巷道围岩应力应变仿真系统设计与教学探索

为了获得采动条件下巷道围岩应力应变演化特征,通过复变函数换算结合工程实践经验,运用科学计算软件编程对巷道围岩受力模型进行求解,获得巷道围岩主应力和主应力集中系数分布规律。采用MATLAB对巷道受力模型进行模拟演算,获得工程开采参数与巷道围岩应力应变的关系规律,由此设计了一种采动影响下巷道围岩应力应变模拟仿真系统。该系统可对多种巷道断面进行计算和模拟,进而呈现出多种信息仿真演示,解决了以往软件适用巷道类型单一、应力求解不具体且结果呈现单一化缺点,可为回采巷道支护设计提供相应的理论依据,有利于矿山工程技术人员及实验室技术人员开展模拟仿真教学。

土工格室加筋正常固结粉质黏土应力应变响应

土工格室加筋正常固结粉质黏土对工程建设意义重大。基于土工格室与填土的相互作用机制和增量法,采用弹塑性理论、邓肯-张双曲线模型、修正剑桥屈服函数以及剪胀方程,推导了土工格室加筋正常固结黏土的应力应变响应计算模型,进行了土工格室加筋正常固结黏土的三轴固结排水剪切试验,实测不同围压下的应力应变关系,采用三轴试验结果验证了所提理论模型的正确性和可靠性。此外,采用所提理论模型进行了参数敏感分析,研究了填土的力学性质参数、格室的网格尺寸和力学性质参数对于加筋土应力应变响应的影响。研究结论表明,与砂砾料相似,土工格室约束作用对于正常固结黏土的内摩擦角影响较小,而黏聚力有所增加;随着轴向应变的增加或围压的减小,加筋效果逐渐明显;加筋正常固结黏土的强度和刚度随着非线性弹性常数k的增加、强度参数φ的增加和Rf的减小而增大,常数n对于加筋土应力应变响应影响较小。本研究成果可为工程建设提供理论借鉴。

热循环下铝/钢连续驱动摩擦焊接接头应力应变分析

利用ABAQUS有限元软件,建立了一个新的连续驱动摩擦焊接头热-力耦合过程的数值模型,分析了试验过程接头温度场、应力应变分布规律,通过与实际试验结果的对比,验证模型的准确性。得出如下结论:热循环过程中,冷却及低温保温过程是热应力最大的阶段;接头颈缩形貌和产生位置与试验结果吻合较好,颈缩位置与实际试验相对误差为6%,颈缩现象的本质是铝在自由膨胀收缩时应力超过强度极限产生的塑性变形。在拉伸断口观察到解理断裂圆环,其位置、宽度与模拟结果的应变集中区域吻合度高。该模型较准确的模拟了连续驱动摩擦焊接头的热-力耦合过程,为实际生产和工艺优化提供了有力支持。

覆材厚度对不锈钢复合板焊接接头应力应变影响的数值模拟分析

采用钨极气体保护焊(gas tungsten arc welding,GTAW)制备了基材厚度为13 mm,覆材厚度分别为0.3,1.0,2.0 mm的304/Q355复合板焊接接头.采用数值模拟法,分析了覆材厚度对304/Q355复合板焊接接头应力应变的影响,揭示了不同覆材厚度的不锈钢复合板焊接过程中残余应力及应变的演变特征.结果表明,随着覆材厚度的增加,304/Q355复合板焊接接头截面区最大残余应力逐渐减小,残余应力区宽度逐渐增大,在基层焊缝向过渡层焊缝焊接过程中,应力集中区逐渐向过渡层焊缝区收缩,最高应力集中区均位于过渡层焊缝区,最大应力接近材料屈服强度.焊后变形量随覆材厚度的增加而增大,覆材厚度2.0 mm的复合板变形量比覆材厚度0.3 mm的复合板变形量大约2 mm,变形最大的方向为焊缝厚度方向.

基于无线通讯技术的松土装置应力应变监测系统设计与试验

【目的】测量滚筒式残膜回收机中的主要部件松土齿耙在作业过程中监测系统装置的应力应变状况,为提高残膜回收机工作效率、降低松土齿耙的故障率提供参考。【方法】设计松土齿耙应力应变监测系统,通过ANSYS分析确定监测点,采用DH5922N数据分析仪标定传感器,采集模块对松土齿的微小变形进行应力应变测量,连续监测松土齿应力应变数据,并针对松土齿耙壅土过载工况下提前预警。【结果】应力应变监测系统可以有效的对松土齿耙应力应变实时监测,模拟机具田间作业工况,轻度过载阈值为140 Mpa,严重过载阈值为180 Mpa,监测结果整体平均相对误差为10.12%,过载阈值设置可提前预警。【结论】松土齿耙应力应变监测系统主要由微处理器、应力应变采集模块、AD模数转换模块、电源模块、通讯模块、云平台可视化界面6部分组成,可实时监测松土齿耙的应力应变作业状况。

AH36钢焊接接头动态应力应变特性分析

基于热弹塑性法研究了160°对接AH36钢焊接接头动态应力应变过程,同时制作试样,利用三维全场应变测量分析系统记录焊接应变的动态变化,验证了焊接有限元结果的准确性.分析了预热温度和焊接速度对动态应力应变的影响.研究结果表明,随着预热温度的增加,焊接变形逐渐减小.预热温度为200℃时的平均焊接变形量比未预热时的平均焊接变形量降低了34.6%,同时改善了焊接应力场的分布情况,增加焊缝及热影响区的压应力分布区域,但应力幅值对预热温度的改变不敏感.焊接变形随焊接速度增大而增大,当焊接速度大于5 mm/s时,增长趋势逐渐平缓,焊接变形场等势分布面积减小.随着焊接速度的增加,焊接压应力场分布区域减小,焊接拉应力场分布区域增大,焊接速度的改变还会造成平板厚度方向中间层厚度处的应力出现波动.

组合型缺陷管道凹陷形成过程的应力应变响应研究

为研究组合型缺陷管道的凹陷形成过程,设计完成全尺寸管道外载试验,结合有限元模拟仿真,对组合型缺陷的凹陷形成过程的应力应变响应规律进行深入分析。研究结果表明:靠近缺陷中心处的测点应变变化速率快且幅度大;等效塑性应变最大值位于缺陷区域的轴向边缘处;不同凹陷深度下,管道残余应力状态不同,管壁弯曲发生变化;随着凹陷深度的增加,最大等效应力的位置逐渐偏离缺陷中心区域。研究结果可为组合缺陷管道安全评价提供参考。

基于应力应变法的齿轮拟静态传动误差测量研究

为提升齿轮传动误差的测量技术,提出一种基于应力应变法的直齿圆柱齿轮传动误差测试方法,并通过有限元法和理论计算与测试结果进行相互验证,证明应力应变法的可行性,对理论计算结果与试验测试结果进行分析,结果显示两者所得到的齿轮传动误差变化趋势一致,进一步证明应力应变法的有效性。并且对齿轮啮合过程中齿轮箱体变形情况进行仿真与测试,测试结果表明:齿轮箱体变形对齿轮传动误差影响很小,可忽略不计。通过对应力应变法测量齿轮传动误差的研究,可为测量齿轮传动误差提供一种新的快捷、简便、实用的测量方法。

多种工况螺纹钢锚杆应力应变特征研究

针对锚杆应力应变复杂多变、难以准确实测的问题,在开展实验室拉伸测试及DIC监测的基础上,采用数值模拟分析了正常及存在缺陷螺纹钢锚杆在不同工况下杆体应力应变特征及其演化规律。研究结果表明:锚杆杆体最大应力、最大真实应变和最大塑性应变均随着载荷值和载荷类型的增加,总体上呈增大趋势;当锚杆含缺陷时,缺陷部位应力应变明显集中,而缺陷形态、位置等会影响应力应变分布。由于螺纹和横肋等结构以及缺陷的存在,杆体易产生局部应力和应变集中,塑性应变也更大。在高载荷和腐蚀等影响下,塑性应变集中处易发展成为裂纹源头,进而导致锚杆断裂失效。该研究结果可以为锚杆结构优化、状态监测和寿命预测等提供参考价值。

基于光纤光栅感测技术的桥梁挂篮施工期应力应变监测方法

针对桥梁内部应力与应变传统监测技术耐久性差、测量繁琐等技术不足,提出1种基于光纤光栅感测技术的桥梁挂篮施工结构健康监测方法。以跨常合高速分离式立交桥为研究对象,选取施工期活载作用下桥梁受力最不利截面,在桥墩处起步梁段的箱梁顶板、底板与腹板中心线交汇点植入光纤传感器监测其应力、应变,分析起步梁段箱梁在挂篮施工期的应力、应变的变化规律,评估桥梁挂篮施工期的内部结构健康状态。结果表明:提出的方法可用于监测桥梁内部受力变化,起步梁段顶板应力、应变增长主要受预应力张拉影响,底板应力、应变增大主要受混凝土浇筑影响;中跨合拢段箱梁浇筑后,中跨梁段不再呈现上拉下压现象;顶板应力、应变均在边跨合拢段前一个梁段预应力张拉后达到峰值,底板应力在边跨合拢段前一个梁段浇筑后达到峰值,而底板应变在边跨合拢段预应力张拉后达到峰值。建议桥梁挂篮施工过程中,应重点监测边跨合拢前一个梁段施工至施工结束这几个阶段的应力、应变变化。

不同应力路径下天然沉积软土的应力应变特性

为了揭示应力路径对天然沉积软土应力应变特性的影响,对原状天津软土和衡水湖软土开展物理力学指标、颗粒分析、常规三轴和应力路径三轴试验,系统研究了不同应力路径下天然沉积软土的应力应变特征及其影响因素,得到以下主要结论:结构性和胶结特性改变软土的应力应变特征,排水剪切下结构性和胶结特性较弱的天津软土表现出近似重塑土的应变硬化特征,而结构性和胶结特性较强的衡水湖软土表现出原状土典型的应变软化特征;天然沉积软土具有结构性和胶结特性,可承担一定的拉应力并产生膨胀变形;衡水湖软土黏粒和胶粒含量较高具有明显的胶结特性,在轴向卸载路径下抗剪强度更高且膨胀变形更大。研究结论可为天然沉积软土的设计计算和本构模型研究提供借鉴参考。

井壁径向极限承载及应力应变模型试验研究

为探究砼井壁径向极限承载及其应力应变关系,基于统一强度理论的井壁径向承载极限解公式,求解得到井壁径向极限承载,考虑混凝土多轴强度特性,对塑性极限解公式进行修正,给出高强砼井壁径向塑性极限承载力的修正公式,提出了砼井壁径向应力应变关系的数学模型.通过试验,理论预测值与试验的最大误差为2.85%,研究成果对井壁破坏的预测有一定指导作用.

薄壁圆筒状零件燃烧室水压试验应力应变分析

燃烧室属于薄壁圆筒类零件,受集中载荷作用将产生复杂弹塑性变形。燃烧室采用径向端面密封形式进行水压试验,在夹紧过程中受到径向、轴向和周向等集中载荷产生复杂弹塑性变形。采用有限元方法分析燃烧室在集中载荷作用下变形过程,确定径向端面密封合理的过盈量,并根据仿真结果给实际生产以指导,从而得到较好的效果,对燃烧室该类薄壁圆筒状零件水压试验选定密封件、压紧压力及水压压力有一定的指导和参考意义。

德昌水闸深厚覆盖层地基渗流稳定及应力应变分析

深厚覆盖层闸基的渗透变形和不均匀沉降会直接影响到上部水闸结构的安全。该文采用有限元数值模拟方法,对德昌水闸深厚覆盖层闸基进行渗流稳定分析和应力应变分析;根据SL 265—2016《水闸设计规范》对闸基沉陷进行复核计算。研究结果表明,德昌水闸深厚覆盖层经工程处理后,其渗流稳定性、地基承载力、地基变形及沉降量均满足规范要求。研究成果为该工程设计提供依据,对类似工程具有参考价值。

解放层开采围岩应力应变演化规律及卸压效果研究

为分析沙曲一矿上解放层02^(#)煤层开采围岩应力应变演化规律及对下伏近距离煤层2^(#)煤层的卸压效果,采用理论分析、数值模拟相结合的方法,计算了上解放层开采围岩应力集中系数及底板破坏深度,模拟研究了随着02^(#)煤层的开采,底板围岩的应力场、位移场、裂隙场发育演化规律。研究表明:在煤层埋深630 m、工作面采高1.4 m、工作面长180 m的开采条件下,理论计算得到煤层开采后围岩应力集中系数4.7、底板破坏深度13.7 m;数值模拟计算得到在解放层煤层开采过后,距切眼50 m处工作面竖向上的垂直应力最小、卸压范围最大;在解放层02^(#)煤层底板下方15~25 m位移变化最为明显、形成底鼓裂隙带,主要破坏类型为剪切和拉伸混合作用;被解放层2^(#)煤层处于底鼓裂隙带范围内,有利于卸压增透、减小煤层瓦斯压力,促进瓦斯抽采。

矿井提升机主轴应力应变场研究

对匀速提升、左卷筒提升初始时刻和左卷筒提升终了时刻的提升机主轴受力状态进行数值模拟计算 ,得出 3种工况下提升机主轴的应力应变分布规律 ,为进一步的提升机主轴安全寿命分析提供了理论基础。

关于闪光焊焊接接头对电梯补偿链残余应力应变的影响分析

圆环链上的短时超载会使链环出现残余应力和残余应变。产生的残余伸长变形,会导致驱动链轮分离点松弛。残余应力应变是在介质和超载时圆环链上的作用力叠加影响的。闪光焊接是圆环链加工过程中关键工序之一,好其焊接接头材料性能复杂,对链环上的残余应力应变影响很大。本文采用有限元软件模拟圆环链闪光焊接头的不同材料属性,分析了不同短时超载工况下链环上焊接接头上应力,残余应力应变的分布规律。

围堰封底混凝土钢护筒应力应变分析及厚度设计方法研究

桥梁是国民经济建设和社会发展的重要基础设施,提升封底混凝土与钢护筒之间的界面黏结力对巩固桥梁基础中的围堰受力至关重要。钢护筒界面的环向变形和膨胀作用使混凝土处于局部受压的状态,对二者界面的黏结力起决定性作用。目前钢护筒厚度设计尚无完整明确的计算方法,仅依靠规范厚度取值过于保守。文章基于弹性体广义虎克定律,结合轴对称体系应力应变关系的对称性,建立轴向荷载下轴对称薄壁钢护筒的应变场数学模型。通过构建微元体的平衡微分方程、几何方程及本构方程,分析薄壁钢护筒在轴向荷载下的环向应变与位移关系,提出围堰封底混凝土钢护筒厚度参数设计方法,并通过ABAQUS大型通用有限元软件模拟验证了该设计方法的合理性。

混凝土应力应变检测技术分析

为克服混凝土应力,避免应变,提高混凝土力学性能,研究混凝土应力应变检测技术。通过利用刚性辅助装置检测素混凝土与纤维混凝土两种混凝土的应力-应变曲线,分析两种混凝土力学性能发展趋势。研究显示,使用刚性辅助装置检测混凝土应力应变是一种便捷且有效的检测方法。混凝土应力应变曲线显示混凝土荷载增加时,混凝土出现突变性破坏,且观察应力应变曲线无缓冲阶段。钢纤维混凝土应力应变曲线变化与素混凝土一致,但受到荷载影响其应变更加稳定,发生破坏突变点时钢纤维混凝土应力应变曲线平稳。

高温气冷堆压力容器水压试验变形及应力应变测量技术

高温气冷堆压力容器是整个反应堆系统中最重要的设备之一,高温气冷堆压力容器出厂水压试验是高温气冷堆压力容器设计制造过程中的重要质量控制点之一。为取得反应堆压力容器水压试验时重要部位(诸如应变分析,应力分析的危险点)的应力和应变分布的实际数据,验证和掌握反应堆压力容器的密封性能、强度及制造质量;在水压试验中需对顶盖法兰和筒体法兰转动角度、顶盖法兰与上封头连接处的应变、反应堆压力容器筒身的外壁应变、热气导管管嘴法兰部位的应变、筒体下段与下封头部位的应力及变形等进行检测,并且需要远程控制传感器、读取测量值,对测量结果进行分析。“高温气冷堆压力容器水压试验变形及应力应变测量技术”可利用位移、倾角传感器、应变片等进行统一的控制,对试验过程长时间实时监控,实时显示测量数据并存储,同时对测量数据进行的分析,生成测试报告。