摘要 建立了非均匀应力场下隧洞开挖力学模型,提出了一种同时考虑黏聚力和内摩擦角弱化的应变软化模型,推导了峰后区半径、应力与位移的解析解。以桃园煤矿某隧洞为工程实例,确定了隧洞峰后区半径、地表位移和应力分布情况,讨论了平竖应力比、中间主应力、残余黏聚力、残余内摩擦角对隧洞变形的影响。研究结果表明:由于应力场不均匀,隧洞周边峰后区半径和应力分布随方向呈变化趋势;考虑中间主应力时,隧洞峰后区半径和地表位移较大;残余黏聚力和内摩擦角越大,隧洞峰后区半径和地表位移越小。
摘要:热机械特性高度依赖于定向能量沉积 (DED) 工艺的沉积策略,包括沉积路径、道间时间、沉积体积等,以及基材的预热条件。本文旨在通过有限元分析 (FEA) 研究沉积策略和预热温度对采用 DED 工艺沉积在 AISI 1045 基材上的 Inconel 718 高温合金热机械特性的影响。针对不同的沉积策略和预热温度建立了 FE 模型来研究热机械行为。采用 16 种沉积策略进行 FEA。通过比较实验和 FEA 的温度历史来估算热沉系数,以获得合适的 FE 模型。研究了沉积策略对设计的小体积沉积模型中残余应力分布的影响,以确定可行的沉积策略。此外,还研究了沉积策略和预热温度对大体积沉积设计部件残余应力分布的影响,以预测合适的DED头沉积策略和合适的基体预热温度。
在几种温度下加工后,对基于 CdHgTe 的红外探测器的机械行为进行了评估,以确定热机械负荷对残余应力和可靠性的影响。首先,依靠 SEM、X 射线微层析成像和衍射分析,对探测器的结构进行了全面表征,以便了解所有组成层(特别是铟焊料凸块)的性质、形态和晶体取向。结果特别显示了铟凸块的意外单晶外观,具有可重复的截锥形几何形状。为了获得加工后结构在工作温度范围内(从 430 K 到 100 K)的热机械响应,随后开发了一个 3D 有限元模型。正如预期的那样,数值结果显示,从高温到低温,结构中的应力梯度发生了变化,在 100 K 时,CdHgTe 中的局部高应力约为 30 MPa,这主要是由于不同层之间的热膨胀系数不匹配。它们强调了凸块的几何形状和单晶性质以及不同材料的行为规律的重大影响。
摘要:本研究旨在通过理论和实验研究来扩展对 3.2 mm 厚 Ti-6Al-4V 合金多层壁直接激光沉积 (DLD) 过程中应力场演变的理解水平。工艺条件接近于通过 DLD 方法生产大尺寸结构的条件,因此样品具有相同的热历史。开发了一种基于隐式有限元法的模拟程序,用于应力场演变的理论研究。通过使用实验获得的 DLD 处理的 Ti-6Al-4V 合金的温度相关力学性能,模拟的准确性显著提高。通过中子衍射实验测量了堆积中的残余应力场。使用平面应力方法和力-动量平衡确定了对测量应力具有决定性的无应力晶格参数。分析讨论了残余应力场不均匀性对实验测量精度和模拟过程有效性的影响。基于数值结果发现,全厚度应力分布的不均匀性在中心横截面达到最大值,而在堆积端部,应力分布几乎均匀。靠近基体的堆积端部主应力分量为拉应力。此外,计算出的等效塑性应变在堆积端部附近达到5.9%,此处沉积层已完成,而塑性应变实际上等于实验测量的DLD加工合金的延展性,即6.2%。通过力-动量平衡和平面应力方法获得的实验测得的残余应力略有不同。
在石油和天然气工业中,螺纹管接头经常用于连接套管柱、钻杆柱或生产和运输立管和管道。接头通常预紧,以便在使用过程中保持密封和安全连接并避免泄漏。锥形螺纹是一种常见的接头,为了在组装时对螺纹接头施加预紧力,需要施加一定的拧紧扭矩。拧紧扭矩加上外部载荷导致接头上出现多轴应力分布,其中螺纹接头充当应力集中器。波浪和洋流等环境会导致动态载荷作用于管道和海上结构。海上结构中最薄弱的环节是管道接头,因为接头螺纹中会产生疲劳裂纹。
在石油和天然气行业,螺纹管接头经常用于连接套管柱、钻杆柱或生产和运输立管和管道。接头通常预紧,以便在使用过程中保持密封和安全连接并避免泄漏。锥形螺纹是一种常见的接头,为了在螺纹接头组装时引入预紧力,需要施加一定的拧紧扭矩。拧紧扭矩加上外部载荷导致接头上出现多轴应力分布,其中螺纹接头充当应力集中器。波浪和洋流等环境会导致动态载荷作用于管道和海上结构。海上结构中最薄弱的环节是管道接头,因为接头螺纹中会产生疲劳裂纹。
自 1958 年 12 月以来,巴特尔纪念研究所根据合同号进行了研究。NObs-77028、NObs-84738 和 NObs-92521,以确定氢致开裂技术是否可用于研究焊件(尤其是复杂焊件)中的残余应力。利用氢致开裂技术,焊接件由具有足够延展性的钢制成,因此在焊接过程中不会形成裂纹。焊接后,焊件通过电解氢气充电,使材料变脆,以至于残余应力形成裂纹。残余应力的分布是根据裂纹模式估计的。除了实验研究外,还进行了分析研究以确定残余应力分布与裂纹模式之间的关系。
• 连接的变形行为,特别是连接边缘处的刚度跃变,导致连接长度上的应力分布不均匀,并且连接开始处的负载增加/3/。进一步的负载峰值是由齿轮齿的几何形状引起的轴和轮毂的齿根处的缺口效应产生的。在载荷引入点,各个应力最大值的叠加会导致复杂的三轴应力状态,从而促进疲劳失效/4/,在这种情况下,齿跳动至关重要。根据其几何设计和制造工艺,预计外形尺寸差异约为 2。我们的客座科学家华先生在下面的文章中介绍了第一种数值量化方法。
自 1958 年 12 月以来,巴特尔纪念研究所根据合同号进行了研究。NObs-77028、NObs-84738 和 NObs-92521,以确定氢致开裂技术是否可用于研究焊件(尤其是复杂焊件)中的残余应力。利用氢致开裂技术,焊接件由具有足够延展性的钢制成,因此在焊接过程中不会形成裂纹。焊接后,焊件通过电解氢气充电,使材料变脆,以至于残余应力形成裂纹。残余应力的分布是根据裂纹模式估计的。除了实验研究外,还进行了分析研究以确定残余应力分布与裂纹模式之间的关系。
~,~_, __ ,~_~,,---:项目~~圣安东尼奥~!tY-prafectis 一座大型高架桥,采用内部和外部肌腱混合后张法,并采用逐跨技术架设。仪器程序针对分段设计和施工领域,这些领域由于缺乏实验室和现场数据而仍然不确定,或设计师和施工人员仍在争论。不确定的目标领域是:(1) 外部肌腱的预应力损失,(2) 翼缘上的应力分布,(3) 热梯度及其影响,(4) 分段接头的行为,(5) 重端隔板行为,(6) 偏心器行为,(7) 施工和活荷载下的行为,以及 (8) 匹配浇铸期间的热梯度。每个主题都包含在一个单独的章节中,其中包括文献综述、仪器系统描述、结果展示、与当前设计方法的分析和比较,以及改进当前设计和施工标准的建议。