考虑寒区隧道围岩冻结温度渐变的冻胀力解析解

为考虑寒区隧道围岩单向冻结和径向冻结温度渐变会引起的不同方向和不同冻结深度处的非均匀冻胀变形,通过引入冻胀围岩径向冻结温度T(r)和平行与垂直冻结方向的非均匀冻胀系数k反映围岩的非均匀冻胀性,理论推演建立了寒区隧道冻胀力解析解,并进行了案例和影响因素分析。研究表明:忽略冻结温度渐变影响时冻胀力明显偏大,考虑冻结温度渐变可有效提高冻胀力计算的可靠性;考虑冻结温度渐变影响的冻胀力随着非均匀冻胀系数k的增大呈对数函数增大,随冻结与未冻围岩的弹性模量比EⅡ/EⅢ的增大而线性减小,且EⅡ/EⅢ越大时冻胀力产生所需围岩达到的临界k值也越大;隧道冻胀力随围岩冻结圈外径、未冻围岩弹性模量和原岩应力的增大而增大,但随衬砌内径、冻结围岩单位温度冻胀系数的增大而逐渐降低。

淬火方式对7050铝合金挤压棒材组织和性能的影响研究

以ϕ75 mm7050铝合金棒材为研究对象,分别采用离线和在线方式对试样进行淬火处理,然后进行时效处理。采用OM、SEM、EDS、TEM和电子拉伸试验机分析测试了在线及离线淬火试样的组织和拉伸性能,并对结果进行了比较;对离线及在线淬火试样进行应力腐蚀试验及剥落腐蚀试验,比较了两种淬火方式下试样的耐腐蚀性能。结果表明:在线淬火试样基体中的第二相数量远多于离线淬火试样。离线淬火试样晶内析出相以杆状η′相为主,还存在部分η相。在线淬火试样晶内可见大量纠缠聚集的GP区,存在部分η′相和少量η相。在线淬火试样由于固溶温度低、淬火冷速不足,降低了过饱和固溶体的溶质浓度,进而减少了时效沉淀强化相的数量,导致在线淬火试样的强度降低。在线与离线淬火试样的电导率、应力腐蚀性能和剥落腐蚀性能均符合相关标准要求。双级时效能有效改善铝合金抗应力腐蚀性能及耐剥落腐蚀性能,抗腐蚀性能较峰值时效也具有一定优势。

7050铝合金锻板点状缺陷原因分析

7050铝合金锻板在沿厚度方向的超声波检测时发现点状缺陷,采用金相检查、扫描电镜和能谱仪检测等方法对缺陷产生原因进行分析。结果表明:点状缺陷为内部小裂纹,裂纹断口为沿晶脆性断口,晶界表面存在大量的Al_(2)CuMg和Ti-Zr-Al三元合金相。由于Al-Zr中间合金中部分Al_(3)Zr相尺寸偏大,Al-Ti中间合金加入时机不合适,导致锻板所用的铸锭在熔炼过程中大尺寸的Al_(3)Zr相未完全溶解,与后加入的Ti元素生成粗大的高熔点Ti-Zr-Al三元合金相,并在局部偏聚。这种局部富集缺陷在铸锭组织中保留,显著降低合金塑性,使局部区域变脆。在锻造过程中,脆化的三元合金相在锻造载荷作用下发生开裂。此外,晶界密集分布的细小Al_(2)CuMg相以及7050铝合金在高温下的晶界结合力较弱也是导致局部区域沿晶开裂的重要原因。

考虑全寿命周期围岩冻结规律的寒区隧道抗冻设计研究

为解决寒区隧道全寿命周期内冻害问题,考虑寒区隧道全寿命周期围岩冻结和冻胀敏感性,通过数值分析和理论计算研究寒区隧道围岩冻结的发展规律和冻胀力荷载分布特征,并提出基于冻胀力荷载分级的寒区隧道全寿命周期分段抗冻设计方法。研究表明:1)全寿命周期内寒区隧道围岩的冻结深度在运行初期迅速增大,然后逐渐保持稳定,围岩冻结深度的发展速度主要与年平均气温和年气温振幅相关;2)寒区隧道冻胀力荷载随冻结深度的增大而增大,全寿命周期的最大冻胀力荷载沿纵向呈现出显著的非均匀分布特点;3)采用基于全寿命周期冻胀力荷载分级的分段抗冻设计可避免寒区隧道全寿命周期的冻害风险,同时提高抗冻支护的经济效益。

均质态7075铝合金热压缩流变行为及微观组织研究

为研究均质化7075铝合金的热变形行为,对铸态7075铝合金进行均匀化热处理,采用Gleeble-3500热模拟试验机对均质态7075铝合金进行等温单轴压缩试验,获得了压缩温度为310~400℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)的真应力-真应变曲线,研究热压缩过程中的流变行为。并基于Arrhenius方程和Zener-Hollomon参数构建7075铝合金应变补偿型本构方程,由方程得到的流变应力与试验结果拟合度较高,决定系数为0.9949,表明该本构方程对均质化7075铝合金热变形行为具有较高的预测精度。根据真应力-真应变曲线绘制不同应变条件下的功率耗散图和失稳图,结果表明,在370~400℃/0.1~1 s^(-1)范围内功率耗散效率较高,7075铝合金能够稳定发生应变。在热压缩过程中,无取向的自由晶粒向着Goss织构转变。随着压缩应变速率的增加,材料内部的位错密度、小角度晶界占比和织构强度增加。含Cr相对位错运动有钉扎作用,在低温高应变速率的变形过程中会发生位错缠结,而在高温低应变速率时,第二相的钉扎效应减弱,容易发生再结晶。

均匀化处理及冷却方式对7075铝合金铸锭显微组织的影响

首先对7075合金铸锭分别进行一级均匀化与二级均匀化处理,并将热处理后的试样以不同方式进行冷却。利用光学显微镜(OM)、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等研究了7075合金均匀化处理前后的组织演变及均匀化冷却速度对其微观组织的影响,并比较了小试样实验炉与大铸锭工业炉均匀化处理后的组织差异。结果表明:铸态7075合金的显微组织主要由α(Al)+η-Mg(Zn,Cu,Al)2非平衡共晶相组成,还含有少量的Mg2 Si和含Fe相。在468℃下进行一级均匀化时,未出现过烧组织,而在474和480℃时出现过烧现象,一级均匀化后仍存在枝晶偏析。在476℃下进行二级均匀化时,未出现过烧组织,在482和488℃时出现过烧现象。经过468℃×8 h+476℃×24 h均匀化处理后,7075合金中的枝晶偏析消除。在均匀化热处理前,合金晶粒内组织较为纯净,在晶界处存在成分偏析。经过均匀化处理后,晶内存在较多细小的板条状η相,且大铸锭均匀化后的η相尺寸最大。均匀化后不同冷却方式的组织差异较大,二级均匀化的小试样经水冷或空冷降温后,在晶界附近形成了无沉淀析出带(PFZ),且小试样炉冷与大铸锭空冷的组织相似。

挤压变形对5083无缝管显微组织与力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、室温拉伸实验分析了5083无缝管不同位置的显微组织与力学性能,研究了无缝管挤压的不均匀变形对显微组织和力学性能的影响。实验结果表明:无缝管挤压的不均变形对显微组织有显著的影响,表层为完全再结晶组织,T/4和T/2位置以变形组织为主,只发生部分动态再结晶;外侧T/4和中心T/2位置的织构类型基本一致,外侧T/4位置的织构强度显著高于中心T/2位置;T/4和T/2位置的拉伸力学性能基本一致。

反向挤压模具工作带对铝合金异型材变形的影响及其优化

反挤压是成形高性能铝合金型材的重要方法,挤压模具工作带对挤压型材流速均匀性的影响十分明显。本工作对某一航空用铝合金异型材反向挤压工艺和模具进行了设计,在此基础上,建立了挤压过程数值模拟模型,研究了反挤压模具等长工作带、不等长工作带和渐变工作带等对挤压型材流速、变形、温度分布及其均匀性的影响规律,对比分析了不同工作带设计对应的模孔出口处型材截面上的流速分布、等效应变分布和温度分布。结果表明,反向挤压工作带的形式对型材的流速、变形和温度分布影响明显,其中渐变工作带能够显著提高反挤压型材的流速。

均质工艺对6082铝合金组织和性能的影响

本文以6082铝合金为研究对象,使用不同工艺对圆铸锭进行均质热处理,随后经过相同的工艺挤压圆棒,并经过相同的热处理工艺时效至T6状态。采用光学显微镜对均质后铸锭显微组织进行了晶粒尺寸和第二相粒子占比进行了表征,对挤压态粗晶环检验,并对T6态力学性能进行了测试。结果表明,510℃/15 h和530℃/10 h两种工艺条件下的均质效果相比,后者均质效果更佳。两者挤压后粗晶层无明显差异,但低温均质铸锭对相同工艺挤出的圆棒锻后低倍粗晶层控制有很大改善,这主要与低温均质铸锭中析出更多的含Mn弥散相有关;均质温度越高,挤压棒材时效至T6态后对应的抗拉和屈服强度越高,伸长率越好。

冻融作用下砂岩孔隙结构损伤特征研究

为研究冻融作用下砂岩孔隙结构损伤特征,选取5个岩样进行100次冻融循环试验,并采用核磁共振技术对砂岩孔隙结构进行测试,得到了冻融作用下砂岩的核磁共振弛豫时间T2谱分布、孔隙度等细观结构特征。根据孔隙的孔径分布特征,按孔径尺寸划分为小孔隙、中孔隙、大孔隙3类,并采用扩散双电层理论对不同尺寸孔隙水分布规律进行了分析。结果表明:随着冻融循环次数增加,核磁共振T2分布右移,砂岩的孔隙度增大;同时,水-岩作用导致部分矿物质溶解在孔隙水中,使得孔隙水中离子浓度升高,导致岩石内部产生大量的次生孔隙。随着孔径尺寸的增加,孔隙中的束缚水含量逐渐减少,且小孔隙的束缚水含量远远大于大孔隙;在低温冻结时,自由水先于束缚水结冰,小孔隙束缚水离子浓度的增长幅度小于大孔隙,进而产生了离子浓度差,使得小孔隙中的水分子向大孔隙迁移,造成小孔隙的损伤速率远小于大孔隙。因此,小孔隙在水-岩作用与冻胀压力的作用下不断发育,大孔隙则在冻胀压力下快速扩张、发育,直至岩样发生宏观破坏。

不同微波照射方式下岩石试样的内外升温特征试验

微波辅助机械破岩是实现硬岩非爆破连续开采的重要手段,开展微波照射方式对研究岩石的温度响应以及破坏机制具有重要的理论和实际意义。对花岗岩试样进行不同功率和时间的微波单次与循环加热、单侧与双侧加热试验,并开展试样加热前后的P波波速测试。结果表明,试样反向功率整体上随时间降低,且降低程度随功率增大而增大。试样内部温度高于表面温度,其变化具有明显的阶段特征,且在升温阶段存在“拐点”,表面温度从中心以辐射状向边缘逐渐降低。微波加热使试样内部产生热应力并导致裂纹产生和扩展,降低P波波速。采用单次、单侧、高功率和短时间的微波照射方式对试样进行加热,可以使试样温度升高更为显著。

冻融循环作用下受荷青砂岩的脆性演化特征

为研究寒区受荷岩石的脆性演化特征,开展了青砂岩的冻融循环试验和三轴压缩试验,通过脆性评价指数将冻融循环作用下受荷砂岩的脆性程度进行了量化,分析了不同冻融循环次数和不同围压对岩石脆性指数的影响规律。基于青砂岩脆性指数对围压的敏感性规律,建立了以脆性劣化因子β和岩性特征量λ为参数的脆性指数演化模型,并选取与该模型相同的函数模型对试验数据进行拟合验证。结果表明:同一冻融循环作用下,青砂岩的脆性程度随着围压增大而减弱,同时脆性指数变化速率对围压表现出较强的敏感性,围压越大,岩石脆性指数的衰减速率则越小;同一围压条件下,青砂岩的脆性随冻融循环次数增加而降低,单位冻融循环造成的脆性劣化效果随冻融循环次数增加而增强;脆性指数演化模型对冻融青砂岩以及常规黑砂岩、大理岩脆性指数的拟合数据具有较好的相关性,参数β和λ的拟合数据很好地反映了不同冻融循环和不同类别岩石的脆性演化特征。

装配式铝合金墙体设计开发研究

为满足装配式建筑对墙体的节能、环保及装配化要求,研发了一种由铝合金框架、连接件、铝合金蜂窝板、岩棉及装饰扣盖复合而成的装配式铝合金墙体。该墙体以框架与板相互支撑为构造思路,设计了铝合金墙体框架及其连接件,采用插接与螺接相结合的连接方式固定墙体材料。墙体设计厚度90mm,面密度40~70kg/m^2,轻质、安装便捷、绿色环保,且具有优良的保温、隔热、防水、防火及隔音性能。

应强化对施工船舶的安全检查

目前，在我国港口处于建设高峰的大环境下，海事管理机构把水工作业水域现场安全管理及时调整为海事监管重点，投入了大量的人力、物力，定期开展专项监督检查，及时制止违法、违章行为。但从监管效果来看，港口水工作业安全形势不容乐观，全国各地也陆续发生了数起施工船沉船死人事件，从一定程度上讲，施工船的安全监管已成为现阶段海事监管的难点。

考虑混凝土早期性能的隧道施工进度确定方法

本文建立了按喷射混凝土早期性能确定隧道合理施工进度的研究方法,依托高原铁路通麦隧道,研究了微台阶开挖的V级围岩大断面隧道中不同施工进度安排的合理性,施工进度为2.5 m/d时初期支护不安全;施工进度为0.5 m/d时,初期支护安全但进度太慢会影响工期;施工进度为1.0 m/d时,需要通过适当提高喷射混凝土8 h龄期的抗压强度,或适当增加上台阶的喷射混凝土厚度,以及在上下台阶的分界处采取局部加强措施,在此前提下通麦隧道微台阶开挖在V级围岩段施工进度定为1.0 m/d是可行的。研究还发现:在V级围岩中,控制施工进度的是8 h龄期的喷射混凝土抗压强度,因此,只要通过调整混凝土配比以增加其8 h龄期早期性能,就可以加快施工进度。

基于FLAC^3D的区段煤柱合理留设及锚杆支护研究

为了研究某矿山工作面区段煤柱宽度合理留设问题,以该工作面地质条件为工程背景,采用FLAC^3D数值软件研究了巷道掘进、一次采动和二次采动工程扰动下20、25、30 m区段煤柱的稳定性,分析了煤柱垂直应力和塑性区破坏演化规律,并确定合理的区段煤柱宽度。结果表明,在综合考虑安全生产和经济效益的条件下认为该工作面区段煤柱最佳宽度为25 m,锚杆支护可有效降低工程扰动时煤柱的垂直位移量,但对煤柱支承压力分布特征则无显著影响。

1070铝合金母线型材生产工艺研究

通过对1070铝合金母线型材的生产问题总结,针对型材挤压中产生的表面缺陷,提出提高挤压速度的解决方案,并经过实践验证。为今后工业条件下量产此类表面质量好、电导率高的型材积累了技术经验。

铝合金公交站亭发展前景

目前国内市场所投入使用的公交站亭其材料主要为不锈钢或镀锌钢,其存在质量大,不方便运输、耐蚀性差、使用寿命短等缺陷。本文通过对比钢制公交站亭和铝合金公交站亭,简要阐述铝合金公交站亭的优势及未来发展前景。

铝合金护栏的设计与研究

本文在确保铝合金隔离护栏原有的防护效果的基础上,开发研究了一种新型轻量化铝合金材质隔离护栏。该设计利用铝合金护栏全程组装无焊接的特点,采用铆接与角码的连接方式,其严密无缝的节点,更为的可靠与安全,从外形上看富有美观时尚且不易生锈的品质,并且铝合金自带绿色环保寿命长的特点也得到了充分的体现。

1070铝合金母线型材生产工艺研究

通过对1070铝合金母线型材的生产问题总结,针对型材挤压中产生的表面缺陷,提出提高挤压速度的解决方案,并经过实践验证。为今后工业条件下量产此类表面质量好、电导率高的型材积累了技术经验。