高常云[1]2000年在《光弹性—数值计算应力分析混合法的研究》文中指出本论文主要做了两个方面的研究工作：一是将光弹性与有限差分法相结合，提出了一种对局部任一截面进行应力分析的光弹性与有限差分法相结合的混合法；二是将光弹性与边界元法相结合，提出了一种对任一点进行应力分析的实验一边界元计算的混合法；并在此方法的基础上，初步探讨了一种用热光弹性和边界元相结合，对热应力进行计算的混合法。 第一种混合法以直角和极坐标的静力平衡方程式为基础，一是直接用与之对应的一阶差分方程式来代替它，称为平衡微分方程差分法；二是将平衡方程对χ及у取导，然后用对应的二阶差分方程来代替它，称为平衡微分方程一次取导后的二阶差分法。这两种方法的计算图式与剪应力差法相同；已知的边界应力由光弹性实验给出。论文编写了这两种混合法计算的源程序并对多个例题进行了计算，验证了方法的正确可行性，特别是销钉对孔的接触应力计算，对探讨接触应力分析起了积极的推动作用。 边界元法中的拉普拉斯方程问题最主要的优点是当边界上的主应力和值已知时，就可以求出域内任一点的主应力和值。利用光弹性实验确定模型边界上主应力和分布的特点，与边界元结合，就可以较方便地计算任一点的主应力值。论文在扼要地介绍边界元与光弹性结合的基础上，计算了四个算例，考察了本方法的可行性，得出若干个有益的结论，可供今后进一步研究参考。平面热应力问题边界元的基本方程与常温的物理意义是相同的，文中给出了简要的推导，初步提出热应力计算的光弹性与边界元结合的设想。 用光弹性与数值方法相结合，已经可以计算域内任一截面和全域各点上的应力值；本论文提出的光弹性与边界元相结合的混合法，填补了计算域内任意点应力值的空白。至此，用应力计算的混合法，既可做全场性的应力分析，也可做任一截面的应力分析。
何军[2]2014年在《光弹技术在弹流润滑测试中的应用研究》文中研究说明弹流润滑摩擦副接触区内部及摩擦副间油膜压力、温升和接触区亚表层的应力测量是弹流润滑领域的基础问题，研究表明虽然弹流润滑的理论建模及数值模拟分析水平已经达到了很完善的水平，建立的理论模型能计算出弹流润滑的膜厚、压力及温升分布，但弹流润滑实验测量问题尚未完全解决，弹流润滑接触区的油膜压力、温升和接触区亚表层的应力分布尚无理想的测量方法。结合当前光弹性测试技术发展，作者首次提出了用光弹性方法进行弹流润滑油膜压力分布、温升和接触区亚表层压力分布测量研究。研究成果对进一步阐明弹流油膜承载机制，揭示摩擦副的失效机理，对摩擦学设计、摩擦材料的制备及润滑设计的性能评价具有重要的指导意义。通过对目前的弹流润滑膜厚测量技术的优缺点进行逐一分析，对弹流润滑的压力和温度测量技术进行综述，指出目前的弹流润滑测试技术主要是膜厚测量技术，而弹流润滑压力测试技术存在不足。颈缩现象和二次压力峰是弹流润滑的重要特征，而通过实验测量颈缩和二次压力峰也是弹流实验的一大难点，经过众多弹流研究科学家的努力，多年来尚无特别完善的实验测量方法。本文首次提出应用光弹技术，利用光弹性材料制作摩擦副，进行弹流润滑压力测量。主要研究工作包括以下几点：1)通过对光弹应力分析理论基础的介绍，分析光弹性理论中条纹级数与入射光波长的关系，结合弹流润滑接触区的压力分布及尺度特点，从理论上证明了可以应用光弹性技术来测量弹流润滑压力。2)搭建了弹流润滑光弹测量实验台，并通过实验台进行了弹流润滑压力的测量，实验结果初步证实了通过光弹性进行弹流润滑压力测试实验的可行性。分析了此实验台存在的不足，对实验台进行了结构、加载方式、光源等改进，通过对比白炽灯、荧光灯及LED照明光源的实验效果，确定了采用荧光灯为实验台的照明光源，并引入了菲涅尔透镜作为准直镜。3)对不同工作压力和滑动、滚动速度状态的润滑压力分布进行了试验，并对实验结果进行了分析对比。光弹性实验结果的应力条纹需要进行定级，而弹流润滑应力区的条纹级数通常较高。尽管进行条纹定级的方法很多，但是人工神经网络在进行光弹条纹定级方面有着独特的优势。通过人工神经网络对弹流润滑光弹实验结果进行了条纹的定级。4)光弹技术应用于弹流润滑测量实验结果为应力差，为进一步分析，需要进行主应力的分离。光弹应力分离方法包括数值法、实验方法和混合法等三大类，数值法主要是剪应力差及基于LAME-MAXWELL方程的应力分离法、解补偿方程法；实验方法有：钻孔法、斜射法、条带法和条纹涂层法及划线法；混合法主要是基于求等和线法的各类方法和近期出现的数字散斑相关法和红外热成像法。通过分析各种光弹应力分离技术的优缺点，指出目前大部分的光弹应力分离技术均无法直接应用于光弹性弹流润滑压力测量实验，只有红外热成像技术可以较方便地进行弹流润滑光弹实验主应力的分离。5)最后研究了基于红外成像技术的热应力分析原理，总结了由红外热成像信号到实验试样内部应力和的相关计算公式的推导。搭建了基于红外成像技术的弹流润滑时变热分析实验系统，采用光弹实验进行纯滑动摩擦方式，进行了石蜡油、二甲基硅油和润滑脂三种不同粘度系数的润滑剂润滑下的动载摩擦热测量实验，获得了不同载荷和滑动线速度实验条件下的摩擦区表面及亚表层温升数据。通过对比分析实验结果，可以认为实验结果正确地反映了载荷对温升的影响趋势，证明了基于红外热成像仪的弹流润滑热应力分析是可行的。
张祖巡[3]1991年在《结构分析的实验和数值混合法》文中提出本文简要地介绍一种结构分析的实验和数值相结合的混合解法。实验和数值混合法可以得到单纯从实验方法或数值方法不能获得的可靠资料。在实验力学中,混合法的效用可以由结构应力分析、断裂力学及生物力学的有关典型研究而得到说明。本方法应用于三维问题的研究获得了满意的结果。
曾伟明, 池瑛斌, 张林春, 杨国标[4]2016年在《新的动态光弹性主应力分离混合法研究》文中研究表明动态光弹性法是研究动态问题的一种重要方法,但要实现动态光弹性主应力的分离以及等倾线的获取和分离还存在较大的困难.针对动态光弹性法的主应力分离问题以及相关的试验技术展开研究,以相容方程作为动态光弹性试验的补充条件,将动态光弹性法与数值计算方法结合起来,提出一种用于动态光弹试验主应力分离的新方法:动态光弹性-数值计算混合法,研究并实现了动态光弹性试验中的等倾线的获取和分离.并选用了典型的圆盘试件进行动态光弹性试验及应力分析,对该混合法的可靠性和准确性进行了论证.
华玉, 陈健华[5]1990年在《数值方法在光测力学中的位置》文中指出本文列举了数据数值计算方法在光测实验应力分析中的各种应用,介绍了近年来国内实验——数值混合法研究工作的进展。同时,对实验力学与计算力学手段结合应用的趋势及其优越性做了评述,并就混合法的精度、灵敏度、可靠性、适用性等问题及今后研究的方向提出了看法。
王迪, 马利, 方垒, 何世平, 董本涵[6]2005年在《接触应力的混合求解法》文中提出针对一个典型的装配应力问题,运用不同的数值计算方法,对混合求解法进行了数值模拟.模拟结果表明,混合求解法的思路是完全可行的.该方法同样适用于解决接触应力和残余应力问题.但是模拟研究结果同样表明,两者结果之间还有差异.这既有有限元计算方法本身存在的问题,如网格划分不够精细,边界约束条件不是非常合理等;但主要还是取决于实验检测值的选取位置.研究表明,应以装配面或接触面附近的数据为好,这些靠近装配面或接触面的实验数据将会提高混合求解法的检测精度.
吴恩成[7]2007年在《分瓣式卡瓦的力学理论分析与实验研究》文中提出封隔器是油田开发中常用的工具,其质量的优劣及可靠性将直接影响油田的开发成本。封隔器分掰式卡瓦是封隔器重要部件之一,其工作性能直接影响封隔器的性能,因此,对封隔器卡瓦进行力学理论分析与实验研究,降低其生产成本,提高其工作效率及可靠性,已经成为世界各国油田公司竞相研究的热点。随着我国主力油田已陆续进入中、高含水阶段以及深井、超深井油气田的发现,油气田开发活动对封隔器及其配套工具的性能和技术指标提出了新的、更高的要求。即耐温、耐压、下入深度等性能需要相应的提高。而在实际应用过程中,经常出现坐封不稳、卡瓦易损坏及套管受损等问题。这些问题发生的主要原因是卡瓦的结构设计不尽合理,因此迫切需要对封隔器卡瓦进行力学分析及结构优化设计,研究封隔器卡瓦和套管的应力分布规律,并优化出封隔器卡瓦的最佳结构。本文将基础理论研究、实验研究和应用技术研究有机地结合起来,建立了一种封隔器卡瓦优化设计的新方法,这对提高封隔器的设计水平、促进相关学科发展具有一定的理论意义。本文涉及到弹性力学、塑性力学、实验力学、光弹理论、相似理论及非线性有限元分析,同时还需研究金属的本构关系等多种学科,是材料非线性、接触非线性和瞬态动力学多重耦合的问题。本文通过力学分析,建立了封隔器卡瓦的力学模型及有限元模型。运用动量定理和动力学原理建立了封隔器卡瓦在有限变形范围内的守恒方程和瞬态动力学平衡方程。根据封隔器卡瓦的结构参数和运动条件推导了接触界面不可侵彻度量方程,并根据变分原理和完全的Lagrange格式推导了平衡方程的弱形式。采用增广Lagrange乘子法建立封隔器卡瓦与套管的界面动量方程。采用有限元方法,运用载荷增量法、增广Lagrange乘子法、Newmark法计算封隔器卡瓦在多重耦合情况下的受力和变形状态。通过受力分析和实验研究,明确了卡瓦与套管的受力状况及咬合力分布规律,为卡瓦的优化设计奠定了基础。在卡瓦的优化设计中,首先确定了卡瓦每个相关结构参数变化时,计算结果的变化规律。然后比较每个结构参数所对应结果,如卡瓦和套管的当量摩擦系数、最大Von Miese应力、接触径向压力等,找出每个结构参数最佳值。最后将需要优化结构参数通过正交设计方法进行组合,确定出卡瓦的最优结构参数组合。这为优化封隔器及类似的工具提供了新的思路、新的方法。虽然数值计算方法的功能越来越强,计算结果的精度对于工程解也是可靠的,但是对于模型的建立以及边界条件的确定,单靠数值计算是不够的,还需要通过实验应力分析技术来进行必要的验证。为了检验计算结果的正确性,本文采用光弹性实验模拟封隔器构件模型。将实验结果与计算结果相对比后,两模型中卡瓦和套管的应力分布规律比较一致,且在计算模型中,若卡瓦与套管的摩擦系数等于0.28时,两组结果符合的相对好。本文所提出的优化方法对油田目前出现的新问题具有较强的针对性,所得出的结果为封隔器的设计提供了理论基础。为保证封隔器的正常作业、延长作业周期、提高原油产量和降低生产成本提供了保证,对提高油田经济效益具有一定的现实意义和实用价值。
陈学潮, 顾绍德[8]1978年在《圆柱壳开孔补强的应力分析和试验研究》文中研究表明本文提供了一篇用有限单元混合法对开孔补强的圆柱壳进行应力分析的报告。作为试验研究我们用了三向光弹性技术。通过比较发现由有限单元混合法得到应力分析的结果相当接近于光弹性试验结果的。并且证明开了孔的圆柱壳局部补强是有效的,它使结构的强度和刚度有显著的增强。此外,用有限单元混合法对于开孔但不补强的圆柱壳进行分析所得结果与经典理论结果也是相当一致的。
董本涵, 高鹏飞, 王振华[9]1996年在《机匣安装边应力分析的混合法》文中进行了进一步梳理机匣安装边与壳体转接处的应力分布复杂,该处存在膜应力,弯曲应力并有应力集中,要精确计算该区域的弯曲应力比较困难。本文提出了一种计算安装边转接处弯曲应力计算的解析方法,并根据光弹性试验结果总结了与安装边结构参数有关的应力集中系数计算的经验公式。同时,运用数学计算方法和光弹性实验数据相结合的混合法计算了某发动机延伸机匣的安装边应力。
林雪慧[10]2004年在《基于实验的杂交反演方法及其在复合材料性能研究中的应用》文中指出随着材料科学的迅速发展,新型材料与结构的功能越来越多,其性能也越来越复杂,确定这些复杂的性能往往是单一的实验或数值计算难于解决的问题。实验与数值计算相结合的杂交法的特点在于它使这两种方法优势互补、取长补短,但目前杂交法的功能还有相当的局限性,它在技术上仍然属于一种直接混合的方法。因此,开展新的杂交技术的研究,使其能够适用于对非线性的、多参量的问题的求解及复杂的工程材料性能的研究具有重要的科学意义和工程应用前景。本文以新型杂交方法的研究及新型的杂交技术在复合材料非线性力学性能研究中的应用作为两个主要研究内容。本文提出了一种新的基于实验的半闭环的杂交反演分析方法,该方法引入了一些新的反问题求解技术。与以往直接混合的杂交方法不同,该方法将实验测试技术与数值计算与反问题求解与力学模型有机的结合起来,以适当的力学模型为基础,以丰富的实验数据和实验结果为约束条件和参照目标,能够实现复杂问题中的多变量的参数识别与提取,能够实现非线性问题的杂交求解。文中分别将基于梯度的优化方法、人工神经网络方法和遗传算法这三种典型的反分析技术引入到具体的杂交反演过程中,并就这三种方法的技术特点、适用问题等内容进行了分析讨论。本文首次将这种基于实验的杂交反演方法用于真实的多相复合材料非规则界面力学性能参数的研究。在精细实验给出的材料微结构实验结果的基础上,结合考虑界面损伤和破坏的理论模型和微结构的界面破坏的有限元数值模拟,定量地反演出实际金属基复合材料在损伤和破坏过程中的相关的力学性能参数,解决了真实材料界面力学性能直接测定的困难。此外,本文还将这种基于实验的杂交反演方法用于复合材料基元相非线性力学性能的反演识别。以双金属复合板为研究对象,设计实验方案,基于实验测得的双金属板整体的连续的非线性力学响应,结合弹塑性本构模型及有限元数值计算,反演出组成复合板的两种金属材料各自的弹塑性力学性能,成功地将这一方法应用于真实材料弹塑性性能的反演识别。
参考文献：
[1]. 光弹性—数值计算应力分析混合法的研究[D]. 高常云. 大连理工大学. 2000
[2]. 光弹技术在弹流润滑测试中的应用研究[D]. 何军. 华南理工大学. 2014
[3]. 结构分析的实验和数值混合法[J]. 张祖巡. 同济大学学报(自然科学版). 1991
[4]. 新的动态光弹性主应力分离混合法研究[J]. 曾伟明, 池瑛斌, 张林春, 杨国标. 力学季刊. 2016
[5]. 数值方法在光测力学中的位置[J]. 华玉, 陈健华. 唐山工程技术学院学报. 1990
[6]. 接触应力的混合求解法[J]. 王迪, 马利, 方垒, 何世平, 董本涵. 中国科学技术大学学报. 2005
[7]. 分瓣式卡瓦的力学理论分析与实验研究[D]. 吴恩成. 大庆石油学院. 2007
[8]. 圆柱壳开孔补强的应力分析和试验研究[J]. 陈学潮, 顾绍德. 同济大学学报. 1978
[9]. 机匣安装边应力分析的混合法[J]. 董本涵, 高鹏飞, 王振华. 航空发动机. 1996
[10]. 基于实验的杂交反演方法及其在复合材料性能研究中的应用[D]. 林雪慧. 天津大学. 2004