不同法向应力和剪切速率下煤平直节理剪切特性研究

煤体剪切力学参数是分析煤体变形及稳定性的重要参数。为研究不同法向应力和剪切速率下煤平直节理剪切特性,开展剪切数值模拟与实验室试验,研究法向应力、剪切速率对煤平直节理剪切特性的影响规律。结果表明:节理剪切强度随剪切速率增加而减小,随着法向应力增加而增加,且法向应力越高,节理剪切强度受到剪切速率的影响越大;剪切刚度与法向应力呈正相关关系,与剪切速率呈负相关关系,当剪切速率达到一定值之后对剪切刚度的影响不明显;剪切速率增加使模拟节理更容易发生剪切滑移,易引发煤岩动力灾害,这一现象在高法向应力更为严重。

粘弹性流体法向应力对抽油杆偏磨的影响机理

大庆油田实施聚合物驱油以后 ,出现了抽油杆受力状况恶化、抽油杆柱严重偏磨的现象 ,为此开展了粘弹性流体水动力学理论和试验研究 ,得出了粘弹性流体在抽油机井筒内的流动规律及对抽油杆柱法向应力的影响规律 ,定量测出了粘弹性流体对抽油杆柱的法向应力值和抽油杆柱产生的偏心率。提出了粘弹性流体的法向力是造成抽油机井杆管偏磨的主要原因 ,建立了法向力作用下抽油杆纵向横向弯曲模型 ,并提出了抽油杆加扶正器和底部加重的综合防止偏磨措施 。

幂律流体在内管做行星运动的环空中流动时的内管法向应力分布

给出了运动双极坐标系中幂律流体在内管做行星运动的环空中流动时的控制方程以及内管法向应力分布的计算公式。在采用有限差分法对控制方程进行数值求解的基础上,利用计算公式对内管法向应力分布进行了数值计算;绘制了内管法向应力分布曲线,并对其影响因素进行了分析。结果表明,内管自转和公转速度、环空偏心度是影响内管法向应力分布的主要因素,而压力梯度的影响很小。

不同法向应力下含瓦斯煤剪切破坏细观演化过程研究

利用自主研发的煤岩细观剪切加载试验装置,开展压剪载荷作用条件下法向应力分别为0,2和4 MPa时含瓦斯煤的细观裂纹开裂、扩展及其宏观破坏演化过程的研究。结果表明:剪应力达到峰值前,含瓦斯煤样表面会有明显裂纹出现,达到峰值后剪应力都有一个急剧下降的过程,该过程与Charge-coupled device(CCD)摄像机观测下的主裂纹贯通相对应,但煤样没有立刻剪断,仍有一定的承载能力,随后剪应力随时间缓慢下降;在剪切过程中,煤样上部均出现破碎带,并伴随煤块的脱落,同时法向应力越小,煤样破坏越严重,裂纹发育越明显;含瓦斯原煤的开裂点均出现在煤样的上部与下部,受原煤原始裂纹和节理等因素影响,主裂纹扩展方向并不与剪切方向重合,而是沿剪切方向曲折向前发展。

气辅挤出口模中滑移段长度对压力降和第一法向应力差的影响

采用壁面滑移方程和EVSS/SUPG混合有限元方法,使用PTT流变学基本方程,对粘弹性高分子熔体在不同气体辅助挤出口模内的流动进行了数值模拟研究。考察了口模滑移段长度对压力降和第一法向应力差的影响。研究表明,气辅挤出可以有效减小压力降,并将应力集中的位置由口模出口处转移到气体的注入点。且随着滑移段长度增大,压力降和应力集中的程度得到减小;熔体在100%完全滑移段口模中流动时无流动阻力、压力降和应力集中现象,是一种理想流动状态。

考虑弧长和法向应力修正的基坑抗隆起稳定计算方法

目前抗隆起稳定计算方法多是基于均质土推导得出安全系数计算公式,将其应用于分层土地基时,通常将各土层的抗剪强度指标按土层厚度加权平均,这种方法既没有考虑滑动面实际经过各土层的弧长也没有考虑滑动面上法向应力大小。分析了分层土地基中土层分布影响抗隆起稳定性的因素,针对均质土中的抗隆起稳定验算公式提出了两种修正方法,按弧长加权平均法和按弧长与滑动面法向应力加权平均法。通过工程实例计算分析表明,传统层厚加权平均法得到的安全系数与精确解法得到的安全系数相差较大,不能合理反映各土层的抗隆起贡献;而两种修正方法,尤其是第二种,所得到的安全系数接近精确解法得到的结果,可以合理地反映不同深度土层对抗隆起稳定的贡献及基坑抗隆起稳定安全系数随土层分布变化的变化规律,并且计算简便,易于工程技术人员使用。此外,针对土层分布变化对抗隆起稳定的影响研究得出,滑动面下部土层对基坑稳定性影响最显著,因此在工程实践中,应尽可能将全部或部分支护结构的底端嵌入较好的土层中。

法向应力对板料成形极限影响的研究进展

在板料成形过程中应力状态对板料(板材和管材)的成形极限有很大影响,通过对板料施加法向应力可以提高板料的成形极限。文章综述并分析了法向应力对板料成形极限影响的理论模型、有限元模型以及实验研究方面的进展。理论模型方面的主要进展,是根据经典塑性失稳理论和M-K理论,建立了考虑法向应力影响的成形极限理论模型,可以准确地预测法向应力对板料成形极限的影响;有限元分析的主要进展,是在韧性断裂准则的基础上,利用体单元建立了考虑法向应力影响的数值模型;有关实验研究方面只是初步的探索,还有待进行深入的研究;对影响法向应力提高板料成形极限的因素进行了总结分析。

钻屑温度测试煤体法向应力的试验研究

针对煤体法向应力测试问题,基于煤体法向应力的变化引起钻屑温度改变的实际,通过实验室实验,研究了钻屑温度与煤体法向应力的对应关系。实验研究结果表明:在一定范围内,煤体法向应力不同而其余实验条件相同的情况下钻屑温度随着煤体法向应力的增大而升高;钻头温度最大值、钻头温度上升速率、钻孔温度、煤屑温度与煤体法向应力基本呈线性关系。实验方法可用于测试煤体法向应力水平变化,为预测煤层冲击地压危险性提供新的思路。

法向应力对接触面循环单剪力学特性的影响研究

法向应力对土与结构接触面循环单剪力学特性的影响研究具有重要意义。运用80 t大型三维接触面试验机,进行了不同法向应力下粗粒土与结构接触面单剪试验,分析了法向应力对接触面循环单剪力学特性的影响规律。试验结果表明,法向应力对接触面变形位移、滑动位移、切向应力、可逆性剪切体变和不可逆性剪切体变以及抗剪强度等接触面性能参量的数值有显著影响,但对参量间关系形式影响较小。法向应力越大,接触面变形位移在初始几个循环内越大,随循环剪切的进行,其减小速率越快,最终稳定值越小;切向刚度越大,切向应力稳定值也越大,初始几个循环内切向刚度系数越小;不可逆性剪切体变越大,可逆性剪切体变峰值和稳定值越小,相变位移和相变应力比越小;抗剪强度越大,其异向程度则先增大后减小。不同法向应力下,接触面循环抗剪强度与法向应力符合摩尔-库仑准则;切向应力比-切向位移关系、不可逆性剪切体变和剪切功密度关系均具有良好一致性,基本不受法向应力影响,可用双曲线模型描述,这将大大简化接触面本构描述。

法向应力作用下砂岩错位裂隙变形行为研究

受地质活动影响,天然裂隙往往存在不同程度的变形错位,对此类裂隙在法向应力作用下的变形行为尚缺乏定量的描述和评价,文献中经典裂隙变形模型的适用性尚未得到试验和数值模拟的验证。通过法向加载试验和弹塑性接触数值计算研究了具有不同错位的砂岩裂隙在法向应力作用下的变形破坏行为。采用经典的双曲线模型、统一指数模型和对数模型拟合了应力-位移曲线,确定了模型中参数的变化规律。结果表明:试验得到的应力-位移曲线与塑性破坏区域与数值计算结果基本吻合,验证了自主开发的弹塑性接触计算程序的可靠性;双曲线模型和对数模型在应力水平较小的阶段与数值计算结果存在较大偏离,而统一指数模型通过引入系数n,能够较好地匹配整个加载过程中的应力-位移关系;模型中的最大闭合量Vmax与裂隙最大开度正相关,初始法向刚度K_(ni)与岩石弹性模量正相关,与裂隙表面粗糙度和错位率负相关,系数n与裂隙表面粗糙度和错位率正相关;基于上述规律建立了针对V_(max)、K_(ni)和n的预测公式,预测结果与试验结果吻合良好。

振动力场下聚合物熔体流变行为的响应与分析Ⅱ.毛细管挤出胀大比和第一法向应力差

在自行设计的恒速型毛细管动态流变装置上 ,对聚合物熔体进行动态挤出实验。实时采集毛细管的挤出胀大值 ,借助已建立的振动力场下聚合物熔体弹性行为的表征公式 ,计算振动力场下聚合物熔体在毛细管壁处的第一法向应力差。通过对比分析有无振动场下以及不同振动强度下聚合物熔体的流变性能 。

法向应力和法向应变对复合材料层板自由振动基础频率的影响

一种包含法向应力，法向应变和横向剪切影响的复合材料层板自由振动的新位移模式在本文中提出。通过应用层板自由振动的Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ分析，比较了在简支边界条件下复合材料层板自由振动的ＹＮＳ理论解［１］和本文新位移模式解，从而得出在简支边界条件下法向应力和法向应变对复合材料层板自由振动基础频率的影响。

用熔融指数仪测定聚乙烯熔体的流变参数和第一法向应力差的研究

提出了应用熔融指数仪测定聚乙烯（ＰＥ）熔体的流变参数和第一法向应力差的新方法，扩大了熔融指数仪的使用功能，并且提供了比较准确的数据处理方法。

方钢管混凝土轴压短柱界面法向应力分析

为了解钢管与管内混凝土之间的相互作用,判别钢管混凝土套箍作用发生的时刻和大小,文章围绕钢管混凝土轴压构件在工程应用中可能出现的典型受荷方式,例如钢管和混凝土共同受力、仅混凝土受力、仅钢管受力等,分别建立非线性有限元模型,分析各受荷模式下钢管与混凝土界面法向应力沿截面宽度、短柱高度及随轴压荷载的变化情况。研究结果表明:不同受荷模式下钢管混凝土轴压短柱的界面法向应力沿截面宽度均呈“槽形”分布,但数值差别较大,由小到大依次为仅钢管受力、钢管和混凝土共同受力、仅混凝土受力;钢管和混凝土共同受力时钢管和混凝土的套箍作用发生在0.5倍极限荷载后;钢管约束混凝土的有效作用长度约为0.55倍截面宽度,非约束区域界面法向应力几乎为0。

基于法向应力突变的抗滑桩土拱效应数值分析

土拱效应是抗滑桩与土相互作用的重要现象之一,应用有限元软件,采用区别于常规方法的法向应力突变的方法分析埋入式抗滑桩桩后土拱效应,研究了桩后土拱效应发生机理,分析了桩间距、土体参数、荷载等影响因素对桩后土拱效应的影响,并结合桩土荷载分担比作了对比分析;分析表明:桩间距对桩后土拱效应影响非常显著。

考虑滑体法向应力突变的阻滑桩成拱效应研究

依据阻滑桩的受力特点,研究了桩间土拱效应的传力机理,分析指出桩间土拱效应是法向应力和拱脚剪切力共同作用而产生的土颗粒挤压变形现象,提出采用突变效应替代常用的桩-土承载比衡量桩间土拱效应的强度及作用范围更为直接可靠。模型桩推力试验结果和三维有限元模型计算表明,桩间水平土拱具一定的纵向效应,据此对比分析了阻滑桩三维与二维计算结果之间的异同,指出桩间土拱效应不仅受桩-土相对位移的影响,同时也受滑体自重应力和滑面摩擦效应的制约。运用二维模型重点研究了桩-土相对位移、桩间净距、推力荷载、土体抗剪强度对桩间土拱效应的影响,将所得规律与已有文献作了进一步地对比,继而总结了上述因素对拱效应的敏感度。

轴向和法向应力对DD3和DZ125镍基合金微动疲劳性能的影响

在自行设计的微动疲劳试验装置上进行了各向异性镍基合金DD3和DZ125与粉末高温镍基合金FGH95配对接触的微动疲劳试验,对接触区域萌生裂纹的断口形貌进行了观察,分析了轴向和法向应力对微动疲劳寿命以及微动接触区最大等效应力(Von-Mises等效应力)、滑移幅值、法向应变幅值等微动疲劳参数的影响。结果表明:保持法向应力不变,增大轴向应力将会降低DD3和DZ125合金的微动疲劳寿命;保持轴向应力不变,法向应力对微动疲劳寿命的影响不如轴向应力的显著;微动接触区域的最大等效应力和法向应变幅值受法向应力和轴向应力的共同影响,而滑移幅值仅受轴向应力的影响。

细粒层厚度与法向应力对砂土强度影响的试验研究

以河北磁县境内的砂土为研究对象，利用环剪仪对砂土的强度特性进行了研究．主要考虑细粒层厚度、法向应力对其峰值强度和残余强度的影响．结果表明：法向应力对砂土的峰值强度和残余强度及强度损失率均有影响，法向应力增大，峰值强度和残余强度均增大，强度损失率也越大，细粒层厚度对砂土强度的影响亦是如此；法向应力为50～200kPa，细粒层厚度为0．0—2．0mm的情况下，强度损失率由10．0％增大到28．0％；剪切面上土的性质决定了剪应力一剪切位移关系曲线的形状．

基于法向应力突变的双排抗滑桩土拱效应的数值分析

土拱效应是抗滑桩与土相互作用的重要现象之一.应用有限元软件,采用法向应力突变的新方法分析双排抗滑桩桩后土拱效应,研究了桩后土拱效应发生的机理,分析了桩间距、桩排距、布置方式等影响因素对桩后土拱效应的影响,并结合桩土荷载分担比作了对比分析.分析表明法向应力突变的方法是一种分析土拱效应的有效方法,布置方式对双排抗滑桩土拱效应影响明显,梅花型布置优于平行布置.

基于法向应力突变的抗滑桩土拱效应模型试验研究

土拱效应是抗滑桩与土相互作用的重要现象之一,将法向应力突变分析抗滑桩土拱效应的方法应用于埋入式钢管抗滑桩,进行了大比例尺模型试验。试验现象表明:抗滑桩后土压力发生突变,产生了土拱效应;总体上抗滑桩桩后土体上部的土拱效应较弱、下部较强;在一定范围内增大外荷载,桩间土拱效应随荷载增大而增强,但在此后继续增大外荷载,土压力突变现象和土拱效应均减弱。法向应力突变的方法可以进一步应用于埋入式抗滑桩土拱效应的研究。