基于裂缝尖端应力强度因子的裂缝穿层行为分析

基于裂缝尖端应力强度因子理论,采用理论分析结合数值模拟的方法,分析了裂缝尖端应力强度因子在裂缝穿层过程中的变化规律,研究了界面两侧岩石力学性质差异对地层界面处裂缝穿层扩展行为的影响。研究表明:当裂缝由硬岩层进入软岩层时,界面强度系数大于1,I型应力强度因子随着裂缝尖端与界面距离的减小迅速增大,裂缝可沿原路径穿层扩展;当裂缝由软岩层进入硬岩层时,界面强度系数小于1,I型应力强度因子随着裂缝尖端与界面距离的减小逐渐减小,裂缝的穿层扩展趋势受到限制,裂缝可能停止扩展或拐折穿层扩展。     

尺寸效应对混凝土受压力学性能影响试验研究

设置3种立方体尺寸与强度等级普通混凝土,应用液压伺服机对混凝土进行单轴受压,通过试验得到不同加载工况混凝土破坏形态和抗压强度特征值,并进行相应对比分析和机理探讨,从尺寸效应度和尺寸效应律两个方向对混凝土抗压强度尺寸效应进行定量分析,并提出尺寸效应律统一方程,得到以下结论:不同强度等级混凝土受尺寸效应影响破坏形态变化规律基本相同,尺寸较大试件破坏后的完整性相对较好,破坏裂缝表现得相对不明显;相同强度等级混凝土,立方体边长尺寸的提高使得混凝土单轴受压强度特征值随之降低;不同强度等级混凝土,混凝土受尺寸效应抗压强度降低幅值逐步提高,其降低百分率变化基本平稳。     

锈蚀钢筋混凝土结构抗力衰变综述(Ⅰ):材料层次

针对锈蚀钢筋混凝土结构抗力衰变的影响因素复杂多样,从锈蚀钢筋力学性能、基于锈胀开裂的混凝土截面损伤、锈蚀钢筋与混凝土粘结性能等3个方面,回顾评述了相关研究成果,比较分析了既有锈蚀钢筋力学性能退化模型和粘结性能退化模型的异同,进而指出了当前研究存在的不足以及有待深入研究的方向.结果表明:既有材料层次的衰变模型多依赖于有限试验的经验回归,模型的普适性仍有待提升;从细观甚至微观的角度,探索钢筋的锈蚀形成与损伤演化,以形成统一的锈蚀后材料性能劣化模型,仍是有待进一步探索的研究方向;既有研究对混凝土自身性能的劣化关注不足,老化混凝土自身性能与时间关联模型的建立,有助于提高结构剩余寿命的预测精度.     

碳纳米管水泥基复合材料物理力学性能试验研究

目前,关于碳纳米管水泥基复合材料物理性能和力学性能的研究还不系统。本文采用多壁碳纳米管（multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs）水性浆料作为增强相,通过试验研究了该材料对水泥标准稠度用水量、凝结时间及安定性的影响;同时对比研究了直接添加和超声处理两种方式制备的复合材料试件的力学性能。结果表明：MWCNTs水性浆料的加入可使水泥的标准稠度用水量呈近似线性增加,初凝时间和终凝时间均延长。MWCNTs能够有效地提高复合材料的力学性能,经超声处理制得的试件28 d抗折强度和抗压强度分别提高了25.5%和10.3%,直接添加的分别提高了19.8%和7.2%,表明超声处理的MWCNTs可更充分地发挥其增强作用。     

面向混合不确定性的可靠性设计优化方法研究

针对可靠性设计优化过程中,模型受到不确定性参数的影响而使计算可靠度困难的问题,提出一种面向设计变量和参数同时存在不确定性情况下的可靠性指标计算方法.基于克里金响应面进行估值,计算数据分布特征,拟合数据分布的概率密度函数,形成混合不确定性的统一量化表达形式,根据可靠性理论的应力强度干涉模型,使用联合概率积分法计算得到设计点的可靠度.在此基础上构建基于克里金响应面的可靠性设计优化流程,实现设计变量和参数同时存在不确定性时的可靠性设计优化.通过典型算例进行分析,计算结果表明:与只含有设计变量不确定性的情况相比,该方法可有效应对参数不确定性造成的影响.     

一种改进的多模索引调制OFDM方案

为提高多模索引调制正交频分复用的能量效率,提出一种改进方案和相应的检测算法.该方案在不消耗能量的情况下能通过空载模式传递部分信息,还能通过改变空载模式与其他模式的比例来实现频谱效率和能量效率的兼顾.分析了空载模式对误比特率性能的影响,并据此对加入空载模式后的多模式星座进行优化;此外,提出改进的低复杂度最大似然检测算法,在不降低误比特率性能的前提下进一步降低多模方案的检测复杂度.仿真结果表明:在瑞利衰落信道下,当误比特率为1×10~(-5),频谱效率为1.75,2.00,3.00,4.00 bit/s/Hz时,所提方案分别取得了6.0,3.7,3.4,1.7 dB的信噪比增益.     

正常固结黏土边坡可靠度随机有限元分析

基于概率和统计理论,对适用于正常固结黏土边坡的不排水强度随机场进行模拟,得到不排水强度均值从0开始随深度线性增长的非平稳随机场模型.基于生成的非平稳随机场模型,建立考虑参数空间变异特性的正常固结黏土边坡随机有限元分析方法,从而揭示不排水强度参数空间变异特性对正常固结黏土边坡可靠度及破坏机制的影响规律.通过对比分析发现:边坡的安全系数较小时,若采用正态分布假设不排水强度,则会低估边坡的失效概率,得到非保守的结果;此时,存在一个最危险相关距离,边坡的失效概率最大.当边坡不排水强度变异系数较大时,结合随机有限元分析得到破坏机制比确定性分析得到的最深滑动面更深.     

复杂荷载作用下带裂纹薄板SIFs的快速解法

针对集成的总刚大小根据自由度数的增加出现剧增,导致计算机内存占用量过大、计算速度缓慢的问题,提出通用威廉姆斯(Williams)单元与矩阵压缩结合的SIFs(应力强度因子)快速解法,充分发挥Williams单元求解SIFs的直接性与矩阵压缩的高效性.在裂尖奇异区建立Williams单元得到所有SIFs的直接表达式,外围常规区按常规有限元法建模,对整体刚度矩阵采用压缩存储,并改进LU分解法以快速求解含压缩矩阵的刚度方程.算例分析表明:该方法能快速求解平面内与平面外荷载共同作用下带裂纹薄板所有裂尖SIFs,且具有较高的计算精度.     

轮胎硫化异步胀缩内模具的设计

提出一种基于轮胎直压硫化工艺技术的轮胎硫化异步胀缩内模具设计方案。首先针对斜楔式内模具的局限性,设计了一种适用于尺寸较小、扁平比较大的异步胀缩伸缩方式轮胎硫化内模具,以205/40R17规格轮胎进行新内模设计,并结合不干涉条件和几何特性分析建立约束方程,确定了异步胀缩内模具的尺寸参数;在此基础上,为确保异步胀缩内模具的可靠性,对硫化压力状态下内模具的关键部件进行了强度校核。     

浅埋深中厚煤层综采工作面支护强度研究

结合理论研究和工程借鉴方法,针对浅埋深中厚煤层综采工作面支护强度的确定,进行了了浅埋中厚煤层条件下综采工作面的液压支架选型,并通过现场矿压实测,得出了矿山压力的显现规律。研究表明:综采工作面最大和最小周期来压步距分别为13.89 m与9.84 m,平均约为11.5 m,在周期来压的过程中,工作面中部来压特征较为明显,影响距离3～4 m。工作面液压支架的平均初始支撑力可达到额定初始支撑力的80%,基本满足设计的要求。研究成果可为类似条件工作面安全高效开采提供了参考。