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基于图神经网络的直接能量沉积工艺3D工件全局残余应力场预测
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作者 李玉梅 陈健 +2 位作者 李亚冠 陈韵之 聂振国 《机械工程学报》 北大核心 2026年第1期421-435,共15页
增材制造过程产生的残余应力导致工件发生变形、开裂以及多种结构缺陷,在工业应用中严重制约了金属工件的形状控制与性能稳定性。提出了一种基于图神经网络的直接能量沉积工艺残余应力预测方法,该方法首先通过有限元计算将红外热像仪和... 增材制造过程产生的残余应力导致工件发生变形、开裂以及多种结构缺陷,在工业应用中严重制约了金属工件的形状控制与性能稳定性。提出了一种基于图神经网络的直接能量沉积工艺残余应力预测方法,该方法首先通过有限元计算将红外热像仪和结构光相机构建的3D工件表面温度场计算为3D工件全局温度场,然后利用图神经网络建立打印结束时瞬态温度场与冷却后残余应力场之间的映射关系,从而实现对工件冷却后3D全局残余应力场的快速预测。验证实验结果表明,所提出的方法能够在2 s预测不同形状和边界条件工件的3D全局残余应力场,比有限元计算速度提高大约7 200倍,平均相对误差为13.72%,满足实时性与准确性的双重需求。此外,通过对比实验得出,使用温度梯度场预测残余应力场比直接使用温度场预测更准确,整体精度提升28.61%。所提出的方法为AM过程中工艺参数动态调整提供了可行性数据支持。 展开更多
关键词 增材制造 残余应力 图神经网络 3D全局残余应力场 温度梯度场
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壁面模化大涡模拟中对数区不匹配现象的再分类
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作者 刘焕聪 许春晓 黄伟希 《科学通报》 北大核心 2026年第3期672-684,共13页
壁面模化大涡模拟方法(wall-modeled large eddy simulation,WMLES)是一种用于高雷诺数壁湍流模拟的方法,其中对数区不匹配(log-layer mismatch,LLM)现象的产生是大涡模拟壁模型面临的一个重要挑战.LLM现象表现为平均速度剖面偏离经典... 壁面模化大涡模拟方法(wall-modeled large eddy simulation,WMLES)是一种用于高雷诺数壁湍流模拟的方法,其中对数区不匹配(log-layer mismatch,LLM)现象的产生是大涡模拟壁模型面临的一个重要挑战.LLM现象表现为平均速度剖面偏离经典壁面律中的对数区速度分布,一般可以分为剖面高于对数律的p-LLM(positive LLM)现象以及剖面低于对数律的n-LLM(negative LLM)现象.本文基于平均速度剖面在过渡区的梯度变化情况对LLM现象进行重新分类:梯度增加称为GI-LLM(gradient-increasing LLM)现象,反之为GD-LLM(gradient-decreasing LLM)现象.通过对不同的WMLES数据分析发现,在高耗散的数值格式或壁模型作用下,近壁区流场呈现“高耗散、弱脉动、低雷诺数”特征;当流场从内区过渡到外区时,湍流活动有所恢复且平均剪切有所增加,因此过渡区呈现梯度增加的现象(GI-LLM).反之,对于低耗散的数值格式或壁模型,由于无法有效压制近壁区的非物理脉动(非物理脉动可能由数值误差和模型误差等因素引起),近壁区流场呈现“低耗散、强脉动、高雷诺数”特征,平均速度剖面在过渡区表现为梯度下降(GD-LLM).在一些采用滑移边界的流场中,近壁区脉动过于活跃也会导致GDLLM现象的产生.总的来说,基于新的分类方法,可以更加合理地对LLM现象成因进行归类,并为解决特定的LLM现象提供理论指导.本文最后介绍总切应力守恒(total-shear-stress-conserved,TSSC)约束对抑制LLM现象的关键作用,并解释了解析雷诺切应力对于满足总切应力守恒约束的重要性. 展开更多
关键词 大涡模拟 壁模型 壁面律 对数区不匹配 平均速度梯度 总切应力守恒
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小净距隧道-滑坡正交体系衬砌受力特征试验研究
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作者 侯彦东 董世文 +2 位作者 乔雄 雷广军 唐东昌 《公路交通科技》 北大核心 2026年第2期141-150,共10页
【目标】随着中国西部山区高速公路和铁路的快速发展,山区运营隧道在滑坡作用下的病害问题日益突出。当前的研究主要针对单洞隧道-滑坡体系,对小净距隧道-滑坡体系研究相对不足。为此,本文以小净距隧道-滑坡正交体系为研究对象,研究小... 【目标】随着中国西部山区高速公路和铁路的快速发展,山区运营隧道在滑坡作用下的病害问题日益突出。当前的研究主要针对单洞隧道-滑坡体系,对小净距隧道-滑坡体系研究相对不足。为此,本文以小净距隧道-滑坡正交体系为研究对象,研究小净距隧道穿越滑坡段,深埋侧为下穿滑带,浅埋侧与滑带正交工况下衬砌结构的受力特征。【方法】以某小净距高速公路隧道为原型,通过室内物理模型试验,采用后部加载方式模拟了新建隧道施工或其他因素引起滑坡滑动速率增大的情况。【结果】受浅埋侧隧道衬砌结构影响,对滑坡前期滑动有一定抑制作用,导致变坡段坡体滑动具有滞后性。浅埋侧隧道内侧拱脚处土压力变小,衬砌结构倾向于倾覆破坏,尤其在内侧拱肩及外侧拱脚处容易发生受压破坏。隧道呈明显偏压状态,滑坡体滑动速率增大时,深埋侧隧道偏压状态更明显。随着后缘荷载增大,衬砌结构弯矩迅速增大,浅埋侧隧道主要在内侧拱底及拱脚处轴向受压,且更容易在滑带相交处发生剪切破坏,而深埋侧隧道衬砌结构内侧倾向于受拉破坏,外侧倾向于受压破坏。【结论】在小净距隧道穿越变坡滑坡地段时,滑动首先于滑带周围发生;随着滑坡推力的增大,隧道两侧衬砌结构产生相互作用,致使浅埋侧衬砌显著承受滑坡推力,深埋侧衬砌轴力发生明显变化。 展开更多
关键词 隧道工程 衬砌结构 模型试验 小净距隧道 变坡滑坡 偏压应力比
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淮河下游冲积平原区软土的固结渗透特性研究
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作者 李泽霖 占鑫杰 +2 位作者 许小龙 李小梅 朱群峰 《河南科学》 2026年第1期108-117,共10页
本文以淮河入海水道二期工程盐城段典型阜宁软土为研究对象,采用XRD、SEM等微观测试与宏观力学试验相结合的方法,对其微观结构、一维固结行为、应力-耦合渗透特性及蠕变规律开展系统研究,重点探讨结构性、夹薄砂层与水力梯度对渗透性的... 本文以淮河入海水道二期工程盐城段典型阜宁软土为研究对象,采用XRD、SEM等微观测试与宏观力学试验相结合的方法,对其微观结构、一维固结行为、应力-耦合渗透特性及蠕变规律开展系统研究,重点探讨结构性、夹薄砂层与水力梯度对渗透性的影响。试验结果表明,阜宁软土在固结过程中表现出明显的结构性破坏和应力敏感特征,固结系数、次固结系数及渗透系数均随固结压力增大呈非线性变化,并受先期固结压力控制显著。在相同孔隙比条件下,原状软土渗透系数为重塑土的3~4倍,随着固结压力增大,两者差异逐渐缩小。夹薄砂层能够减弱固结压力对渗透性的影响,使渗透系数降低幅度小于纯软土,说明其在局部排水及应力传递中具有调节作用。水力梯度(19~152)增大会导致原状软土渗透系数小幅下降,降幅一般不超过10%,表明其渗流结构在较高梯度条件下仍保持一定稳定性。不同试验方法(变水头渗透、应力-耦合渗透与一维固结反演)所得渗透系数具有较好一致性,相互验证了测试结果的可靠性。研究表明,阜宁软土渗透性受结构性和应力历史显著控制,夹薄砂层与水力梯度为重要调节因素。上述认识可为盐阜软土地区堤防工程的渗流控制、沉降预测与地基处理提供理论参考。 展开更多
关键词 冲海积型软土 固结渗透 应力-耦合渗透 蠕变 结构性 水力梯度
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金属异质结构材料:分类、强韧化机制与发展趋势
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作者 赵甲正 张深根 +2 位作者 王健 李俊 罗丰华 《材料导报》 北大核心 2026年第1期105-120,共16页
不同于传统金属材料,异质结构金属材料通过在微观尺度(如晶粒尺寸、晶体结构、相组成和成分差异等)构建具有显著差异的结构单元,实现强度与塑性的协同提升。本文归纳总结了异质结构金属材料发展至今的一些重要研究成果,基于对该类材料... 不同于传统金属材料,异质结构金属材料通过在微观尺度(如晶粒尺寸、晶体结构、相组成和成分差异等)构建具有显著差异的结构单元,实现强度与塑性的协同提升。本文归纳总结了异质结构金属材料发展至今的一些重要研究成果,基于对该类材料的设计、强韧化机制和种类的认识,对这一新兴材料领域的未来发展进行了展望。通过介绍循环加载-卸载实验,阐述了异质结构金属材料的强韧化机制和变形行为,解释了背应力的产生原因和其对性能的影响。列举了梯度结构、片层结构、双峰结构、谐波结构、双相结构和化学成分异构等典型异质结构单元。提出了该材料领域发展面临的难题和研究方向,为未来开发综合性能更优秀的异质结构金属材料提供参考。 展开更多
关键词 异质结构金属 材料强韧化 应变梯度 几何必要位错 背应力
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温度对贮存状态下固体火箭发动机性能的影响
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作者 刘解见 党国强 +4 位作者 王浩男 严思雨 呼和都乐 张赋 周庭邑 《科学技术与工程》 北大核心 2026年第1期402-409,共8页
为分析发动机在中心库贮存过程中空调发生故障,长时间在高温或者低温贮存条件下温度梯度对发动机性能和药柱完整性的影响,基于热黏弹性本构模型,利用有限元数值模拟计算进行了热传导分析和热力耦合分析,给出了药柱温度场的分布,并结合... 为分析发动机在中心库贮存过程中空调发生故障,长时间在高温或者低温贮存条件下温度梯度对发动机性能和药柱完整性的影响,基于热黏弹性本构模型,利用有限元数值模拟计算进行了热传导分析和热力耦合分析,给出了药柱温度场的分布,并结合零维内弹道控制方程组计算了发动机的内弹道性能包络情况,以及发动机药柱、绝热层-药柱界面、绝热层-壳体界面的等效应力和等效应变随时间的变化关系。分析结果表明,在温度循环的过程中,温度梯度对内弹道的影响很小,同时药柱及两个界面的最大等效应力/等效应变均小于相关的技术测试指标,不会对发动机药柱及界面造成破坏。 展开更多
关键词 发动机贮存 温度循环 温度梯度 热应力
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ZrO_(2)/316L梯度材料残余应力研究及结构优化
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作者 毛郭灵 杨晨帆 +2 位作者 李耀宗 许虹雯 王岩 《中国陶瓷》 北大核心 2026年第2期38-44,共7页
为减小ZrO_(2)/316L梯度材料的残余应力,利用仿真法研究了组分、厚度和层数对残余应力的影响,并优化了结构。结果表明,组分差异性减小,残余应力减小,层数增多,残余应力减小,大于6层时,减小效果不明显。每一层厚度(0.75~1.25 mm)增加,残... 为减小ZrO_(2)/316L梯度材料的残余应力,利用仿真法研究了组分、厚度和层数对残余应力的影响,并优化了结构。结果表明,组分差异性减小,残余应力减小,层数增多,残余应力减小,大于6层时,减小效果不明显。每一层厚度(0.75~1.25 mm)增加,残余应力减小,每一层厚度为1.25 mm时,残余应力数值小,大应力的区域面积小。可见,针对ZrO_(2)/316 L梯度材料的残余应力控制,建议第2层的成分为25%ZrO_(2)/75%316 L,倒数第2层的成分为90%ZrO_(2)/10%316 L,每一层的厚度为1.25 mm,层数大于6层。 展开更多
关键词 梯度材料 残余应力 组分 厚度 层数
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基于磁感电动势考虑磁场角度的钢结构柱检测方法
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作者 何连昇 陈猛 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2026年第1期120-127,共8页
【目的】钢结构长期服役过程中,钢构件的应力状态是评估结构安全与健康状态的关键参数。现有基于磁感电动势效应的应力检测方法未考虑磁场方向的影响,磁场角度变化会降低检测结果准确性。因此,通过理论分析和试验研究,量化磁场角度对钢... 【目的】钢结构长期服役过程中,钢构件的应力状态是评估结构安全与健康状态的关键参数。现有基于磁感电动势效应的应力检测方法未考虑磁场方向的影响,磁场角度变化会降低检测结果准确性。因此,通过理论分析和试验研究,量化磁场角度对钢结构柱磁感电动势-应力关系的影响程度。【方法】设计Q235B H型钢短柱轴心受压试验,将锰锌铁氧体U型电磁传感器固定于钢翼缘中心并改变其角度。分级加载过程中,同步采集不同应力水平、不同磁场角度下的磁感电动势信号,所有试验重复两次以保证数据可重复性。基于试验数据,建立不同磁场角度下H型钢柱的磁感电动势-应力关系曲线,分析磁场角度对H型钢柱应力与磁感电动势关系的具体影响规律,明确磁感电动势与应力、磁场角度的定量关系,同时通过磁感电动势梯度均值量化磁场角度对钢结构柱磁感电动势-应力关系的影响程度。【结果】在弹性范围内,磁感电动势与压应力呈显著线性负相关。随着磁场角度的增大,磁感电动势-应力关系曲线的斜率变化显著;磁场方向与主压应力方向平行时,信号灵敏度最高;随着磁场角度的增大,灵敏度呈非线性递减,垂直时灵敏度最低,且不同角度下的关系曲线互不相交。【结论】不同磁场角度下,磁感电动势梯度随应力增加趋于定值,且其均值随磁场方向与加载方向偏离角度的增大而减小,表明磁场角度会影响应力检测结果。基于试验结果建立的磁感电动势-应力数学表达式拟合度较好,且磁感电动势梯度均值与磁场角度符合余弦函数关系。 展开更多
关键词 钢结构柱 磁感电动势 磁场角度 应力 角度效应 磁信号梯度 定量模型 无损检测
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医用氧气浓度梯度调控在血液透析中的应用研究
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作者 周恩正 《医学工程与医用气体》 2026年第1期7-11,共5页
目的探讨医用氧气浓度梯度调控干预对维持性血液透析(MHD)患者氧化应激指标及贫血相关参数的影响,为优化MHD患者临床护理方案提供循证依据。方法采用前瞻性随机对照试验设计。选取2023年12月至2024年12月期间在贵州省人民医院肾内科接... 目的探讨医用氧气浓度梯度调控干预对维持性血液透析(MHD)患者氧化应激指标及贫血相关参数的影响,为优化MHD患者临床护理方案提供循证依据。方法采用前瞻性随机对照试验设计。选取2023年12月至2024年12月期间在贵州省人民医院肾内科接受治疗的100例MHD患者,通过随机数字表法将其均分为观察组和对照组,每组50例。对照组接受标准血液透析治疗及常规氧疗护理(维持吸入氧浓度28%~30%),观察组则在标准血液透析基础上实施动态氧浓度调节方案:透析前30 min给予35%~40%氧浓度,透析中2~3 h维持28%~30%氧浓度,透析后30 min调整为32%~35%氧浓度。两组干预周期均为12周。主要观察指标包括:氧化应激标志物水平[超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)]、贫血相关指标[血红蛋白(Hb)、红细胞压积(HCT)、血清促红细胞生成素(EPO)]以及不良反应发生率。结果基线数据显示,两组患者的氧化应激指标和贫血参数均无显著差异(P>0.05)。干预12周后,观察组表现出显著优势:SOD水平[(128.64±15.32)U/mL vs(105.28±14.67)U/mL]和GSH-Px水平[(86.35±10.24)U/mL vs(72.16±9.85)U/mL]显著高于对照组,而MDA水平[(5.23±1.05)nmol/mL vs(7.86±1.23)nmol/mL]显著低于对照组(P<0.05)。在贫血改善方面,观察组的Hb[(112.56±10.34)g/L vs(98.67±9.85)g/L]、HCT[(33.85±3.21)%vs(29.67±3.05)%]和EPO[(186.35±25.67)mIU/mL vs(152.46±23.85)mIU/mL]水平均显著优于对照组(P<0.05)。安全性评估显示,观察组不良反应发生率(6.00%)显著低于对照组(20.00%)(P<0.05)。相关性分析表明,SOD和GSH-Px与Hb、HCT、EPO呈显著正相关,而MDA与这些贫血指标呈显著负相关(P<0.001)。结论医用氧气浓度梯度调控可有效改善MHD患者的氧化应激状态,提升贫血纠正效果,且安全性较高,值得临床推广应用。 展开更多
关键词 维持性血液透析 氧气浓度梯度调控 氧化应激 贫血 促红细胞生成素
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渗流-应力耦合作用下砂岩蠕变特性与损伤特征研究 被引量:1
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作者 许江 崔梦芹 +3 位作者 彭守建 陈奕安 饶豪魁 曹琦 《矿业研究与开发》 北大核心 2025年第1期144-157,共14页
为降低渗透水压作用下蠕变对工程长期稳定性造成的不利影响,利用渗流-应力耦合伺服控制加载试验系统开展不同水力梯度下的蠕变试验,探究砂岩的流变特性和渗流特性;结合三维数字图像相关技术(3D-DIC),研究砂岩的微裂纹演化规律及变形局... 为降低渗透水压作用下蠕变对工程长期稳定性造成的不利影响,利用渗流-应力耦合伺服控制加载试验系统开展不同水力梯度下的蠕变试验,探究砂岩的流变特性和渗流特性;结合三维数字图像相关技术(3D-DIC),研究砂岩的微裂纹演化规律及变形局部化特征;同时基于CT扫描技术探究砂岩的裂纹损伤特征。结果表明:(1)水力梯度越大,蠕变变形量越大,微裂纹发育扩展速率更快,应变场云图变化越明显,相较于轴向应变场云图,径向应变场云图中更早出现较大应变点和应变局部化特征;(2)水力梯度越大,应变增量越大,应变变化速率越快,砂岩蠕变寿命越短,通过建立虚拟应变片,发现砂岩局部破坏带内外的应变变化不一致,表明砂岩蠕变变形过程中存在局部化特征;(3)低水力梯度下,孔裂隙更多被压密闭合,渗流通道减少,流量不断减小,高水力梯度下,损伤不断积累,渗流通道增多,流量出现增加现象;(4)通过CT扫描可知,3条主裂纹贯通整个试样,引导砂岩破坏,同时生成次生裂纹,促进裂纹扩展,靠近砂岩的加载端,施加的渗透水压更大,砂岩上部分衍生出的次生裂纹更多,形成复杂的裂纹网络结构。 展开更多
关键词 砂岩 渗流-应力耦合 蠕变 水力梯度 变形局部化 应变增量
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基于GD-PSO的水电站地下洞室初始地应力场反演 被引量:1
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作者 包腾飞 程健悦 +3 位作者 邢钰 周喜武 陈雨婷 赵向宇 《郑州大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第5期130-136,共7页
针对现有的初始地应力场反演方法难以平衡收敛速度和非线性回归精度的问题,提出了一种联合梯度下降法(GD)和粒子群优化算法(PSO)的初始地应力场反演分析方法。首先,考虑影响初始地应力场的重力场及5种构造应力场的8种基础边界条件,利用... 针对现有的初始地应力场反演方法难以平衡收敛速度和非线性回归精度的问题,提出了一种联合梯度下降法(GD)和粒子群优化算法(PSO)的初始地应力场反演分析方法。首先,考虑影响初始地应力场的重力场及5种构造应力场的8种基础边界条件,利用有限元软件计算各边界条件下测点应力值;其次,以实测地应力值为目标值,利用GD-PSO算法进行回归分析,得到各边界条件的影响系数;最后,计算模型各点的回归地应力值,并作为初始地应力场输入三维有限元模型进行地应力平衡。实例分析表明:对比使用PSO算法的计算结果,使用GD-PSO算法求得的三次回归多项式精度最高,均方误差为0.579,回归结果与实测地应力值拟合较好,地应力平衡后除竖直方向应力值外,测点地应力值与实测值差值较小,围岩各向位移基本为零,最大位移仅有5.26 mm。 展开更多
关键词 大型抽水蓄能电站 地下洞室群 地应力反演 梯度下降法 粒子群优化算法
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实测形貌和尺寸的V型缺口应力集中与相对应力梯度分析
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作者 徐广涛 郇培 +2 位作者 刘天一 李松儒 刘兰荣 《机械强度》 北大核心 2025年第12期58-67,共10页
针对V型缺口应力集中问题,考虑实测表面形貌和几何轮廓,基于有限元方法研究其对应力集中的影响。应用缺口叠加效应将实测表面形貌和几何轮廓引入到缺口中,对比光滑理论轮廓的V型缺口,修正应力集中系数和相对应力梯度表达式,并通过多组... 针对V型缺口应力集中问题,考虑实测表面形貌和几何轮廓,基于有限元方法研究其对应力集中的影响。应用缺口叠加效应将实测表面形貌和几何轮廓引入到缺口中,对比光滑理论轮廓的V型缺口,修正应力集中系数和相对应力梯度表达式,并通过多组实测形貌和轮廓尺寸数据仿真验证其准确性。采用方差分析探究表面形貌和几何轮廓对应力集中系数和相对应力梯度的影响程度。结果表明,引入实测几何轮廓更能准确评估应力集中系数,而引入实测表面形貌更能准确评估相对应力梯度,同时缺口实测尺寸越小,表面形貌越粗糙,应力集中越明显。 展开更多
关键词 V型缺口 表面形貌 几何轮廓 应力集中 相对应力梯度
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不同焊接细节焊材的等效S-N曲线确定
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作者 刘晖 林琪灵 +2 位作者 郭佳凡 刘国雄 许丹 《焊接学报》 北大核心 2025年第10期44-51,共8页
焊接结构中不同类型焊接细节导致的不同程度应力集中,是结构疲劳破坏的主要原因.为分析不同焊接细节结构的疲劳,需获得不同焊接细节焊材的疲劳寿命曲线.文中首先通过分析焊接细节几何尺寸和材料属性对焊材疲劳寿命的影响机制,确定应力... 焊接结构中不同类型焊接细节导致的不同程度应力集中,是结构疲劳破坏的主要原因.为分析不同焊接细节结构的疲劳,需获得不同焊接细节焊材的疲劳寿命曲线.文中首先通过分析焊接细节几何尺寸和材料属性对焊材疲劳寿命的影响机制,确定应力集中系数和应力变化梯度来量化焊接细节对焊材疲劳寿命的影响,分析了应力集中系数相同的不同类型焊接细节的应力变化梯度,从而获得了微孔洞缺陷与其他焊接细节的应力变化梯度差,并据此计算了应力集中系数修正因子.将不同焊接细节等效成修正后应力集中系数对应的微孔洞缺陷,进而通过微孔洞缺陷焊材的S-N曲线来等效确定所有不同焊接细节焊材的S-N曲线,最后采用高温陶瓷模拟焊接细节中的夹渣焊接细节制作钢管焊接试件进行单轴高周疲劳试验,验证采用不同焊接细节等效成微孔洞缺陷确定焊材S-N曲线方法的可行性. 展开更多
关键词 焊接细节 S-N曲线 应力集中系数 应力变化梯度 等效原则
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耦合应力梯度及尺寸效应的缺口件疲劳寿命预测模型
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作者 刘俭辉 高凯丽 《机械设计与研究》 北大核心 2025年第3期231-237,共7页
缺口件疲劳寿命评估是保证重大机械装备安全服役和实现抗疲劳设计的关键,但目前有效耦合应力梯度效应、几何尺寸效应及非比例附加强化效应的缺口件疲劳寿命预测模型依旧匮乏。据此,分析缺口根部区域应力分布规律,综合考虑这3种因素的影... 缺口件疲劳寿命评估是保证重大机械装备安全服役和实现抗疲劳设计的关键,但目前有效耦合应力梯度效应、几何尺寸效应及非比例附加强化效应的缺口件疲劳寿命预测模型依旧匮乏。据此,分析缺口根部区域应力分布规律,综合考虑这3种因素的影响,建立适用于多轴载荷下缺口件的疲劳寿命预测模型。首先,结合坐标变换原理和能量准则将应变能密度最大的平面定义为临界面,分析临界面上的等效应力分布,基于归一化原理得到应力梯度因子。同时考虑缺口几何尺寸的影响,提出尺寸影响因子并构建疲劳强度折减系数对尺寸效应进行表征。其次,考虑材料的微观结构特性和载荷条件对疲劳寿命的影响,提出非比例附加损伤系数以表征非比例附加强化效应。最后,结合Manson-Coffin方程建立适用于缺口件的多轴疲劳寿命预估模型,借助En8合金钢和GH4169镍基合金的疲劳试验数据进行验证,并与Manson-Coffin方程、SWT模型以及FS模型对比分析,分析表明本文所提模型的预测结果均位于3倍分散带以内,且预测精度优于其他3种模型。 展开更多
关键词 多轴疲劳 非比例附加强化 应力梯度效应 尺寸效应
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深孔法残余应力检测技术的可靠性评价研究进展
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作者 陈静 陈怀宁 张保民 《理化检验(物理分册)》 2025年第9期26-30,共5页
残余应力对构件的性能具有显著影响,但厚板结构中残余应力的准确测量仍面临挑战。系统阐述了深孔法的基本原理、关键技术及国内外研究进展,包括参考孔加工、孔径测量、套孔工艺及应力计算。应用案例表明:深孔法可有效表征焊接结构高值... 残余应力对构件的性能具有显著影响,但厚板结构中残余应力的准确测量仍面临挑战。系统阐述了深孔法的基本原理、关键技术及国内外研究进展,包括参考孔加工、孔径测量、套孔工艺及应力计算。应用案例表明:深孔法可有效表征焊接结构高值应力分布特征和核电/航空部件内部的应力梯度分布;当前技术需要解决新型结构材料及复杂应力场误差分析的问题,未来应建立多源数据融合的综合应力评价系统并开发智能化设备,以满足高端装备制造和超大型构件的残余应力评价需求。 展开更多
关键词 残余应力 深孔法 内部应力检测 焊接结构 应力梯度分布
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缓倾结构面岩体在梯度应力作用下的岩爆模型
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作者 吝曼卿 卢祥龙 +3 位作者 夏元友 张兰 廖奇 杨涛 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第6期167-180,共14页
深部开挖引起的围岩梯度应力和岩层天然赋存的缓倾硬性结构面是影响岩爆特性的重要因素。借助气液复合加载的岩爆模拟装置,对预制含不同硬性缓倾结构面大尺寸(400 mm×600 mm×1 000 mm)类岩体试件进行了三向加载-单面卸载的应... 深部开挖引起的围岩梯度应力和岩层天然赋存的缓倾硬性结构面是影响岩爆特性的重要因素。借助气液复合加载的岩爆模拟装置,对预制含不同硬性缓倾结构面大尺寸(400 mm×600 mm×1 000 mm)类岩体试件进行了三向加载-单面卸载的应力梯度加卸载岩爆试验,通过数字图像相关(digital image correlation,DIC)、声发射、红外辐射和高速摄影等多种监测手段,研究了含缓倾结构面试件的岩爆演化特征及破坏机制。研究结果表明:缓倾结构面的存在对试件的破坏模式具有控制性作用,在极大程度上制约了岩爆坑的边界与形态,并加速了岩爆的发生;验证了试件发生岩爆的位置主要分布在试件结构面之间的区域,且该区域的红外辐射值和DIC应变场在破坏之前显著高于卸载面其他位置;随着缓倾结构面倾角的增大,试件声发射峰值能量和累计能量均随之增大,产生的剪切破坏占总破坏比例上升,孕育的岩爆烈度增强。 展开更多
关键词 岩爆 缓倾结构面 梯度应力 破坏特征 声发射 数字图像相关
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铝合金表面机械强化疲劳性能研究进展
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作者 高冲 董丽虹 +3 位作者 刘彬 吕晓仁 张宇鹏 李征奇 《中国表面工程》 北大核心 2025年第2期115-131,共17页
表面机械强化技术作为提升铝合金结构部件疲劳性能的有效手段,在表面改性领域应用广泛。然而,在选择强化技术与确定工艺参数时,尚缺乏统一的预判强化后疲劳性能的标准。现阶段关于表面强化处理后性能演变对疲劳性能影响机理的研究尚浅,... 表面机械强化技术作为提升铝合金结构部件疲劳性能的有效手段,在表面改性领域应用广泛。然而,在选择强化技术与确定工艺参数时,尚缺乏统一的预判强化后疲劳性能的标准。现阶段关于表面强化处理后性能演变对疲劳性能影响机理的研究尚浅,且缺乏系统性总结。从表面机械强化塑性变形方式出发,综述压入、碾磨、滚压及多种方法组合的典型表面机械强化技术及发展现状,归纳不同类型的表面机械强化技术对铝合金表面形貌、显微组织、显微硬度、残余应力等方面的影响规律。从疲劳寿命、疲劳裂纹萌生、疲劳裂纹扩展的角度整合表面机械强化技术对铝合金疲劳性能的影响规律及研究方法。鉴于影响机制的复杂性,深入分析表面机械强化对铝合金疲劳性能的作用机制,为工程应用提供了理论支撑与实践指导,填补了在合理选择技术、确定工艺参数及预判强化后疲劳影响机理方面系统性分析的空白。最后,基于当前研究瓶颈,对强化后铝合金疲劳性能的未来研究方向进行展望。 展开更多
关键词 表面机械强化 梯度结构 残余应力 裂纹萌生 裂纹扩展
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弹性阶段钢筋的应力⁃磁导率本构模型研究
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作者 江胜华 何峻峰 +1 位作者 孙伟贺 侯建国 《武汉大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第10期1588-1595,共8页
针对钢筋应力与磁导率的理论模型仍不完善、钢筋应力的磁场测试试验中存在难以分离的环境干扰磁场、钢筋磁信号随应力的变化规律中反转现象仍不明确的现状,推导了弹性阶段钢筋应力与磁导率的本构模型,采用有限元计算了弹性阶段钢筋的磁... 针对钢筋应力与磁导率的理论模型仍不完善、钢筋应力的磁场测试试验中存在难以分离的环境干扰磁场、钢筋磁信号随应力的变化规律中反转现象仍不明确的现状,推导了弹性阶段钢筋应力与磁导率的本构模型,采用有限元计算了弹性阶段钢筋的磁场梯度与应力的变化规律,并研制了无磁试验系统,通过试验对推导的应力与磁导率的本构模型及有限元计算进行了比较验证。结果表明:当0≤σ≤175.9 MPa(应力反转点)时,钢筋的相对磁导率及磁场梯度随着应力的增加而增加;当175.9 MPa≤σ≤584.3 MPa(屈服强度)时,钢筋的相对磁导率及磁场梯度随着应力的增加而减小;当σ=175.9 MPa时,钢筋的相对磁导率及磁场梯度均达到最大值。由钢筋磁场梯度绝对值的平均值随应力的变化曲线可知,试验实测值与有限元计算值的误差的平均值、标准差分别为7.08%、6.21%。试验值与有限元计算值基本一致,可为钢筋应力的磁场监测提供参考。 展开更多
关键词 钢筋 弹性阶段 力-磁效应 磁场梯度张量 磁导率
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梯度纳米晶增强NiTi合金悬臂梁弯曲疲劳寿命
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作者 黄凯 尹颢 邓中正 《材料导报》 北大核心 2025年第24期162-168,共7页
弯曲是NiTi合金在应用领域中极为广泛的受力模式之一,然而大变形弯曲服役工况下较差的循环稳定性与较短的疲劳寿命使得其应用范围大大受限。本工作通过纳米化工艺制备了不同晶粒尺寸梯度分布的NiTi板材,进行了两种挠度幅值的多场同步悬... 弯曲是NiTi合金在应用领域中极为广泛的受力模式之一,然而大变形弯曲服役工况下较差的循环稳定性与较短的疲劳寿命使得其应用范围大大受限。本工作通过纳米化工艺制备了不同晶粒尺寸梯度分布的NiTi板材,进行了两种挠度幅值的多场同步悬臂梁弯曲实验,通过分层微结构与应力分析讨论了晶粒尺寸梯度对弯曲疲劳寿命的影响机制。结果表明,沿厚度方向纳米级晶粒尺寸梯度分布显著延长了弯曲疲劳寿命,2 mm挠度下服役寿命达到200万圈以上,较其他类型提高了20倍以上,为目前报道最高。高畸变纳米晶轴向残余压应力减小了受载时上表层的拉应力,降低了马氏体相变局部应变梯度。表层纳米级间隔的位错壁垒,阻碍了相变激活位错与驻留塑性带往表层交互聚集,降低了缺陷和微裂纹的形核率。该梯度晶在延长NiTi合金弯曲疲劳寿命方面取得了突破性进展,为拓展NiTi合金弯曲受载的应用范围提供了可行性案例。 展开更多
关键词 NITI合金 梯度纳米晶 弯曲 疲劳寿命 残余应力 位错
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尺寸效应对EA4T车轴钢疲劳性能的影响
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作者 徐犇 杨冰 +3 位作者 王栓程 肖守讷 阳光武 朱涛 《机械工程学报》 北大核心 2025年第16期137-145,共9页
为研究载荷类型和试样尺寸对EA4T车轴钢疲劳性能的影响,首先采用旋转弯曲和轴向拉压两种加载方式,对最小截面直径分别为3 mm、6 mm和10 mm的EA4T车轴钢试样进行了疲劳试验;然后,利用高应力体积和威布尔分布理论分析载荷类型和试样尺寸... 为研究载荷类型和试样尺寸对EA4T车轴钢疲劳性能的影响,首先采用旋转弯曲和轴向拉压两种加载方式,对最小截面直径分别为3 mm、6 mm和10 mm的EA4T车轴钢试样进行了疲劳试验;然后,利用高应力体积和威布尔分布理论分析载荷类型和试样尺寸对疲劳性能的影响;最后,基于应力梯度理论对材料的疲劳极限进行预测。结果表明:在试样最小截面直径相同的情况下,旋转弯曲加载条件下得到的疲劳强度总是大于轴向拉压加载条件下的结果;旋转弯曲加载条件下,疲劳强度随试样最小截面直径增大而减小,但在轴向拉压加载条件下并无该趋势,试样疲劳强度与最小截面直径无明显关联性;尺寸变化引起的应力梯度差异是EA4T车轴钢试样表现出尺寸效应的主要原因;量化了两种载荷类型疲劳极限之间的关系,提出的疲劳极限预测方法对试验数据有良好的拟合效果,可为EA4T车轴钢的疲劳极限预测提供参考。 展开更多
关键词 尺寸效应 EA4T车轴钢 疲劳强度 高应力体积 应力梯度
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