基于标准火灾曲线和热释放率的衬砌温度分布数值计算研究

为探明火灾下衬砌温度的分布特性,基于隧道火灾-衬砌辐射对流传热数学模型建立了衬砌温度数值计算方法,并对HC标准火灾曲线和30 MW火灾热释放率火灾工况进行计算分析。结果表明,标准火灾曲线最高温度普遍大于目前我国规范的要求。采用火灾温度作为衬砌壁面边界条件将显著增大衬砌温度荷载,2小时HC火灾曲线和30 MW火灾工况衬砌最高温度分别为778℃和351℃。标准火灾曲线工况衬砌内部的高温影响范围和高温值均显著大于30 MW火灾工况。

皮质骨微观能量释放率与大鼠月龄关系

目的预测大鼠股骨皮质骨微观能量释放率,探究微观能量释放率随大鼠月龄的变化关系。方法依托前期实验数据,结合皮质骨断裂模拟数值方法,对比仿真与实验测得载荷-位移曲线及断裂模式,反演预测不同月龄大鼠股骨皮质骨的微观能量释放率。结果经预测得到1、3、5、7、9、11、15月龄大鼠股骨皮质骨微观能量释放率分别处于0.08~0.12、0.12~0.14、0.15~0.19、0.25~0.28、0.23~0.25、0.19~0.22、0.13~0.16 N/mm。结论微观能量释放率随月龄增长而下降导致失效载荷降低,说明微观能量释放率是决定骨折发生的主要因素之一,但断裂时刻却未观察到明显下降,说明微观能量释放率与结构断裂时刻未呈线性正比关系。研究结果能够从临床层面协助解释皮质骨的骨折发生机制。

含内聚裂纹弹性体的能量释放率与断裂能

根据内聚裂纹模型,含裂纹的弹性体在裂纹尖端附近存在一内聚区,内聚区断裂参数表达是其核心研究内容.该文假定弹性平板直线裂纹尖端存在一带状内聚区,并由一条虚拟线裂纹代替,其张开位移与内聚力存在确定的非线性函数关系.以Ⅰ型边裂纹为例,导出了满足虚拟裂纹条件的解析解;在此基础上给出了物理裂纹尖端扩展的能量释放率Ga、内聚裂纹尖端扩展的能量释放率Gb的计算公式;讨论了Gb,J积分和断裂能GF之间的关系;从理论上证明了临界能量释放率Gbc就是断裂能GF,Gbc可以作为含内聚区材料裂纹失稳扩展的断裂参数.提出的方法适用于所有含Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型内聚裂纹的弹性体.

应力释放率对水工隧洞衬砌开裂影响及其评价

由于目前对于应力释放率对隧洞衬砌开裂影响及临界应力释放率评价缺乏系统研究,本文以水工隧洞K11+892.2~K12+012.2段为工程背景,运用弹塑性有限元分析应力释放率对隧道衬砌开裂影响程度,评价隧道衬砌开裂所对应的临界应力释放率。研究结果表明:隧洞横断面水平应力最大值与应力释放率大致呈非线性的负相关的关系,且随着应力释放率的增大而衬砌水平应力逐渐减小,并确定了临界应力释放率为61.5%,可有效确定衬砌的支护时机。本成果应用于水工隧洞施工不同阶段混凝土衬砌开裂风险评估,可有效指导水工隧洞建设的安全。

不同失效模式下皮质骨结构临界能量释放率预测

背景:临界能量释放率是结构在破坏过程中可测得的一个全局断裂力学参数,即使针对同一结构,在不同失效模式下其数值也可能存在差异。目的:提出一种方法预测皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率。方法:针对大鼠股骨皮质骨结构进行三点弯曲与轴向压缩实验以及相应断裂仿真。通过对有限元模型赋予不同临界能量释放率进行断裂模拟,并将每次模拟所得载荷-位移曲线与实验数据进行比较,当仿真与实验所得断裂参数差异小于5%时,即代表拟合成功,以此反演预测皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率。结果与结论:①结果显示大鼠股骨皮质骨结构在三点弯曲载荷下主要发生拉伸破坏,该失效模式下所预测临界能量释放率为0.16N/mm;②在轴向压缩载荷下主要发生剪切破坏,所预测临界能量释放率为0.12N/mm,这说明同一皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率存在差异;③此文通过对结构力学性能与损伤机制进行综合分析,揭示了不同失效模式下皮质骨结构临界能量释放率存在差异的原因,为能量释放率测量以及准确的皮质骨断裂模拟提供理论依据。

粘弹性应变能释放率的虚拟网格计算方法

应变能释放率是粘弹性裂纹扩展判断的重要依据。为了解决低质量网格条件下的高精度粘弹性应变能释放率的数值计算问题,提出了裂纹尖端虚拟网格方法。在原始网格位移场基础上通过插值手段获得虚拟网格位移场、应力及应变场分布;基于虚拟网格信息并结合虚拟裂纹闭合方法,开展应变能释放率的数值计算。虚拟网格方法在应对裂纹扩展过程中任意复杂网格形式的同时,不再需要对原始裂纹尖端进行精细网格划分。两种典型断裂模式下的算例仿真结果表明,全积分形式的虚拟网格方法可以实现低泊松比条件下应变能释放率的高精度数值计算,相对误差均在5%以内。为了应对高泊松比下的断裂问题,设计了虚拟网格方法的缩减积分方案;缩减积分方案下的应变能释放率相对误差在1%左右,计算精度较全积分方案大幅提高。

高地应力下地下工程稳定性分析与优化的局部能量释放率新指标研究

针对地下工程稳定性分析与优化的常规指标在高地应力条件下的局限性及传统的能量释放率岩爆指标把岩体看成不发生脆性破坏线弹性体的不足,提出局部能量释放率新指标。该指标的实现是通过在数值计算中追踪每个单元弹性能量密度变化的全过程,记录单元发生脆性破坏前后的弹性能密度差值,得到单位体积岩体突然释放的弹性能量。该指标可更好地定量预测高地应力下地下工程开挖过程中岩爆发生的强度、破坏位置与范围,由该指标求出的围岩释放能又可作为地下工程开挖方案的优化指标。对太平驿水电站引水隧洞工程不同开挖步长下能量释放率指标的算例进行分析。分析结果表明,该指标具有一定的科学合理性。最后将该指标应用于黄河拉西瓦水电站大型地下厂房的开挖方案优化,用于指导该工程的科学设计与施工。

山岭隧道开挖应力释放率研究

在隧道开挖与支护过程的数值分析中,确定隧道开挖应力释放率是比较困难的一个问题。本文通过数值模拟方法,分析了围岩等级、开挖形状、开挖尺寸、隧道埋深以及侧压力系数等5个因素对隧道开挖应力释放率的影响程度。结果表明:影响开挖应力释放率的主要因素为围岩等级,并得到不同等级围岩隧道开挖应力释放率取值范围;其余4个因素对开挖应力释放率影响相对较小,为次要因素。因此,在数值模拟隧道开挖时,可以主要依据围岩等级来确定隧道开挖应力释放率。

不同土壤磷的固定特征及磷释放量和释放率的研究

通过加入不同浓度的P(水土比为 2 0∶1 )并利用连续提取法 ,对三种土壤P的固定特征以及磷的释放进行了研究。结果表明 ,红壤对P的固定能力高于潮土 ,而潮土高于水稻土 ,在加入P量为 2 97gkg- 1土壤的条件下 ,三种土壤对P的固定量分别为 2 84gkg- 1、2 5 3gkg- 1和 2 0 8gkg- 1。三种土壤对P的固定率则随着加入P量的增加而降低。在P的释放研究中 ,随着提取次数的增加 ,P的释放量减少 ,并在提取 8次后 ,以后各次P的释放量不发生显著变化。三种土壤中 ,水稻土P的最大释放量 (1 2 4 0 7mgkg- 1)显著高于红壤 (60 46mgkg- 1)和潮土 (1 9 74mgkg- 1) ,水稻土P的总释放量 (1 6次 )也大于红壤和潮土 ,三种土壤P的总释放量分别为 2 0 6 0 2 (1 98gkg- 1土壤P处理 )和 2 71 91mgkg- 1(2 97gkg- 1土壤P处理 )、1 0 0 48和2 60 5 3mgkg- 1、1 1 6 0 6和 1 3 1 91mgkg- 1。三种土壤P的释放率随着提取次数的增加而增加 ,并逐渐达到稳定。水稻土的释放率显著高于红壤和潮土。水稻土和潮土中 ,1 98gkg- 1土壤P处理的土壤P的释放率高于2 97gkg- 1土壤P处理的土壤 。

杉木人工林凋落物量及其分解过程中碳的释放率

根据定位观测的数据,探讨了杉木人工林凋落物量及其分解过程中碳素释放率.结果表明,14～16年生杉木人工林平均每年约有1 201.24 kg*hm-2凋落物,其中以针叶为最多,占凋落物总量的69.8%,其次是小枝,占24.54%,落果和其它碎屑物质仅占5.63%.不同组分的碳素含量高低顺序排列为:针叶＞落果＞碎屑＞枯枝,变异系数在3.36%～8.24%之间.针叶、枯枝的碳素含量均随时间的推移而下降,而其释放率均随时间的推移而增大,针叶中碳素的释放速率明显高于枯枝中碳素的释放速率.凋落物中碳素的释放规律与总干物质的分解速度并不完全一致.杉木人工林年凋落物碳素释放量约为149.25 kg·hm-2a-1,占凋落时碳素量(548.24 kg·hm-2a-1)的27.22%.经一年的分解后,针叶释放碳素量为120.12 kg·hm-2a-1,占总释放量的81.03%,枯枝、落果及其它碎屑释放碳素量为29.13 kg·hm-2a-1,占总释放量的18.97%.

控释尿素养分速测及在田间土壤中氮素释放率研究

介绍了一种树脂包膜尿素工厂在线质检的养分速测方法,即,100℃快速浸提对二甲氨基苯甲醛分光光度法,建立了该方法与缓释肥料国家标准(GB/T23348-2009)中规定的25℃静水浸提凯氏定氮法测定结果之间的相关关系,验证了该速测方法预测计算肥料养分释放期的可行性;将控释尿素施用于田间土壤,实时监测土壤的温湿度状况,对比了控释尿素在25℃水与田间土壤中的氮素累积释放趋势。结果表明:(1)100℃浸提对二甲氨基苯甲醛分光光度法可以准确的预测树脂包膜尿素在25℃下的养分释放率和养分释放期。应用此法测定预测样品S1和S2的养分释放期的误差分别只有0.10d和1.75d,相对误差不超过2.3%。(2)控释尿素S1、S3分别在25℃水中与田间耕层土壤(75%相对含水量)中的氮素释放趋势基本一致。25℃静水与耕层土壤的温差(<5℃)较小,不足以引起肥料在两介质中氮素累积释放率的显著差异。

基于虚拟裂纹闭合法计算裂纹扩展的能量释放率

研究利用虚拟裂纹闭合法(VCCT)和通用有限元程序计算裂纹扩展能量释放率(G).利用开发的接口单元,将VCCT集成于有限元软件中.基于这一原理,通过ABAQUS用户单元子程序UEL编写9,16,20节点接口单元,将VCCT法集成于8节点和20节点6面体网格中,直接通过有限元计算输出能量释放率,无需进行复杂的后处理.最后,通过2个算例对该接口单元进行了验证.结果表明,利用所编写的界面单元能够得到准确的计算结果,同时提高了计算效率.

位移释放率对双护盾TBM护盾压力的影响研究

为了研究隧洞纵向位移(LDP)释放率对双护盾隧洞掘进机(TBM)围岩变形及护盾压力的影响,在FLAC3D中采用应力释放法对LDP曲线实现了较好的控制,并指出采用计算时间步控制的缺陷,在考虑护盾与围岩之间不均匀间隙情况下,详细分析了应力释放率对TBM掘进中围岩LDP曲线变化规律、护盾所受挤压力及围岩塑性区的影响。得出了以下结论:(1)不同岩体力学参数下,LDP曲线受应力释放率的敏感程度不同;(2)随着应力释放率的逐渐增加,围岩LDP曲线特征及与TBM护盾相互接触的部位有所不同,TBM护盾接触挤压力和所受摩擦阻力逐渐增大;(3)护盾外围塑性区的形状与应力释放率和护盾与围岩之间的不均匀间隙有关,当在较大的应力释放率下,塑性区呈现自上而下逐渐减小的特征。

连拱隧道围岩压力的释放率分析

连拱隧道作为公路隧道新的结构型式,理论上还不成熟。以云南省元磨高速公路的两座连拱隧道作为工程背景,按弹性阶段相似原则进行两组连拱隧道室内模型试验,包括隧道处于常规应力状态下和偏压状态下的模型试验。采用压力盒量测施工过程中隧道围岩压力,并提出了围岩压力释放率的概念,对连拱隧道开挖过程中围岩压力的变化特征进行了分析,同时对两种应力状态下的试验结果进行了对比分析。得出的结论对连拱隧道的设计和施工有积极的指导作用。

布洛芬软膏渗透促进剂的选择及体外透皮释放率的测定

本文选择 N-甲基-2-吡咯烷酮及尿素为渗透促进剂,经正交试验组合处方制备了布洛芬软膏。用小鼠皮代替半透膜做各软膏的体外透皮释放率测定,结果最佳组方软膏的7.5h 累积释放率可达46.94%,其镇痛、消炎作用的药效学试验均获得较好结果。提示该透皮给药系统在体内已达到有效血药浓度。

两种材料的性质对双材料界面裂纹能量释放率及应力强度因子的影响

在实际工程中,结构往往是由多种材料构成,而裂纹经常在两种材料的界面上扩展。针对双材料界面裂纹,建立相应的计算模型。用能量释放率来描述裂纹的扩展情况,并根据界面裂纹能量释放率解析计算方法对不同的材料性质、外荷载、构件厚度,以及裂纹两侧不同的材料宽度对裂纹扩展时的能量释放率和应力强度因子进行仿真分析,得到了能量释放率和两种材料的弹性模量、外荷载及构件厚度之间的关系变化的曲线,以及裂纹两侧不同的材料宽度和应力强度因子之间的关系。并对界面裂纹和单一材料裂纹的情况进行分析、比较。

ISO9705标准房间热释放率实验研究

为获得可燃物燃烧的热释放率 ,详述了基于耗氧原理在ISO 970 5标准火灾试验房间内测量燃烧热释放率的整套实验系统 ,然后利用该系统分别测量了普通用来装修房屋的胶合板、沙发以及二者共存时的燃烧热释放率 .实验结果与文献中的热释放率曲线相比较有很好的重合性 ,表明我国目前已有能力进行大尺度火灾热释放率的测量工作 。

冻土非线性临界应变能释放率的测试方法

针对冻土材料的非线性特点,讨论了非线性临界应变能释放率GC的测试原理和方法,推导了相应的计算公式和参数确定的方法;然后给出了单边裂纹三点弯曲试样和单边“人”字切口试样的实验测试步骤和结果。结果表明,2种试样线弹性应变能释放率GC存在明显差别,但是,“人”字切口试样的GC与单边裂纹试样的GC*一致,说明非线性应变能释放率不强烈依赖于试样的类型。

开挖应力释放率计算模型

本文在明确应力释放率和位移释放率的基础上,重点分析开挖面空间效应区的位移释放,并建立了应力释放与位移释放间的关系。文中分析了开挖问题采用平面模型计算时,应对开挖初应力进行修正,并给出了算法。最后与北京地铁的实测资料进行对比。

上软下硬地层盾构隧道围岩应力释放率研究

为解决盾构隧道在上软下硬地层中掘进时开挖面应力释放率难以确定的问题,基于一种既有的体积损失率迭代求解应力释放率的方法,依托广州地铁21号线盾构穿越上软下硬地层实际工程,通过数值模拟研究掌子面不同软硬岩比例、不同埋深条件下的应力释放率变化趋势,并结合现场实测资料进行对比分析。研究结果表明:1)在盾构隧道掘进穿越上软下硬地层分界面的过程中,围岩的初次应力释放率范围基本保持在24%~36%,且随掌子面硬岩比例的增加呈线性增加趋势;2)相对于围岩条件而言,埋深对应力释放率的影响更小。此外,在盾构隧道穿越上软下硬地层的全过程模拟中,根据围岩变化情况随不同开挖步动态调整应力释放率这一做法较全程取一固定应力释放率值更为合理。