摘要：结合线性啁啾光纤布拉格光栅(CFBG),设计了一种基于激光拍频实现应力测量的传感装置。系统采用CFBG的时延改变谐振腔的腔长的方法,把波长变化转化为腔长变化,不同于以往改变腔长的方法,达到波长解调实现传感测量的目的。对线性CFBG的时延谱进行了测量,并对系统结构和测量原理进行了详细的阐述,对测量结果和精确度也进行了分析与计算。谐振腔长变化可达到6.2cm,腔长变化值与腔长比达到2.55%,使应力测量精度可以提高到10^(-7)N。

摘要：利用复变函数的方法,研究了双向挤压应力作用下的正交各向异性围岩中的深埋非圆形衬砌隧道,得到了围岩和衬砌中级数形式的应力函数,从而得到应力和位移的解析解。以工程中常见的双线隧道作为算例,给出了沿衬砌内外边界的应力和位移的解析解。可以看出,解析解满足界面完全接触条件和边界条件,在对称轴上满足对称条件。并利用有限元软件ANSYS给出了应力和位移的数值解,与解析解吻合性很好。研究结果还表明:衬砌内外边界的切线方向正应力变化趋势不一致,内边界的最大值约为外边界的2倍,发生在拱脚。衬砌内外边界的位移变化趋势一致,且数值接近。最大沉降发生在拱顶,最大隆起发生在拱底,最大水平方向位移发生在拱腰处。在隧道的设计时,要注意使衬砌内边界上这些位置的应力和位移满足要求。

摘要：广泛用于LNG等输送的高真空多层绝热(HV-MLI)低温管道常使用波纹管膨胀节来补偿其内管的冷缩变形,波纹管由于工作在深冷环境中且要承受液体内压,在实际使用过程中常出现断裂进而导致整个管道失效。为此,介绍了HV-MLI低温管道的基本结构,建立了波纹管有限元模型,在HV-MLI低温管道输送LNG、LO_2及LN_2的不同工况下对波纹管进行了应力非线性有限元计算,分析了轴向位移载荷及内压载荷分别作用下的波纹管响应状况,并结合国家标准GB/T 12777—2008对所用波纹管进行了强度及疲劳寿命校核。结果表明:(1)波纹管满足HV-MLI低温管道使用要求;(2)输送LN_2工况时波纹管等效应力最大,波纹管波峰内表面为危险点,此时可以考虑适当降低介质输送压力;(3)轴向位移载荷引起的波纹管子午向应力远超过材料的屈服极限,是引起波纹管疲劳损坏的主要因素,在管道设计及使用时应严格控制其数值。

摘要：为研究隧道工程中常见的非圆形毛洞围岩的应力和塑性区分布,采用复变函数方法,得到平面应变状态下受双向挤压应力作用的毛洞围岩应力解析解,并将其代入Drucker-Prager屈服准则,估算围岩的塑性区范围。以工程中常见的大断面双线铁路隧道为例,先通过搜索边界映射点的方法得到隧道毛洞的映射函数;再求得隧道毛洞附近围岩的应力分布,对推导出的非圆形隧道毛洞围岩应力解析解的正确性进行验证;最后分竖向挤压应力较小与较大2种情况,讨论侧压力系数对隧道毛洞围岩塑性区的影响。结果表明:离毛洞边4倍毛洞宽度处,应力值稳定,趋于所加荷载;当竖向挤压应力较小或较大时,侧压系数的改变分别会影响塑性区的位置或形状;拱腰处塑性区主要由竖向挤压应力产生,而拱顶与仰拱处塑性区则主要由水平挤压应力产生;在隧道设计和施工过程中,当围岩侧压系数较小或较大时,须分别在拱腰、拱顶与仰拱处加强支护。

摘要：由于膜盘联轴器壁厚极薄,工作时变形较大,非线性较明显,运用小变形条件下的弹性力学方法求解应力应变会有较大误差.考虑到联轴器纯扭转的轴对称性及膜盘轮缘轮毂厚度远较盘面厚度大等特点,可假设膜盘轮缘与轮毂完全刚性,膜盘盘面圆半径变形前后不变并运用其他通用的力学假设,就可对大变形纯扭转条件下膜盘联轴器的应力应变进行分析求解,得出任意膜盘型面应力应变的分析解.对双曲线型、梯型及等厚度型三种典型的膜盘型面的计算结果表明:双曲线型面是膜盘抗扭的理想型面,其应力分布完全均匀,无应力集中现象.对双曲线理想型面的偏离越大,膜盘应力越向内缘集中,变形加大.这为膜盘联轴器的设计提供了重要的理论依据.

摘要：超声临界折射纵波(LCR波)法是无损检测工作状态下结构应力的有效方法。超声LCR波法是敏感测量方法,温度直接影响超声波的传播速度,也会引起超声换能器的尺寸变化。根据超声波测量应力的基础理论-声弹性理论,分析声弹性系数和零应力下飞行时间与温度的定量关系,得到超声波测量应力的温度补偿公式,通过试验测量不同温度下超声LCR波飞行时间。结果表明温度对超声LCR波测量应力的影响归结于温度对超声LCR波传播声程的影响,温度越高超声LCR波传播的有效声程越长;设计的一发两收超声换能器可有效地消除声楔块和耦合剂的影响,将温度的影响程度降低至10%,可显著提高测量精度和稳定性;试验测量与理论计算得到的飞行时间与温度关系有着良好的一致性,充分验证了补偿公式的准确性。

摘要：推导内外压载荷下梯度材料球罐与时间相关行为的解析公式,在此基础上分别分析弹性梯度分布和蠕变梯度分布对球罐蠕变应力应变的影响。计算结果表明弹性参量的梯度变化只对蠕变初始阶段应力分布有影响,当蠕变应力达到稳态值后,球罐中的应力水平将只取决于蠕变参量的梯度分布:而蠕变应变分布则同时与材料的弹性和蠕变两种梯度变化有关。就降低梯度材料球罐蠕变应力应变值进行探讨,为梯度材料球罐的结构设计和优化提供基本的理论依据。

摘要：对Abaqus软件进行二次开发,采用旋转载荷法设置热流密度、法向载荷、切向载荷以及轮轨间的接触传热作用,在车轮表面设置对流换热和热辐射作用,基于热-机械耦合仿真得到了不同制动规程条件下踏面温度、应力和应变的动态变化及其分布特性,在此基础上回归得到了车轮踏面最高温度及制动结束温度与制动工况参数之间定量关系,并给出了制动过程踏面温度最高点温度变化曲线模型以及热应力预测模型。结果表明:轴重、制动初速度和减速度每增加5 t、20 km/h和0.1 m/s^(2),踏面的最高温度分别增加约90℃、120℃和26℃;25 t、100 km/h、0.7 m/s^(2)制动工况下,径向应力辐达625 MPa,切向应力最大值为-713 MPa,最大径向、切向塑性应变分别为-5.47‰和-3.37‰,最大热应变为5.178‰,热应力范围为433 MPa。

摘要：预应力锚索复合土钉支护是复合土钉支护中常用而有效的一种方法,目前对该支护方法的作用机制进行系统分析的不多,对其进行现场测试研究的也较少。首先对预应力锚索复合土钉支护的作用机制进行分析,然后通过现场测试和有限元模拟,对预应力锚索复合土钉支护作用时土钉锚索的内力和基坑的位移进行研究,揭示了预应力锚索复合土钉支护的内力和变形特征。测试和模拟结果表明:(1)实测值和有限元模拟结果较为吻合;(2)在预应力锚索复合土钉支护作用下,被支护土体弹性模量和黏聚力等力学参数将得到较大提高;(3)土钉的内力和变形具有开挖效应;(4)采用预应力锚索可以分担更大的土压力,并可减缓土钉内力的增长速度;(5)使用该方法时作用于面层的土压力并不显著;(6)基坑水平位移呈上下小、中间大的鼓状分布,垂直位移的分布规律和使用传统方法的结论基本一致,但水平位移和垂直位移均得到较好的控制;(7)预应力锚索复合土钉支护技术可以逐步增加支护结构的支护能力,较好地满足了基坑受不确定因素和施工过程因素的影响。研究结果可以为预应力锚索复合土钉支护方法的设计和施工提供科学的依据。

摘要：利用有限元法对脉冲激光毛化过程的温度场、应力场进行了数值模拟,研究了不同激光参数对表面温度场与应力的影响,计算并讨论了温度梯度的影响,数值计算结果通过实验进行检验。结果表明,激光功率对不同深度处点的最高温度和温度梯度有决定性的作用,深度方向的温度梯度远大于其它两个方向的温度梯度。另外,提高基体预热温度能降低毛化点表面的温度梯度,有效降低表面的残余应力。在激光毛化光路设计中,利用脉冲激光对毛化点进行预热非常有必要。温度与应力的计算结果与实验基本一致。