基于主材防屈曲的输电塔新型抗风加固方法研究

输电塔属于高柔结构,风致响应敏感。主材角钢作为输电塔的主要构件,其承载能力特别是受压抗失稳能力是影响输电塔抗风性能的主要因素。以提高主材角钢受压状态下的防屈曲能力为目的,兼顾考虑降低开螺栓孔对原主材的损伤,提出一种新型加固方法。并通过对6个足尺角钢构件进行加载试验,检验该新型方案的加固效果;分析不同加固参数对提升主材性能的影响;采用有限元方法对试验进行数值模拟,确立合理的有限元建模方法,为输电塔整塔加固方案设计提供依据。结果表明:该方案能够大幅提高构件的抗压承载力,并有效改善构件的延性;端部螺栓数目对加固效果影响明显;确定了抱箍间距的合理取值;拼接副主材的应力滞后对加固效果基本没有影响。

新工科背景下关于创新型人才培养的探索与思考——以过程装备与控制工程专业为例

新工科建设促进传统工科专业面向现代化技术的升级改造,也为新时期工程教育改革指明方向。过程装备与控制工程作为传统工科专业,在不断发展的新经济和新业态下,积极探索创新新人才培养道路,以满足制造业绿色化、智能化的产业转型需求。该文总结浙江工业大学过程装备与控制工程专业学科建设经验,从学科交叉、产教融合、成果导向三个方面进行介绍,与同类学校在新工科背景下进行学科建设交流与探索。

基于概率断裂力学的承压热冲击条件下含周向裂纹圆筒体的结构完整性研究

为探索适合我国核电站反应堆压力容器(RPV)在承压热冲击(PTS)条件下基于概率断裂力学(PFM)的结构完整性评定方法,本文以含周向内表面裂纹圆筒体为对象,研究其在PTS条件下的响应和结构完整性评定方法。首先基于有限元计算,确定了在PTS条件下沿壁厚的热应力场分布,并在此基础上计算了裂纹尖端应力强度因子;继而将裂纹深度、材料断裂韧性、材料屈服强度等视为随机变量,用R6失效评定图和线弹性断裂力学等方法进行了PTS条件下裂纹启裂评定,基于Monte Carlo方法开发了示范性评定软件,分析了各随机变量对其失效概率的敏感性。

核压力容器缺陷验收确定性准则的失效概率分析

在含缺陷结构完整性评定中,即使满足确定性分析要求,结构也会存在发生失效的可能。提出确定性缺陷验收准则所对应失效概率的分析方法,以计算在满足确定性分析要求的临界条件下结构的失效概率。采用该方法可以验证确定性缺陷验收准则是否能够满足结构的概率要求,也可依据概率要求指导确定性缺陷验收准则中安全系数的制定。针对ASME BPVC第XI卷中基于应力强度因子的缺陷验收准则,以正常降温工况和承压热冲击事故工况为例,对一典型含缺陷反应堆压力容器(Reactor pressure vessel,RPV)进行确定性分析和概率分析,得到相应工况下的临界裂纹尺寸及失效概率,并讨论安全系数对含缺陷RPV失效概率的影响。所分析案例表明,ASME标准中规定的安全系数在正常降温工况下尚不能保证RPV临界失效概率低于核安全的概率要求。

钢结构课程设计改革探索与实践

针对目前我院钢结构课程设计存在的问题,结合近几年的教学及课程设计指导经验,打破课堂教学与课程设计这一环节的严格界限,提出优化整合基本理论教学与实践教学内容,把实践环节内容分步骤穿插在理论教学过程中,使课程设计与课堂教学融为一体。

加速度功率谱密度在钢桥损伤检测中的应用

利用振动特性变化对结构进行无损检测,是近期损伤检测领域的热门研究课题。振动特性能够反映结构的状态,损伤的产生会导致桥梁某些振动参数的变化。为了研究应用加速度反应功率谱密度这一振动特性进行钢桥损伤识别方法,本文采用废止铁路线钢桥为试件,并人工预置6种工况损伤。利用正弦扫频波激振钢桥,分析其损伤前后加速度反应功率谱密度的变化。实验结果表明,利用加速度反应功率谱密度变化能够准确识别并定位钢桥损伤的位置。

反应堆压力容器用钢断裂韧度的表征方法及其统计模型

简要介绍了目前反应堆压力容器(RPV)用钢断裂韧度的两种表征方法——基于参考无延性转变温度(TNDT)的下限曲线法和基于参考温度(T0)的主曲线法,并阐述了断裂韧度的典型统计模型,以表征断裂韧度试验数据的分散性。基于所开发的概率断裂力学(PFM)分析程序,分析了不同统计模型对承压热冲击(PTS)条件下含缺陷RPV失效概率的影响,为国产RPV用钢断裂韧度数据的统计分析提供参考。

高压输电线路导线覆冰舞动分析与对策

导线覆冰舞动是架空输电线路覆冰灾害之一。研究导线不均匀覆冰形成的原因与影响因素,建立导线不均匀覆冰力学模型,求出导线覆冰舞动启动的风速条件。介绍了目前我国尚未广泛应用的相间间隔棒和带旋转线夹的导线间隔棒等两种导线不均匀覆冰舞动防御装置的工作原理与构造。

薄壁离心钢管混凝土电杆结构及其节点、柱脚设计

介绍了一种新的电杆薄壁离心钢管混凝土电杆的结构、力学特点、应用范围及前景;依据钢结构设计基本原理与规范,并结合薄壁离心钢管混凝土电杆的自身特点,提出了该种电杆的杆段与杆段、杆身与横担连接节点及柱脚的设计方法。

高压塔换塔移线过程中倒塔事故分析及措施

以日本某条重要输电线路一次实际换塔移线过程中的伤亡事故为例,分析了其发生原因,是超过塔材自身极限承载力造成的,并就以后在此类施工中如何避免类似事故,提出了应该进行必要的铁塔单侧承载时强度安全性确认,在必要的情况下应进行铁塔非破坏性探伤等建议。

基于振动测试的钢桥裂缝损伤检测试验研究

结构损伤的发生会导致质量、刚度、约束条件等物理特性发生变化,进而引起振动特性的变化。利用某小型钢桥为试件开展人工激振试验,对比损伤前后桥身加速度反应功率谱密度变化,检测到钢桥主梁腹板裂缝损伤的发生,并对发生位置准确定位。

新工科背景下输电工程创新型人才工程实践能力培养机制研究

输电工程是东北电力大学土木工程专业开设的一个具有电力行业特色的专业方向,该专业的毕业生有很大比例从事输电工程领域的规划、设计、施工、运维和管理工作。新工科建设的目标和土木工程专业工程认证都对创新能力和工程实践能力提出了较高的要求。论文结合我校土木工程专业新工科建设和工程认证工作的推进,在对用人单位进行深入调研的基础上,深入修订和完善培养方案,构建多学科交叉融合的课程体系和教学内容促进创新思维的形成,优化实践教学体系,着力培养学生的工程实践能力,为提升土木工程专业输电工程方向的人才培养质量进行探索和实践。

《输电杆塔设计》课程设计实践能力培养的瓶颈与对策

土木工程(输电工程方向)作为一个行业性极强的特色专业,国内仅有几所电力特色类高校开设此专业,并且培养的目标各有侧重。因此,专业课的设置、培养计划的制定以及专业课教学资源的挖掘都很难在其他高校中找到参考。课程设计是培养学生实践能力的重要途径和手段,课程设计的效果直接影响学生的毕业指标的达成。本研究以土木工程专业工程认证的理念为引导,剖析输电工程方向类课程设计的现状,针对制约学生实践能力培养的薄弱点,提出现有条件下可行的解决方案并进行教学实践。

基于振动理论的型钢翼缘腹板连接处损伤监测方法的研究

介绍基于局部加振方法监测结构健康状况的理论。依据这一理论对一组合T形钢梁试件进行试验,以旋松和取下翼缘与腹板连接螺栓模拟结构损伤,通过梁的加速度功率谱密度(PSD)总变化值,判断结构是否发生损伤,并确定损伤发生的位置。试验结果验证了这一理论及试验方法的有效性与可行性。

临界热通量下反应堆压力容器的极限承载能力研究

熔融物堆内滞留(In-vessel retention,IVR)已成为核电厂处理堆芯熔融严重事故的一种有效管理策略。为使IVR成功,既要满足热失效准则,保证反应堆压力容器(Reactor pressure vessel,RPV)的局部热通量低于堆腔内冷却剂的临界热通量(Critical heat flux,CHF),也要确保RPV的压力边界完整性,避免发生结构失效。为此,需要对CHF下RPV的结构完整性进行分析。对CHF下某堆型的RPV进行热分析,得到了RPV器壁局部熔化后的有效几何模型和沿壁厚的温度分布。进而,考虑热载荷和压力载荷作用,对该RPV模型进行极限载荷分析和IVR 72 h蠕变分析,确定RPV的极限承载能力。结果表明,IVR初始时刻4.9 MPa内压作用下该RPV最薄器壁径向截面全面屈服,达到对应的极限条件;72 h后3.6 MPa内压下的最大局部蠕变应变为4.1%,而3.7 MPa下则高达42.5%。因此,可将3.6 MPa视为该堆型RPV在CHF工况下72 h内的极限载荷。

承压热冲击下反应堆压力容器的概率评定进展与案例分析

在压水堆核电站运行中,某些工况可能会使反应堆压力容器(Reactor pressure vessels,RPV)经受承压热冲击(Pressurized thermal shock,PTS)瞬态,这给含缺陷RPV的结构完整性带来了一定的挑战。简要介绍含缺陷RPV在PTS条件下的筛选准则及其结构完整性评定方法,重点阐述PTS下含缺陷RPV的概率评定方法。概率评定方法采用概率断裂力学(Probabilistic fracture mechanics,PFM)分析,主要内容包括不确定因素统计分析(裂纹检出率、裂纹尺寸、材料性能等)、裂纹启裂模型及穿透模型等。此外,还对适用于PTS分析的典型PFM程序进行评价。在此基础上,针对典型RPV利用自主开发的PFM程序进行两个典型PTS瞬态的案例分析和结构完整性评定。分析结果表明在60年设计寿命内分析瞬态下该RPV的失效频率低于核安全要求值。结合目前我国核电发展,针对PTS下RPV结构完整性概率评定提出几点建议。

堆芯熔融下反应堆压力容器结构失效模式探讨

利用有限元方法分析了堆芯熔融严重事故下反应堆压力容器(RPV)器壁的应力分布,探讨了RPV结构的失效模式,提出了RPV结构分层失效模型,可将RPV沿壁厚由内到外分为5个层面,即熔化区、高温蠕变主导区、压缩塑性主导区、弹性区和拉伸塑性区.分析了RPV塑性失效和高温蠕变失效的影响因素,并给出了塑性失效和高温蠕变失效的载荷条件.结果表明:内压是塑性失效的主要影响因素,随着内压增大,RPV壁内弹性层会逐渐减小,弹性层消失时对应的内压即为塑性失效的载荷条件;在蠕变条件下,当内压达到一定值后,截面塑性区、蠕变应变和塑性应变迅速增大,RPV达到极限状态,此时的内压即为高温蠕变失效的载荷条件.

钢结构实用性教学的研究与实践

根据钢结构市场发展前景和钢结构领域对人才需求的特点,指出了当前钢结构教学在教材内容和教学方法等方面存在的弊病,并从优化整合课程内容、采用灵活的教学方法和先进的教学手段入手,探讨并实践了钢结构课程实用性的教学方法。

基于注册结构工程师制度的钢结构教学改革

在介绍国家注册结构工程师执业资格制度的基础上,提出以注册结构工程师考试为导向,着眼于学生实践能力的培养,进行钢结构课程教学改革的方法与途径。结合东北电力大学土木工程专业的具体情况,提出了优化教学内容、注重课程设计改革、注重引导学生查阅应用规范、灵活的教学手段、改革考试形式和必要的注册结构工程师技能培训等教学措施,并进行了实践。

工程认证理念下土木工程专业课程混合式教学模式研究

土木工程是一个应用型较强的专业。在工程教育认证理念的驱动下,在疫情防控常态化的现实背景下,以东北电力大学土木工程专业开设的钢结构设计课程为例,介绍了专业课程开展混合式教学设计的方法和和疫情期间的教学实践经验。研究表明,在工程教育认证理念下混合式教学模式可以更好地培养学生解决复杂土木工程问题的能力和团队协作能力。