为研究预制装配化电缆沟在车辆荷载作用下的受力情况,针对一种预制装配式电缆沟构造形式,采用精细化有限元数值仿真对其进行了模拟分析,探究了该电缆沟在不同汽车轮压荷载、不同覆土厚度条件下的结构应力分布和位移变化规律。结果表明:在设计荷载作用下,预制装配式电缆沟的受力和变形能够满足要求,车辆轮压的作用位置和覆土厚度对结构顶板底面的竖向位移、拉应力影响显著;管壁是结构主压应力的控制构件,顶板是拉应力的控制构件;在仅受覆土荷载作用时,覆土厚度为2 m时,电缆沟顶板竖向位移、下缘拉应力值分别是覆土厚度为0.5 m时对应值的4.2倍和4.0倍;在轮压作用下,顶板混凝土底部拉应力随覆土厚度的增大呈现出先减小后增大的变化规律。

为了解决正交异性钢桥面的疲劳破坏病害,提出了一种基于免蒸养超高性能混凝土(UHPC)的钢桥面组合结构,结合实际工程给出了栓钉布置和钢筋间距的优化方案,总结了适用于钢桥面铺装的UHPC材料性能指标;对于大面积摊铺问题,设计了UHPC专用铺装施工设备,并进行了工艺性试验;通过有限元模拟分析了润扬大桥不同铺装体系下的变形情况,并与实桥监测数据进行了对比。结果表明:免蒸养UHPC结合完善的养护工艺能够抑制早期收缩裂缝的产生与发展;UHPC铺装相较于原环氧沥青混凝土铺装,钢桥面板的最大拉应变下降了53.3%,最大肋间相对挠度下降了42%;UHPC铺装能大幅提高桥面系的刚度,降低正交异性钢桥面板和铺装层的疲劳开裂风险。

为了解荷载对盾构隧道管片的影响,基于混凝土塑性损伤本构模型,考虑内置钢筋、连接螺栓与管片间的非连续性接触,进行了荷载作用下管片受力破坏全过程的有限元模拟分析,研究了管片混凝土、连接螺栓与内置钢筋的力学性能变化,并探讨了土体抗力系数对管片受力与变形的影响。结果表明:在荷载作用下,管片封顶块与标准块接头内侧张开外侧压紧,邻接块接头外侧张开内侧压紧,管片初始破坏位置处于拱底处内侧,以纵向裂缝为主,最终形成网状裂缝;管片受力与变形受土体抗力系数影响显著,其椭圆度、接头张开量、螺栓、钢筋应力随土体抗力系数的增大而减小。

进行了纤维混凝土加固装配式框架结构体系梁柱节点低周往复加载有限元模拟分析,得到了试件的破坏形态、滞回曲线。结果表明:节点的主要受损区域为梁端键槽区,采用纤维混凝土置换受损区域的混凝土可有效加固节点。其中,当采用聚丙烯纤维混凝土加固时,能恢复节点的抗震性能;当采用钢纤维混凝土、钢-聚丙烯纤维混凝土加固时,不仅可以恢复节点的抗震性能,还可以在一定程度上提高节点的抗震性能。

为研究实际工程中装配式钢骨增强微孔混凝土复合楼板的承载能力,通过静载试验,得到了其荷载-挠度曲线和裂缝长期发展特征,并对该复合楼板进行了配筋计算、裂缝宽度和挠度验算。此外,采用有限元软件MARC对复合楼板进行了受力分析,并与试验结果进行了对比,发现两者吻合程度较高。研究结果可为相关复合楼板的设计提供参考。

为满足楔横轧工艺研究的需要,推动板式楔横轧机在我国的应用与发展,中国科学院金属研究所与白俄罗斯科学院物理技术研究所共同开展了高精度板式楔横轧机(IM500)的研制工作。IM500轧机采用卧式水平结构和液压驱动的单板可动设计方案,由主体机械结构、液压站、电控柜三部分组成。在主体机械结构方案设计过程中,采用有限元模拟方法进行同步校核优化。在IM500轧机上,分别采用45钢、GH4169、TC11三种材料进行楔横轧实验。结果表明该轧机具有轧件尺寸精度高、维护和更换零部件方便、自动化程度高等突出优点。

为获得不锈钢三通管脉动液压成形的最佳工艺参数,首先通过有限元方法研究了脉动加载条件下振幅和频率对零件成形性的影响规律。然后,结合响应面法,采用Box-Behnken方案进行了设计,建立了响应模型并研究了成形过程。以振幅、频率和轴向进给量为设计变量,目标件的最大减薄量和成形后总高度为响应量。结果表明,在一定范围内,大脉动加载振幅和小频率有助于改善三通管的成形性。响应面优化结果表明,在振幅为5 MPa、频率为0.8 Hz和轴向进给量为70 mm的组合下,可使零件成形总高度达到97.6 mm,最大减薄率控制在20%以内。试验获得零件的实际成形总高度为95 mm,最大减薄率为19.76%,试验结果与数值模拟吻合良好,且无明显缺陷,验证了响应面模型的准确性,并获得了最佳成形工艺参数。

由于整体制造困难等原因,复合材料结构件之间存在大量的机械连接,连接处往往是结构关键危险部位,因此提高连接区安全性和经济性十分必要。基于此,以承受单向拉伸载荷的铝合金与复合材料层合板连接结构为研究对象,针对四螺栓单搭接结构模型,采用Patran/Nastran有限元软件对比分析了4种常用连接单元模型,分别获得了各种连接单元模型连接结构钉载分配、应力应变分布以及应力集中情况,分析结果对复合材料连接结构建模和分析有一定的参考意义。

研究了金刚石刀具对具有镍磷合金（NiP）合金镀层的压印模辊进行长距离连续切削时刀具的磨损情况。首先，通过金刚石超精密辊筒车床对大尺寸NiP合金镀层模辊进行精密V槽切削。然后，利用加工好的V槽模辊进行卷对卷压印实验，通过压印片材上不同位置的表面粗糙度测量分析了刀具从切削开始到结束过程中的磨损情况。最后，利用AdvantEdge软件进行了有限元模拟切削过程中刀尖温度分布状态，同时对比了切削过程中不同位置处刀尖的轮廓线。实验结果表明：金刚石刀具切削NiP合金镀层模辊时刀具的磨损过程是有一个先慢后快的规律，即刀尖切削刃发生石墨化转变产生为崩刃以后，刀具的磨损速率明显加快。

以某设备的超高压组合缸体为研究对象建立组合缸体模型。首先对传统组合缸体进行有限元分析然后对外形相同的超高压组合缸体的两种自增强工艺进行有限元模拟和对比研究。研究表明:套装后再自增强处理在降低内缸内壁应力峰值上明显优于首先对内缸进行自增强处理。虽然套装后自增强压力超过1000 MPa但首先对内缸自增强影响过盈套装所以在压力源允许的情况下推荐套装后再进行自增强处理。该研究可为超高压组合缸体自增强工艺的选择和优化提供参考。