浅谈加荷过程对堆石坝坝体变形模拟的影响

堆石坝是利用石料经抛填和碾压等方法填筑成的一种坝型,在我国坝工界备受青睐。为了解堆石坝的静力有限元特性．国内外学者进行了许多深入的研究。堆石坝静力有限元模拟施加荷载过程主要有一次加荷和逐级加荷。本文以某心墙堆石坝为例．分析两种加荷过程对其坝体变形有限元模拟的影响。     

Mg-Sr-Al-Y合金的微观组织结构与高温压缩变形行为

为改善镁合金耐热性能,以Mg-Sr-Y三元合金为基础,采用"熔-浸"还原法,制备Mg-Sr-Al-Y合金。借助XRD、OM、SEM、TEM和带有加热装置的万能拉伸试验机等手段,研究分析了Mg-Sr-Al-Y合金的显微组织、力学性能和高温压缩变形机制。结果表明:Mg-Sr-Al-Y合金由α-Mg、Mg17Sr2和Al2Y相组成;Mg-Sr-Al-Y合金的流变应力随压缩温度升高而降低,随应变速率增大而提高;应变速率较低时,Mg-Sr-Al-Y合金再结晶较为明显。该研究通过添加金属Al,明显改善了Mg-Sr-Y合金的显微组织,提高了Mg-Sr-Al-Y合金的高温压缩性能。     

高Nb--TiAl合金的高温循环变形机制

在750℃下对近片层Ti--45Al--8Nb--0.2W--0.2B--0.1Y合金进行了静拉伸和循环变形,观察和分析变形后试样的微观组织.合金在750℃时的循环应力--应变曲线位于静拉伸应力--应变曲线之上,显示出明显的循环硬化特征;在循环变形过程中呈现先硬化后稳定.透射电镜观察显示,在750℃下循环变形和拉伸的合金试样中均发现有大量的位错钉扎、塞积及缠结存在,而形变孪晶仅在循环变形后的合金试样中存在.合金在750℃下的循环变形中孪生起重要作用.     

高温变形尺度效应及其微观结构

通过在200℃恒载荷的高温变形实验,对厚度（t）为10～200μm的铝箔的应变速率与厚度的变化规律进行了研究.在t≥50μm时,随厚度的降低,变形速率增加,而在t〈50μm时随厚度的降低,变形速率降低.根据实验结果,在t≥50μm时应变速率与厚度的关系符合幂率关系,其中的指数（α）大约在1～2之间,α依存于应力和晶粒大小.在t〈50μm时应变速率与厚度的关系则受到晶粒减小和织构增强的强烈影响.对高温变形机制的考察表明,其变形受晶界滑移控制.在变形微观结构的观察中找到了晶界滑移的证据.     

高温循环变形对JLF-1钢微观结构的影响

低活性铁素体/马氏体钢,JLF-1,是聚变堆和超临界水冷堆的候选结构材料,高温循环软化现象是设计必须考虑的因素之一.为掌握JLF-1钢高温循环变形机理,本文采用透射电镜对JLF-1钢高温低周疲劳后样品的微观结构进行了分析,发现JLF-1钢的循环软化现象与位错密度、位错胞、板条宽度有关 其峰值拉应力与位错密度、板条宽度呈函数关系.     

加荷比对土体压缩性和流变特性的影响的试验研究

内试验研究土体压缩和流变特性通常采用加荷比为1(ΔP/P＝1)的加荷方式进行.而实际工程施工一般采用连续加荷或加荷比较小的分级加荷方式.针对不同加荷比对土体压缩和流变特性的影响进行了试验研究.试验成果表明：不同土体加荷比对土体压缩、固结和流变参数的影响程度不同，总体规律是加荷比越大，土体的压缩性越高；固结系数越大，流变系数随加荷比增大而减小，固体系数和流变系数还随有效应力σ''变化.     

采用不同工质的中高温热泵理论循环特性

以指定工质侧相变真实平均温度计算方法为基准,考察传统的指定工质侧相变算术平均温度计算方法对循环性能参数以及工质对比评价结果的量化影响,并分析指出传统计算方法的适用条件和范围.采用指定相变真实平均温度的计算方法并结合前期研究中对压缩过程改进的计算方法,在冷凝温度80～140℃的工况范围内指导中高温热泵工质的筛选,筛选出20种臭氧层破坏势(ODP)为0,全球变暖势(GWP)较低的纯质和混合工质,并将筛选出的20种工质与R11和R114进行了对比.结果表明,这20种工质的环境性能和综合循环性能优于R11和R114.     

C含量对一种单晶高温合金组织和持久性能的影响

研究了C含量对一种单晶高温合金组织和持久性能的影响。研究结果表明,随着C含量的增加,合金中γ/γ''共晶组织含量和尺寸减小,碳化物含量增加,其形貌由块状向骨架状和发达骨架状转变,Ta偏析程度降低,Re,W,Mo和Nb偏析程度增加。C含量对热处理后碳化物的形貌几乎无影响。随着C含量的增加,合金在980℃/250 MPa条件下的持久寿命先增加后降低,C质量分数为0.048%时达到最大值。持久过程中,未溶碳化物作为裂纹源缩短了合金的持久寿命。     

涂层扩散热处理工艺对DD6单晶高温合金组织和力学性能的影响

研究了870℃/6 h涂层扩散热处理工艺对第二代镍基DD6单晶高温合金(简称DD6合金)组织和性能的影响。研究结果表明,采用870℃/6 h涂层扩散热处理工艺处理后,DD6合金的显微组织、760℃拉伸性能、980℃/250 MPa持久性能、700℃高周疲劳性能无明显变化。DD6合金760℃拉伸断裂类型为准解理断裂,980℃/250 MPa持久断裂类型为韧窝断裂,700℃高周疲劳断裂类型为准解理断裂。涂层扩散处理没有改变DD6合金的断裂机制。     

循环加、卸载速率对砂岩变形和渗透特性的影响

通过煤岩热流固耦合试验系统(THM-2)对砂岩进行循环加、卸载试验,研究加、卸载速率对其变形和渗透特性的影响.结果表明:初始循环时,岩石的轴向变形量△ε1较大,随着循环试验的进行,△ε1趋于稳定,受卸载速率v2的影响较小.加载变形模量和卸载变形模量均逐渐上升,随着循环次数的增加,上升速度逐渐变缓;同一循环内,卸载变形模量大于加载变形模量,且随着加、卸载的进行,差值逐渐减小.加载阶段和卸载阶段渗透率变化量的差值随着循环次数的增加逐渐减小;从第5次循环开始,渗透率曲线呈“∞”形,渗透率演化规律可以用轴向应变的变化特点表征,轴向应变的变化量△εi1受到卸载速率vi2和应力加载上限σimax的综合作用,二者对应变在卸载初期起到积极的促进作用,三者之间的相互关系可用幂函数表达.     

挤压合金Mg-Mn-3．5Y和Mg-Mn-1Y-2．5Nd的高温变形特性

室温挤压合金Mg-1Mn-3．5Y具有高的屈服强度，但其延伸率较低，小于9%。挤压合金Mg-1Mn-1Y-2．5Nd屈服强度比挤压合金Mg-1Mn-3．5Y低，但其延伸率室温下高于25％。高温拉伸后Mg-1Mn-1Y-2．5Nd合金断裂面上出现大量韧窝，有较好的韧性；而合金Mg-1Mn-3．5Y断裂面表现为解理断裂。比较不同温度下的拉伸实验结果，发现Mg-1Mn-1Y-2．5Nd的屈服强度随温度升高，降低比较缓慢，表现出更好的热稳定性。     

循环加卸载下饱和岩石变形破坏的损伤与能量分析

以中关铁矿深部饱水闪长岩单轴循环加卸载的室内力学试验结果为基础,结合线弹性损伤力学理论,针对饱和岩石在单轴循环加卸载作用下的变形、损伤及能耗特性进行了研究.结果表明:每一级加载与卸载过程的应力-应变曲线均呈内凹形,随着循环次数及应力水平的增加,塑性滞回曲线向应变增大的方向移动,且应变中不可恢复的变形逐渐减小;轴向应变、横向应变和体应变的绝对损伤参数与累积损伤参数均随循环次数及应力水平的增大而增大,且三者的变化趋势基本一致;能量耗散值与循环的次数近似呈线性关系,后一循环的能耗不等于前几次循环能耗之和.     

扭转变形及退火处理对MP35N高温合金力学性能及微观结构的影响

采用扭转变形和退火处理调控MP35N合金的微观结构并改善其力学性能,对其力学行为进行微观机理分析。研究结果表明：扭转变形在合金径向上引入了梯度位错密度,使应变最大的表面处晶粒细化并引入大量层错。梯度结构的引入使得扭转变形后合金的强度显著提高至约767 MPa,同时拥有可观的均匀伸长率(约40%);进一步的退火处理并未改变扭转变形引入的梯度结构(包括梯度位错密度和晶粒尺寸),但退火处理导致合金中一部分位错的湮灭,并使得表面区域的层错转变为纳米孪晶。退火处理导致纳米孪晶的形成以及“铃木(Suzuki)效应”的作用使得合金发生了二次硬化。退火过程产生的二次硬化与位错湮灭导致的退火软化相抵消,二次硬化提供的强度约为76 MPa。     

镍基高温合金单晶的生长和氧化行为

采用改进型坩埚下降法生长了镍基高温合金单晶,使用氧化铝坩埚和〈001〉方向的籽晶,生长得到直径为30～40 mm、长度260 mm的晶棒。采用异型氧化铝坩埚,生长出特殊形状且中空的高温合金单晶涡轮机叶片构件。腐蚀显示所生长的晶体具有典型的镍基高温合金单晶形貌,在枝晶区域有少量的γ′/γ共晶,枝晶的平均间距是367μm,γ′相是立方结构且分布均匀。研究了晶体在900和1 000℃氧化200 h的氧化行为,氧化120 h后其增重达到一个恒定值。     

固体材料的结构层次及其动力变形与破坏

材料(岩体、金属等)具有复杂的结构层次,材料结构层次影响着材料的力学特性及其变形与破坏过程.从材料的结构层次的观点研究了材料动力变形与破坏.由研究可以看出,材料变形破坏的时间与空间尺度之间存在着紧密的关系,慢速过程发生于大尺度水平上,而快速过程发生于微细观水平上.材料变形破坏的塑性或者脆性特性取决于裂纹尖端处空穴盘能否在裂纹扩展前长大到临界尺寸,并转化为位错环.如果来得及长大到临界尺寸,那么就会有塑性破坏,否则就会有脆性破坏.正是由于这种原因在强度对于应变率的依赖关系中出现了塑性-脆性及脆性-塑性转变.材料在强烈受激状态下势能起伏及群体受激谱都要发生调整,在微细观水平上材料粒子发生了相关联的运动.正是这种相干运动使得材料在外部作用逐渐增强的情况下出现不同尺度的涡旋运动,进而使得材料的黏性随着应变率的增加而减小.     

Re对Ni和Ni3Al 结构稳定性影响的分子动力学模拟研究

应用分子动力学方法模拟研究了Re在Ni和Ni3Al中的分布及其对材料微结构的影响.研究发现,Re的添加量影响Ni和Ni3Al晶体中空位的产生,但Re在Ni中对体系结构的破坏程度小于其在Ni3Al中占据Ni位时的程度.在Ni中,Re添加量较少且增大空位比时,其结构依然能保持稳定;随着Re数目的增多,空位比的增大,其影响逐渐变得明显.Re在Ni3Al中占据Ni,Re含量或空位比较小时,结构皆会出现局部不稳定.随着Re添加量的增多,结构的破坏程度加剧.然而Re占据Ni3Al中的Al位时其结构并未发生明显的变化,直至Re的添加量大至1%和空位比增至1%～1.5%时体系中才出现局部不稳定.相比而言,Re置换Al比置换Ni时对体系结构的影响较弱,在Ni3Al中Re占据Al位比占据Ni位更稳定.     

考虑刷丝变形的后夹板结构对刷式密封泄漏和传热特性影响的研究

采用基于非线性Darcian多孔介质模型的三维RANS方程耦合有限元分析接触模型的数值方法,建立了考虑泄漏流气动力、刷丝间摩擦力以及刷丝与前后夹板间相互作用的刷丝变形预测模型,并对比分析了3种后夹板结构对刷式密封泄漏特性、力学特性和传热特性的影响。所建模型可为刷式密封刚化效应、摩擦热效应的研究以及先进刷式密封的设计提供一定的技术支撑。数值计算得到的刷式密封泄漏量与实验测量数据吻合良好,验证了数值方法的可靠性。研究结果表明:相比于典型后夹板结构的刷式密封,后夹板环形槽结构对泄漏量及压力分布影响较小;刷丝束所受到的轴向气动力随着压比的增大近似呈线性增大;后夹板环形槽增加了下游刷丝束的压力,减小了刷丝轴向变形量,可有效防止刷丝发生刚化效应,降低泄漏气流对刷丝束造成的扰动;刷式密封高温区出现在刷丝束与转子表面接触处,后夹板环形槽结构可有效改善刷丝束与转子内部的温度分布。