摘要：深部巷道大变形已成为深部煤炭安全高效开采的关键制约因素。为实现深部软弱围岩稳定性控制,提出了基于深部巷道大变形演化过程的分步联合支护方案及其理论分析模型。结果表明,深部软弱围岩呈破裂碎胀变形-损伤扩容变形-连续变形的分布特征。分步联合支护后,围岩极限承载力随锚杆和锚索等效支护力增大呈线性增大趋势,但随注浆修复系数呈指数增大趋势。锚杆和锚索支护设计时应以极限承载力所需的注浆修复系数等于1.0时的等效支护力临界条件为基准。深浅孔注浆支护时须同时考虑注浆修复系数和围岩破裂区半径。不同支护措施的协同支护参数可由破裂修复区围岩极限承载平衡条件确定。数值模拟和工程应用分析表明,分步联合支护可实现深部软弱围岩碎胀大变形控制,具有较高的工程推广应用价值。

摘要：常规的金属切削热弹塑性大变形控制矩阵一般以具体的形变点实现控制,整体精准度较低,进而导致最终的轴向控制误差增大。此次提出金属切削加工热弹塑性大变形控制方法,依据当前变形控制需求,进行热弹温度调试,采用正交处理形式,提高整体精准度,设定正交变形矩阵,设计补偿金属切削热弹塑性大变形控制模型,依据边缘修正的方式来实现大变形控制。结果表明,相比于盾构掘进速度金属切削大变形控制方法、表层改性处理金属切削大变形控制方法,此次设计的金属切削加工热弹塑性大变形控制方法所测定得出的轴向控制误差较小,在热弹塑性技术的辅助下,设计的金属切削加工大变形控制方法的使用效果更加显著、可控,针对性强。

摘要：金属曲梁结构在发生大变形情况下仍然具有良好的回弹性能,可以用作承受重复冲击系统的冲击能量吸收装置。针对由固支圆形曲梁组成的缓冲器,推导了基于半径和截面角的固支曲梁的大变形平衡方程。给出了端部压力及平板压力作用下曲梁的截面角、位形及变形能的Jacobi椭圆函数解,详细分析了简支圆形曲梁缓冲器的大变形特性及能量吸收特性。结果表明:曲梁缓冲器具有明显的非线性大变形特性和良好的缓冲吸能特性,其缓冲系数曲线有明显的极小值点;缓冲系数的极小值取决于曲梁材料、曲率半径及初始安装角度,与其数量无关。

摘要：目前运用较多的柔性运动副基本上只能产生微细变形,适用于微动领域,缺少能产生宏观尺度变形的柔性运动副。在弹性曲板变形理论的基础上设计出一种新型柔性转动副,可以满足宏观尺寸下的变形要求。通过理论分析建立其柔度矩阵,分析其转动刚度与转动误差,利用Matlab进行了理论计算,并进行了Ansys软件仿真与实体模型试验。结果表明:理论计算与仿真的转动刚度相对误差为5.6%,转动误差相对误差为3.4%,通过试验验证了转动刚度和转动误差相对角度变形的变化规律,说明对该新型大变形柔性转动副的柔度分析正确。

摘要：由于存在大变形、非连续和大体量等特点,对大型太阳电池阵的展开过程进行动力学仿真面临着巨大的数值困难。基于共旋坐标法和无转动自由度的板壳理论,考虑柔性电池基板的几何非线性效应与电池板之间的接触碰撞,建立大变形柔性太阳电池阵的多体动力学模型。对大型的太阳电池阵的展开的动力学过程进行数值仿真,并对该过程中的复杂的动力学现象进行分析。研究结果给出了不同驱动下电池基板的响应、应力分布特征以及基板之间的碰撞规律。此项研究不仅为空间站大型太阳电池阵的设计和优化提供了参考依据,也为其它大型可展开空间结构的仿真提供了一种多体动力学分析方法。

摘要：为了评价直立锁边屋面系统安装在柔性屋面结构上适应大变形能力和水密性,以苏州工业园区游泳馆金属屋面系统为例,取一个6.6 m × 6.6 m试验单元设计了大变形下金属屋面系统的足尺水密性试验,建立屋面系统的整体有限元模型分析了屋面系统在结构大变形下的应力和变形,对保证屋面系统水密性的关键构造进行了精细化有限元分析.试验和分析验证了直立锁边屋面系统具备适应柔性屋面结构大变形的变形能力,计算直立锁边角变形只有2.18°,确保了良好的水密性.

摘要：冻结法是深厚不稳定、含水地层中最主要的凿井方法,冻结壁设计理论是冻结法凿井的技术核心之一。以往的深井冻结壁(表土层厚度超过400 m)设计理论忽略冻结壁变形对其尺寸、位置的影响,既偏于不安全,又低估开挖土方量。为了考虑超深表土层内大变形的影响,采用有限应变推导出变形前冻结壁的开挖半径与有效厚度的求解公式,建立冻结壁厚度设计新理论;与数值计算结果对比,分析了地应力、冻土黏聚力、冻土内摩擦角、弹性模量等参数对冻结壁厚度与井帮位移的影响。结果表明:新理论既能解决小变形问题,又能解决大变形问题,忽略弹性应变的理论公式能适用于应变达0.15的大变形情况,新理论还能准确地计算开挖土方量,为超深表土层冻结壁设计提供理论参考。

摘要：超材料是一类新型人工复合材料或复合结构,特殊的微观或宏观内部结构设计使它们具有自然材料不具备的超常物理性质。超材料的发展经历了二维电磁超表面到三维机械、热学、声学、光学超材料的发展之后,正进入可编程、可调控的阶段,近年来涌现出各种各样具有大变形能力的超材料,以实现物理性能的设计预期与主被动适应。对大变形超材料的设计、功能、制造等方面的发展现状进行了简要的综述,分析这类超材料研究当前存在的主要问题与发展趋势,为多功能超材料的编程与调控研究提供借鉴与参考。

摘要：以航空发动机涡轮叶片为研究对象,基于有限单元法,采用六面体八节点单元,提出考虑几何非线性影响的热应力计算方法;使用B-bar和混合网格技术提高了复杂网格的求解精度;采用更新拉格朗日格式考虑了大变形条件下的几何非线性问题,使用Newton-Raphson迭代方法进行涡轮叶片热应力数值求解。通过缺口平板、立方体、悬臂梁、圆环算例,与ABAQUS对比,热应力、大变形模型的相对精度达到99%;最后讨论了考虑大变形对热应力的影响,在温度、气动、离心力载荷工况下,考虑大变形后,涡轮叶片变形量减小,热应力降低,相对计算精度提高4.67%。提出的考虑大变形的热应力数值算法,可用于涡轮叶片径向间隙设计和服役寿命评估,为航空发动机零部件精细化设计提供理论和计算工具支撑。

摘要：深入认识桩打入过程引起的桩周土体应力场变化对准确计算打入桩的竖向承载力十分重要。在有限元分析软件ABAQUS中采用大变形任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法以及状态相关莫尔-库仑砂土本构模型,模拟了室内标准模型槽试验,得到了桩循环打入过程中桩周砂土全阶段的应力变化规律,并重点分析了径向应力,验证了桩侧砂土应力水平的h/R效应(h为测点与桩尖竖向距离,向上为正;R为桩半径),获得了应力与桩尖和桩中心线相对位置的分布规律。数值模拟结果与室内模型试验实测结果较一致,验证了数值模拟方法的可靠性;有效补充了试验中难以测量的近桩侧区域的应力分布数据,可为打入桩的承载力设计理论和设计方法研究提供依据。