岩土中的附加应力和实质应力

为分析岩土中的附加应力和实质应力,建立科学合理的强度准则和本构模型,根据土结构性形成的条件,给出适用于土的应力状态变量.在既有总应力和附加应力概念的基础上,给出了实质应力的概念.认为控制土强度和本构关系的应力变量不是所谓总应力和附加应力,而是实质应力.在此基础上,分析了三轴实验中的实质应力状态演变和基坑开挖过程中三种应力的变化过程,从而进一步印证了实质应力的合理性.     

用局部逐层去除法测量厚壁圆筒的内部残余应力

采用局部逐层去除法对厚壁圆筒热处理后的残余应力进行测量,拟合得到了圆筒轴向和环向残余应力的分布规律。结果表明,局部逐层去除法能有效地得到厚壁圆筒热处理后内部残余应力的大小及分布;厚壁圆筒热处理后的轴向残余应力在焊缝区域为压应力,内、外表面距离焊缝较远的区域为拉应力,且拉应力的最高值出现在厚壁圆筒接头的外表面热影响区附近,内部为压应力;厚壁圆筒热处理后环向残余应力在焊缝区域为拉应力,峰值出现在圆筒内部靠近内表面一侧,焊缝周围的母材区域为压应力。经过焊后热处理,厚壁圆筒的残余应力总体水平相对较低,环向残余应力和轴向残余应力均降至100MPa以下。     

叶片有限元分析中弹塑性过渡区应力奇异产生原因及解决方法

采用弹塑性有限元法、借助大型商业有限元软件对汽轮机叶片进行应力分析时,弹塑性过渡区应力的计算值有时会高于塑性区应力的计算值,即会产生应力奇异现象。为分析产生这一现象的原因,以8节点六面体单元为例,研究了有限元法计算应力的过程,并在理想弹塑性的条件下,采用有限元法和解析法计算了弹塑性过渡区单元节点应力。研究发现,有限元法通常采用高斯积分点应力值外推插值法得到单元节点应力,当单元一部分位于弹性区、另一部分位于塑性区时,这种外插算法会导致节点应力计算值高于结构的实际应力,甚至超出理想弹塑性材料的屈服极限,从而造成应力奇异。研究表明,在叶片弹塑性的有限元分析中,采用相邻高斯积分点应力加权平均的方法计算单元节点应力,可有效避免弹塑性过渡区应力产生奇异的现象。     

论应力状态理论

借助数学工具解决弹性力学的基本问题，在弹性力学基本假定下详细解释什么是应力，其中包括应力的基本概念、如何描述一点处的应力状态及应力球张量与应力偏张量的基本内涵，并给出了定解问题所必须的边界条件，以及转轴作用下的应力转换方法和应力张量与应力偏量．     

基体曲率对热障涂层残余应力的影响

导出了轴对称温度应力状态下的位移公式,采用空心和实心四相同心圆模型分析了基体曲率对热障涂层残余应力的影响。结果表明:热障涂层结构中各层内既有环向应力,又有径向应力,应力大小与温降成线性关系;当陶瓷层在外层时,在氧化层/陶瓷层和粘结层/氧化层界面上产生垂直界面的拉应力,且实心模型的拉应力远大于空心模型的拉应力;当陶瓷层在里层时,空心模型中相应界面上的应力为压应力。     

机械密封焊接波纹管波片的应力计算及分析

利用ANSYS有限元程序对机械密封焊接金属波纹管波纹膜片进行应力分析计算.通过实例求出由轴向变形力、薄膜应力和离心应力3种静态应力组合的总应力.结果表明:波纹管的应力主要由轴向位移载荷引起,应严格控制波纹管压缩量的大小;通过增加最大应力点所在圆弧的曲率半径来减小最大应力,提高膜片的使用寿命.     

超低渗透砂岩平板模型应力敏感性实验

 针对目前超低渗透储层应力敏感性测量存在的问题,本文采用超低渗透露头砂岩平板模型,以地层水为实验流体,在三轴应力相同的条件下,进行了平板模型的应力敏感性实验,并与小岩心的气测和水测应力敏感性实验结果进行对比,研究超低渗透储层的应力敏感性特点.形成了一种新的储层应力敏感性测试方法,研究表明,实验流体的物理性质会影响应力敏感性的评价结果,常规气测应力敏感性的结果偏大.实验岩心的尺寸会影响应力敏感性的评价结果,在本次实验条件下,平板模型的应力敏感性比小岩心的应力敏感性弱;平板模型渗透率变化规律与小岩心水测结果相近,与小岩心气测结果差别较大;平板模型在低有效应力区间的应力敏感性与小岩心水测结果相似,但由于受力不均匀,导致在高有效应力区间的应力敏感性比小岩心水测结果弱.平板模型不同位置的应力敏感性表现不同,应力敏感性在主流线和采出井附近的影响较大,且在低有效应力区间的影响程度大于高有效应力区间.     

特低渗透砂岩有效应力系数测定

针对变围压应力敏感性实验结果不能直接用于储层应力敏感性评价,研究了一种对变围压应力敏感性实验进行修正的方法。通过实验测定岩心有效应力系数,分别进行变围压、变内压的应力敏感性实验,分析不同有效应力对油井产能的影响。得出以下结论:实验岩心的有效应力系数介于0.39和0.57之间;基于Terzaghi有效应力会夸大应力敏感程度,基于本体有效应力会削弱应力敏感程度,经本文测定的有效应力系数修正的有效应力评价应力敏感为中等偏弱,对产能的影响结果与变内压实验测试结果非常接近;在生产压差为10 MPa时油井产量下降6.91%,生产压差为20MPa时油井产量下降14.77%。因此,建议在应力敏感性评价及对产能影响分析时采用有效应力系数修正的变围压实验结果。     

圆环式联轴器膜片的疲劳寿命计算

用ANSYS有限元分析软件对金属膜片联轴器中圆环式膜片进行了应力计算,求出了膜片3种静态应力(扭转应力、离心应力、轴向弯曲应力)的平均应力和角向弯曲交变应力,进而应用局部应力 应变法计算了圆环式膜片的疲劳寿命,并分析了影响膜片疲劳寿命的因素.     

广义T应力对裂纹应力强度因子的影响

裂纹尖端的奇异应力场可以表达为Williams级数展开的形式,其中常数项(即T应力项)和非奇异项对裂纹尖端的应力应变场有着很大的影响,这些影响反过来作用于裂纹应力强度因子的计算.将T应力项和非奇异项合称为广义T应力,提出一种用特征分析法和边界元法配合求解广义T应力的新思路,可以根据需要任意选取广义T应力的项数,进而研究广义T应力对应力强度因子计算的影响.结果表明,考虑广义T应力项的应力强度因子计算结果与实验结果更加接近.     

材料损伤的约束应力区裂纹模型与求解

以约束应力描述材料的损伤程度,约束应力的大小和分布取决于材料的损伤状态,建立了描述材料破坏过程的约束应力区裂纹模型。考虑约束应力为线性分布,在远场均匀拉应力作用下,采用Muskhelishivili方法对I型约束应力区裂纹模型进行求解,得到了应力强度因子与裂纹张开位移的解析解。并通过数值计算研究了各因素对应力强度因子与裂纹张开位移的影响。     

基坑开挖应力路径对土体变形影响试验研究

针对基坑开挖过程中复杂应力路径对土体变形特性影响情况开展研究.通过室内试验对基坑开挖全过程进行了模拟,探讨了复杂应力路径下原状土应力-应变关系及孔隙水压变化特征;并对比分析了常规三轴压缩试验与应力路径试验下土体变形性状的差异.试验结果表明:土体的应力-应变关系和孔隙压力受应力路径和初始固结应力的影响明显;常规三轴压缩试验与应力路径试验下的土体应力-应变关系存在较大差异.     

钢基体电沉积Cu、Ni膜的残余应力及其在线测量

采用电沉积法在碳素钢基片上分别沉积Cu膜和Ni膜,用数码相机拍摄沉积不同膜厚时基片的弯曲状况,并上传到计算机计算出薄膜内的平均残余应力及分布残余应力.结果表明:Cu膜和Ni膜的平均残余应力和分布残余应力均为拉应力;当膜厚较小时(0.5 ～ 3 μm),Cu膜的平均残余应力和分布残余应力随膜厚的增加急剧降低,随着膜厚的进一步增加两种残余应力都趋于稳定;Ni膜的平均残余应力随着膜厚的增加而增加,分布残余应力总体趋势是随着膜厚的增加而增加.由实验结果可以认为Cu膜内的界面应力为拉应力而Ni膜内的界面应力为压应力,与基于Thomas-Fermi-Dirac-Cheng (TFDC) 电子理论的判断结果一致.     

动光弹性中的应力相似函数

在静态光弹性应力分析中将模型的应力换算成实际结构的应力并非困难,但是,在动态光弹性中模型的脚态应力如何还原为原型应力至今未能很好的解决,本文提出的应力相似函数,利用边界条件、动态方程和补助方程来确定相数函数的级数表达式中的各项系数,使模型的瞬态应力换算成实际结构相应点的瞬态应力成为可能。     

应力椭球面上全应力作用面的讨论

在一般应力状态的应力椭球面上．一点的矢径不能直接给出相应全应力作用面的方向，但是，通过调整坐标比例尺，将应力椭球面改制成应力球面，该球面上一点矢径指向就是相应全应力作用面的法向。     

A、B标定值对盲孔法测定焊接残余应力精度的影响

本文利用盲孔应力松弛法测定焊接残余应力,发现标定值A、B不是与应力无关的常量。因此,在什么应力水平下标定出的A、B值才能用于计算残余应力,是影响测定精度的主要因素。本文还通过不同应力水平下的标定试验,提出这种测定残余应力的方法适用于残余应力大于1/4σs的场合。同时,标定A、B时加载应力应在(1/4～1/3)σs之间。在此范围内,加载应力越大,越有利于提高测定精度。     

考虑应力敏感性的低渗气藏压裂气井产能模型

 渗透气藏孔喉致密存在应力敏感性,而且气井投产前普遍进行压裂,因此建立考虑应力敏感性的气井产能模型具有一定的意义。选用塔里木低渗透气藏的岩心开展应力敏感性实验,实验表明低渗透气藏存在较强的应力敏感性,渗透率越低,应力敏感性系数越大,应力敏感性越强。将压裂气井的渗流区域划分为裂缝两端的径向流和裂缝两边的线性流推导了考虑应力敏感性的压裂气井产能模型。应力敏感对压裂气井产能有较大影响,应力敏感性越强的气藏,产能损失率越高,随着井底流压的降低,应力敏感性引起的产能损失增加。压裂是改善受应力敏感性影响的低渗气藏气井产能的有效途径。     

超塑性薄壁圆筒拉扭作用下应力分析

超塑性材料具有延伸率非常高,可以形成复杂结构件等优点,已得到广泛应用．用塑性增量理论研究了超塑性材料薄壁圆筒受拉扭作用下的应力和应变率之间的关系．导出拉扭问题中,拉应力与切应力之比,等于它们相应的应变率比值K的3倍．讨论了在拉扭等比例应变率加载情况下,正应力和切应力的变化规律;讨论了当应变率相同的情况下,拉扭正应力与单向拉伸正应力之比,拉扭切应力与纯扭转切应力之比的变化规律．计算结果表明：应变率s：越大,以应力值越大．随着应变速率敏感性指数m的增加,az应力值减小,较大的m值使应力σz变化趋缓,较大的应变率εz使σz应力值变化较大;     

开挖边坡中应力重塑方法的有限元模拟

文章根据应力重塑的方法对开挖边坡进行处理,在坡面上施加荷载,使得边坡土体恢复到未开挖的稳定应力状态;并且利用大型有限元软件ANSYS来进行等效应力分析。对原状土体、开挖后的土体以及进行应力重塑后的土体内部的应力进行比较,得出开挖过程的应力损失并进行相应大小的应力补偿以达到应力重塑的目的,使边坡中的土体相当于在自重应力作用下进行工作。     

轴载对复合式路面应力吸收层荷载应力的影响

研究改性沥青混合料应力吸收层在复合式路面结构中的受力状态,对于其材料组成设计具有指导意义。采用有限元数值分析方法,建立基于应力吸收层的复合式路面三维有限元模型,分析轴载、模量变化对应力吸收层荷载应力的影响。结果表明：应力吸收层本身处于极为不利的受力状态,刚性基层接缝处应力吸收层层底存在应力集中,应力增长了60%,其模量越低,应力集中越明显,层内荷载应力呈3阶多项式函数变化;应力吸收层层内荷载应力随轴载增加呈线性增长,轴载变化对层底荷载应力影响最显著。