混凝土亚临界裂纹扩展的分形效应

通过三点弯曲断裂SEM试验,获得了混凝土断裂全过程的扫描电镜图像.采用分形几何方法对裂纹扩展路径进行了考查,并对获得的数据点进行了回归分析和回归结果的相关性检验,论证了裂纹亚临界扩展的分形性质,得到了细观裂纹路径的分形维数D.此外,还探讨了分维D与断裂能GF之间的关系.

基于有限元的内腐蚀管道极限压力计算

利用有限元软件,采用幂硬化随动强化材料模型、缺陷正交面切割法和模型完全六面体单元网格化方法,建立了数值分析模型,在规范B31G的基础上求得准确度更高的内腐蚀管道极限压力拟合公式,并用实际算例对其进行了验证。

影响含腐蚀缺陷管道剩余强度的参数分析

对比ASME B31G,API 579,DNV RP-F101,PCORRC等评价方法中的鼓胀因子、流变应力、腐蚀面积、缺陷长度等参数对管道剩余强度的影响。分析表明:管材的级别越高,不同标准之间的流变应力的定义的差异越小;NG-18公式仅适用于短缺陷;与实际爆破试验数据相比,ASMEB31G标准相对误差较大,DNV RP-F101和PCORRC标准评价结果相对误差较小。

油气管道屈服强度影响因素的研究

针对目前国内外油气管道最高试压压力标准不明确的问题,在统计国内外代表性管线钢生产厂家管材性能并与APISpec5L标准对比的基础上,着重研究了制管过程Bauschinger效应对管道屈服强度的影响;研究了埋地管道应力状态对管道屈服强度的影响。最后给出关于油气输送管道最高试压压力的建议为:当以水为试压介质时,现场试压管道最低点环向应力值≤100%SMYS,甚至≤110%SMYS(规定的材料最低屈服强度)。

管道疲劳裂纹扩展数值模拟

基于弹塑性基本理论,针对随动强化材料模型,以临界强度因子为开裂准则,采用退化奇异单元并编制弹塑性有限元程序,成功地模拟了管材疲劳裂纹的动态扩展过程。模拟结果与试验结果吻合较好,能很好地反映过载迟滞效应等现象。

基于PowerBuilder的力学实验室数据库

分析了岩石混凝土力学实验室数据、文档的特点,并对建立数据库系统进行了需求分析,详细介绍了力学实验室数据库管理系统的设计思想,以及基于PowerBuilder建立的数据库管理系统。测试表明,该管理系统具有良好的操作性及安全性。

拉伸应力下超高分子量聚乙烯的红外辐射研究

对超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)材料进行了单向拉伸的热红外辐射探测实验 ,分析了在 5mm min、5 0mm min、1 0 0mm min、5 0 0mm min 4种加载速度下的UHMWPE材料应力与应变、平均红外辐射温度与应变、平均红外辐射温度与机械功之间的定性关系。实验结果表明 :平均红外辐射温度变化与应变和加载速度正相关。在拉伸的初始阶段 ,UHMWPE材料的红外辐射温度先降后升 ;拉伸至断裂过程中 。

压缩应力下超高分子量聚乙烯的红外辐射研究

对超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)材料进行了单向压缩的热红外辐射探测实验 ,研究结果表明 :在整个压缩过程中 ,红外辐射温度 (AIRT)随应变增加而变化的趋势包括变化幅度较小、随应变增加而近似线性增加、增长速度减缓 3个阶段 ;AIRT增长范围、增长趋势受加载速度的影响 ,加载速度越大 。

XJ850修井机井架地震响应分析

伸缩式桅型修井机井架承受的载荷较为复杂,主要有恒定载荷、工作载荷和自然载荷。以XJ850 2节伸缩式桅型修井机为研究对象,对不同来向的地震工况进行力学分析,探究井架的最佳布置方位和在最坏布置情况下的结构强度。建模时采用经典Beam188梁单元来模拟井架的拉弯效应,利用Link180杆单元来模拟工作绳的张紧效应,并利用Mass21质量单元来模拟附属结构的重力作用。分析结果表明,底部剪力(同一地震激励)从不同方向作用在井架上时,结构的应力有所不同;若剪力沿y+方向,则井架应力最大,若剪力沿y-方向,则井架应力最小;Y型底座的前支柱处应力最大,视为危险区域,在烈度为7的多遇地震工况下,结构仍然满足API Spec 4F标准的应力强度要求。所得结论可为有效规避井架地震伤害提供依据。

不同敷设方式下穿越隧道天然气管道结构应力分析

本文以穿越某隧道天然气管道为研究对象,用土弹簧模拟土对管道的约束作用,基于ANSYS有限元分析对直埋、支墩敷设时的穿越隧道天然气管道建模,并进行了静力学分析。研究表明:管道运行时,最大等效应力出现在管道弯头处,且支墩敷设时管道应力大于直埋敷设;增大弯头曲率半径、缩短滑动支墩敷设间距等方式可减小管道的最大等效应力。论文对穿越隧道管道敷设方式及减小管道应力方法的选择具有借鉴意义。

盾构隧道衬砌结构应力与变形的三维数值模拟与模型试验研究

结合广州地铁三号线盾构隧道工程实例,提出钢筋混凝土衬砌结构三维非线性有限元计算模型,应用非线性有限元程序ANSYS分析了上部和周围土体荷载作用下衬砌的应力场与变形情况。结构计算模型采用三维实体单元,考虑了衬砌与周围土体的共同作用、土体和钢筋混凝土材料的非线性性质,通过模型刚度折减考虑了管片接头的不连续性对衬砌应力和变形性质的影响。为验证数值分析结果,进行了衬砌结构的相似模型试验。给出了衬砌结构的应力场、应变场、结构整体位移以及裂纹的分布图。

输气管道高强度试压全尺寸爆破实验

针对国际上输气管道普遍采用高强度试压的趋势,通过含缺陷管道全尺寸爆破实验及大量统计数据,分析了高强度试压对管道塑性变形及管道承压能力逆转的影响。研究结果表明,对于新建管道,当管道试压产生的环向应力为100%～110%SMYS(规定的最小屈服强度)时,管道不会产生较大的塑性变形,高强度试压引起管道的承压能力逆转量不大。该研究成果可为我国适当提高管道试压压力提供一定的实验数据支持。

实验室数据库管理的设计与实现

随着高校体制改革的深入，高校实验室亟需规范管理、提高效率，实现实验室信息资源的数字化、网络化管理成为实验室管理的发展趋势。在实验室信息化的建设中，开发合理的实验室管理信息系统(LIMS)是当前的研究重点。本文介绍了基于分布式关系型数据库的实验室管理信息系统。该系统有效地将实验室各种信息数据及其关系保存在实验室服务器上，并具有良好的操作发表主安全性。经过实践表明，数据库管理是一种科学高效的实验室管理方式。

N80油管接箍螺纹联接的应力分析与失效评估

油管与接箍的螺纹联接部分是保证油管正常工作的关键纽带。基于弹塑性力学理论,利用ABAQUS有限元软件建立了N80油管接箍的轴对称模型,对油管接箍的上扣过程进行了数值模拟,并结合实际工况分析了不同井深条件下油管接箍螺纹的应力状况,得到了油管与接箍螺纹的失效特征。结果表明:上扣过程中油管和接箍螺纹的Mises应力呈两端高中间低的形式分布,过盈上扣3圈时接箍两端的螺纹已经进入塑性状态;实际工况下,油管螺纹的Mises应力随着井深的增加呈下降趋势,井口处油管两端的螺纹已经超过屈服强度,而接箍螺纹的Mises应力随着井深的增加而增大,3 000 m井深时接箍两端的螺纹均已进入塑性状态,易发生粘扣而导致密封失效。

扫描电镜下的数字散斑相关方法及其应用

对数字散斑相关方法(digital speckle correlation method,DSCM)在扫描电镜(scanningelectron microscope,SEM)下的应用进行了研究。将DSCM与带电液伺服试验系统的SEM结合起来,对二者结合的过程进行了分析,实现了SEM下细微观变形场的测量,扩展了DSCM和SEM的应用范围。为了定量地把握SEM在扫描图像时放大倍数的不稳定性、非线性和内部噪声对DSCM的影响,还对SEM下的DSCM精度和误差进行了实验分析。统计结果表明,SEM下应用DSCM进行变形场的测量,其位移测量误差最大可达2像素,其精度可以满足一般变形场测量的需要。作为应用实例,对混凝土试件在SEM下的断裂行为进行了研究,得到了混凝土试件表面随着载荷的变化而变化的表面细观变形场。

力学实验室网络信息平台的组建

力学实验室信息组成对安全性、交互性要求高,合理组建网络信息平台是实现其信息交流网络化的关键.本文介绍了以校园网为基础组建内联网(Intranet)的方案.实践表明,使用该方案组建力学实验室的信息平台,解决了资源共享与信息安全的问题,是一个行之有效的网络信息平台组建方案.

岩石材料内部特征尺度对裂纹扩展机制的影响

为考察岩石材料细观结构特征对于裂纹扩展机制的影响,首先借助偏光显微镜和SEM观测了3类岩石材料中材料内部组织结构,分析了各自非均质程度和晶粒大小关系。之后,对3类岩石的带I型初始裂纹的3点弯曲试样进行了落重冲击试验,同时采用高速摄影获得了不同裂纹速度下的裂纹扩展形态。将这些结果对照分析,研究了3类岩石中裂纹扩展过程与各自材料组织结构的非均质程度和晶粒大小的关系,得出初步结论:组织结构内部特征尺度越大,动态裂纹所能达到的终极速度就相对越小。反之亦然。

管道试压过程稳压时间的理论研究

将管道上泄漏点理想化为泄漏孔,运用流体力学原理建立了管道试压稳压时间的计算模型。以西气东输管道为例,利用该模型进行了计算,结果表明,水压试验稳压时间与管容、管内含气量关系密切,气体介质试压稳压时间随内压、管容而不同。根据计算结果确定了试压稳压时间的建议值。

管道气试压稳压时间的计算与分析

为了定量地研究管道气试压稳压时间与其影响因素的关系,建立了气体试压时严密性试压稳压时间计算的数学模型。利用该模型对一段西气东输输气管线进行了实例计算。计算结果分析表明:稳压时间与管容、管径和内压有很大关系,管容越大、同一管容管径越大、压力越高的管道,需要的稳压时间越长;将强度试压和严密性试压合并后,所需稳压时间随试压压力的升高而增加。研究成果为管道气试压稳压时间的确定,以及强度试压和严密性试压不能合并提供了理论依据。

从工程结构分析过程探索工程力学教学改革

分析了目前我国大部分高校本科工程力学课程的教学及教材的现状,根据笔者多年来从事本科和研究生工程力学类课程教学及工程结构分析科研的体会,讨论了工程力学课程的实质内容,提出根据工程结构分析过程调整工程力学知识结构讲授顺序,加强空间一般问题的分析等对工科工程力学(Ⅰ)课程教学及教材改革的建议.