, 焦永树, 蔡宗熙
2007, 24(1): 0-172.
摘要:
利用弹性杆的大变形理论,在拖带坐标系下建立了斜直井孔约束下钻柱的平衡微分方程。为了比较端部不同约束对钻柱屈曲行为的影响,分别采用两端铰链支承和一端滑动固定、一端铰链支承模型对钻柱的控制微分方程进行了级数求解,并用迦辽金方法在空间域内加权消残,得到了屈曲发生时无量纲的结构参数与井孔几何参数之间的关系,并绘制了相应的分岔值曲线。研究结果表明,随着井斜角的增加和井孔视半径的减小,钻柱发生屈曲的临界载荷亦越来越大。得到的分岔值曲线对于预测钻柱屈曲行为的产生具有一定的参考意义。由于两个模型给出几乎相同的分岔值,说明控制斜直井孔内钻柱屈曲行为的主要因素是井壁的侧向约束,而端部不同边界条件的影响可以不计。
基于有限元分析的直井中钻柱螺旋屈曲临界载荷定义
刘 峰, 王鑫伟, 甘立飞
2007, 24(1): 0-177.
摘要:
采用有限元法对直井中钻柱非线性屈曲控制微分方程进行了求解,力学模型中考虑了钻柱的重力,摒弃了传统分析中的无重力、等螺距和小位移假设,考察了不同边界条件对钻柱屈曲的影响。基于有限元分析的结果给出了钻柱非线性螺旋屈曲临界载荷定义,分析了位移高阶项在钻柱弯矩计算中的影响。分析表明,根据给出的定义确定的钻柱螺旋屈曲临界载荷与实验数据吻合,位移高阶项在弯矩计算中不可忽略。为石油钻采工程中钻柱螺旋屈曲临界载荷的预测提供了一种有效的方法。
车辆通过道岔时转向架结构系统振动特性研究
金新灿, 孙守光, 陈光雄
2007, 24(1): 0-185.
摘要:
建立了考虑线路弹性及把转向架构架视为柔体的高速车辆/线路系统通过道岔运行的三种通用模型。仿真分析了各模型轮对运动状况和作用于弹性构架上的动载荷,将动载荷通过后处理程序转化为适用于FE程序的载荷,借助于ANSYS软件分析了整个构架的应力分布和最大应力位置及应力时间历程变化。在此基础上,分析对比了三种模型的仿真结果并与构架线路动应力试验结果进行了对比,研究了动应力振幅的频谱结果。研究表明不考虑线路的弹性可能造成仿真计算结果偏大,但弹性线路模型亦不宜考虑的过于复杂化;此外,在通过道岔的岔尖时,转向架构架动态应力的振荡频率主要集中在5Hz~17Hz间,且构架动应力的振荡频率由于存在线路弹性而扩宽了其频带。
压气机过盈配合的弹塑性有摩擦接触的研究
张洪武, 廖爱华, 吴昌华
2007, 24(1): 0-182,.
摘要:
增压器压气机叶轮、轴套和轴采用过盈配合技术联成一体,这是三维多体弹塑性有摩擦接触问题,是两种非线性相互耦合的边值待定问题。采用有限元参数二次规划法,并结合多重子结构技术,充分利用两种方法各自的长处分析求解柴油机涡轮增压器叶轮与轴套、轴套与轴的三维弹塑性有摩擦接触问题,针对不同的过盈量、摩擦因数、转速和轴套壁厚进行了大量计算,获得了叶轮、轴套与轴之间接触应力的相应分布规律。轴套与轴的装配过盈量是影响轮轴接触应力的重要因素。在选择叶轮、轴套和轴三者装配尺寸时,尤其采用压力组装法时应严格控制轴套与轴的过盈量。研究结果表明,此方法对压气机弹塑性接触特性是有效的,能够反映接触区域的接触法向应力、变形以及摩擦力的大小和分布情况。