深水浅部地层水泥环应力分布规律研究

位于深水浅部地层的固井水泥环面临十分复杂的环境,目前针对深水浅层水泥环力学分布规律的研究较少。研究深水浅层水泥环应力分布规律,对于预测水泥环的完整性,防止安全事故的发生具有十分重要的意义。以弹塑性力学理论为基础,运用ABAQUS有限元软件,建立套管-水泥环-深水浅层组合体模型,分析不同因素对水泥环应力分布规律的影响;并得出以下结论:水泥环内壁为危险界面;随套管内压的增加,水泥环径向压应力逐渐增大,水泥环周向应力由压应力状态向拉应力状态过渡,水泥环的失效形式主要是周向拉伸破坏;水泥环弹性模量越大,其周向拉应力和径向压应力越大,而水泥环泊松比对应力分布规律的影响规律相反;深水浅部地层弹性模量和泊松比越大,水泥环越安全;水泥石在硬化过程中传递深水浅部地层孔隙压力在一、二界面产生初始应力,该力能减小水泥环周向拉伸破坏风险,有利于维持水泥环完整性。     

贝氏体钢组合辙叉的准静态接触有限元分析

贝氏体钢组合辙叉的失效表现为翼轨的磨损和心轨的疲劳剥落,应力/应变分析对于理解和预测辙叉的失效至关重要。本文考虑辙叉心轨和翼轨材料的随动硬化规律,建立车轮-贝氏体钢辙叉-轨枕有限元弹塑性接触模型,给出了接触轮载作用时辙叉内的应力和应变分布;讨论了辙叉内应力和塑性应变随心轨/翼轨强度匹配的变化规律;给出了轮载循环次数对辙叉内最大残余应力和最大塑性应变的影响。建立的计算模型和所得结果为贝氏体钢组合辙叉服役时的强度校核以及失效分析提供了力学参考。     

弹性应力对碳钢在海水环境中腐蚀速率的影响

为了研究船舶与海洋工程结构在载荷和腐蚀环境联合作用下的腐蚀损伤规律,通过电化学测试技术研究了弹性应力对Q235B钢在质量分数为3.5%NaCl溶液中的腐蚀电位、动电位极化曲线、线性极化电阻和电化学阻抗谱的影响规律;同时,利用接触角测量技术研究了弹性应力对金属在腐蚀介质中界面张力的影响.研究结果表明:随着弹性应力的增大,Q235B钢在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电位明显负移,腐蚀速率显著增大,根据电化学测试结果建立了腐蚀速率与应力关系模型;界面张力与接触角随着应力的增大而显著减小,因此可以利用金属材料在环境介质中的界面张力研究力学-化学效应问题.     

双连拱钢波纹板涵洞受力变形特征

为了明晰双连拱钢波纹板涵洞与其他涵洞形式的变形特征差异,先采用数值模拟的方法,对比并排圆形钢波纹板涵洞、双连拱钢波纹板涵洞在填土荷载作用下的变形及应力分布规律,得到双连拱混凝土基座钢波纹板涵洞受力变形特征,并通过对依托工程钢波纹板环向应力随填土高度的现场测试,进行对比验证.结果表明:由于混凝土基座的限位作用,变形量远小...     

风机基础金属环抗拔性能试验研究

为了研究风电基础钢环与混凝土的粘结机理,通过简化模型的拉拔试验,分析了型钢与混凝土粘结应力沿锚固长度的分布规律.通过与现行规范钢筋锚固长度的计算方法比较,风电基础钢环锚固长度可参照现行《混凝土结构设计规范》光圆钢筋锚固计算方法,为风电基础设计提供了实验依据,可供相关设计人员参考.     

硫酸盐侵蚀下水泥基材料等效应力计算

针对硫酸盐侵蚀过程中水泥基材料的体积膨胀问题,运用盐结晶与微孔力学理论,建立了水泥基材料与其毛细孔隙内钙矾石晶体相互作用的代表性体积单元(RVE)及其力学分析模型,分析了一定钙矾石浓度下RVE内膨胀应力在微观尺度上的空间分布规律。通过均匀化方法,从宏观尺度上分析了RVE所在位置点的等效应力随钙矾石浓度的变化规律。分析结果表明,微观尺度上RVE内钙矾石组成的内球体各向受压,水泥基材料组成的外球壳径向受压、环向受拉;宏观尺度上RVE所在位置点的径向等效应力为压应力,且随钙矾石浓度的增加而增大,而环向等效应力为拉应力,也随钙矾石浓度的增加而增大。     

水电站尾水岔管混凝土连续浇注方法与液压平衡理论

针对目前水电站地下厂房尾水岔管混凝土施工不能实现整体连续浇筑的技术难题,提出了无支架混凝土施工方法。基于流体力学原理和薄壳结构变形规律,建立了尾水岔管混凝土浇筑无支架钢衬液压理论,以钢衬薄壳最低点各种荷载产生的法向压力之和为零的平衡条件,确定了尾水岔管钢衬灌注液体深度与浇筑混凝土高程的解析关系,实现了薄壳钢衬受载后环向应力始终处于微拉应力状态,避免了钢衬簿壳环向受压产生屈曲失稳的风险;并有效地保障了尾水岔管混凝土浇筑过程中薄壳钢衬作为模板要求的刚度与强度。     

基于UG NX和ANSYS的减速箱渐开线圆柱齿轮有限元分析

通过三维机械设计软件UG NX构建直齿圆柱齿轮几何实体模型,运用有限元分析软件ANSYS对齿根进行应力分析计算,计算出齿轮的最大应力和最大应变.通过与理论分析结果的出较,说明ANSYS在齿轮计算中的有放性.有限元分析有利于对齿轮传动过程中力学特性进行深入研究,为齿轮传动的优化设计提供了基础理论.     

水电站尾水岔管混凝土连续浇筑方法与液压平衡理论

针对目前水电站地下厂房尾水岔管混凝土施工不能实现整体连续浇筑的技术难题,提出了无支架混凝土施工方法。基于流体力学原理和薄壳结构变形规律,建立了尾水岔管混凝土浇筑无支架钢衬液压理论,以钢衬薄壳最低点各种荷载产生的法向压力之和为零的平衡条件,确定了尾水岔管钢衬灌注液体深度与浇筑混凝土高程的解析关系,实现了薄壳钢衬受载后环向应力始终处于微拉应力状态,避免了钢衬簿壳环向受压产生屈曲失稳的风险;并有效地保障了尾水岔管混凝土浇筑过程中薄壳钢衬作为模板要求的刚度与强度。     

C型环环向应力与加载载荷的公式推导与验证

基于任意C型环试样结构尺寸及其力学关系,建立了C型环内任意截面的力学模型,根据材料力学基本理论,推导出了其外壁和内壁任意一点环向应力与C型环试样加载位移、加载载荷之间的理论计算公式。为了验证本文推导的理论公式的正确性,建立了C型环试样的有限元计算的力学模型,当某试验要求C型环试样最大环向拉应力为650 MPa,对油管外径88.9 mm的C型环试样,通过有限元法和本文推导的理论公式对该结构工况进行计算和对比分析,得出有限元法和理论公式计算出需要施加的载荷和位移的误差分别为-1.82%和1.25%,证明推导文中推导的理论公式的正确性,为C型环硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）和应力腐蚀开裂（SCC）实验加载参数的确定提供了简便的计算方法。     

深孔弧形闸门在不同运行开度下的结构应力状态

通过深孔弧形钢闸门的水弹性模型试验,对比分析深孔弧形闸门在不同运行工况下的时均应力状态及其变化规律.分析结果表明:深孔弧门在不同运行开度下的结构应力状态不同,其最大应力的位置可因开度变化而发生转移,不同弧门的应力状态及其变化规律既有共同性也有差异.     

钢绞线锚具空间受力与锚固特性研究

为探究钢绞线锚具的空间受力特征及锚具应力与钢绞线轴向张力之间影响规律,采用ABAQUS有限元软件建立锚具-钢绞线仿真计算模型,考虑夹片与锚具之间的微滑移及不同摩擦系数影响,分析不同钢绞线张力作用下锚具空间应力分布特征及轴向、环向应变变化规律,并通过锚固张拉试验实测锚具的应变分布。结果表明：钢绞线受夹片横向挤压作用而在锚下位置表现出复杂三向受力状态,计算Mises应力远高于非锚固区域;夹片与锚具接触界面的摩擦系数对锚具应变有明显影响,摩擦系数为0.04时产生的环向和轴向应变均小于摩擦系数为0.01和0.02;锚具应力与钢绞线轴向张力符合单调映射关系,但并不完全吻合线性变化规律,实测锚具对称测点位置处的应力也难以保证完全一致。     

光纤光栅传感器对预应力锚索的受力监测

预应力锚索的受力状态监测特别是锚索内应力分布的监测是目前工程领域一大难题。本文提出将准分布式光纤布拉格光栅（FBG）内嵌至锚索材料-钢绞线中心丝的技术,以实现对其受力状态及应力分布进行监测。基于此技术,结合FBG监测原理和锚索锚固理论,以锚索锚固长度、FBG布设位置及数量为主要变化参数,设计了FBG自感知钢绞线材料并将其浇筑于钢管内作为锚索模型试件;并对FBG自感知钢绞线材料进行张拉标定试验和钢管锚索拉拔试验。张拉标定试验表明,内嵌于钢绞线中心丝材料中的准分布式FBG传感器成活率为100％,应变灵敏度集中在0.0012,应变-波长的拟合度皆超过0.999。拉拔试验结果表明,内嵌式FBG传感器可有效监测全长粘结型锚索轴力分布规律;且传感器可实现对锚固段、自由段应力传递规律的定点监测;为锚索浇筑长度的设计、张拉应力的补充提供了计算依据。     

风机分层基础有限元分析与加固方法

在风机扩展基础分层事故现场结构检测的基础上,采用ABAQUS有限元软件计算分析了分层基础在极端荷载工况下的受力和变形状态.结果表明:上层混凝土在基础环底法兰下方拱起形成空腔;空腔区内竖向钢筋产生拉应力,且有应力集中现象;分层面插筋在水平剪力的作用下产生弯折变形,变形程度和水平方向应力值由内圈向外圈递减;上下层混凝土之间发生了相对滑移.依据有限元计算结果,提出了新的加固补强措施,为今后类似工程事故的加固提供参考.     

液罐基础环墙砼开裂的理论计算及成因分析

工业储罐广泛应用于各类石油化工行业。位于广西南宁市某工业区的12个巨型酒精发酵罐在试运营阶段曾发生了基础环墙的群体性开裂,产生大量的竖向裂缝,同时钢液罐与环墙发生较大角度的翘曲,影响了企业的后续生产。为了探究此类工程事故的内在原因,通过现场检测获取发酵罐与基础环墙的各项性能指标,分析了各罐的环墙混凝土强度、裂缝状况、钢筋保护层厚度及罐体垂直度等宏观特性;并以具有代表性的1号发酵罐为例,运用计算机数值模拟以及传统理论方法进行不同工况组合下的承载力验算。分析结果表明:事故由两个方面原因所致,其一是地面标高以上部分的环墙承受填砂侧压而导致;其二是由于环墙内填砂不密实,承载时引起底部钢板的变形而挤推填砂,同时引发罐体底部与环墙发生翘曲,翘曲变形又加大侧推填砂,交互作用下使得环墙的环向拉应力过大而产生竖向裂缝。研究结果可为同类工程的科学研究和设计提供参考。     

热处理过程中温度、组织转变和应力的计算机模拟技术

热处理过程是温度、组织转变和应力三方面相互作用的复杂过程,用ＨＴＣＳ技术可以真实、高效地反映热处理过程中各种变化的规律。随着ＨＴＣＳ技术的进一步发展和应用,热处理将摆脱凭经验和粗略定性估算进行生产的落后状态,向着精确预测和严格定量控制的方向发展。     

围岩不同模量特性对隧道支护结构的影响分析

基于拉压不同模量弹性理论,编写了有限元程序,通过对一个平面应力圆环的分析,验证了程序的正确性.分析了一个典型隧道断面支护结构的受力与变形状态,给出隧道支护结构应力场和位移场随着不同模量系数的变化规律,发现不同模量系数的变化对衬砌结构的位移与锚杆的轴力影响较小,而对隧道结构受拉区的应力场以及受拉区区域影响较大,为隧道支护结构设计提供新的理论依据.     

金属热变形时摩擦边界条件的确定

通过圆环压缩的有限元模拟和实验的方法分析了金属在高温下变形时的摩擦边界条件,分析了摩擦因数的大小对环形件压缩时变形和应力的影响．通过模拟计算和实验确定了摩擦的变化规律和金属热变形时摩擦因数的取值范围．     

悬索桥施工过程钢桁梁应力控制分析

悬索桥施工过程中,钢桁梁线形随主缆的大位移不断变化;同时伴随着钢桁梁受力的增加和结构刚度的增加。钢桁梁杆件应力在这些因素的影响下,往往施工过程应力要比成桥状态应力大许多。同样不同的施工顺序和方法在施工过程中对钢桁梁杆件应力的影响也是不同的。通过对矮寨悬索桥钢桁梁新施工方法过程中杆件应力监控来分析钢桁梁杆件应力在施工过程中的变化规律。并和坝陵河大桥施工过程中钢桁梁杆件应力进行比较分析。为新施工方法完善和积累经验奠定基础,也为以后钢桁梁杆件的设计和施工方案的选择提供参考。