预应力钢丝缠绕超高压筒体的应力及变形分析

本文分析了预应力钢丝缠绕超高压筒体的应力及变形。由于钢丝层和工作载荷对芯筒的作用力均不能沿轴向全长作用，因而在简体的两端发生弯曲变形，引起应力和变形重新分布。本文从理论上分析并计算此种应力及变形，这对超高压容器的强度及密封设计是很重要的。本文还将计算结果简要地和有限元计算值及实测值进行比较。     

强振动环境对液压胶管寿命的影响

硬岩掘进机在切削岩石过程中产生振动载荷,液压胶管在振动载荷和内压共同作用下承受交变应力,当交变应力超过疲劳极限时,将发生疲劳破坏.文中基于复合材料力学、材料力学原理建立了液压胶管的数学模型;通过仿真和实验分析了振动参数、油压和胶管结构参数对液压胶管寿命的影响.结果表明:振动载荷激振频率接近胶管固有频率时,液压胶管的寿命最低;随着振动载荷振幅的增加,胶管寿命不断下降;中低压情况下,油压的变化对最外层钢丝的应力影响不大;液压胶管弯曲半径越大,所受应力越小.     

单股钢丝绳丝间多层耦合接触性能研究

针对单股钢丝绳在服役过程中因丝间接触引起的失效问题,基于弹性接触理论和曲杆理论,研究轴向扭转载荷作用下单股钢丝绳丝间多层耦合接触性能。首先,综合考虑泊松比效应和接触变形等因素,建立具有多层结构的单股钢丝绳轴向力学性能与丝间接触性能的数学模型。其次,采用基于半解析法(SAM)的数值方案进行耦合求解。半解析法求解过程中,采用共轭梯度法(CGM)和快速傅里叶变换(FFT)求解多层结构单股钢丝绳丝间接触压力、接触变形及钢丝内部应力,揭示单股钢丝绳芯丝与内层螺旋钢丝间、内外层螺旋钢丝间的接触性能参数随扭转载荷变化的演变规律,以及钢丝绳结构参数对单股钢丝绳丝间接触行为的影响机制。最后,通过与COSTELLO理论计算结果对比,验证单股钢丝绳多层接触耦合模型的有效性。研究结果表明:轴向扭转载荷作用下,单股钢丝绳芯丝与内层螺旋钢丝间、内外层螺旋钢丝间的最大接触压力和变形均位于接触中心,且随扭转加载进程而呈非线性变化;在大扭转载荷下,内层螺旋钢丝与外层螺旋钢丝间的接触区易先发生应力屈服;相比于内层螺旋钢丝捻角,外层螺旋钢丝捻角对单股钢丝绳内部各层丝间的接触作用影响更加显著;扭转载荷引起的最大钢丝应力位于接触界面下,该应力区的应力及深度随螺旋钢丝捻角增大而增大。     

层间混杂复合材料层间界面破坏对应力集中的影响

根据剪滞理论，研究了低延伸层已发生破坏（首次破坏）及出现层间界面破坏时的单向层间混杂叠层复合材料的应力重分布问题，首次获得了高延伸各单层的应力集中因子、脱层长度与层间界面剪切强度的关系，所求得的理论脱层长度得到了实验的证实。     

岩石破坏德鲁克-普拉格准则的探讨

岩石的强度理论，反映了岩石在复杂应力状态下的破坏法则，它与岩石的破坏机理密切相关。强度理论，不仅要能解释岩石破坏的原因、破坏的形态，而且要能确定岩石破坏时的应力状态或变形状态．目前的强度理论则多数是从应力的观点来考察材料破坏的．本文就德鲁克-普拉格准则进行探讨。     

非线性准则下隧道围岩响应的理论和数值分析

采用Hoek-Brown非线性准则描述岩土破坏特征更能反映岩体固有特点和非线性破坏特征,以及岩石强度、结构面组数、所处应力状态对岩体强度的影响。首先,通过理论分析,得到了围岩开挖后应力和变形情况;然后,利用数值计算软件,建立了Hoek-Brown准则下隧道的数值计算方法和计算模型,分析了隧道在开挖情况下的应力变形情况,得到围岩的径向应力、切向应力、剪应变分布、塑性区分布和位移情况,并将数值计算结果与理论计算结果进行对比,结果表明:①隧道开挖引起岩体的扰动,使其从平衡状态转为不平衡状态。随着时间的推移,不平衡力逐渐在岩体中消散均化,岩体的扰动逐渐减小,最终趋于平衡。②数值解均略大于理论解,但二者差别十分微小,从而验证了数值方法的正确性。     

共面断续节理岩体直剪强度特性模型

采用理论分析和模型试验相结合方法,对共面闭合断续节理岩体直剪强度特性进行分析和研究.引入法向变形协调条件,基于Mohr-Coulomb理论,推导共面断续节理岩体模型的直剪强度公式.模型试验表明:全应力-应变曲线主要经历了线弹性增长、节理面错动、次生裂纹起裂稳态扩展、节理面贯通破坏和残余强度5个阶段;剪切应力峰值和残余强度都随正应力的增大而增大,而变形特性随正应力的变化规律性不强;抗剪峰值强度随节理连通率的增大而减小,低连通率时强度下降速度慢;节理分布形态对强度也有影响,节理在两边分布的试样强度普遍高于节理在中间的;理论计算结果与试验值吻合较好,能较好描述共面断续节理岩体的直剪强度特征.     

桥梁半平行钢丝索对称断丝的力学特性分析

桥梁用半平行钢丝索由于外层钢丝的螺旋外形和本身构造的特殊性,不能直接应用基于平行钢丝假定的并联模型或钢绞线模型进行力学分析.基于Love曲杆理论,考虑泊松效应、钢丝间接触变形以及钢丝间的接触力和摩擦力的影响,对多层半平行钢丝索的对称断丝模型进行了修正,通过数值计算讨论了拉索截面钢丝拉力分布规律、钢丝拉力增长系数和拉索轴向刚度及其影响因素.计算表明,考虑接触变形后,截面内钢丝拉力分布不均匀,拉索轴向刚度较单根钢丝有较大幅度的下降.     

予应力钢丝缠绕机架的变张力缠绕

由于等张力缠绕的缺点，予应力钢丝缠绕机架一般均采用变张力缠绕。其优点是各层钢丝的应力趋于一致，钢丝层的设计接近等强设计。目前采用的变张力缠绕方法，不考虑钢丝工作应力，在某些条件下分布不均匀的特点，因而往往达不到等强设计的目的。本文具体分析了机架尺寸、吨位、摩擦力对钢丝工作应力分布的影响，提出了适合不同机架的变张力缠绕方法，即Ａ型和Ｂ型变张力缠绕： （１）Ａ型：适合立柱较长，钢丝层数较少的机架，此时可以不考虑钢丝工作应力分布的不均匀性； （２）Ｂ型：适合立柱较短，钢丝层数较多的机架 本文还提出了选择变张力缠绕方法的判别式，及计算工作应力的公式和图表，使变张力设计较为简捷和合理。 本文提出的各种钢丝应力计算公式是以实测数据为依据，因而具有一定的可靠性。本文还将推导的工作应力计算公式与国外资料对比分析。     

钢丝滚道球轴承设计中的接触问题研究

本章主要应用弹性接触理论以及赫兹接触理论对钢丝滚道球轴承滚动体与钢丝滚道的点接触问题进行分析,得出接触区载荷与变形的关系,根据实际需要进行简化,进而计算出接触区各主要参数,然后通过ANSYS对钢丝滚道球轴承点接触问题进行建模与仿真分析,得到接触压力和各向应力分布云图。     

气液两相状态下有衬里水带水动力特性研究

消防水带内工质为有压气液两相流状态时,其工作过程中会产生无规律振动,极易造成水带磨损和水枪的难以掌控,影响灭火救援工作的开展。对气液两相状态下消防水带水动力特性展开研究,通过数值模拟和实验的方法探索水带内气泡流动、合并、破碎、脱离的过程,分析气相比例、运行压力对水带稳定性的影响。数值计算中考虑重力、表面张力和壁面黏附作用。研究结果表明:气相比例是导致水带不稳定运行的重要因素,但存在一个极大值;运行压力的增加会直接导致水带运行不稳定性的增大,但两者之间未发现定量关系;气液两相的剧烈扰动,是造成气泡的流动、合并、破碎的主要诱因,在气液两相流状态下,应尽量避免水带高压运行。     

毛细水作用下低路基强度和变形特性研究

低路基中,地下水因土壤基质对水分的吸力作用,导致路基土干湿状态发生变化,进而影响路基的强度及变形特性.路基土是非饱和土,其强度变化和变形特性需采用非饱和土理论解释.本文介绍毛细水作用下低路基强度和变形特性的主要研究成果.     

预应力钢与高强混凝土组合梁变形性能

通过预应力钢与高强混凝土组合梁的试验研究,得到其荷载-挠度曲线,分析表明,预应力的施加使钢与高强混凝土组合梁的弹性承载力提高10%左右;考虑交接面相对滑移对预应力钢与高强混凝土组合梁变形的影响,利用弹性分析理论建立了预应力钢与高强混凝土组合梁的变形微分方程,得到了跨中集中荷载、均布荷载及对称集中荷载作用下的预应力钢与高强混凝土组合梁的变形计算公式,计算结果与试验结果吻合良好·     

沿空掘巷围岩变形特性

一般认为沿空掘巷掘进期间的围岩变形可分为减速和稳定变形两个阶段。实际观测发现，上述两阶段之前尚有一加速变形阶段。加速阶段的长短取决于应力与长期强度的比，它体现了围岩变形的剧烈程度，可作为衡量巷道稳定性的一项综合指标。沿空掘巷有一些特有的技术因素影响其围岩变形。本文给出了沿空掘巷围岩变形的表达式，并认为用长期强度理论说明和处理岩石变形、破坏问题，更具有一般性和更符合工程实际     

蠕变损伤强度理论新准则

在理论推证和试验的基础上，建立了一种崭新的蠕变损伤强度理论，引入了一个新的强度指标，即材料的极限有效损伤应力强度。实验证明它较之传统强度理论中的屈服极限或强度极限更具有合理性，实验测定结果的稳定性更好。     

黏塑性蠕变模型中屈服强度的确定方法

在岩石蠕变特性试验中,当施加的常应力达到一定程度后岩石将发生黏塑性变形,一般用屈服强度判断岩石是否发生黏塑性变形,与弹塑性理论不同,在黏塑性蠕变模型中,屈服强度并不是定值,而是随蠕变时间增长逐渐减小,确定蠕变过程中准确的屈服强度对黏塑性变形计算有重要的影响.首先,通过等时曲线法确定岩石长期强度的过程,对屈服强度随时间的变化规律及确定方法进行研究,阐明瞬时屈服强度与长期强度的关系;其次,把岩石全应力-应变曲线与蠕变等时曲线相结合,有效判断蠕变变形中是否发生黏塑性变形及黏塑性发生的时刻,推导出屈服强度随时间变化情况下的广义宾汉姆模型,结合不同类型岩石的蠕变试验结果,分析采用长期强度代替瞬时屈服强度产生的差值;最后,给出用岩石时效强度进行岩土工程设计的思路.研究成果有助于在蠕变模型中正确使用屈服强度,对蠕变模型研究具有一定的积极意义.     

盐岩地层中蠕变对石油套管强度的影响

采用常蠕变速率假定,研究了盐岩地层中石油套管的长期蠕变变形和强度问题。结合具体实例,考虑套管本身及盐岩地层的蠕变,给出了石油套管轴对称平面应变问题变形与强度的计算方法,并用有限元方法进行了比较验证。分析了套管壁厚及岩层特性等主要因素对套管强度的影响。为石油套管的强度设计和寿命预测提供了参考理论。     

碳纤维布加固混凝土梁时效变形分析

按换算截面法推导了CFRP加固混凝土梁时效变形计算公式．在此基础上编制了预测收缩、徐变变形的分析计算程序，考虑了混凝土强度等级、加载应力、配筋率的变化、混凝土开裂、混凝土收缩徐变等因素的影响，与其它计算方法比较表明，该方法能较精确预测CFRP加固混凝土梁的时效变形。     

高聚物减阻在消防车上运用的匹配优化

本文对高聚物稀溶液在帆布管内流动的摩阻系数进行了实验研究。在此基础上讨论了高聚物减阻运用于消防车管路系统的匹配优化问题,并提出了一个匹配优化关系式。利用这个关系式能够使消防车灭火时在高聚物减阻条件下发挥最大效益。     

单轴压缩下双试样相互作用的实验研究

建立了一个双试样加载的力学模型。通过分别测试试样中的载荷－时间和变形－时间关系，探讨了双试样加载系统的变形规律。当加载达到其中１个试样的强度之后，试样将分别表现了弹性回弹行为和失稳破坏行为。实验结果表明，这些行为与双试样的强度、刚度及均匀度参数有关。研究发现，对于地震、岩爆以及其他地质类灾害的研究而言，研究弹性回弹区的性质与研究失稳破裂区的性质具有同等重要性。