应变能密度

摘要： 为避免车身刚度设计出现突变或不连续的情况,本文探究了均匀应变能密度法在车身结构刚度设计的应用。首先,对车身关键区域进行划分,分析不同加载工况下车身结构不同区域的应变能密度,并获取其承载系数;其次,根据承载系数的大小对重点关注区域进行刚度调整;最后,基于均匀应变能密度设计准则进行结构更改,调整刚度,使得整体结构刚度均匀连续。优化结果表明调整后结构承载系数出现了一定程度的下降,验证了基于均匀应变能密度设计准则的车身刚度设计的有效性。

摘要： 本文提出了包括实验和数值工作在内的综合分析,阐明了缺口行为对比例多轴疲劳寿命的影响。方法对45钢和45QT钢进行了考虑缺口半径和开口角的多轴疲劳试验,基于平均应变能量密度理论的多轴疲劳分析的分析和计算框架进行了研究,以处理能量梯度。结果显示,大量新的疲劳数据首先通过法向应力和剪应力进行汇总,然后通过凹口尖端周围受控体积中的局部应变能密度重新分析。结论缺口角度对比例载荷下多轴疲劳数据的影响较小,而缺口半径是影响疲劳寿命的主要因素。

摘要： 为了研究含穿透裂隙类岩石的疲劳破坏行为,揭示含缺陷岩石疲劳损伤和破坏机理,本研究采用预埋抽条法制作含穿透裂隙白水泥试样,通过单轴压缩疲劳试验,探讨不同的裂纹倾角和应力分布对裂纹扩展的影响。试验结果表明:(1)低周疲劳破坏形态与静载压缩破坏形态基本一致,裂纹都是从裂隙尖端萌生,起裂角约为45°~75°,呈一定弧度向受压两端扩展,直至试样破坏,为典型的张拉I型断裂;(2)建立裂纹扩展长度与循环次数关系后发现,裂纹扩展速率随着循环次数的增加而先迅速增加后趋于平稳,最后又迅速增加,验证了疲劳破坏过程经历三个阶段,即疲劳裂纹初始塑性形变阶段、裂纹的缓慢增长阶段和裂纹的快速贯通阶段;(3)根据对疲劳应变能的分析可以看出,裂纹在萌生阶段所需要的能量较大,在裂纹开始扩展后,应变能密度基本保持不变,说明裂纹扩展过程中所需要的能量趋于稳定;通过对比不同应力水平、应力比的应变能密度曲线可以看出,在较大的应力水平、应力比下,应变能密度逐渐增加,表明试样在较大的应力水平和应力比下能够吸收更多的能量,裂纹的萌生与扩展也就更快。

摘要： 层级材料具有优异的力学性能和吸能特性.提出一种面内分形的形内自相似六边形蜂窝结构,运用应变能密度优化方法,对三维形内自相似六边形蜂窝结构进行尺寸优化,分别得到应变能密度最大和应变能密度最小的优化结构,并与未经优化的形内自相似蜂窝结构及典型的圆形蜂窝结构进行吸能特性比较.结果表明:应变能密度最大的自相似蜂窝结构比应变能密度最小的结构吸能特性强,但整体刚性相比较弱,应变能密度最小的形内自相似蜂窝结构抗冲击刚性较强;两种应变能密度不同的形内自相似六边形蜂窝结构都具有较强的吸能特性,其比吸能比未经优化的形内自相似蜂窝结构和典型圆形蜂窝较好.结构的自相似分形方式和应变能密度优化能够很好改善蜂窝结构的耐撞性和吸能特性,同时实现结构轻量化.

摘要： 通过理论分析对受三向应力非静水压力条件下的巷道围岩偏应力场与应变能密度分布规律进行了深入研究,以此来探究巷道围岩破坏规律,巷道塑性区数值模拟结果与现场工程实例验证了理论结果的正确性.研究结果表明:①非静水压力条件下,不同的主导型应力场中,巷道围岩偏应力场分布规律差异较为明显.σx主导型应力场中,巷道顶底板偏应力大于两帮;σy主导型应力场中,巷道顶底板与两帮偏应力大小差别不大;σz主导型应力场中,巷道两帮处的偏应力大于顶底板.主导应力值的变化会引起巷道围岩偏应力分布数值上的变化,不引起偏应力分布形态的改变.②等p、等q时,在σx与σy主导型应力场中,巷道顶底板应变能密度大于两帮,而在σz主导型应力场中,巷道两帮应变能密度大于顶底板.等p、不等q情况下,3种主导型应力场中,巷道顶底板与两帮应变能密度均随偏应力比M的增大而增大;等q、不等p情况下,巷道顶底板与两帮应变能密度均随偏应力比M的减小而增大.③三向应力状态下,巷道围岩应变能密度分布规律可以反映塑性区形态.M＜1时,任意主导型应力场中,巷道围岩应变能密度呈椭圆形分布,M＞1时,巷道围岩应变能密度呈"8"字形或"X"形分布.处于σx主导型应力场中的巷道需注重巷道顶底板的支护;对于σy主导型应力场,巷道在围岩条件较差时,应注重全断面支护;对于σz主导型应力场,需注意围岩塑性区出现"X"形扩展.④回坡底1021巷围岩偏应力场与应变能密度均呈倾斜的"8"字形分布,工程现场与巷道围岩偏应力场及应变能密度分布规律相互验证.基于理论分析结果,对回坡底1021巷提出非对称性支护技术,现场应用效果良好.

摘要： 以175/75R14型轻卡子午线轮胎为研究对象,建立了轮胎有限元模型,通过单轴拉伸实验获得轮胎胎圈的各部分胶料参数,确定了胎圈区域各胶料的关于最大应变能密度幅值(ΔSEDmax)的疲劳寿命(Nf)方程.利用ABAQUS建立了轮胎自由滚动有限元模型,并使用转鼓耐久实验的相关参数进行仿真模拟,同时与耐久实验结果进行对比,通过4组同型号不同断面结构参数轮胎的耐久实验结果与仿真预测结果对比,证明了使用基于应变能密度的方法预测胎圈Nf可行性,同时证明了使用最小应变为0的单轴拉伸实验获得的材料参数在预测胎圈区域寿命时存在预测值偏小的情况.

摘要： 岩石是一种非均质、各向异性的天然介质,由随机分布的晶粒和裂隙构成.结合红砂岩单轴循环加卸载试验,重新划分了加卸载过程中的应变能密度的组成,包括塑性应变能密度和弹性应变能密度,后者为裂隙应变能密度与基质应变能密度之和,旨在进一步探索红砂岩在循环荷载作用下的能量演化特征.研究结果表明:① 随着应力水平的升高,各应变能均呈指数式增长,弹性应变能占主导,为60％～80％,其中基质应变能基本不低于70％,塑性阶段,二者增速降低;② 将整个加卸载过程分为3个应力水平阶段:低于20％应力水平、20％～70％应力水平和大于70％应力水平,与岩石单轴载荷作用下的压密阶段、弹性阶段和塑性阶段具有一致性;③ 弹性能量指数整体呈先升后降趋势,在65％～75％应力水平时出现最大值,该应力状态下岩石启动岩爆的可能性增加,回弹变形指数整体呈降低—波动—升高—降低的趋势,反映岩石内部基质与裂隙在载荷作用下的变形特征.研究结果可为分析工程岩体稳定性及冲击危险性提供参考.

摘要： 钢丝缠绕胶管是一种由内胶层、内胶保护层、钢丝缠绕层以及外胶层这四部分组成的一种胶管,本文主要以应用于海上抽泥浆作业的内直径为152mm的四层钢丝缠绕胶管为例,介绍建立胶管有限元模型的方法、正交试验设计方法以及实验的具体结果,以期进一步提升胶管的使用寿命,希望能够为读者带来启发.

摘要： 以航空发动机涡轮盘为代表的关键热端部件在服役过程中伴随着严重的蠕变-疲劳载荷交互作用,这一直是高温结构寿命设计中的难题。然而我国对航空发动机高温热端部件蠕变-疲劳性能预测的研究起步较晚,尚未构建相对完整的材料、理论和方法体系,对结构强度与可靠性的预先研究没有更为清晰的认识。

摘要： 阐述了岩石在动静组合载荷作用下使用应变能密度定义破坏准则的适用性.分析认为,岩石破坏的应变能密度的临界值与岩石破坏之前的不可逆变形过程和外界条件有关,而不可逆变形过程主要是由于岩石的非弹性变形、损伤和其他内部耗散机制引起的,且反映静水压力的体积变形能在某些应力状态条件下的岩石破坏中是不能忽略的.提出用机械模型来反映动静组合加载下岩石单元体弹性的劣化和非弹性变形的产生以及加载速率的影响,并以机械模型为基础,求出受一维静载岩石在动载作用下破坏应变能密度的临界值.同时,根据静力预加载结构的冲击屈曲突变模型,建立了静加载岩石系统的冲击破坏模型,进一步分析了动静组合加载下岩石的破坏.最后,采用低周疲劳加载方法在Instron电液饲服控制材料试验机上进行了红砂岩中应变率下的动静组合加载破坏试验,对应变能密度准则和突变理论模型进行了验证.结果表明,理论模型与试验结果有较好的一致性.

摘要： 针对网壳结构基于性能的抗震设计,从精细化的本构模型出发,详细说明了地震作用下网壳结构有两种可能的失效模式,即动力失稳与强度破坏;并介绍了网壳结构强震失效判定的两种方法:基于模糊综合的网壳结构强震失效判定及基于应变能密度的网壳结构失效判定.另外,介绍了基于损伤积累模型的网壳结构抗震性能水准划分.在总结相关理论研究思路及研究成果的基础上,结合实际工程结构的分析经验和结果,为进一步的研究和应用提供可借鉴的方法和思路,期望提出可用于网壳结构抗震性能设计的简化指标.

摘要： 基于能量法,对17-4PH形的钢材在屈服点附近进行疲劳特性研究.通过与传统的SN,E-N法对比,对疲劳寿命预测的方法进行改进,简化基于能量法疲劳寿命预测法.同时对整个疲劳寿命区间,给出应变能密度随着循环加载次数的关系,给出临界疲劳寿命的阀值更加合理的估计.并且对17-4PH钢在临界总应变能和拉伸总应变能的合理比值做出合理解释.并且通过与试验值对比,得到基于能量法的含有待定参数的疲劳寿命预测公式.

摘要： 将应变能密度理论与白车身结构承载特性相结合,提出了车身部件的应变能密度比质量灵敏度的相对灵敏度方法.通过弯扭工况下的相对灵敏度分析,能够准确获得各个部件的承载贡献量,以指导在刚度目标下的轻量化设计.根据预定义的抗撞性能目标,对轻量化方案和原模型进行了分析对比.结果表明,轻量化方案能够在保证性能的前提下显著地降低结构质量.

摘要： 本文通过将应变梯度理论与Cauchy-Born法则进行能量等效,建立了应变梯度理论中特征尺度与微观物理参量的联系,以此给出特征尺度的物理意义。文章中以球体膨胀问题为研究对象,分别基于Cauchy-Born法则与应变梯度弹性理论求得球体的应变能密度,通过应变能密度等效获得了特征尺度关于L-J势参数、晶格常数等微观参量的物理表达式,通过分析特征尺度随变形梯度等参量的变化趋势,求解了常规面心立方(FCC)和体心立方(BCC)金属材料的特征尺度范围。结果表明:采用Cauchy-Born法则所确定的材料特征尺度的值,对于常规的面心立方金属处于1至5微米的范围,而对于常规的体心立方金属则处于300纳米至2微米的范围,面心立方金属的特征尺度较体心立方金属大一些,说明了材料的特征尺度与其微观构型密切相关。

摘要： 本文应用有限元及连续介质力学计算了平面应变条件下体心立方铁中不同取向裂纹的裂尖应力场和弹性应变能密度分布,从宏微观相结合角度分析了裂尖场分布与裂尖微结构演化的相互关联.指出裂尖塑性变形的具体形式与裂尖滑移面上分切应力的大小密切相关,并从能量角度解释了裂尖相变产生的原因,最后结合相关分子动力学研究成果探讨了裂尖奇异性区域.

摘要： 采用有限元分析方法研究不同轮胎结构设计方案对7.5R16LT轻型载重轮胎力学性能的影响。结果表明,充气状态时,3层带束层(方案2)轮胎的第2带束层帘线受力远小于2层带束层(方案1)轮胎,但第2带束层受力大于方案1；加载状态下,方案2的第1和2带束层端点和胎体层反包端点应力和应变能密度较方案1减小很多,但加强层反包端点的应力和应变能密度较方案1大；驱动和制动状态下,方案2的胎体层反包端点应力和应变能密度较方案1略小,但加强层反包端点应力和应变能密度较方案1大；方案2的肩部力学性能更好。

摘要： 本文建立不同裂纹长度的双材料界面裂纹模型,用有限元软件计算和分析界面裂纹尖端附近的应力场、位移场和应变能密度.分别利用裂尖前沿应力和裂纹面相对位移教育处双材料界面裂纹尖端的应力强度因子K,两种方法计算的K值相吻合;分析了双材料界面裂纹尖端区域应变能密度W,得知应变能密度W在界面方向最小,表明裂纹易沿界面方向扩展.

摘要： 以某型号规格轮胎为例,以有限元分析软件为工具,对4个具有不同带束层角度的设计方案进行了分析,重点考察了带束层角度对轮胎变形、带束层、冠带层的应变能密度、正应力、剪应力的影响,同时还讨论了带束层角度对轮胎偏磨的影响及偏磨产生的机理.

摘要： 建立一个轮胎结构有限元分析模型,考虑了轮胎变形的几何非线性、轮胎与地面和轮胎与轮辋的大变形非线性接触、轮胎材料的非均匀性、橡胶材料的不可压缩性和物理非线性及橡胶基复合材料的各向异性.此外,还探讨了这种轮胎有限元分析模型在轮胎结构优选中的应用.

摘要： 一种低密度高应变点的无碱电子玻璃及其制备方法，玻璃组成摩尔比为3～7％的B2O3、15～19.5％的Al2O3、54～62％的SiO2、0～20％的MgO、0～15％的CaO和0.5～2％的SrO，其中，优选参数为6.5～7％的B2O3、15～17％的Al2O3、61～62％的SiO2、0～12％的MgO、3～15％的CaO、0.5～2％的SrO，外加澄清剂SnO20.2～0.8wt％。本发明产品密度低、应变点高、热膨胀系数适当，密度为2.470～2.622g/cm3，应变点为732～770°C,热膨胀系数为26.18～34.15×10‑7/°C，可满足显示屏对高性能电子玻璃基板的要求。

摘要： 基于高密度测点应变的隧道断面收敛变形定量计算方法，属于隧道断面收敛变形监测领域。本发明构建了隧道断面高密度测点环向应变与收敛变形转换关系模型，提出了考虑挤压效应与剪切效应的隧道断面附加水平收敛变形量计算方法，利用人工神经网络理论，建立了隧道断面应变‑水平收敛变形转换模型，提出隧道多断面水平收敛变形计算方法。该方法以分布式光纤传感技术提供的高密度测点环向应变监测数据为基础，依托共轭曲梁理论与人工神经网络，建立考虑纵向弯曲附加效应的隧道断面水平收敛变形量计算方法，并建立了隧道断面应变‑水平收敛变形转换模型，解决了利用分布式光纤应变监测数据进行隧道多断面水平收敛变形计算的难题，具有良好的鲁棒性。

摘要： 一种基于高密度测点应变的隧道纵向沉降变形定量计算方法，属于隧道结构变形监测领域。本发明构建了隧道结构高密度测点应变与纵向整体沉降变形的转换关系模型，提出了考虑挤压效应与剪切效应的隧道结构附加沉降变形量计算方法，利用结构有限元模型修正算法理论，建立了考虑附加效应的隧道结构纵向沉降变形量修正值计算方法。该方法以分布式光纤传感技术提供的高密度测点应变监测数据为基础，依托共轭梁与结构有限元模型修正理论，建立考虑纵向弯曲附加效应的隧道结构附加沉降变形量计算方法，解决了利用分布式光纤应变监测数据进行隧道结构纵向沉降变形定量计算的难题，与现有方法相比，提高了基于应变测试数据的隧道结构纵向沉降变形计算精度。

摘要： 本发明公开了具有低腐蚀坑密度、低滑移线密度、以及低应变磷化铟的方法和晶片，其可以包括具有4英寸以上的直径，具有小于500cm‑2的测量的腐蚀坑密度，并具有通过X射线衍射成像测量的少于5个位错或滑移线的磷化铟单晶晶片。所述晶片可具有200cm‑2以下、或100cm‑2以下、或10cm‑2以下的测量的腐蚀坑密度。所述晶片可以具有6英寸以上的直径。测量的腐蚀坑密度为零的晶片面积可以是表面总面积的至少80％。测量的腐蚀坑密度为零的晶片面积可以是表面总面积的至少90％。

摘要： 一种基于高密度测点应变的隧道纵向沉降变形定量计算方法，属于隧道结构变形监测领域。本发明构建了隧道结构高密度测点应变与纵向整体沉降变形的转换关系模型，提出了考虑挤压效应与剪切效应的隧道结构附加沉降变形量计算方法，利用结构有限元模型修正算法理论，建立了考虑附加效应的隧道结构纵向沉降变形量修正值计算方法。该方法以分布式光纤传感技术提供的高密度测点应变监测数据为基础，依托共轭梁与结构有限元模型修正理论，建立考虑纵向弯曲附加效应的隧道结构附加沉降变形量计算方法，解决了利用分布式光纤应变监测数据进行隧道结构纵向沉降变形定量计算的难题，与现有方法相比，提高了基于应变测试数据的隧道结构纵向沉降变形计算精度。

摘要： 基于高密度测点应变的大跨径桥梁吊索索力识别方法，属于土木工程结构运营安全智能监测领域。组合应用去噪自编码器与一维深度卷积神经网络，以桥梁结构有限元模型为基础，构建大跨径桥梁主梁结构应变‑吊索索力相关模型；在此基础上，利用分布式传感光纤获取主梁结构高密度测点应变监测数据，估算大跨径桥梁所有实际吊索索力；利用大跨径桥梁部分吊索索力传感器获取的监测数据，以B样条插值方法为基础，修正大跨径桥梁所有吊索索力的估算值，实现大跨径桥梁所有吊索索力的识别。本发明解决了利用分布式应变和部分吊索索力测点实现大跨径桥梁所有吊索索力识别的问题。

摘要： 本发明公开了一种高应变率加载模式下材料瞬态位错密度的表征方法，其步骤包括：将单晶材料样品安装在高应变率动态加载装置的样品夹持区上；建立一时序控制系统并分别与高应变率动态加载装置、X射线衍射装置连接；时序控制系统包括两台数字延迟触发器、应变片、超动态应变仪与电磁阀；第一台数字延迟触发器分别连接并控制X射线衍射装置的电磁阀、白光快门；应变片粘贴在高应变率动态加载装置上，用于触发X射线衍射装置的X射线探测器；高应变率动态加载装置在电磁阀控制下发射投射物进而产生应力波，从而向单晶材料样品加载应力，X射线探测器进行曝光记录样品的瞬态衍射信号。数据分析单元根据瞬态衍射信号计算样品的位错密度。

摘要： 基于高密度测点应变的隧道断面收敛变形定量计算方法，属于隧道断面收敛变形监测领域。本发明构建了隧道断面高密度测点环向应变与收敛变形转换关系模型，提出了考虑挤压效应与剪切效应的隧道断面附加水平收敛变形量计算方法，利用人工神经网络理论，建立了隧道断面应变‑水平收敛变形转换模型，提出隧道多断面水平收敛变形计算方法。该方法以分布式光纤传感技术提供的高密度测点环向应变监测数据为基础，依托共轭曲梁理论与人工神经网络，建立考虑纵向弯曲附加效应的隧道断面水平收敛变形量计算方法，并建立了隧道断面应变‑水平收敛变形转换模型，解决了利用分布式光纤应变监测数据进行隧道多断面水平收敛变形计算的难题，具有良好的鲁棒性。

摘要： 本发明为一种总应变能密度修正的缺口件低周疲劳预测方法，主要包括(1)进行材料的拉伸性能试验，得到材料最基本的力学性能。(2)进行标准件的疲劳性能试验，得到循环应力应变曲线，建立材料的总应变能密度与疲劳寿命的方程。(3)通过有限元分析获得缺口件在不同时刻的应力分布。(4)选取缺口根部作为疲劳危险点，根据载荷作用方向提取应力数据得到危险点处的应力变程。(5)分别计算危险点的弹塑性应变能密度，根据修正系数对危险点的总应变能密度进行修正。(6)将修正后的总应变能密度带入材料的总应变能密度与疲劳寿命方程中得到预测结果。本发明解决了总应变能密度评估低周疲劳寿命时过于保守的问题，且预测精度高，稳定性好。

摘要： 本发明提供了一种基于卸载弹性应变能密度的疲劳寿命预测方法，属于金属材料疲劳寿命预测技术领域。该方法包括：获取给定的疲劳寿命实验参数，所述给定的疲劳寿命实验参数为应力、弹性应变和卸载弹性模量中的任意两个值；将所述给定的疲劳寿命实验参数代入事先建立好的待测金属材料的疲劳寿命预测模型，预测得到待测金属材料的疲劳寿命；所述事先建立好的待测金属材料的疲劳寿命预测模型为以下3种模型的任一种：和式中，Nf为循环次数，σe为弹性应变对应的应力，EU为卸载弹性模量，εe为弹性应变，Wa为疲劳能量系数，Wb为疲劳能量指数，Wa和Wb通过拟合得到。利用该方法既能预测高周疲劳实验寿命又能预测低周疲劳实验寿命，简单实用。