鑲嵌塊單搭接接頭應(yīng)力分布數(shù)值分析

利用有限元方法研究了偏軸單搭接膠接接頭和同軸單搭接膠接接頭的力學(xué)性能。結(jié)果表明,同軸單搭接膠接接頭可以使接頭搭接末端的彎矩變?yōu)榱?進而有效地降低剝離應(yīng)力的峰值,減輕剪切應(yīng)力的集中程度,是一種較為合理的膠接接頭形式。

運用有限元法研究了偏軸、同軸和折曲型等三種單搭接膠接接頭的工作應(yīng)力分布規(guī)律。結(jié)果表明:與其他兩種接頭相比,折曲型單搭接膠接接頭可有效降低搭接區(qū)端部的剝離應(yīng)力和剪切應(yīng)力峰值;在數(shù)值分析所用參數(shù)及條件下,i型折曲接頭的剝離應(yīng)力降幅超過了75%,其他峰值應(yīng)力的降幅也超過了45%～50%,并且應(yīng)力分布趨于均勻;i型折曲接頭使出現(xiàn)應(yīng)力峰值的位置從搭接區(qū)的端部轉(zhuǎn)移至中部,從而顯著提高了接頭的承載能力,是一種優(yōu)于普通同軸接頭的膠接接頭形式;對于受剪切載荷作用的接頭而言,采用ii型折曲接頭更為合理,可進一步提高接頭承受剪切載荷的能力。

鋁合金在采用對接接頭膠接時能保證連接強度,但其應(yīng)力分布不容易分析.通過數(shù)值分析方法,在ansys軟件平臺中通過搭建兩種不同形式的鋁合金對接接頭,研究模型彎曲時其應(yīng)力分布情況.膠層應(yīng)力在兩端部分波動較大,在中間應(yīng)力分布比較有規(guī)則,x、y與第一主應(yīng)力與膠結(jié)長度幾乎成線性分布,而膠層的平均應(yīng)力關(guān)于膠層的中點位置幾乎呈現(xiàn)對稱的拋物線分布.基于以上規(guī)律可以為鋁合金在受到載荷時對接頭的設(shè)計提供一定的方法和建議.

用彈塑性有限元法研究了被粘物上臺階高度和長度對鋁合金單搭接接頭膠層中應(yīng)力分布的影響。結(jié)果表明,被粘物自由端內(nèi)側(cè)的臺階使搭接區(qū)接頭端部處的應(yīng)力峰值顯著下降,應(yīng)力向搭接區(qū)中部轉(zhuǎn)移;膠層中應(yīng)力峰值大體上隨著臺階高度的增大而降低,隨臺階長度的增大而向中部轉(zhuǎn)移;當臺階高度為0.5mm而臺階長度為4.5mm時,接頭上膠層中應(yīng)力分布較好。

目的研究光斑搭接率對激光沖擊處理后殘余應(yīng)力分布的影響。方法采用不同的光斑搭接率對aisl202不銹鋼焊接接頭進行激光沖擊處理．利用x射線衍射法測定激光沖擊強化后的殘余應(yīng)力。結(jié)果隨著光斑搭接率的增加，殘余應(yīng)力場得到增強，并且應(yīng)力分布更加均勻。搭接率由50％增加到80％，平均橫向殘余壓應(yīng)力增加了20％，波動減少了30％；平均縱向殘余壓應(yīng)力增加了30％，波動減少了13％。結(jié)論提高光斑搭接率可以優(yōu)化激光沖擊處理后焊接接頭的應(yīng)力分布。

運用有限元法研究了折曲長度對膠接接頭應(yīng)力分布的影響,結(jié)果表明,采用折曲的搭接方式能改善接頭的應(yīng)力分布,提高接頭的承載能力;在一定范圍內(nèi)折曲長度增大,應(yīng)力流線發(fā)生改變;接頭應(yīng)力分布越均勻;折曲長度取20mm時,接頭界面以及膠層應(yīng)力的分布較為理想。

膠接是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)主要連接方法之一,對膠接接頭進行應(yīng)力分析是保證復(fù)合材料安全性、耐久性的關(guān)鍵。在初步設(shè)計階段,一般采用解析方法對膠接接頭進行應(yīng)力分析及參數(shù)研究。針對復(fù)合材料雙搭接和單搭接膠接接頭,在tsai等人的理論分析方法(tom方法)基礎(chǔ)上,提出了一種改進的搭接接頭剪應(yīng)力分析方法,該方法考慮了被膠接件的剪切變形,認為被膠接件只有在靠近膠層的半個厚度上產(chǎn)生剪切變形,剪應(yīng)力沿該半厚度呈線性分布。算例分析結(jié)果表明:本文方法比現(xiàn)有的分析方法更接近于有限元模擬結(jié)果,可用于估算復(fù)合材料膠接接頭剪應(yīng)力分布。

運用固有應(yīng)變法研究了六個固有應(yīng)變分量分別對搭接接頭焊接角變形的影響.采用熱彈塑性有限元法計算出搭接接頭的六個固有應(yīng)變分量和角變形,并以各個固有應(yīng)變分量作為邊界條件,對搭接接頭的有限元模型進行彈性分析,計算出各個固有應(yīng)變分量對應(yīng)的角變形.結(jié)果表明:搭接接頭焊接角變形的產(chǎn)生主要是由焊縫及其附近區(qū)域與焊縫平行的平面內(nèi)垂直于焊縫方向上不均勻分布的固有剪切應(yīng)變分量引起的.

采用彈塑性有限元法,研究了被粘物自由端外側(cè)、內(nèi)側(cè)斜削角度對鋁合金單搭接折曲接頭中應(yīng)力分布的影響。結(jié)果表明:被粘物自由端經(jīng)外斜削處理后,膠層中間段的各應(yīng)力分布無明顯變化;外斜削角度越大,剝離應(yīng)力峰值越高;被粘物自由端經(jīng)內(nèi)斜削處理后,內(nèi)斜削角度越小,膠層端部的軸向應(yīng)力峰值、剪切應(yīng)力峰值越小,但剝離應(yīng)力峰值越大。綜合考慮膠層中部的應(yīng)力分布情況,選擇內(nèi)斜削角度為5°時較適宜。

由于鋼筋的綁扎搭接接頭傳力可靠且施工方便,所以這種鋼筋連接方法在建筑工地得以廣泛應(yīng)用。國標《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(gb50010-2010)把鋼筋連接分為綁扎搭接及機械連接或焊接兩種。雖然綁扎搭接

四、鋼筋搭接接頭的搭接長度試驗及工程實踐表明,受拉鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長度,與連接區(qū)段內(nèi)鋼筋接頭面積的百分率有關(guān),也就是說,鋼筋接頭面積百分率不同時,其搭接長度也不同,接頭面積百分率大則鋼筋搭接長度也大,接頭面積百分率小則鋼筋接頭搭接長度相對也小。

膠接是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)主要連接方法之一，在初步設(shè)計階段，一般采用解析方法對膠接接頭進行應(yīng)力分析及參數(shù)研究。本文針對復(fù)合材料雙搭接和單搭接膠接接頭，在tsai等人的理論分析方法（tom方法）基礎(chǔ)上，提出了一種改進的搭接接頭剪應(yīng)力分析方法，認為膠接件只有在靠近膠層的半個厚度上產(chǎn)生剪切變形，剪應(yīng)力沿這個半厚度呈線性分布。分析結(jié)果比現(xiàn)有的分析方法更接近于有限元模擬結(jié)果。本文的方法可用于復(fù)合材料膠接接頭參數(shù)優(yōu)化設(shè)計。

畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目鋁合金搭接接頭焊接工藝設(shè)計 專業(yè) 班級 學(xué)生 學(xué)號 指導(dǎo)教師 重慶交通大學(xué) 年 目錄 摘要................................................................................................................................................................i abastract...............................................................................................................................................ii 前言............

隨著復(fù)合材料在航天技術(shù)和汽車工程的廣泛應(yīng)用,復(fù)合材料膠接工藝在實際工程應(yīng)用中獲得了舉足輕重的地位,膠接工藝技術(shù)得到更加快速的發(fā)展。本文對碳纖維復(fù)合材料單搭接接頭建立力學(xué)模型,加載橫梁彎曲理論估算的載荷,分析膠接接頭的剪應(yīng)力和正應(yīng)力分布情況,驗證了材料屈服強度估算接頭能承受的最大拉伸力的合理性。

鋼筋綁扎搭接接頭長度

利用彈塑性有限元法研究膠粘劑的彈性模量對單搭接接頭應(yīng)力應(yīng)變分布的影響。結(jié)果表明,隨著彈性模量的增加,接頭的應(yīng)力峰值逐漸增大,并由膠層向膠瘤轉(zhuǎn)移,其剛度越大,應(yīng)變越小。低彈性模量膠粘劑的接頭,載荷主要由膠層承擔(dān),膠層受力很均勻,而膠瘤的作用很小,膠瘤并沒有很大地降低膠層中的應(yīng)力峰值。高彈性模量膠粘劑的接頭,膠瘤的作用很大,承擔(dān)了很大一部分載荷,而膠層中部受力很不均勻。

應(yīng)用有限元分析方法,針對平板對接接頭橫向拉伸試驗和實際工作狀態(tài)下打底焊道為等強匹配、填充焊道為超強匹配時焊接接頭在外載荷作用下的應(yīng)力分布進行計算分析。分析結(jié)果表明:焊接接頭內(nèi)部強度的不均勻性引起材料變形能力的差異是接頭應(yīng)力分布不均勻性的主要原因,打底焊道應(yīng)力低于其屈服強度,填充焊道是焊縫金屬的主要承載部分;焊接熱影響區(qū)對降低打底焊道和填充焊道強度不同引起的應(yīng)力集中起重要作用;實際工況下的接頭應(yīng)力分布較試驗接頭應(yīng)力分布更加均勻,承載能力高于試驗狀態(tài)的承載能力,在試驗狀態(tài)和實際工況下,接頭的抗拉強度分別是母材抗拉強度的97.4%和99.4%。

細晶粒鋼焊接接頭熱影響區(qū)晶粒粗化引起強度的局部下降,對接頭承載能力的影響需要做出定量評價。有限元分析發(fā)現(xiàn),在熱影響區(qū)軟化焊接接頭的拉伸試樣上,mises等效應(yīng)力分布具有確定的特征:在軟化的熱影響區(qū)減小,在與之相鄰的焊縫區(qū)和母材區(qū)相應(yīng)升高,分布規(guī)律符合指數(shù)函數(shù)規(guī)律,在熱影響區(qū)與焊縫及母材的交界面上發(fā)生突變,突變的幅度與交界面兩側(cè)材料的屈服應(yīng)力差值及外加載荷有一定相關(guān)性;在焊縫及母材區(qū)mises等效應(yīng)力增加量的積分等于熱影響區(qū)減少量的積分。在此基礎(chǔ)上提出了預(yù)測熱影響區(qū)軟化焊接接頭強度的方法,其預(yù)測結(jié)果與有限元分析有很好的一致性,可用于熱影響區(qū)軟化焊接接頭強度的預(yù)測和高匹配接頭的強度設(shè)計

關(guān)于混凝土柱墻梁板鋼筋搭接接頭數(shù)量的規(guī)定

基于熱-彈塑性相關(guān)理論,采用ansys的apdl語言編制焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬程序,采用生死單元技術(shù)及間接耦合法模擬了典型焊接接頭只焊一條焊縫、兩條焊縫同時焊和兩條焊縫分開焊三種模擬方法的軸向焊接殘余應(yīng)力σx。結(jié)果表明:采用不同模擬方法,典型焊接接頭的變化規(guī)律一致,均在焊縫附近達到最大值;但采用不同方法得到的σx應(yīng)力水平不同,兩條焊縫的殘余應(yīng)力會相互影響,在進行相關(guān)研究時這種影響需要考慮在內(nèi)。兩條焊縫分開焊與同時焊相比,分開焊可以在一定程度上減小焊縫中心附近區(qū)域的軸向焊接殘余應(yīng)力,且在焊縫的凸面這種減小作用更加明顯。

利用有限元軟件abaqus,開發(fā)了一個順次耦合的熱應(yīng)力有限元計算程序,對0cr18ni9/20和1cr5mo/20異種鋼焊接接頭殘余應(yīng)力進行了有限元模擬分析.結(jié)果表明,無論是采用奧氏體不銹鋼焊條a302焊條還是鎳基焊條incone182焊條,0cr18ni9/20鋼和1cr5mo/20鋼焊接接頭中最大的軸向殘余應(yīng)力和環(huán)向殘余應(yīng)力產(chǎn)生在20鋼側(cè)的熱影響區(qū),0cr18ni9側(cè)有最小的焊接殘余應(yīng)力.采用incone182來代替a302可以有效地降低殘余應(yīng)力值,提高抗應(yīng)力腐蝕開裂的能力.

應(yīng)用ansys有限元應(yīng)力分析軟件,根據(jù)鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)定(hg20583-1998),分別建立了內(nèi)部施焊和外部施焊的內(nèi)伸入式接管與殼體間焊接接頭的模型,分析了焊接接頭處應(yīng)力分布情況,并對焊接接頭處的應(yīng)力進行了對比。結(jié)果表明,內(nèi)部施焊的整個焊縫x方向的應(yīng)力平均值大于外部施焊焊縫;外部施焊的整個焊縫y方向應(yīng)力水平略大于內(nèi)部施焊焊縫;內(nèi)部施焊焊縫等效應(yīng)力的應(yīng)力值小,但其高應(yīng)力區(qū)域范圍較大。