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关键词： 车架   疲劳裂纹   应力   分析  

摘要： 某系列轻型载货汽车是东风汽车股份有限公司自主开发的装载质量2 t、驾驶室外宽1 880 mm、适用于中短途运输的车型。该车型车架在总行驶里程1万~2万km范围内,在使用条件恶劣的山区出现疲劳裂纹。利用材料力学理论对车架进行了静应力分析,用大型有限元分析软件HyperWorks对车架疲劳裂纹产生的原因进行了精准分析,提出了改进临时方案和永久方案,最终经过试验验证和市场检验,用户反映良好,达到了改进预期效果。建立了车架有限元计算模型,进行了静应力分析,得到车架在各静工况下的应力分布。根据车架实际工况载荷进行加载的有限元计算结果,分析出车架疲劳裂纹过早产生的原因。对已发生问题和投入市场的车架给出了临时方案,对未来待生产车架给出了永久方案。对某系列轻型载货汽车车架所采用的分析方法和过程,适用于轻型汽车车架的设计和分析。

关键词： 激光技术   激光沉积修复   镍基高温合金   液化裂纹   液膜   应力  

摘要： 针对高裂纹敏感性K424镍基高温合金薄壁件难修复现状,采用低裂纹敏感性的GH4169镍基合金粉末在K424高温合金基板上进行激光沉积修复,对过程中产生的裂纹特征和开裂机理进行了研究。结果表明:修复时,裂纹首先在基材的热影响区萌生,然后分别向沉积区和基材内部扩展。这些裂纹呈现出曲折的沿晶界开裂特征,具有典型的液化裂纹形貌。经形貌分析和成分分析发现,晶界上的液膜主要来源于晶界上较大尺寸的在激光作用下未完全熔解的γ'相与γ相发生共晶反应,在热作用下形成液膜。此外,碳化物、硼化物等低熔点相在高温下熔解发生富集,促进了高温下液膜的形成。通过Simufact Welding软件所建立的数值模型验证了修复过程中的应力场和温度场,其中热影响区附近存在较大的应力场,是裂纹形成的驱动力。因此,在热影响区内,晶界上液膜的产生和较大应力的存在为液化裂纹的形成提供了条件。

关键词： 数值模拟   褶皱区域   应力   矿压控制  

摘要： 基于地煤大同有限责任公司某煤矿12515工作面,针对褶皱区域在强采动影响区下巷道围岩稳定性和工作面顶板控制问题,通过分析工程实际情况并构建模型,对工程进行数值模拟,研究了原始岩层应力状态下褶皱区域岩体的应力分布,以及邻近工作面开采后采空区的应力变化。进一步探讨了在背斜开采、背向斜过渡和向斜开采等不同阶段中采场应力的演变规律,并提出了相应的褶皱区域开采岩体控制策略。具体策略包括使用高分子化学注浆技术加固岩体、加强回采巷道顶板的支护以及在控顶区域实施矿压控制技术。这些综合措施确保了12515综合开采工作面在通过褶皱区域时的安全和稳定性。实际应用结果表明,这些措施有效支持了工作面的稳定开采,施工过程中未发生任何坍塌或岩体脱落事故。

关键词： 高层建筑   钢桁架   转换层   监测   有限元分析   应力   变形  

摘要： 钢桁架转换层作为一种重要的结构形式,在高层建筑中起着承载和转换作用。因其自重较小、施工速度快且能提供较大室内空间,被广泛应用于新型高层住宅、写字楼等建筑。钢桁架转换层与两侧核心筒竖向刚度差异较大,在上部荷载及两者之间竖向变形差作用下,转换层两侧连接处及关键杆件承受较大压力并发生变形,这对施工安全及整体结构稳定性提出了严峻挑战。依托秦皇岛金梦海湾二期住宅工程,对钢桁架转换层关键部位及杆件布置应变、变形测点,在施工过程中实时监测;采用有限元软件MIDAS Gen对整体结构进行三维建模,考虑混凝土收缩徐变等参数,对钢桁架转换层上部结构进行施工过程仿真分析,并将模拟结果与实际监测数据进行对比。结果表明:在上部楼层施工过程中,最大应力位于第1榀桁架跨中腹杆,钢桁架转换层整体应力低于构件屈服应力,具有足够的安全储备以承受后续施工荷载;最大竖向变形位于第2榀桁架跨中位置,处于合理范围内;钢桁架转换层测点应力、变形模拟值与监测值吻合较好,验证了仿真方法的准确性。

关键词： 压力管道   应力检测   应力分析   有限元分析  

摘要： 在役压力管道在运行过程中,面临着各种各样的腐蚀缺陷威胁,由于压力管道量大,应用领域广泛,一旦发生失效事故,严重危害人民群众的生命财产安全,给企业带来不良影响和经济损失。准确且及时地对含缺陷的压力管道进行应力分析及安全评定是确保管道安全运行的有效措施。通过研究在各类载荷影响下的应力分布情况,综合考虑材料的强度、韧性、加载方式、工况变化、管道连接件和支撑结构等设计因素,形成有效的数据分析办法,给出相关合于使用评价结果。

关键词： 牙根纵裂   根管直径   根管预备   有限元分析   应力分析  

摘要： 目的:分析下颌第一前磨牙根管直径并利用有限元分析法模拟3种不同预备方式下牙本质的应力分布,为临床下颌第一前磨牙根管预备策略提供依据。方法:选择21例锥形束计算机断层扫描(CBCT)图像资料完整的患者,将CBCT原始数据DICOM格式文件导入Mimics 21.0软件,测量距下颌第一磨牙根尖孔3、6、9和12 mm处根管直径并分段计算根管锥度,在此基础上构建牙体组织和牙周组织三维有限元模型,分为对照组、最大直径预备组、均匀预备组和0.06锥度器械预备组。在ANSYS Workbench 17.0有限元分析软件中,对各组颊尖舌斜面分别施加200 N载荷,分析各组下颌第一前磨牙牙本质所受应力。结果:距离下颌第一前磨牙根尖孔3~6 mm段、6~9 mm段和9~12 mm段的根管锥度分析,近远中向距根尖孔3~6 mm根管锥度基本相同;颊舌向距根尖孔6~9 mm段根管锥度平均为0.29,大于根尖1/3和根上1/3。在相同的载荷下,各组下颌第一前磨牙牙本质的应力峰值依次增大,分别为4.693 6、16.304 0、14.278 0和18.682 0 MPa。最大直径预备组受力集中于根管壁且应力最大,均匀预备组受力集中于牙根表面且各截面应力均小于最大直径预备组,0.06锥度器械预备组应力集中于根尖1/3牙根表面。结论:下颌第一前磨牙根管具有椭圆形变锥度的特殊形态,近远中向和颊舌向根管直径与锥度相差较大,不同预备方式对根管壁的应力不同,均匀预备扩大根管的预备方式最佳。

关键词： 交叉性学科   工程力学   自然科学领域   生物工程   征稿简则   土木工程   信息与控制   最新研究成果  

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。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。

关键词： 活塞   动力学   危险截面   应力  

摘要： 自转式空气锤作为一种新型气体钻井用井下动力工具,通过边冲击边旋转来破碎岩石。自转式空气锤在试验过程中活塞出现了多次断裂现象。文章通过对自转式空气锤活塞实际断裂情况分析,运用动力学仿真分析活塞冲击钎头过程中的受载情况,根据仿真结果再对活塞结构进行优化,以提高活塞强度,优化后的结构在整个撞击行程中,结构受力呈现下降的趋势,尤其在0.6 ms时刻下降最为明显,即改进后的结构比改进前的结构应力降低了43.9%,改善效果明显。在后续的自转式空气锤现场试验中未出现活塞断裂情况,验证了动力学仿真和结构优化效果。

关键词： GaN on Si   离子注入   应力   RF loss  

摘要： 文章研究了低能氮离子注入对AlN/Si(111)外延结构射频损耗的影响。通过对Si衬底进行氮离子注入处理,实现了对AlN/Si (111)外延结构射频损耗的显著抑制。结果表明当离子注量和能量分别为2×10^(16) ions/cm^(2)和50 keV时,样品射频损耗为-0.43 dB/mm@30 GHz,相比于未离子注入的样品,降低幅度高达50.5%。此外,Raman光谱测试结果显示AlN/Si (111)外延结构的射频损耗对AlN层的应力状态有很强的依赖,减小AlN层张应力有助于降低射频损耗。

关键词： 超高速激光熔覆   细长活塞杆   温度   应力   变形  

摘要： 目的针对细长活塞杆在超高速激光熔覆过程中产生变形的问题,开展热-结构耦合的数值模拟和试验研究。方法采用高斯热源和单向耦合方式,建立细长活塞杆超高速激光熔覆的热-结构耦合仿真分析模型,探讨活塞杆在不同功率和扫描速度下瞬态温度和应力分布的演化过程。构建超高速激光熔覆细长活塞杆变形的试验测试方案,提出9组激光熔覆工况参数,并将试验测试结果与有限元仿真进行对比。结果在激光功率相同时,熔池形貌随扫描速度的增大而发生变化,其等温线呈现彗星状,活塞杆表面上的温度变化曲线要经历3个峰值,然后冷却至室温,最后趋于稳定。熔池区域的等效应力值最大,且会随激光光源的轴向移动而发生演化,而涂层与基体结合界面处的等效应力在极短时间内会经历先升后降的多次循环,然后趋于稳定。沿活塞杆轴向的等效应力呈现两端高、中间低且顶尖端最大的趋势,等效应力值均随激光功率的增加而增大,其应力差值与活塞杆的变形量相对应。当功率为3500 W、扫描速度为25 m/min时,应力差值最小,且变形量也最小。结论热应力是引起活塞杆轴向应力分布变化的主要影响因素,轴向等效应力的差值决定着活塞杆变形量的大小,所得结论可为细长轴类零件表面处理的超高速激光熔覆工艺参数选取提供指导。