薄面板复合材料蜂窝夹层结构冲击穿透试验与失效机理

为研究薄面板复合材料蜂窝夹层结构冲击穿透损伤的失效机理,对具有3层平面编织复合材料面板的蜂窝夹层板试验件进行了多种能量的冲击试验.并在考虑了面板材料的渐进失效以及面内剪切非线性应力应变关系基础上,运用LS-DYNA有限元分析软件建立了夹层板的数值模型,用以分析失效过程.结果 表明,数值模拟结果与试验结果一致.上面板穿透或整体贯穿时面板均呈花瓣状裂开,前者蜂窝以压溃损伤为主,后者则额外产生蜂窝芯体与下面板间的界面脱粘以及蜂窝壁的断裂损伤.无面板穿透时,冲击接触力将保持纤维断裂损伤阈值力大小直至冲头回弹;面板穿透则使冲击区域刚度下降,接触力随之下降,其中板整体贯穿时接触力会出现两个峰值.薄面板复合材料蜂窝夹层结构冲击穿透过程中的主要能量耗散在复合材料面板的纤维拉伸断裂,蜂窝的压溃和断裂过程也消耗部分能量.     

基于地震损伤次生火灾概率研究

地震的发生会破坏原有的自然平衡和社会稳定,易引起一系列二次破坏,这种破坏在空间上和时间上可能比地震本身更具危害性.其中,火灾是建筑物主要面临的地震次生灾害之一.云南大学新校区地处昆明市呈贡区,位于小江断裂带和普渡河断裂带之间,属地震多发区,且学校内部建有化学实验室和食堂,地震发生后极易引发次生火灾.为了研究校园区域地震次生火灾的发生率,通过MATLAB程序调用SAP2000对一幢RC框架结构进行非线性时程分析,基于Park-Ang双参数损伤模型求解结构在不同强度等级地震作用下的损伤D值,并结合实地调研构建适用于不同使用功能建筑的次生火灾起火概率模型,为云南大学震后火灾救援工作和基于性能的抗震防火设计提供参考.     

页岩气低伤害超临界CO2凝胶压裂液研究

针对常规水压裂液会对页岩造成伤害，容易产生水锁，不易返排，还造成水资源消耗和污染环境等问题，制备了低伤害二氧化碳凝胶压裂液。将自备的F2EU和F4EU增稠剂加入到超临界CO₂基液中，探究两种增稠剂的加入量对CO₂凝胶压裂液黏度的影响，综合考虑成本与效果，优选了2%的F4EU增稠剂，可将CO₂的黏度增至15.4 mPa·s。研究了温度、压力以及剪切速率对凝胶压裂液黏度的影响。实验结果表明，随着温度升高黏度总体降低，但中间出现一个短暂升高阶段；随着压力上升压裂液黏度增加；随着剪切速率的增加压裂液黏度下降，属于一种典型的剪切变稀的假塑性流体。F4EU超临界CO₂凝胶压裂液的平均伤害率为1.39%，远远小于常规压裂液对岩芯的伤害率。实验表明，F4EU超临界CO₂凝胶压裂液在页岩气压裂开采中具有良好的应用前景。     

水下三维激光扫描在导管架平台损伤测量中的应用

海洋石油导管架结构受损点的尺寸测量目前主要使用机械卡尺测量，这种测量方法存在较大的误差，无法全面评估损伤点对导管架的影响，为此，需要引进新的方法和技术来满足导管架损伤点的测量。为准确评估损伤点对导管架的影响，保证导管架运营的安全，采用水下机器人（ROV）搭载三维激光扫描仪，分别对中国某海域导管架的阳极和已知损伤区域进行激光扫描，通过对激光点云数据的处理，得到被测物的三维模型，从而实现损伤结构的尺寸测量。研究结果表明，激光扫描仪便于ROV搭载和安装，可以应用于导管架已知损伤点的测量，测量精度可达毫米级。激光扫描测量的精度受诸多因素影响，作业时需优化作业方式，从而得到高质量的数据。ROV搭载水下三维激光技术，为深水结构物的尺寸测量提供了一种高精度的可行性方案，可以进行水下结构物的三维建模和尺寸测量，调查结果准确可靠，为后续的完整性评估提供参考。     

聚氨酯塑胶跑道总挥发性有机化合物的检测及潜在健康影响分析

为测定聚氨酯(polyurethane,PU)塑胶跑道释放的总挥发性有机化合物(total volatile organic compounds,TVOC)质量浓度及释放速率,分析其对人体健康的潜在影响.采用小型环境舱-二次热解吸-气相色谱法分析在温度为60℃、相对湿度为5％、气体交换率为1.0次/h的环境条件下,建成1～3个月的PU塑胶跑道释放的TVOC质量浓度与释放速率,结合人体与TVOC的剂量反应关系及活动时间、呼吸量以及生理免疫等分析其潜在健康影响.结果表明:PU塑胶跑道TVOC的检出率为100％,质量浓度为0.918～3.334 mg/m3,释放速率为2.295～8.335 mg/(m2·h).PU预聚体、橡胶颗粒以及各类添加剂、稀释剂等原材料共同构成了PU塑胶跑道TVOC的主要来源,且17.4％的PU塑胶跑道释放的TVOC质量浓度可直接引起人体不适,82.6％的达到了人体可承受的安全阈值,在外部环境因素的联合作用下也会对人体造成刺激.可见,PU塑胶跑道能够持续释放TVOC,且其释放的TVOC可对人体健康造成潜在急性伤害影响和潜在慢性伤害影响.     

2000年—2017年中国PM2.5污染的健康影响及经济损失时空分布模式

当今环境下，大气污染是危害人体健康的主要威胁之一，对包括PM2.5在内的细颗粒物污染造成的人群健康影响和经济损失的估算是目前研究的热点之一.该研究采用人口、PM2.5污染浓度等基础数据以及流行病学等相关领域的研究结果，将全国区域划分为5 km×5 km的精细格网，根据暴露—反应关系函数及统计生命价值法(VSL)、疾病成本法(COI)计算方法，进行2000年—2017年长时间范围内全国PM2.5污染的健康经济效应动态评估与精细化制图，并采用推土机距离(EMD)方法定量评价不同年份的健康影响及经济损失的空间分布差异性.结果显示，从空间分布格局来看，我国平均每年37.61%的区域存在PM2.5污染的健康影响及经济损失，健康影响和经济损失的分布区域表现出从东南和西北地区向西南和东北地区递减的格局.此外，华北、华中、华东三区域的健康损失平均每年占比74.21%，经济损失平均每年占比80.78%.从时间尺度来看，历年健康影响变化大致可分为两个阶段，2000年—2013年波动增长，2013年—2016年逐渐下降；历年经济损失变化则呈波动上升趋势.此外，局部地区的健康影响和经济损失的空间分布变化具有阶段性.     

压裂液侵入对页岩储层导流能力伤害

大规模水力分段压裂是页岩气等非常规资源高效开发的关键技术。页岩气井返排率一般较低,大量的压裂液长期滞留地层对储层岩石、支撑剂强度等造成一定的伤害,影响页岩储层压裂改造长期效果。针对该问题,通过室内试验模拟研究现场压裂前后气测导流的变化规律,对压裂液伤害程度进行表征。结果表明:压裂液侵入降低了支撑剂、页岩岩石强度,导致支撑剂破碎率、岩石嵌入程度加剧,导流能力伤害达到60%以上;使用大粒径支撑剂、较高铺砂浓度,优选破胶性能好、低残渣、防膨性强的压裂液,能有效提高导流能力,降低压裂液伤害程度。研究结果对页岩地层压裂设计,降低压裂液伤害提高产量提供参考。     

关于悬臂梁受重锤冲击时的动载荷系数分析

研究了悬臂梁受重锤的冲击问题,建立了重锤的运动方程及悬臂梁的振动控制方程,并利用Galerkin原理求得重锤对悬臂梁的冲击力表达式.研究结果表明:重锤质量大于悬臂梁质量时,冲击力的近似解以及有限元解与实验结果之间的误差较大;重锤质量小于悬臂梁质量时,冲击力的近似解与有限元解与实验结果之间的误差小于5%.     

冲击荷载下单层网壳结构的整体倒塌分析

对60m跨度的K6型单层球面网壳建模,利用ANSYS/LS-DYNA对其在不同质量及速度冲击物作用下的动力响应进行大量参数化分析。提取了关键节点的位移时程曲线,针对损伤最严重的整体倒塌模式进行了研究。得出了网壳结构在冲击荷载作用下出现整体倒塌现象与冲击物动能及节点位移的关系以及冲击过程动能传递率的分布规律。研究结果表明,冲击物质量越大,使K6网壳发生倒塌所需动能越少;当冲击物作用使关键节点的竖向位移值大于临界位移值时,网壳结构会发生倒塌现象;当冲击物携带动能为临界倒塌冲击动能时,冲击过程的动能传递率最大。     

加筋路堤的双参数地震破坏模型研究

现阶段关于加筋土结构的抗震性能设计以及对震后的加筋土结构损伤程度还没有一个统一的评价标准。为完善加筋土结构的抗震性能设计理论,需要对加筋土结构在振动情况下的变形和能量以及极限滞回耗能进行分析。结合室内模型试验,计算试验模型的破损结果,确定模型理论参数,从而建立加筋路堤的双参数地震破坏模型。对完善加筋路堤的抗震性能设计以及对震后破坏的评价具有一定意义。