高含固污泥临界剪切应力影响因素的研究

为了进一步研究高含固污泥的流变特性,根据污泥含固率rTS选择改进的Herschel-Bulkley流变模型,以模拟污泥在反应器中的合理流动,并对污泥种类、含固率、剪切速率范围、温度对高含固污泥流变曲线中临界应力的影响进行了实验研究。实验中采用含固率rTS为5.2%~15.8%的厌氧消化污泥,在0.01~1 000s-1的剪切速率范围内进行稳态流变特性的测试。结果表明:当rTS<8.8%时,流变曲线符合Herschel-Bulkley模型;当rTS>8.8%时,流变曲线在1~10s-1内出现临界剪切应力,符合改进的Herschel-Bulkley模型;临界剪切应力与污泥含固率、剪切速率范围有关,与污泥的种类、成分组成、测试温度以及厌氧消化时间无关;临界剪切应力对应的临界剪切速率6)γc与含固率之间呈线性关系。该结果可为污泥物理化学性质研究提供一定的参考。     

硅树脂基磁流变胶流变特性研究及Herschel-Bulkley模型参数识别

为了探究硅树脂基质磁流变胶的流变特性,自行制备了羰基铁粉质量分数分别为30%、50%、70%的三种磁流变胶MRG-30、MRG-50、MRG-70,并对其展开稳态旋转剪切测试和动态振荡剪切测试.结果表明:剪切应力随磁场变化分为快速增长、缓慢增长、饱和三个阶段,羰基铁粉含量对零场粘度、剪切应力、响应速率影响较大,MRG-70磁流变效应最好;磁流变胶的流动特性符合Herschel-Bulkley函数变化规律,且非牛顿指数n都满足n1,具有剪切稀化特性;线性粘弹性区域临界应变幅值rLVE随着磁感应强度增强而增大,磁流变胶的储能模量对频率的依赖性微弱;法向应力随着磁感应强度增强而增大,但频率对材料的法向应力的影响十分微弱.     

一种新的高温高压流变性分析模型

钻井液流变性的准确分析与流变参数的准确计算一直是钻井水力分析与计算的基础,是提高井底压力计算精度的重要研究内容。基于高温高压流变实验数据,分析了旋转黏度计300 r/min和600 r/min下测量剪切应力随温度、压力的变化规律;进而建立了适用于各转速下高温高压(HTHP)剪切应力的通用预测模型,并给出了HTHP剪切速率预测模型系数的通用求解步骤。最后采用HTHP剪切应力预测模型对墨西哥湾一口实验井的合成基钻井液(屈服假塑性钻井液)进行了分析,同样具有很好的预测效果,表明该模型具有较广泛的适用性,可为高温高压井井底压力计算提供较为准确的HTHP流变参数。     

不同测试条件对含蜡原油流变特性的影响研究

以大庆新庙原油为研究对象,采用流变学测试与分析方法,探讨了降温速率及剪切速率对原油低温静屈服值的影响、测试时间和冷却速率对原油低温流变曲线的影响,以及热处理温度、降温方式及降温速率对原油粘温曲线的影响。结果表明,非牛顿含蜡原油的流变特性强烈地依赖于测试条件。在此基础上,提出了含蜡原油流变特性测试思路,通过模拟计算或合理设计来确定降温速率、剪切速率、测试时间等测试条件,为其它含蜡原油流变特性的测定提供了参考。     

磁流变液的流变性能分析

制备了以羰基铁粉为磁性颗粒的硅油基磁流变液,使用Anton Paar Physica MCR 301流变仪测试其流变性能,用Bingham模型对磁流变液的流变性能进行拟合计算。实验表明,Bingham模型可较好地描述磁流变液的流变行为。随着磁场的增大,磁流变液的剪切应力和粘度显著增大。磁场不变时,随着剪切速率增加,磁流变液剪切应力增加不明显,符合剪切稀化的Bingham模型。通过对数拟合的方法,得出磁流变液剪切应力和电流的关系,在电流较小时,剪切应力呈指数增长,指数值约为1.42,随着电流的增大,剪切应力达到稳定值。     

磁力耦合式高压流变仪测试系统测试参数修正

磁力耦合式旋转流变仪因内、外磁环磁力耦合而导致内外磁环转动不同步,存在延迟启动问题,造成流变仪测试数据出现较大偏差。为解决这一问题,根据流变仪内、外磁环扭矩平衡以及内外磁力耦合特性,建立磁力耦合式旋转流变仪传动过程物理模型,并以HAAKE-MARS 60高压流变仪为例,对牛顿流体恒剪切率加载条件下测量参数进行修正。结果表明:测试物料黏度越大,剪切速率越小,内转子转速波动幅度越大,内转子表面真实剪切应力越小于外磁环剪切应力;因区分了流变仪马达扭矩和作用于流体的负载扭矩,以及考虑了测试过程中内、外磁环转速的差别,黏度修正值较接近于真实黏度,且黏度越大,剪切速率越高,黏度修正效果越好;很好地解决了高压流变仪测试系统下流变测试结果"失真"问题。     

聚对苯二甲酸乙二醇酯的流变性能研究

利用ＸＬＹ－２型毛细管流变仪研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯（ＰＥＴ）的流变性能,讨论了剪切速率、剪切应力和温度对ＰＥＴ熔体表观粘度的影响。结果表明：ＰＥＴ熔体的表观粘度随着温度的升高而降低;粘流活化能（ΔＥ）随着剪切速率的增大而减小,在实验温度下,ＰＥＴ熔体的表观粘度随剪切速率和剪切应力的增大而降低,非牛顿指数小于１,ＰＥＴ熔体为假塑性流体。     

甲壳胺与蓖麻油组成的悬浮体系的电流变性能研究

制备了甲壳胺～蓖麻油电流变（ＥＲ）悬浮液,研究了外加电场强度（Ｅ）、剪切速率（γ）大小及体颗粒浓度（Ｃ）对甲壳胺～蓖麻油电流变液性能的影响。结果表明,随外加电场强度的增加,ＥＲ液的表观剪切应力增大;随剪切速率的提高,ＥＲ液的表现剪切应力反而减小,ＥＲ液中存在生产ＥＲ效应的临界颗粒浓度,只有当固体颗粒浓度高于临界值时,ＥＲ液的表观剪应力才有明显增大。     

平行节理相互作用对节理岩体的力学行为影响

以类岩材料制作平行节理试样并开展压剪实验,采用声发射系统监测试样加载过程,研究节理相互作用对岩体力学行为的影响。研究结果表明:1)节理试样在压剪加载下可分4种破坏模式:共面剪切破坏;沿节理面剪切破坏;沿剪切应力面剪切破坏;类完整型剪切破坏。倾角对试样破坏模式起决定性作用,重叠度影响试样裂隙的发育。2)试样峰值剪切强度随倾角增加先增大后减小并在45°取得最大值;随着节理重叠度的增大,峰值剪切强度逐渐减小;剪切峰值强度对倾角因素更敏感。3)不同倾角试样的剪切应力-位移曲线差异主要体现在破裂后阶段,试样的声发射计数变化规律与破坏模式相对应;不同重叠度试样应力-位移曲线形态相似,试样的声发射计数变化规律相似,但计数峰值随重叠度的增大逐渐减小。     

磁流变液沉降分析及可变浓度区剪切应力特性

针对磁流变液沉降现象及抛光过程中由于沉降导致的剪切应力不均匀、抛光压力不足的问题,采用参数辨识法和等效替代法研究沉降区域中可变浓度区的磁流变液剪切应力特性,通过实验方法获得了磁场强度、剪切速率、磁性颗粒种类对可变浓度区磁流变液剪切应力的影响规律.结果表明:在沉降区域中可变浓度区内,磁流变液的剪切应力随磁感应强度和剪切速率呈正相关变化,并最终达到稳定阈值;在体积分数为5%～30%时,磁流变液的沉降速率随体积分数的增大而减小,且体积分数越大,沉降稳定性越好;当剪切速率为100 s~(-1)、磁感应强度为600 mT时,羰基铁粉颗粒的磁流变液的剪切应力比同体积分数的Fe_3O_4颗粒的磁流变液要提高783.74%.     

钢板剪力墙的弹-塑性抗剪承载力分析

利用板条模型合理地模拟了钢板由弹性屈曲到屈曲后板条端部初始屈服,再到钢板大面积充分形成拉力带屈服的全过程.先分别考虑钢板和框架的单独作用,然后再考虑钢板和框架的组合,得到了钢板剪力墙的剪力-位移关系曲线,并给出了钢板和框架在各个不同受力阶段的剪力和位移计算公式,最后通过算例验证了公式的有效性.     

土的直接剪切试验与影响因素分析

抗剪强度指标C和φ是评价岩土体性质和工程设计的重要参数,在工程设计质量和工程施工中起着非常重要的作用。详细介绍了直接剪切试验的步骤和计算公式,并以图解的形式使得试验过程更加清晰明确,指出了影响直接剪切试验的因素与试验过程中应该注意的问题,为试验人员提供参考。     

不同泥皮粗粒土与结构接触面力学特性实验

进行了粗粒土与结构面分别在夹膨润土泥皮、粘土泥皮以及无泥皮条件下的大型单剪试验,揭示了不同泥皮情况下接触面的力学特性与机理。试验结果表明,不同泥皮种类对粗粒土与结构面的强度有重要影响,夹有膨润土泥皮时,粗粒土与结构面的剪切强度显著减小,最大减幅可达45%,而夹有粘土泥皮时其最大减幅只有10%,远小于膨润土泥皮;试验测定的夹有膨润土泥皮时的摩擦角仅为夹有粘土泥皮时的60%左右。剪切破坏时,同一高度处,切向位移随法向应力的增大而增大;同样的法向应力及高度处,夹有膨润土泥皮时的切向位移小于夹有粘土时的切向位移,而法向位移相对要大些。此外,无泥皮低法向应力下,出现明显的剪胀现象,而泥皮条件下均表现为剪缩。     

一种胶凝原油剪切测试的新方法

对用旋转流变仪和管流试验装置研究胶凝原油剪切破坏特性的试验测试方法进行总结,发现油品的压缩性、收缩性,承受单向剪应力等因素会对测试结果产生影响。基于岩土等材质的剪切破坏试验方法的分析,借鉴测定土体强度的直剪法,使用数显测力计测试剪切应力,利用步进电机精确控制剪切速率,消除固有内阻的影响,通过空气浴来实现测试温度的控制,开发出胶凝原油直剪测试装置。试验结果表明,测试装置具有良好的可靠性和准确性,直接剪切试验能够较好地反映出胶凝原油的剪切屈服破坏过程。     

对于土的排水反复直剪试验的改进设想

就现行排水反复直接剪切试验中所存在的问题，如时间长，试验结果不理想而提出了一些改进办法．以希望通过对该方法的证明，使我们在以后的试验中，用最少的时间获得更加准确的试验结果．     

基于分子动力学模拟的流体剪切力学特性分析

考虑固体壁面对流体分子作用力的影响,建立了两平行壁面-流体系统的分子动力学模型,模拟了壁面切向运动对流体的剪切过程,分析了壁面速度对不同离壁距离流体层微观剪切力学特性的影响,研究了剪应变率、工作压力和温度对流体宏观剪切力学特性的作用规律.研究表明:受到分子无规则热运动的影响,不同离壁距离流体层的剪切应力呈现出波动变化状态,但随着流体剪切运动的增强,剪切应力的波动幅值逐渐减小;当壁面切向运动较大时,近壁层流体在运动速度上与壁面之间易出现较大的滑动,壁面-流体出现边界滑移;工作压力及温度影响着分子间距离,压力升高与温度降低都将减小分子间的距离,从而引起流体黏度与剪切应力的增大.      

乏燃料模拟组件剪切断裂过程分析

目前我国乏燃料后处理关键设备之一的剪切机仍存在一些技术性问题,为了进一步合理使用,需要得到详细的剪切力变化趋势、间隙与刀具磨损对剪切力和剪切质量的影响.本文利用ABAQUS软件对乏燃料模拟组件剪切过程进行有限元分析,得到了断裂区单元应力、应变趋势和剪切过程中剪切力的变化曲线.通过建立不同间隙和倒角时单根燃料棒剪切的有限元模型,分析了主副刀间隙和刀具磨损对剪切力和剪切质量的影响.并在乏燃料剪切实验装置上进行实验研究,实验结果与模拟结果一致,为乏燃料剪切机的有效应用提供了可靠的依据.     

材料绝热剪切敏感性表征及测试方法研究

为了定量评价不同材料对绝热剪切变形的敏感程度差异,采用绝热剪切扩展能的衍生量--绝热剪切敏感因子Ψ表征这一差异,并建立了相应的实验测试系统.采用此测试系统对两种不同组织的新型贝氏体钢进行了绝热剪切敏感性测试,测试结果与前人的认识一致.定量地解决了绝热剪切敏感性的评价问题和测试问题,为进一步工程应用奠定了基础.     

剪力连接件静载和疲劳试验研究

共进行了9 只栓钉连接件和6 只带孔钢板连接件的疲劳和静载破坏试验研究, 分析了混凝土材料类型和强度等级、连接件类型、横向配筋等参数对连接件疲劳性能和极限承载力的影响,建立了相应的疲劳强度与极限承载力计算公式.