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关键词： 水工混凝土结构   长期水压作用   粘结强度   退化机理   耐久性设计  

摘要： 文章旨在研究水工混凝土结构在长期水压作用下粘结强度退化的机理。通过实验和理论分析,探讨不同条件下粘结界面微观结构变化、化学腐蚀作用及力学性能退化规律。研究发现,长期水压导致微裂纹扩展和水化产物稳定性下降,进而影响粘结强度;温度和pH值对退化有显著影响。基于研究结果,提出预防和改善措施,为提高水工混凝土结构的耐久性设计提供科学依据。

关键词： 混装炸药   空孔与掏槽孔间距   空孔效应   数值模拟   有效应力[分类号]TD235   U455.4  

摘要： 为实现隧道智能爆破技术的研发及应用,开展了铁路隧道机械化装药掏槽爆破参数优化的研究。通过理论计算,确定了中空孔与中心掏槽孔间距的范围。运用LS-DYNA数值模拟软件,对理论计算取值范围内中心掏槽孔与中空孔间距为12.5、22.5、42.5 cm的爆破方案进行模拟研究。对各模拟方案下孔底截面、距起爆中心1/2炮孔长度截面、孔口截面的有效应力、损伤演化及爆破振动等进行分析。结果表明:随着中心掏槽孔与中空孔间距的增大,峰值有效应力及掏槽区域损伤面积呈先增大、后减小的变化趋势,平均爆破振速整体呈减小的变化趋势,槽腔贯通性逐渐变差。对3种爆破模型综合分析后,确定中心掏槽孔与中空孔间距为22.5 cm。将优化后的爆破参数应用于现场爆破后发现,岩石的大块率显著下降,平均线性超挖降低了19.23%,爆破效果良好。

关键词： 煤体破碎程度   胶结体   分离式霍普金森压杆   动态抗压强度   数值模拟  

摘要： 目的为研究颗粒破碎程度对煤岩胶结体的动态力学性能影响,方法基于松散介质固体颗粒分布规律理论,以分形维数分别为1.4,1.7,2.0,2.3,2.6配制不同破碎程度的松散煤体,按比例将胶凝材料与煤体拌合,经养护后制成标准块,对其进行分离式霍普金森压杆冲击试验,并利用有限元软件LS-DYNA对SHPB试验过程进行数值模拟和对比分析。结果结果表明,分形维数D=1.7时,抗压强度最低、分形维数D=2.6时,抗压强度最高;煤岩破碎程度对试样的动态力学性能影响较大;水泥基体内能远大于4种粒径煤体内能之和;数值模拟的峰值应力、应变终值和破坏模式与室内试验结果吻合较好。粒径为0~20 mm时,0~5 mm的小颗粒质量占比越多,试样整体强度越高;胶结体动态抗压强度随着分形维数增大先减小后增大;动态压缩下试块耗散能也呈先减后增趋势;分形维数D=1.7的煤体级配不利于发挥胶结体试块的力学性能;水泥基体为主要的储能介质,承担主要的能量吸收与耗散;HJC参数的合理选取可以使数值模拟较好地反映胶结体试块的动态力学特性。结论研究结果可为后续煤岩注浆提供一定的技术支持。

关键词： 水库   土石坝   软岩   干湿交替   强度  

摘要： 为了研究库区周期性水位波动对软岩的影响规律及机理,对不同干湿交替次数下的软岩试件进行强度测试,并结合细微观试验结果分析结构变化特征。结果表明:周期性水位波动造成软岩力学性能削弱,当干湿交替次数增至100次时,抗剪强度、剪切模量分别下降32.5%和38.7%;干湿交替作用导致软岩裂隙体积分数呈先快后慢的上升趋势;软岩微观结构在干湿交替过程中逐渐松散,晶体接触形式发生变化。研究结果对库区土石坝长期稳定性评价有重要参考意义。

关键词： SP2215合金   斜轧穿孔   Simufact Forming   有限元模拟  

摘要： 奥氏体耐热合金在斜轧穿孔过程中工艺参数的选择不当,可能导致毛管出现晶粒粗大、混晶等现象,甚至在加工过程中发生断裂,进而影响到后续的加工变形及产品的最终性能。基于先前的热变形试验,建立SP2215合金的材料模型,并利用有限元软件Simufact Forming 16.0对合金的斜轧穿孔过程进行模拟,分析了穿孔过程中管坯金属流动、应变场、应力场、应变速率场、温度场及穿孔机穿孔作用力的动态变化,模拟结果与实际变形规律相符。进而探讨了顶伸量、轧辊转速、管坯初始温度等工艺参数对合金热穿孔行为与微观组织的影响,最终获得合金的最佳斜轧穿孔工艺为:顶伸量50 mm、轧辊间距95.84 mm、导板间距116.06 mm、轧辊转速50 r/min、管坯初始温度1100~1150℃。

关键词： 大跨度结构   风荷载   数值模拟   风向角   平均风压系数  

摘要： 为了研究体型复杂的大跨度游泳馆结构在风荷载作用下的风压变化规律,以西安某大跨度游泳馆结构为研究对象,采用风荷载数值模拟方法,对该游泳馆在不同湍流模型、不同风向角工况下的屋盖表面平均风压系数变化展开研究,分析湍流模型和风向角对游泳馆屋盖结构的影响;然后考虑不同区建筑物对该游泳馆平均风压系数的影响,分析得到其影响规律。结果表明:不同湍流模型对游泳馆屋盖的平均风压系数影响较小;在90°和270°风向角下,游泳馆整体模型的屋盖表面平均风压系数变化梯度平缓,平均风压系数基本维持在-0.5左右,而在其他风向角下,平均风压系数变化梯度明显;游泳馆屋檐凹进去的部分平均风压系数很小,甚至出现正风压的情况,而凸出来的弧形部分负风压较大;来流由低往高走时,前方较低矮的B区和C区对A区形成缓坡结构,有效抵挡了部分气流,从而降低了A区的风压,使得平均风压系数变化梯度相对平缓。

关键词： 聚氨酯黏接界面   高过载   霍普金森杆   失效   数值模拟  

摘要： 针对高过载环境下电子器件聚氨酯灌封防护界面失效问题,开展聚氨酯黏接界面动态力学失效行为研究。首先通过设计铜/聚氨酯/铜三明治结构试样,采用万能试验机开展了准静态垂直拉伸实验,揭示了界面延性失效的损伤演化规律,定量表征了界面强度和变形刚度等关键力学参数。设计了铜片/聚氨酯/铜柱(作为附加质量块)复合结构试样,利用自由式霍普金森杆冲击加载装置,通过调控卸载波时序实现聚氨酯黏接界面动态剥离,并基于激光测速技术捕捉了附加质量块自由面速度演化特征,建立了聚氨酯黏接界面动态失效行为的实验表征方法。基于内聚力模型,开展了聚氨酯黏接界面失效的瞬态有限元数值模拟,阐明了界面刚度、强度及临界失效位移等模型参数对动态失效过程及自由面速度特征的影响规律。数值模拟与实验结果吻合良好,验证了内聚力模型在表征界面动态失效行为方面的有效性。进一步研究表明,界面失效模型参数与加载加速度之间呈现线性增长关系,相比内聚力强度参数,计算结果对临界失效位移参数的敏感性较弱。

关键词： 防灾减灾工程及防护工程   泥石流   双柱桥墩   流固耦合   横向冲击   数值模拟   动力响应  

摘要： 为研究双柱式桥墩结构在含大块石泥石流冲击作用下的动力响应特征,基于光滑粒子动力学-有限元(smoothed particle hydrodynamics-finite element method,SPH-FEM)耦合方法,建立泥石流浆体-大块石-双柱式桥墩动态相互作用模型,分别从泥石流冲击特征、桥墩结构应变和冲击力时程等方面,分析泥石流冲击下双柱式桥墩的动力学行为,探讨了不同特性泥石流对桥墩承灾破坏特征的影响.结果表明:所提出的数值分析方法可以较好地模拟泥石流冲击、沿桥墩绕流及流出的整个分布过程;泥浆冲击桥墩底部会出现明显的绕流现象,上游的桥墩柱体所受冲击力远大于下游;受块石冲击的桥墩底部承受较大的横向冲击力,导致出现较大应变,甚至混凝土脱落;桥墩所受冲击力与泥石流的冲击速度和大块石直径都呈正相关;夹杂着大块石的泥石流对桥墩的冲击力远大于仅有浆体的冲击力,是造成桥墩破坏的主要因素.研究成果有助于理解泥石流多发区双柱桥墩的冲击灾变机制,并为其抗冲击设计提供科学依据.

关键词： 雷暴风   飑线   数值模拟   微物理参数化方案   中尺度动力学  

摘要： 利用实况资料和再分析资料,结合WRF(weather research and forecasting)模式对南通一次极端大风过程进行诊断分析及数值模拟。分析了该个例发生的天气形势背景和系统的水平、垂直结构,探究大风天气成因,并进一步对比不同参数化方案的模拟效果。结果表明:1)大风过程发生在高空深厚冷涡和地面强暖湿低压的环流背景下,上空存在不稳定层结和不稳定能量的累积;雷暴大风在12—13时经历了发展、成熟、消散3个阶段,飑线以碎块型的方式形成。2)3种微物理方案中,MG方案模拟出更大面积的层云、强回波和极端大风,模拟的最大地面阵风为44.47 m·s^(-1)。Lin方案较好地模拟出飑线的演变过程和垂直结构特征,模拟的最强上升气流达23.55 m·s^(-1),下沉气流达-13.21 m·s^(-1)。3)水平方向上,雷暴大风附近存在成熟的飑线地面中尺度系统,地面存在深厚冷池出流、变压梯度大值区和冷锋过境,它们共同促进了地面大风的生成。4)垂直方向上,对流单体上空高层辐散、低层辐合,存在强上升气流和水汽潜热释放;后侧的干空气蒸发和粒子的拖曳加强下沉运动,配合地面冷池出流和辐散气流,造成了极端大风天气。

关键词： 智能钻杆   承压管   楔形压紧结构   压缩变形   有限元仿真  

摘要： 针对智能钻杆研制过程中,承压管与钻杆两端的稳定连接与固定、电缆的有效保护与密封等关键问题,提出了组合式楔形压紧环结构;通过建立承压管连接处的力学分析模型,结合有限元仿真模拟压紧力作用下的应力分布与变形分析,开展了材料优选和实例计算;结果表明:316L材料制成的承压管,其连接处的最大Mises应力可满足拉压载荷下的强度要求,从而确保智能钻杆承压管的密封承压可靠性及复杂工况实用性。