混凝土材料冲击压缩试验中的一些问题

本文简要介绍了在大直径(Φ74mm)直锥变截面式SHPB实验装置上进行混凝土试件冲击压缩实验方法,以及实验过程中出现的试件应力均匀性问题.对于由方波加载造成的试件内应力波反射次数不够,导致应力分布不均匀的问题,我们提出了波形整形的思想,将矩形波改造成三角波,增加试件破坏前的应力作用时间以获得应力均匀;对于由杆与试件接触不平引起的应力分布不均,我们设计了万向头加以消除.在此基础上进行了一系列试验并得出了一些结论.

复杂条件下交叉点巷道支护技术研究

交叉点是巷道支护工程中的难点,复杂条件下其支护难度更大。受集中应力影响,交叉点巷道顶板易下沉,巷道中间岩柱易破坏,普通的支护方法无法有效的控制交叉点围岩的变形。根据交叉点巷道破坏机理,提出了新的支护方法。用空间锚索桁架支护交叉点巷道,为巷道顶板提供全方位的支撑力。巷道中间岩柱是交叉点天然的支护体,用锚索贯穿岩柱,锚索上施加预紧力,为其提供水平方向的约束力。运用有限元分析软件对新的支护方法进行建模计算,验证其合理性。淮北临涣矿东部I9煤仓附近3号交叉点采用普通的支护方法,巷道围岩受动压影响出现局部破裂。该交叉点采用新的支护方法后,变形监测结果表明,巷道围岩的变形得到了有效的遏制。

基于拓扑优化和形状优化技术的新型防爆密闭门结构设计

文章运用基于变密度法的拓扑优化技术和形状优化技术,结合工程设计经验,在现有防爆密闭门的基础上,设计开发了新型防爆密闭门。新型防爆密闭门在抗爆炸冲击性能不减弱的前提下,主体结构质量减小了14%。文章还提供了一套典型的优化设计技术指导产品结构设计的正向开发流程和经典案例,可对其他产品的正向开发、结构优化设计起指导作用。

爆炸冲击波的扩腔作用

根据爆炸冲击波理论，探讨了在冲击波作用下，爆腔的扩胀过程，并对扩胀速度、扩胀时间及扩胀半径进行求解。

双跨单柱地铁车站地震响应数值分析

运用有限元软件ANSYS,对某地铁浅埋暗挖段的两层双跨单柱式车站进行地震波加载分析。选取经调整后的天津波、Taft波和El Centro波来输入地铁车站模型进行时程分析,在车站侧墙上分别选取若干观测点计算其响应特性。对比在不同地震波作用下所造成的响应特征,发现侧墙上节点的位移随着高度的增加而增大,而车站底板和侧墙的交界处受到的应力较大,为结构的薄弱部分,在抗震设计时对该部分应引起重视。该研究结果可为地铁车站及其他地下结构的抗震设计提供借鉴。

冲击载荷作用下混凝土的率型本构关系

为了再混凝土冲击实验结果的基础上得到率相关的木构关系,从混凝土材料的变形特点出发,分析了骨料、水泥浆体及处于不同受力阶段的微裂纹对混凝土变形的影响,认为混凝土材料属于粘弹性材料,适用于朱-王-唐模型。在考虑混凝土小应变和易损伤的特点的同时,采用修改后的五参数线性朱-王-唐损伤模型对实验结果进行1-0 5/s至102/s应变率范围内的混凝土率效应本构拟合,取得了与实验结果较吻合的效果。

反井钻机球形镶齿滚刀破岩数值分析

利用有限元软件，建立球形镶齿滚刀三维数值模型，分析了滚刀破岩原理、岩石应力和滚刀受力情况，研究了刀齿间距和刀齿排距对滚刀破岩效果的影响，得到了滚刀结构参数与岩石破碎特性的规律。数值模拟结果表明：①滚刀破岩力具有明显的阶跃特征，从而证实了岩石的跃进破碎特性。②刀齿间距较大时，破岩比能变化较小；破岩比能总体随刀齿间距的减小而减小。③破岩比能随刀齿排距的增加，先减小，后增大。在35-45mm范围内，球形镶齿滚刀排距存在1个最佳值。

地铁隧道开挖引起地表沉降的数值模拟研究

大中型城市修建地铁是未来城市建设的一个重要方向,但是城市中环境复杂,地表沉降控制要求严格。因此,研究隧道开挖地表沉降变化规律,对沉降控制具有重要的实践意义。文章运用有限元数值模拟方法对青岛某标段地铁隧道工程进行分析,结合数值计算结果与现场实测数据,研究隧道在由断面开挖对地面沉降变化规律的影响,对比实际隧道开挖的监控数据,模拟结果表明,地表沉降仍在安全范围内,可以为类似工程沉降控制提供参考。

超声法研究混凝土动态损伤实验

动态损伤的量化是混凝土破坏机制研究的难点。文章提出了结合SHPB实验技术，定量测量混凝土冲击损伤的超声方法，并用该法进行了动态损伤量化研究，对实验数据进行了拟合比较。研究证明该方法适用于应变率在10～40 s^-1范围内的动态损伤研究。

复杂条件下孤岛周围巷道支护技术研究

孤岛地段是巷道支护工程中的难点,复杂条件下其支护难度更大。孤岛地段交叉点巷道顶板易破坏,孤岛岩柱易变形,普通的加固方法都满足不了孤岛地段对支护强度的需求。运用有限元法模拟孤岛的变形,根据孤岛地段的破坏机理,提出了新的支护方法。用双控锚索加固孤岛岩柱,用空间锚索桁架支护周围巷道。运用有限元法对这种支护方法进行数值模拟,验证了新的支护方法的合理性。淮北临涣矿东部孤岛地段岩层软弱破碎且受采动影响,工程应用结果表明,这种支护方法有效地遏制了该地段围岩的变形。

地震作用下铅芯橡胶隔震支座在地铁车站中的应用

文章以合肥市某地铁车站为研究对象,利用有限元软件ANSYS分别建立未使用隔震支座和使用铅芯橡胶隔震支座的箱型地铁车站模型,输入调幅后的El-centro地震波作为地震作用进行数值模拟。比较2种模型情况下车站中柱的动力响应。结果表明:使用铅芯橡胶隔震支座作为局部减震措施对于改变结构自振频率影响不大,但在很大程度上可以减小车站中柱在地震作用下的响应,起到减震的作用。

装药不耦合系数对爆破裂纹控制的试验研究

在控制爆破中,为使炮孔周围产生的较密集的径向裂纹减少,使需要扩展的裂纹得到充分扩展,主要措施就是降低爆炸应力波作用,增加爆生气体的作用时间,即采取不耦合装药。本文从理论上分析装药不耦合系数Kd与爆破作用的关系,并在实验室和现场进行了部分试验,得出了不耦合系数为1.67时的爆破裂纹长度最长的结论。同时,随着不耦合系数的增加,裂纹数目也不断减少。

断层带爆炸裂隙区范围及裂纹扩展长度的研究

常用求算岩石内爆炸裂隙区半径的计算公式中忽略了冲击波的作用、粉碎区的存在以及爆生气体的准静态作用。本文对该公式进行修正后并引入断层带应力波衰减指数α,并对应力波损伤后的裂隙区的扩展长度进行分析计算,从而得出:考虑“预损伤”作用时的爆炸裂纹长度大于不考虑“预损伤”情况下的裂纹长度。

混凝土动态力学量的应变计直接测量法

本文介绍了用应变计直接测量混凝土动态应力-应变曲线的试验研究。讨论了分离式Hopkinson压杆装置间接测量混凝土材料动态应力-应变曲线存在的问题。试验分析了材料不均匀性和撞击端面接触不均匀对应变计记录信号的影响。在此基础上,用应变计直接测量应变法得到了无骨料钢纤维增强混凝土的两个应变率下的应力-应变曲线,并与传统方法的结果进行了分析比较。新方法适用于损伤演化较小的初始阶段,可以获得更可靠的加载应力-应变曲线。随着损伤的加剧,产生较大的随机应变,导致新方法的失效。

爆炸载荷作用下刻槽炮孔动态裂纹扩展规律

基于准静态爆生气体膨胀和岩石断裂力学理论 ,建立了不耦合装药刻槽爆破时的脆性断裂爆破模型 .对刻槽炮孔内爆生气体压力、临界压力和应力强度因子进行了分析计算 ,从而得出了刻槽炮孔裂缝在扩展过程中 ,包括启裂、止裂条件、启裂方向、扩展长度和裂缝扩展速度等的变化规律 .此外 ,论文还对刻槽爆破时的动态效应进行了初步探讨 ,根据分析结果在大理石切割爆破中进行了刻槽试验 ,并和普通光面爆破效果进行了比较 .

下穿文保建筑隧道爆破的数值模拟与安全分析

从工艺技术和经济技术2个方面考虑,硬岩地区地铁隧道开挖选择爆破开挖最为合理,但隧道爆破产生的地震效应会对地表建筑造成危害,要选择合理的控制爆破震动方法就需要对爆破震动效应进行研究。文章采用显式动力分析有限元软件ANSYS/LS-DYNA3D对实际隧道爆破工程中的掏槽爆破进行数值模拟,该数值模拟能进行爆破振动速度的时程分析,评价爆破方案的安全性。

硬岩浅埋中等断面隧道爆破的数值模拟与安全性分析

从经济和工艺技术方面考虑,在硬岩地区进行地铁隧道的开挖,最适合的方法就是钻爆施工方法。但是钻爆法施工产生的爆破地震效应会对地表建筑物产生较大的危害,尤其是紧贴既有建筑物的浅埋中等断面隧道。控制爆破的地震效应,就要对爆破方法进行地震效应的研究。文章采用显示动力学分析有限元软件ANSYS/LS-DYNA3D对传统乳化炸药爆破方式和引进的金属膨胀剂爆破方式进行数值模拟,利用计算出爆破振动速度的时程和爆破破碎围岩的效果进行对比分析,并评价2种爆破方式的优缺点。

深部倾斜巷道变形机理的数值模拟

文章综合考虑影响深部巷道围岩变形的各种因素,并以淮北临涣矿为工程背景,通过现场观测、调研、取样和煤岩力学参数的实验室测定,建立了临涣煤矿的深部巷道计算模型;采用大型有限元软件ANSYS,分析软岩影响下的巷道变形特点;论述了适合软岩巷道围岩变形控制的耦合支护理论,并结合该理论和软岩巷道应力破坏特点,对临涣煤矿软岩处进行了支护优化设计,并对支护设计的结果进行了数值模拟仿真分析,得出对后续现场支护工业实验具有指导意义的结论。

SHPB实验中试样形状和尺寸效应的数值模拟

文章采用有效的方法讨论了动态接触算法中罚函数因子K的合理数值,在此基础上,利用LS-DY-NA3D有限元动力分析软件模拟了SHPB实验过程。对于不同的试样长度、直径以及不同环厚的环形试样,分别对模拟结果进行了应力-应变曲线重构;发现当试样与压杆横截面不匹配时,SHPB实验将产生较大的误差,尤其是对于环形试样;同时发现对于小直径试样的SHPB实验存在一个极限误差;研究结论将对SHPB实验中试样尺寸的确定提供借鉴。

冲击载荷作用下钢纤维增强混凝土的数值模拟

为了验证混凝土试件的侧限效应和钢纤维的增强和增韧效应,该文采用实验得出的应力应变曲线,通过ANSYS/LS-DYNA软件对SHPB混凝土冲击压缩实验的数值模拟,定性地再现了实验过程。