减摩法调控结构钢焊接残余应力技术研究

根据焊缝固态收缩对焊接残余应力形成的作用，课题组进一步研究了将滑动摩擦变滚动摩擦的方法来减轻焊件自重拘束以达到调控焊接残余应力的目的，对不同板厚的薄钢板对接接头进行了试验研究，通过盲孔法测试了近缝区的焊接残余应力，试验结果表明，在采取减轻自重拘束工艺措施的情况下，薄板对接接头上的焊接残余应力峰值及平均值均显著降低。     

近海平台K型搭接管状接头的应力分析与实验研究

本文将用于简单管状接头应力分析的变分解法推广运用于结构形式较为复杂的 K 型和 TY 型搭接接头,完成了对复杂的空间交贯线的处理。根据本文提供的计算机程序,只需输入管接头的主要几何参数,便可迅速求得整个管接头区内的应力场及各点的主座力,从而获得接头的应力集中系数及热点坐标。为了验证计算的可靠性,本文对管接头模型进行了光弹性应力分析,将计算结果与试验结果作了比较,同时还参考了国外发表的有关试验报告。结果表明,本文的计算是可靠的,变分解法对复杂管接头应力分析的运用是可行的。为了研究在支管受轴向载荷作用条件下搭接接头的性能,本文还将搭接 K 型接头与普通 K 型接头作了计算比较,证明,在一定的搭接范围内,搭接接头的应力集中系数远比普通 K 型接头低。最后,本文还就搭接形式的优化问题进行了一系列数值计算,对搭接接头的设计提出了一些参考意见。     

粘弹性聚合物溶液提高驱油效率机理研究

为了了解聚合物溶液的粘弹性在多孔介质中对残余油的作用机理,描述油藏条件下以第一法向应力差为主要特征的聚合物溶液的流变性,采用上随体Maxwell本构方程,对粘弹性聚合物溶液在油藏孔隙模型--波纹管模型中的流动及其驱替残余油膜的机理进行了油藏工程方法分析,在理论上从力学的角度提出了聚合物驱提高驱油效率的机理.研究结果表明,粘弹性聚合物溶液产生的第一法向应力和剪切应力对油膜的携带作用大于相同粘度的牛顿流体,从而可携带部分残余油膜流动;聚合物溶液的粘弹性越强,作用于残余油膜的第一法向应力越大,对残余油膜的携带力越强,驱油效率越高;多孔介质越不规则,产生的第一法向应力越大,越有利于聚合物发挥粘弹性效应.     

细晶粒钢热影响区软化焊接接头的力学性能

焊接接头热影响区软化是细晶粒钢焊接时普遍存在的问题.用有限元分析方法,从屈服强度和抗拉强度两个方面对热影响区软化的焊接接头的力学性能进行分析.分析结果表明,与接头的屈服强度相比,热影响区软化对接头的抗拉强度有较大的影响;软化的热影响区的屈服应力和宽度较焊缝对接头的抗拉强度有较大的影响,而且存在临界值,超过它们时,使接头的抗拉强度明显降低;增加焊缝的屈服应力可以改变临界点,提高热影响区软化焊接接头的屈服强度和抗拉强度.而且发现,试样的长度对测定热影响区软化的焊接接头的抗拉强度没有影响,而对其屈服强度的确定有一定影响.     

Q235钢和16Mn钢接头超长寿命疲劳行为及疲劳寿命设计

使用自行研制超声疲劳试验系统对焊接接头进行超长寿命疲劳试验,对比了普通焊态焊接接头与超声冲击态焊接接头超长寿命区间的疲劳行为．研究结果表明：无论是焊态焊接接头还是超声冲击态焊接接头,其疲劳寿命S-N曲线均为连续下降曲线;焊态和超声冲击态焊接接头在1×10^7循环周次附近甚至1×10^9循环周次时接头试件仍然出现了断裂;对于不同焊后处理状态的焊接接头,分别给出了普通寿命区间和超长寿命区间（以1×10^7为疲劳寿命分界点）参考疲劳设计曲线,对今后焊接接头的疲劳寿命设计提出了建议．     

近海平台空间多支管接头的应力集中

本文介绍了空间多支管接头在组合载荷作用下的应力集中矩阵的列式，并以一空间导管架的空间管接头在海浪组合载荷作用下作为算例进行计算．讨论了空间管接头的最大应力与它相应平面接头的最大应力之间的差异．     

焊接模式对长碳纤维复合材料超声波焊接头性能的影响

超声波焊接可以高效地实现长碳纤维复合材料的连接.超声波焊接常用的有3种焊接模式:时间模式、位移模式和能量模式,其控制机理不同.本文采用适应生产需求的小焊头,研究了3种常用焊接模式对长碳纤维复合材料超声波焊的接头性能的影响,为生产过程中的焊接模式选择提供依据,且材料表面不预设能量引导体(导能筋)以提高生产效率.本文探寻了每种焊接模式下的最优焊接参数,并将各模式下的最优参数结果进行了对比,通过监测焊接过程中的功率-位移曲线对焊接过程及机理进行了分析,采用拉伸实验和显微组织观察对分析结果进行了验证.结果表明,熔核面积是影响拉伸强度的主要因素,焊接过程的完整性对拉伸强度也有所影响,焊接缺陷普遍存在于3种焊接模式中,对焊接质量影响不大.不同的焊接模式下获得的最佳接头性能有较大差异,位移模式下得到的熔核面积最大,接头的最大承载力可达1 795.6 N;时间模式下焊点熔化后未经充分流动即冷却凝固,接头力学性能较差;能量模式下焊接时间短,熔核面积仅为位移模式下的40.5%,承载力也较差.位移模式是最适合长碳纤维复合材料超声波焊的焊接模式.     

钢波纹管涵施工技术

结合张家界至桑植高速公路项目,针对该标段涵洞通道设计较多,影响路基施工工期的情况,分析研究形成一套钢波纹管涵施工技术。基于此,概述该技术的技术原理、工艺流程、施工要点,为相关项目建设提供参考。     

Φ120mm柔性筛管球铰接头结构强度分析与优化

球铰连接柔性筛管的接头强度直接影响着柔性筛管的下入能力,运用ADAMS软件,在柔性筛管下入阻力估算的基础上,进行了Φ120 mm柔性筛管球铰接头强度研究以及关键参数分析。基于多体动力学理论,建立了阻力计算模型,通过理论分析与模拟计算相结合的方法,分析了井下柔性筛管阻力变化趋势,并使用ANSYS有限元软件研究了球铰接头在不同摆动角度时的受力变化,揭示了球铰接头的关键结构参数以及对接头强度的影响规律。结果表明：球形接头的结构强度能满足井下作业时的自重拉伸载荷；球铰的摆动角度对接头连接处受力变化明显,且危险截面位置不同,随着摆动角度增大会加重接头的承受负担；影响接头强度的关键影响因素包括接头边缘壁厚、边缘处的倾斜角度以及球头厚度,对其进行了优化处理,不仅能有效增强接头的力学性能,还提高了造斜段通过性。相关研究成果可为柔性筛管的优化设计提供参考。     

卯榫接头装配式矩形隧道静力行为及抗爆性分析

设计了一种应用于装配式矩形隧道的卯榫接头，探究了卯榫接头装配式隧道静力行为和内爆作用下的抗爆性能，建立了反映接头非线性力学特征的三维精细化数值模型，利用流固耦合分析实现了TNT爆炸模拟，对比评价了卯榫接头与现浇接头在不同围压荷载作用下的抗压弯承载能力、抗爆性及混凝土损伤特性.结果表明:新型接头抗压弯承载能力略高于现浇接头矩形隧道；在相同当量TNT炸药下，新型接头装配式矩形隧道抗爆能力整体上优于现浇接头矩形隧道；新型接头装配式矩形隧道损伤破坏主要发生在钢柱和顶板-墙结点区域.研究结果为装配式矩形隧道结构设计及防灾减灾提供理论支撑.