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关键词： 悬臂梁   弹性力学   线性荷载   应力   变形  

摘要： 采用材料力学方法求解悬臂梁问题往往无法得到其挤压应力和内部任意一点的变形。根据材料力学、弹性力学相关理论对受任意线性荷载下的悬臂梁进行分析,提出了满足相容方程和边界条件的应力函数表达式,采用半逆解法得到了悬臂梁的应力和位移解,同时从理论和实际应用两个方面将其与材料力学和有限元模拟结果进行对比,结果表明悬臂梁的挠度、横截面正应力、剪应力与材料力学和有限元计算结果基本一致,挤压应力沿梁横截面高度呈三次曲线形式分布,大小与有限元模拟结果相差不大,验证了推导结果的正确性和优越性。

关键词： T形刚构桥   应力   位移   仿真分析  

摘要： 悬臂浇筑法是目前大跨度梁桥的主要施工方法,在悬浇法施工中主梁的挠度和应力随施工的进行不断变化,随着主梁悬臂长度的增加,悬臂根部处主梁的应力、悬臂端侧主梁的挠度均不断增加。为有效评估悬浇施工过程中的结构状态确保结构安全,以广州市东部固体资源再生中心环一路高架桥主桥2×70 m跨的预应力混凝土T形刚构桥为工程背景,采用midas Civil软件建立其有限元模型,计算分析了桥梁从墩身施工到成桥各施工阶段的应力及位移,结果表明:(1)长悬臂阶段随着悬臂长度的增加,悬臂端下挠值急剧增长,施加节段预应力能够有效抵消混凝土自重对挠度的影响,现场施工时应采取措施尽量减小预应力损失;(2)施工过程中主梁顶、底板应力均在规定限值范围内,悬浇施工过程中结构安全,成桥状态下主梁全截面受压且具有较大的应力储备。

关键词： 从动齿轮   模具   模锻成形   温度场   应力场  

摘要： 针对某地铁从动齿轮模具磨损、开裂现象,利用软件数值模拟从动齿轮的模锻成形,对成形过程中下模的温度场、应力场进行研究。发现下模的温度分布主要集中在型腔表面及近表层10 mm范围内,在模锻过程中下模辐板型腔和中心凸台温度很高,该区域最易发生高温磨损;模锻中下模的等效应力主要分布在下模中心凸台内部;模锻后期下模轮缘型腔等效应力急剧增加,轮缘型腔根部圆角处等效应力达到1930 MPa,该区域最易发生开裂失效。提出了相应的改善措施,以提高模具寿命。

关键词： 智能   线性   应力   波动  

摘要： 高炉炼铁是钢铁生产的重要环节,高炉炉容不断大型化、冶炼风温、风压、风量持续提升。热风炉换炉操作时,应力波动峰值高达20×106牛顿,存在波纹补偿器爆炸、出口炉壳烧穿、热风总管断裂等风险,已经成为高炉热风系统安全运行痛点。数字化技术发展,实时准确采集高炉热风管系应力波动数据,应用PLC精准控制技术,针对高炉炼铁热风炉交替换炉的特殊工艺,采用智能控制实现高炉热风换炉应力平稳线性上升,解决了热风换炉过程冲击压力导致的设备频繁破损技术难题,也为低碳炼铁技术进步提供有力保障。

关键词： 国家自然科学基金   交叉性学科   会议论文   保密规定   工程力学   自然科学领域   一稿多投   不良行为  

摘要： 《哈尔滨工业大学学报》主要报道自然科学领域的基础理论、工程技术与应用方面的最新研究成果,欢迎省(部)级以上政府基金(国家自然科学基金、863、973、博士点基金等)资助论文。报道方向包括航天、机械、能源、动力、材料、电气、电子、信息与控制、计算机、化工、生物工程、土木工程、市政环境、暖通空调、道路、桥梁、交通工程、工程力学及有关交叉性学科。投稿要求1.原创性论文,有创新性,主题明确、结构完整、论据可靠、论证合理、层次分明、逻辑严密、文字精炼、可读性强。2.投稿具有合法性,不存在抄袭、剽窃、篡改等不良行为;来稿未在任何正式出版物上刊载过(网上可检索到全文的会议论文也包括其中),不允许一稿多投。3.请严格遵守国家有关保密规定,不泄漏国家机密。

关键词： 土壤   裂隙   应力   紫色土   响应面法   几何尺寸效应   平均开裂应力  

摘要： 紫色土是一种广泛分布于三峡库区的农业土壤,易在降雨-蒸发循环作用下产生干缩裂隙,严重影响土壤的水力和力学性能,并加剧水土流失等自然灾害的发生。几何尺寸是影响紫色土裂隙发育的主要因素,基于响应面设计对13组不同厚度和直径的紫色土泥浆试样开展室内干燥试验,利用数字图像处理技术和形态学算法进行裂隙形态参数的定量表征。结果表明:1)几何尺寸对干缩裂隙的面积率、长度密度、平均宽度密度和分形维数影响极显著。厚度是影响裂隙面积和形态不规则性的主要因素,而直径对裂隙长度和宽度发育的影响较厚度更加明显。并且直径和厚度对裂隙率、平均宽度密度及分形维数存在交互影响作用;2)裂隙形态主要呈“T”型,含少量“I”和“Y”型,厚度越小,裂隙分布越密集,裂隙网络越不规则。直径越小,裂隙网络越单一,裂隙朝着土体边缘分布。单根裂隙面积占比的概率密度随着裂隙面积的增大呈指数型衰减,频率分布符合Expdec函数曲线形式;3)裂隙发育存在明显的几何尺寸效应,其平均开裂应力随着直径的增大以幂函数曲线形式减少,厚度的增大将削弱直径对平均开裂应力的几何尺寸效应。研究结果对三峡库区紫色土裂隙形态和发育机制的认识具有一定参考意义。

关键词： 金刚石薄膜   硬质合金   结合力   应力  

摘要： 为了解决在高钴硬质合金表面难以生长高结合力金刚石薄膜的问题,采用Cr/CrSiN膜为过渡层,用热丝化学气相沉积法在硬质合金上沉积纳米金刚石薄膜(NCD)、亚微晶金刚石薄膜(SMCD)和微晶金刚石薄膜(MCD),并对其结合力进行研究。结果表明:采用Cr/CrSiN过渡层可在高钴硬质合金表面沉积出结合力优异的金刚石薄膜,NCD的结合力最优,SMCD的结合力次之,MCD的结合力最差;当金刚石薄膜晶粒变大时,因金刚石薄膜韧性变差且过渡层碳化严重,金刚石薄膜的结合力变弱。

关键词： 专业基础课   工程力学   五星教学模型   混合式教学  

摘要： 立足教书育人的根本任务,培养应用型和创新型人才。以专业基础课程——工程力学课程为例,针对现阶段所面临的教学痛点问题,以“学生为中心”和教师“教学”为主题,以教师开课前教学准备分析、教学过程中的课前准备活动、课中教学活动、课后辅导活动、课程结束后反思总结为主线,构建基于混合式教学工程力学课程五星教学模型。经实际教学操作,该模型能有效提升学生力学思维,是培养学生实践和创新能力的有效途径之一。

关键词： 前交叉韧带重建   急停起跳   股骨软骨   半月板   应力   有限元分析  

摘要： 背景:已有研究分析了前交叉韧带重建患者术后完成不同动作时健患侧运动学、动力学等运动特征,假设前交叉韧带重建术后患者在完成急停起跳动作时健侧前交叉韧带von Mises应力较患侧高,半月板和股骨软骨的von Mises应力较患侧低。目的:通过探究前交叉韧带重建患者健患侧膝关节软组织的应力响应特征,以期为降低该人群发生前交叉韧带二次损伤及慢性膝关节骨性关节炎等继发性损伤提供参考。方法:运用红外光点运动捕捉系统(Nokov)和测力台(Bertec)采集前交叉韧带重建患者急停起跳时膝关节运动学和动力学特征,通过欧拉角计算方法和逆动力获得膝关节三维角度和三维力矩参数,并将膝关节三维角度和力矩作为边界和加载条件分别载入健患侧膝关节有限元模型,进行数值仿真,比较健患侧膝关节内部结构在实际运动载荷下的应力分布情况。结果与结论:①在水平向后第一地面反作用力峰值时刻,患侧膝关节屈曲角、内收角明显大于健侧,且健侧垂直地面反作用力高于患侧。此外,健侧垂直地面反作用力峰值出现在急停起跳阶段的4%-6%,而患侧出现在急停起跳阶段的15%-17%,表现出健侧腿较患侧先着地的运动模式。②有限元分析显示健侧前交叉韧带von Mises应力峰值高于患侧(28.47 MPa vs.13.18 MPa),且健侧最大应力出现在前交叉韧带后束部位,而患侧分布于前交叉韧带前侧股骨端;此外,患侧股骨软骨(12.16 MPa vs.5.342 MPa)和半月板(17.35 MPa vs.16.18 MPa)von Mises应力峰值均大于健侧,对应的最大应力峰值分别位于股骨远端关节软骨外髁边缘处和外侧半月板前角边缘。③有限元模拟得出前交叉韧带重建患者健侧发生前交叉韧带损伤风险较患侧前交叉韧带二次损伤风险可能更大,进一步由于患侧股骨软骨和半月板产生较高的应力可能会加重膝关节骨性关节炎的发展;研究结果提示前交叉韧带重建患者进行康复训练时不仅需关注患侧的康复训练,健侧异常的运动模式和代偿反应亦不容忽视。

关键词： 矩形截面悬臂梁   斜弯曲   应力分析   叠加原理   电测法  

摘要： 以矩形截面悬臂梁为研究对象,研究其斜弯曲时的应力分布和中性轴位置。首先分析了矩形截面悬臂梁自由端受倾斜力作用时的挠度,定义了斜弯曲的概念;然后对矩形截面悬臂梁斜弯曲进行应力分析和中性轴位置分析,得到了矩形截面悬臂梁斜弯曲时正应力的计算公式和中性轴位置方程;最后采用电测法实验,探讨不同夹角φ对矩形截面悬臂斜弯曲梁正应力大小的影响。结果表明:随着作用力F的方向与z轴平行轴夹角的不断增大,各测点应力的理论值和实验值的相对误差越来越大。矩形截面悬臂梁斜弯曲时任一横截面形心合力方向不一定垂直于中性轴,并且由于切应力很小,其对弯曲梁强度的影响往往忽略不计。