振幅对金属橡胶耐久性的影响

该文从试验的角度研究金属橡胶构件在交变载荷作用下振幅对金属橡胶耐久性的影响。分析了金属橡胶在不同振动幅值下,其结构尺寸参数和力学性能参数(弹性模量、损耗因子)随循环次数的变化规律。结果表明:小振幅加载增强了金属橡胶的承载能力;振幅越大,对成型方向尺寸、弹性模量和损耗因子影响越明显;内部金属丝螺旋卷之间的接触状态转变是导致宏观结构尺寸和力学性能变化的根本原因。     

混凝土和钢管的力学性能和变形特点研究

对强度分别为54 MPa、83 MPa、116 MPa的混凝土和壁厚分别为1．0 mm、2．0 mm、4．7 mm的钢管力学性能和变形特点进行了研究。结果表明:混凝土强度越高,应力-应变关系线性段比例越高,横向变形越小,说明越接近均质材料。在受压条件下壁厚4．7 mm的钢管屈服后,荷载仍缓慢上升;壁厚2．0 mm钢管,达极限荷载后缓慢卸载,而壁厚1．0 mm的钢管在弹性阶段达极限荷载后突然卸载,表现为弹性失稳破坏。用澳大利亚标准AS4100-1900计算薄壁钢管的强度最为准确。     

基于非阻塞性颗粒阻尼技术的填充颗粒对约束阻尼结构减振性能的影响

为使传统的约束阻尼结构的减振性能进一步提高,引入了非阻塞性颗粒阻尼技术,通过颗粒运动状态分析和悬臂梁试验研究了填充颗粒对基于非阻塞性颗粒阻尼技术的约束阻尼结构减振性能,探讨了颗粒填充率、粒径和密度对结构的振动响应、复合损耗因子等阻尼特性的影响规律.结果表明:随着填充率的增加,复合损耗因子呈先增大后减小的趋势,当填充率在50％时损耗因子最高为0.144 7,提高了60.78％,振幅趋于平稳耗时0.257 8 s,此时颗粒呈块状剧烈运动,阻尼效果最为理想;填充等直径钢球颗粒的粒径由0.8 mm增至2.0 mm,复合损耗因子仅增加0.001 5,振幅趋于平稳耗时仅差0.003 9 s,对结构的减振性能无明显影响;填充不等直径的钢球颗粒的质量比为1∶1时,复合损耗因子最大为0.159 1,进一步提高了10％;填充颗粒质量相同时,密度小的材料减振效果最好,体积不变时,密度大的更佳可见基于非阻塞性颗粒阻尼技术的填充颗粒能够提高约束阻尼结构的减振性能.     

溢流口结构对水力旋流器性能影响的模拟分析

以工业用428 mm水力旋流器为研究对象,采用计算流体力学(CFD)技术对旋流器内流场和颗粒分级效率进行了数值模拟研究,对所建立的模型进行了验证,并在数值模拟的结果上分析了溢流口结构,包括溢流口直径、插入深度和溢流口的壁厚对水力旋流器性能的影响。重点考察了溢流口结构变化对旋流器内空气柱、压力降、分流比和分级效率的影响。模拟结果表明,溢流口结构变化对水力旋流器的性能会产生重大影响,计算所得最佳溢流口尺寸为:直径180 mm,插入深度168 mm,壁厚2 mm。     

混凝土楔入劈拉试件双K断裂参数叠加计算及其边界效应

采用楔入劈拉试件几何形式,进行了最大尺寸为1 200 mm×1 200 mm×200 mm混凝土断裂试验.根据试验获得的荷载张开口位移关系曲线,在线性渐近叠加假定的基础上,利用应力强度因子叠加原理计算了双K断裂参数,考虑了当楔形力的竖向分量、自重和支承反力三者不共线时,竖向分量和自重对裂缝尖端应力强度因子的贡献.试验结果表明,当试件高度大于600 mm时,测定的双K断裂参数是与尺寸无关的常数值;当试件高度低于600mm时,测定的双K断裂参数存在尺寸效应.采用边界效应模型分析发现,其尺寸效应与边界对断裂过程区发展的约束作用相关,试件的高度越小,边界的约束作用越强,测定的断裂韧度越小.经边界效应模型修正后,可得到与尺寸无关的常数值.     

岩石结构对碎屑岩储层弹性参数影响的数值研究

结合岩石颗粒粒径分布,通过过程模拟法构建3维数字岩心,利用有限元方法研究了岩石颗粒尺寸比、颗粒大小以及颗粒分选性对岩石弹性特性的影响.结果表明岩石颗粒的大小、分选性均会对岩石的物性以及孔隙结构产生影响,引起岩石弹性模量和纵横波速度的变化.颗粒尺寸比对岩石弹性的影响是非线性的,随着大颗粒含量的增大,岩石体积模量先增大至最大值,然后再减小至趋于不变,随着颗粒尺寸比的变大,大颗粒含量对岩石弹性模量的影响增强.粒径对饱和水岩石弹性的影响弱于对干岩石的,并且粒径越小,岩石体积模量对孔隙流体的变化越敏感.随颗粒分选性变差,岩石体积模量和剪切模量及纵横波速度变大.     

基于SYSWELD的在役焊接径向变形数值模拟

采用焊接模拟软件SYSWELD研究壁厚、管径及熔池尺寸等因素对天然气管道在役焊接径向变形的影响。结果表明:发生烧穿的临界瞬时最大变形有时间效应;发生临界变形的时间随着壁厚的增大而增加,径向变形量减小;随着管径增加,径向变形量在同壁厚下逐渐增大;壁厚为4.5 mm时,小管径管道易达到临界变形量;壁厚为6 mm时,管径的增大降低了临界变形发生的可能性;当壁厚为7.5 mm,管径由254 mm增大到508 mm时,发生临界变形的可能性减小,而管径在508~1016 mm时,管径的增大增加了临界变形发生的可能性;内壁点的径向变形随着热源的靠近而增大,随着壁厚的增大而减小,但当壁厚增大到6 mm后,壁厚的增大对其不再有显著影响;熔池尺寸影响焊接修复同时刻时的径向变形量,达到临界变形量的时间与熔池尺寸成反比,表现出明显的熔池尺寸效应。     

ZrO2涂层对基底阻尼特性的影响

通过电子束物理气相沉积的方法在TC4基体上制备ZrO₂涂层,探究其对基底阻尼作用的影响机理.通过SEM和XRD对涂层的表面形貌和结构特性进行表征,并利用动态力学分析仪(DMA)检测涂层的阻尼性能.结果表明:随着基体温度的升高,晶粒尺寸变大,微缺陷减小,薄层损耗因子产生混合取向,损耗因子增加,阻尼性能提高.在高频下,由于补偿效果,涂层中混晶取向的晶界缺陷消失,阻碍了涂层阻尼性能进一步提高.基底温度为400℃, 激振频率为55Hz时阻尼性能最好.     

速度管柱携气性能数值模拟

针对在气井生产后期气压减少,产量降低,运用小管径连续管速度管柱提升产量是目前常用的恢复气井生产的有效方法。为探究连续管速度管柱携液机理,研究了管柱尺寸、变径管锥度以及流体中气体占比对产气性能的影响,依据现场工况,基于计算流体动力学理论对速度管柱内部流场进行数值模拟分析,得到以下结论:连续管组合壁厚差值越大,出口处流体速度越高,根据分析结果确定优选壁厚组合为2.77、3.68、3.96 mm;在连续管壁厚组合确定时,变径管锥度对流体速度也会产生影响,根据现场工况锥度范围取5组数据进行模拟,结果表明锥度越小,速度越快,且锥度为0.000 2时,井口速度8.14 m/s最快;气井生产中,流体中气体含量越高,产量越大,根据常用气井气体含量进行分析,当气体占比为85%时,出口速度最快。研究结果可为气井生产后期,速度管柱作业提供一定的理论依据。     

PA2200粉末选择性激光烧结工艺参数优化

采用选择性激光烧结(SLS)技术对PA2200粉末材料进行烧结试验,研究激光功率、扫描间距和扫描速率对成形件的尺寸精度和弹性模量的影响,通过全面试验设计法进行工艺参数优化。结果表明,最优工艺参数组合为激光功率40 W、扫描速率3 000 mm/s、扫描间距0.4 mm,此时成形件的X向尺寸相对偏差为-0.5%、Y向尺寸相对偏差为-0.5%、Z向尺寸相对偏差为1.2%、弹性模量为1 589.61 MPa。利用显微镜对成形件表面进行观察,发现PA2200粉末熔化均匀,颗粒之间黏接效果较好,孔隙较小,致密度高,验证了该组工艺参数的有效性。     

FeCuNbSiB非晶薄带的模量和线膨胀系数研究

采用单辊法制备了宽4.5mm、厚25μm的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9晶薄带.并用Q800动态热机械分析仪(DMA)测试了非晶薄带的弹性模量、线形变和线膨胀系数随着测试温度的变化关系.结果表明,非晶薄带的弹性模量随着测试温度的升高而减小;非晶薄带的线形变都随着测试温度的升高而增大;非晶薄带的线膨胀系数在50～150℃温度范围内随着测试温度的升高而增大,在150～300℃温度范围内随着测试温度的升高而减小.     

纳微米双相颗粒增强陶瓷基复合材料力学性能的数值模拟

以包晶型(纳米颗粒包围微米颗粒)和内晶型(纳米颗粒嵌于微米颗粒中)2种分布状态的特征体积单元为研究对象,利用整体-局部均质化方法从数值分析的角度计算了复相陶瓷材料中纳米颗粒与微米颗粒的排列方式、体积比、粒径比、界面特征等纳微观结构特性对纳微米颗粒增强陶瓷基复合材料有效弹性模量的影响。结果表明纳微米颗粒呈包晶型分布状态时,随体积百分比的增加,有效模量增大较为显著;与矩形特征体积单元相比,六边形情况估算有效弹性模量偏高;纳微米颗粒粒径比越小,颗粒分布越均匀,有效弹性模量越大;微观颗粒与基体间的界面损伤比纳观颗粒与基体的界面损伤更易于导致材料的有效刚度降低。从晶粒细化特征及显微结构等因素解释合理的纳微观复相颗粒分布对陶瓷基复合材料的有效弹性模量的改善效应。     

管材绕弯变形的理论与实验分析

针对管材绕弯成形的受力与变形特点,进行了理论与实验研究．应用塑性有限元方法分析了绕弯的主要工艺参数对成形后管材壁厚变化及截面椭圆度的影响,结合实验分析了变形区不同位置的椭圆度及壁厚的减薄情况．研究表明：R／D越小,变形越大,壁厚减薄也越大,而相对壁厚t／D对壁厚减薄影响不大;另外,芯棒的尺寸及位置对壁厚减薄率及截面椭圆度影响较大．     

钢管-水泥土组合桩的抗拔性能

针对传统抗拔桩承载能力的局限性,根据劲性搅拌桩施工及荷载传递特点,提出钢管-水泥土组合抗拔桩形式,并借助ANSYS数值模拟软件,分析钢管直径及壁厚对组合桩承载能力及破坏模式的影响。结果表明:钢管直径对组合桩的抗拔性能影响显著。钢管直径小于0.4 m时组合桩的承载力增幅很大,达到0.4 m时承载力接近极限值;钢管直径为0.3~0.4 m时组合桩破坏模式较合理。钢管壁厚对组合桩的抗拔性能影响较小。壁厚为10 mm时组合桩的极限承载力增幅较大,钢管壁厚宜取10 mm。钢管壁厚不影响组合桩的破坏模式,破坏均发生在钢管与外桩界面。该研究为改善水泥土搅拌桩的抗拔性能提供了参考。     

Bi1-xLaxFeO3多铁体系的微波吸收性能

采用溶胶-凝胶法制备Bi1-xLaxFeO3(x=0,0.05,0.10,0.15)粉晶样品,用X线衍射仪表征样品的晶体结构,用扫描电镜观察样品的颗粒形貌与尺寸,用微波矢量网络分析仪测试样品在2～18 GHz微波频率范围内的复介电常数、复磁导率,并计算损耗角正切及微波反射率.研究结果表明:Bi1-xLaxFeO3晶体结构为钙钛矿型,颗粒形貌为直径约200nm、长度约700nm的不规则短棒状;La的A位掺杂有利于提高体系的微波吸收性能;当样品厚度为2.6 mm,x=0.10时,吸收峰值为27.7 dB,小于-10 dB吸收带宽为3.4 GHz,该材料的电磁损耗来自介电损耗和磁损耗,但介电损耗较大.     

钢结构现浇楼板施工中快速拼装模板体系

针对目前几种常用模板支撑体系存在的不足,提出了一种适用于钢结构建筑现浇楼板的新型快速拼装模板支撑体系,即悬挂式模板支撑体系.通过理论计算与试验测试,对悬挂式模板支撑体系的力学性能进行了系统研究,在保证模板支撑体系中的所有构件在施工中不发生塑性变形且有足够的刚度与稳定性的前提下,所确定的具有标准化尺寸的L型钢挂件、定位钢板与定位螺栓可以很好地应用于常用柱网在5.5~12.0,m之间的楼盖施工.对于方钢管龙骨,在确定其标准化截面尺寸后,考虑3种壁厚(5,mm、10,mm和15,mm),研究表明,5,mm壁厚的方钢管龙骨可适用于5.5~7.0,m的柱网楼盖施工,10,mm壁厚的方钢管龙骨可适用于5.5~9.0,m的柱网楼盖施工,15,mm壁厚的方钢管龙骨可适用于5.5~12.0,m的柱网楼盖施工.     

变内压条件下井筒完整性的弹塑性分析

针对套管内压变化影响井筒完整性问题,将套管、水泥环和地层视为弹塑性材料,从微间隙的形成及水泥环周向拉伸破坏两方面综合分析井筒的完整性,采用有限元方法模拟研究水泥环和地层机械参数变化对井筒完整性的影响。结果表明:水泥环弹性模量越大,越易形成微间隙和发生水泥环拉伸破坏;水泥环泊松比越小,形成的微间隙尺寸越大,越易发生水泥环拉伸破坏,但泊松比的影响程度较弹性模量小。地层弹性模量越小,越易形成微间隙且间隙尺寸较大,越易发生水泥环拉伸破坏;地层泊松比越大,形成的微间隙尺寸越大,但其影响程度较弹性模量小;地层泊松比变化对水泥环拉伸破坏的影响较小。在形成微间隙之前就可能会发生水泥周向环拉伸破坏。     

农村公路生命防护工程低成本柔性护栏研究

为设计出一种适用于中国农村公路的低成本柔性护栏,文章针对农村公路路侧防撞设施安全隐患较多的现状,以国家相关标准为设计依据,运用有限元数值分析方法,建立汽车-护栏有限元碰撞分析模型;并利用正交试验设计方法对缠绕挂接式柔性护栏进行尺寸优化设计,得到柔性护栏的最优尺寸组合为立柱间距3 500mm、立柱截面尺寸95mm×45mm、立柱壁厚3mm;对最优尺寸进行安全性验证和经济性分析得出:小型客车质心最大加速度为11.4g,中型客车和中型货车的横向动态最大偏移量分别为910、814mm,护栏安全性良好;优化后的柔性护栏造价约100元/m,经济性良好,适合在农村公路生命防护工程中推广应用。     

应变栅结构参数对合金薄膜传感器应变传递的影响

应变栅作为薄膜传感器的关键组成部分,其结构参数直接影响着合金薄膜传感器中应变传递效果。基于剪滞理论研究了应变栅的结构参数对应变传递误差的影响,并推导了合金薄膜应变片的应变传递函数;采用有限元软件模拟仿真了薄膜电阻应变片应变栅栅厚在0.001～0.02 mm、栅长在20～50 mm以及栅宽在0.1～0.4 mm范围内对应变传递的影响,并对上述分析的结果进行了实验验证。结果表明：在选定的范围内,应变栅厚度越小、纵栅长度越长、纵栅宽度越窄,应变传递误差越小;各结构参数对应变传递的影响程度为：栅宽>栅长>栅厚;当栅厚为0.001 mm、栅长为3 mm、栅宽为0.1 mm时,应变传递误差最小为3.4%。     

脉冲中子-中子测井影响因素的数值模拟

利用蒙特卡罗方法建立各种条件下的套管井计算模型,模拟相应的热中子时间谱,进而计算地层宏观吸收截面.模拟结果表明:地层的宏观吸收截面随着孔隙度和含水饱和度的增加而增加,且源距越小、地层水的矿化度和泥质含量越高、套管的尺寸越大、仪器越居中、俘获截面越高的岩性地层条件下,地层的宏观吸收截面值也越大;套管壁厚和水泥环对地层宏观吸收截面没有影响,但套管壁越厚、水泥环厚度越小,热中子总计数越低.利用脉冲中子测井数据确定地层含水饱和度时应对各种影响因素作相应的校正.