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本文以含单个脱层的两层复合材料简支梁为例,研究在静力荷栽作用下,脱层对复合材料层合梁应力和位移分布的影响.首先,将梁沿叠层界面切开,分别求得各层的弹性力学解.然后,用待定的竖向集中力代替脱层处层间的接触应力,并对叠层的界面条件进行重组得到新的界面方程.最后,对重组后的界面方程作Fourier展开,结合脱层接触处竖向位移相等的条件,以集中力的正负判别脱层是否真实接触,通过迭代运算,成功解决了脱层的变形干涉问题,得到了高精度的解.数值结果与商业有限元软件ANSYS进行了比较,显示出很好的一致性.

关键词: 脱层 , 复合材料 , 梁 , Fourier展开 , 接触应力 , 弹性力学解

Q235钢基体LZAS微晶玻璃/Y-TZP梯度涂层接触应力的数值模拟

龚伟 , 周黎明 , 王恩泽 , 白朝中

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2014.09.004

运用有限元软件对Hertz接触状态下Q235钢基体LZAS微晶玻璃/Y-TZP梯度涂层的接触应力进行了分析.讨论了梯度层厚度、梯度层层数和物性参数渐变方式(3Y TZP体积组分差)对涂层接触应力分布情况的影响.结果表明:涂层的径向接触应力和Mises应力的最大值位于接触中心处,最大剪切应力则位于涂层表层下方靠近接触中心处;涂层表面径向应力、整体最大Mises应力和涂层/基体界面剪应力与涂层的层数、厚度以及3Y-TZP体积组分差均有密切关系.

关键词: 功能梯度涂层 , 接触应力 , 有限元分析 , 应力分布

万能钢梁轧机立轧辊轴与轴承座孔接触应力分析

高志慧 , 赵文才 , 刘金山

钢铁研究学报

采用三维弹性接触有限元法对万能钢梁轧机立轧辊轴与轴承座之间的接触应力进行了分析,得出了接触应力的三维分布、最大值以及接触应力随轴承座孔承载厚度变化的规律,并找到了确定轴承座孔最小可行承载厚度的方法.

关键词: 万能钢梁轧机 , 立轧辊 , 轴承座 , 接触应力

某重型车辆侧减速器齿轮接触疲劳失效分析

谢俊峰 , 朱有利 , 黄元林 , 张树祥

兵器材料科学与工程 doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2009.06.022

某重型车辆侧减速器主动齿轮在使用过程中因严重的点蚀与剥落而早期失效.通过化学成分检验、硬度检测、断口分析和金相分析等方法研究该齿轮的失效机理,并采用有限元建模进行失效齿轮的接触应力分析.分析结果证明渗碳层中存在白色网状碳化物、渗碳层深度不足以及齿轮接触应力较大是造成失效齿轮接触疲劳的主要原因.

关键词: 点蚀剥落 , 网状碳化物 , 渗碳层深度 , 接触应力

基于ANSYS的车轮材料特性对轮轨接触应力的影响

魏康 , 何柏林 , 杨宜景

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.023

目的：随着我国铁路运输朝着高速、重载、低能耗的方向高速发展,高速列车轮轨承受的载荷显著增加,研究车轮材料特性(弹性模量、泊松比)对CRH3型动车组轮轨接触应力的影响,对保证列车安全性、可靠性及舒适性有重要的现实意义和应用价值。方法采用S1002型磨耗踏面轮对和60 kg/m的标准钢轨,首先对轮轨接触的模型做基本的假设,其次对模型参数、单元选择、网格划分等计算过程进行说明,最后应用弹塑性理论及有限元软件ANSYS分析轮轨接触应力。结果车轮材料弹性模量E分别为124,165,206,247,288 GPa 的情况下,轮轨接触对应的最大 Mises 应力依次为315.451,370.458,435.498,500.274,554.604 MPa,最大接触压力依次为669.264,802.328,920.832,1033.87,1135.19 MPa；在车轮材料泊松比分别为0.18,0.24,0.30,0.36,0.42的情况下,轮轨接触对应的最大Mises应力依次为468.035,450.601,435.498,422.587,415.412 MPa,最大接触压力依次为903.068,911.168,920.832,936.339,961.234 MPa。结论车轮材料的弹性模量对轮轨接触应力有显著的影响,最大Mises应力和最大接触应力的变化与弹性模量的变化呈正比关系；泊松比对轮轨接触应力也有一定的影响。

关键词: 轮轨关系 , 车轮材料特性 , 有限元法 , 接触应力

核伤突出路段的钢轨合理选用研究

袁俊 , 邓建辉 , 高洪 , 周渝 , 岳铮

钢铁钒钛 doi:10.7513/j.issn.1004-7638.2015.01.015

通过对核伤突出路段钢轨伤损特点和伤损原因的研究,以及在成昆线、陇海线的钢轨核伤突出路段进行U75V、U76CrRe热轧钢轨和U75V、PG4热处理钢轨的铺设使用试验,提出了核伤突出路段的钢轨合理选用建议.结果表明,热处理钢轨具有较好的抗疲劳核伤伤损性能,在钢轨核伤突出路段不宜使用热轧钢轨,而应该使用热处理钢轨.

关键词: 钢轨 , 核伤伤损 , 运量 , 接触应力

接触应力对车轴钢旋转弯曲微动疲劳寿命的影响

宋川 , 刘建华 , 彭金方 , 张林 , 周琰 , 朱旻昊

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2014.02.007

研究LZ50车轴钢不同过盈配合接触应力水平对旋转弯盐微动疲劳寿命的影响.分别利用光学显微镜、扫描电子显微镜对过盈配合表面的微动损伤表面和断口进行分析.结果表明,随着过盈量的增加,LZ50车轴钢旋转弯曲微动疲劳寿命呈现先降低而后升高的非线性特征,这是多轴复杂应力、配合面的接触应力、微动摩擦应力以及微动磨损交互作用的结果.

关键词: 微动疲劳 , 旋转弯曲 , 车轴 , 接触应力 , 过盈配合

六辊CVC轧机接触应力与凸度控制的有限元分析

孙静娜 , 薛涛 , 杜凤山

钢铁

为了深入研究六辊CVC轧机的带钢凸度控制能力,采用非线性弹塑性有限元法,利用大型非线性有限元软件MSC.Marc建立了六辊CVC轧机轧制过程三维有限元仿真模型。模型将辊系弹性变形与轧件弹塑性变形耦合在一起,进行统一建模与分析。运用该模型分别改变工作辊弯辊力、中间辊弯辊力、中间辊横移量进行有限元模拟,得到了工作辊弯辊、中间辊弯辊、中间辊横移对接触应力和带钢凸度控制的影响规律。所建模型与分析结果可为六辊CVC轧机的板形控制研究提供理论数据与参考依据。

关键词: 六辊 , CVC , 接触应力 , 凸度控制 , 有限元

接触应力和高温环境对Inconel 690合金微动疲劳寿命的影响

郑劲松 , 赵丽娜 , 厉淦

材料保护

核电设备中的蒸气发生器传热管材料Inconel690合金在高温高压力下易发生微动而影响其使用寿命.在Instron 8850动态疲劳试验机上采用自制的微动疲劳装置,研究了Inconel 690合金钢与同种材料对摩时的微动疲劳特性,重点考察了接触应力与环境温度对其微动疲劳寿命的影响.结果表明:当接触应力较小时,微动桥压块与试件表面间有相对滑动,微动运行于滑移区,且微动疲劳寿命随接触应力的增加快速下降;当接触应力超过80 MPa后,微动运行于混合区,当接触应力在120 MPa左右时微动疲劳寿命达到最低值;而随着接触应力的继续增大,微动由混合区向部分滑移区转变,疲劳寿命呈上升趋势;环境温度的升高加速了微动接触界面的氧化并可导致疲劳寿命下降;当温度超过300℃时,微动疲劳寿命接近最低值且不再随环境温度的增加而发生明显下降.

关键词: 微动疲劳 , Inconel 690合金 , 接触应力 , 环境温度 , 蒸汽发生器 , 疲劳寿命