膨胀剂和后浇带对超长环形底板混凝土防裂的影响研究

世界上亮度最高的第四代高能同步辐射光源的超长环形底板周长约1494 m、厚1 m,如何保证底板混凝土施工质量防止裂缝产生是工程的难点。建立有限元三维数值分析模型,按照实际施工过程仿真底板混凝土的跳仓浇筑过程,模拟分析底板混凝土温度及温度应力变化情况,同时将计算温度结果与实测温度结果进行对比,验证热学参数的合理性和准确性。在反演分析基础上,研究膨胀剂和后浇带的温控防裂效果。研究结果表明:早膨胀型自变(Ⅰ型)对混凝土早龄期应力的影响是有利的,但晚膨胀型自变(Ⅲ型)的延迟膨胀性补偿由于混凝土收缩和温降引起的应力,有利于减小底板冬季最大拉应力;设置后浇带能减小底板混凝土分缝分块长度,削减混凝土最大拉应力,削减幅度为6.65%。

注气井油管钢应力腐蚀的实验室评价方法优化

CO_(2)腐蚀是制约CO_(2)驱油与埋存注入井筒安全平稳生产的关键问题,由于注入介质与服役环境的特殊性,导致CO_(2)注入井油管因应力腐蚀而失效,大量研究认为,吉林油田CO_(2)驱注气井环境的低温、CO_(2)、细菌及H2S等因素是造成油管硫化物应力腐蚀的主要原因,因此寻找一种适合注气井酸性高压服役环境应力腐蚀的评价方法尤为重要。采用不同试验温度、腐蚀溶液、H2S制备方法和加载方式等试验方法,对油管钢应力腐蚀及腐蚀形貌进行分析测定,建立了适用于吉林油田CO_(2)驱注气井环境的油管钢应力腐蚀分析技术及评价方法。通过油基环空保护液应用,阻断了应力腐蚀敏感环境,提高了注入管柱的应力腐蚀防护性能,矿场试验防治效果良好。

薄壁管壳体环矢挤压缩径工艺仿真分析与研究

目的针对空心薄壁件在缩径成形工序中力学性质难以观测且缩径成形加工效率较低的问题,提出一种使用18瓣环矢挤压模具进行环矢挤压一次性成形的缩径工艺,并研究了该工艺下薄壁管壳体的弹塑性变形规律。方法以外径6.3 mm、壁厚2 mm、颈缩宽度1 mm的小尺寸薄壁管壳体(Q255材料)为研究对象,基于Barlat'96屈服准则和M-K沟槽理论,结合L.H.Donnell理论,建立管壳体环矢挤压缩径的塑性微元应力模型,通过ANSYS软件建立环矢挤压缩径工艺有限元模型,并进行数值模拟分析,获得管壳体环矢挤压过程中内壁面和颈缩区厚度方向的应力分布规律;最后进行实验验证,利用千分尺测量外径,采用应力测定仪测量中心位点应力,验证了该工艺下仿真结果的准确性。结论颈缩区域宽径比越大,缩径成形越远离弹性区;内壁面的应力整体呈凸状分布;卸载后,壁厚方向的残余应力呈从外壁到内壁逐渐增大的线性分布趋势,缩径区中心点最大残余等效应力为319.76 MPa,分布在挤压部位的内表面;经实验验证,内壁面中心位点的最大残余应力为183 MPa,其与仿真分析结果(202.5 MPa)的吻合度高达91.5%,验证了仿真结果的准确性。该环矢挤压模具能够有效进行空心薄壁管壳体的一次性缩径成形,提高制造效率,该研究结果可为薄壁管件环矢挤压缩径成形的工艺设计及工程应用提供参考。

页岩气井压裂交变载荷水泥环密封能力研究

页岩气井压裂后的环空带压问题严重影响页岩气安全高效开发,且低弹性模量水泥浆体系及环空加压固井工艺有效降低页岩气井环空带压力的力学机理尚未明确。为此,针对页岩气井水平段和垂直段井筒结构差异,考虑水泥石残余应变,建立了环空加压固井提高水泥环界面径向应力与密封能力的计算方法,分析了环空加压压力和残余应变对界面径向应力的影响规律。研究结果表明:页岩气井压裂过程中套管内压周期变化将导致水泥环内外界面产生较大的径向循环载荷,进而引起水泥环残余应变和界面微环隙,最终造成水泥环密封完整性失效;针对不同水泥环残余应变值需控制环空加压压力下限以满足界面密封能力要求,环空加压固井增强垂直段水泥环密封能力的效果显著大于水平段的效果。现场应用效果显示,提供的模型计算结果与现场实际相符,可为该技术工程推广及应用提供理论支持。

圆环形构件混合配筋计算半解析解

为揭示圆环形构件配制的混合钢筋的受力机理,区分沿圆环布置的混合钢筋受力形态与矩形的区别,推演出其正截面受压、受弯承载力计算式。通过分析预应力筋在加工阶段预拉力和预应力筋、普通钢筋工作阶段外力作用下,所引起的应变、应力变化规律,并根据受力特点,以受压、受拉为截面界限线划分不同区域,对各区域分别计算受拉、受压合力以及合力矩,建立平衡方程,从而推演出预应力筋沿圆环形截面分布的受压、受弯承载力计算式。分析过程包括从圆心的零应力到界限破坏时混凝土、预应力筋的极限应力值整个过程,并针对其中局部线性分布的应力图形,采用积分方法进行计算。结果表明,推演的计算式与规范提供的圆环形构件配筋计算式一致,计算式适用于所有圆环形构件混合配筋计算,同时计算式及规范中计算式均为近似简化结果,非精确解。

胀形法消减铝合金环形件淬火残余应力研究

针对铝合金淬火残余应力突出的问题,研究了消减铝合金环形件淬火残余应力的方法即胀形法。该方法通过液压胀形机对环形件施加胀形力,使得环形件产生拉伸的效果。采用ABAQUS有限元软件对2219铝合金环形件淬火残余应力及胀形法进行有限元模拟。进行胀形法消减铝合金环形件淬火残余应力工艺试验,采用压痕应变法对环形件的残余应力进行测试。研究结果表明:该环形件淬火残余应力很大,最大值超过300MPa;胀形法可有效消减淬火残余应力,当胀形量为3%时,残余应力幅值降至40MPa以内;试验结果与模拟结果一致。

环形橡胶支座力学性能试验研究与有限元分析

随着环形橡胶支座在文物及大型设备隔震等方面应用需求的增长,对环形橡胶支座的力学性能的准确掌握越来越重要。目前,虽然部分学者已提出环形橡胶支座的水平与竖向刚度的计算公式,但其对不同参数特征的环形橡胶支座的适应性还未经过试验验证,此外,支座水平与竖向刚度的压应力相关性也亟需进一步研究。因此,聚焦环形橡胶支座的水平与竖向力学性能,通过试验对现有计算公式进行评估,并重点研究支座的水平与竖向刚度的压应力相关性;基于试验建立环形橡胶支座的有限元模型,参数化分析不同特征参数的环形橡胶支座在不同压应力及水平剪应变下的水平刚度、竖向刚度及其内部应力分布变化规律,并量化分析不同压应力与剪应变对支座各项力学性能的影响。研究结果表明:环形橡胶支座的水平与竖向刚度均呈现出显著的压应力相关性;第一形状系数与第二形状系数对环形橡胶支座的水平与竖向力学性能均产生影响,第一形状系数对支座的竖向等效刚度与等效应力影响更大,而第二形状系数对支座的水平等效刚度影响更大;在不同加载工况下,环形橡胶支座内钢板层的Mise等效应力均远大于橡胶层。

环形集箱壁厚计算的研究分析

石化行业炉型正向大型化、高参数转变,炉内受压管路中弯管属于应力集中部位,爆管多发生在该区域。以环形集箱为例,采用不同标准进行壁厚计算,发现内弧最小需要壁厚均大于外弧最小需要壁厚,即理论计算中内弧侧受到的应力工况更苛刻,而在项目现场弯管出现泄露多出现在外弧侧,故对等厚度理想和不等壁厚两种截面工况进行应力分析,发现最大应力区域由内弧转移到外弧,故弯管计算时应综合考虑内弧、外弧最小需要厚度及制造减薄量。

震前卫星热红外环形应力场特征

本文包括两部分内容:①描述了1996年2月3日云南丽江Ms7.0级地震,震前几天的卫星热红外图像呈现圆形,它的NNW、NW、SN、及NE向的热旋扭面往S收敛。该地震地表破裂由一系列张扭性裂缝组成,呈左旋左列,水平位错不明显,垂直断距数厘米。垂直力对构造变动的作用较为明显;而丽江地震震源机制解破裂面II的走向NNE6o,倾向W,倾角44o,P轴方位为NNE3o、仰角75o,近于直立,综合热旋扭面展布、地震地表破裂特征及震源机制解,得出该旋扭椭圆为地幔外侧右旋上涌所造成;②菲律宾萨马岛Ms7.0～7.5强震群及青海共和Ms7.0地震前热应力环椭圆的推进路径。根据这一特征得出交变潮汐力的地球动力学解释。卫星热红外图像震前应力热场的方法是临震预测地震的有效方法,卫星热红外技术辅以震源机制解和地表破裂带力学分析是研究地球动力学有力工具。地球自转速度变化,交变潮汐力和地幔旋扭上涌力是地球动力学的主因。

内压作用下偏心异径管的应力分析

为了对异径管的设计、生产提供理论依据和计算方法,对异径管中的偏心异径管进行了分析研究,得到了其应力分布规律,确定了危险点。为了减少应力集中的影响,在异径管的大小端分别加了一段直管,在对称面上施加对称约束,在大端直管端面施加轴向和径向约束。分析结果表明,偏心侧内外壁的环向应力曲线总体趋势相似,大端的应力要比小端的应力大;在同样壁厚等级和相同的公称压力下,当异径比增大时,环向应力和相当应力的极值出现位置都有由大端朝小端移动的趋势;适当增加偏心异径管的长度能减小危险点的应力集中程度。

循环应力作用下水泥环密封性实验研究

利用自主研发的水泥环密封性实验装置研究了套管内加卸压循环作用下水泥环的密封性,根据实验结果得出了循环应力作用下水泥环密封性失效的机理。实验结果显示,在较低套管内压循环作用下,水泥环保持密封性所能承受的应力循环次数较多;在较高循环应力作用下,水泥环密封性失效时循环次数较少。表明在套管内较低压力作用下,水泥环所受的应力较低,应力水平处于弹性状态,在加卸载的循环作用下,水泥环可随之弹性变形和弹性恢复;在较高应力作用下,水泥环内部固有的微裂纹和缺陷逐渐扩展和连通,除了发生弹性变形还产生了塑性变形;随着应力循环次数的增加,塑性变形也不断地累积。循环压力卸载时,套管弹性回缩而水泥环塑性变形不可完全恢复,2者在界面处的变形不协调而引起拉应力。当拉应力超过界面处的胶结强度时出现微环隙,导致水泥环密封性失效,水泥环发生循环应力作用的低周期密封性疲劳破坏。套管内压力越大,水泥环中产生的应力水平越高,产生的塑性变形越大,每次卸载时产生的残余应变和界面处拉应力也越大,因此引起密封性失效的应力循环次数越少。

不同断面形状的无粘结环锚衬砌应力状态分析

无粘结环锚预应力混凝土衬砌是有压水工隧洞采用的一种新型衬砌型式,其受力状态较为复杂。水工隧洞的开挖施工常采用钻爆法,这种施工方法易使隧洞断面形状出现非圆形,断面形状的复杂变化会使环锚衬砌受力变得更为复杂,对结构设计带来挑战。针对吉林省中部城市引松供水工程环锚工程隧洞开挖后出现的大量马蹄形断面,采用FLAC3D软件对不同断面形状的环锚衬砌进行三维建模分析,对比分析了马蹄形预应力衬砌和圆形预应力衬砌在施工期以及运行期的结构受力状态。计算结果表明两种断面形式的预应力衬砌在张拉期和运行期衬砌结构均处于安全应力状态,圆形衬砌整体受力更均匀,而马蹄形衬砌可改善锚具槽部位的受力,研究成果可为吉林引松工程环锚衬砌后续施工及今后类似工程提供重要参考。

某体育场环形超长结构温度应力分析

温度应力是钢筋混凝土超长结构设计需要解决的主要问题。不同于常规矩形超长结构,环形超长结构的温度应力分布受到曲率半径的影响,温度应力的分布更为复杂。应用有限元计算软件AN-SYS对某体育场环形超长结构温度应力进行分析,探讨了环形超长结构温度应力的特点,验证了施加预应力以及采取合理施工方法等可以有效抑制温度裂缝的发展。

拉伸载荷下环形切口试件的应力集中系数

按照切口尖端半径、切口深度和切口张角,对切口进行分类.根据特殊情况下的精确解和一般情况下的数值结果,利用最小二乘法,拟合了拉伸载荷下具有环形切口圆杆的应力集中系数的计算公式.该公式可以计算具有各种环形切口圆杆的应力集中系数,精度高,误差不超过1%,使用方便.利用该公式计算了切口的应力集中系数.

圆环隙口模中聚合物熔体的受力分析

详细分析了聚合物熔体在圆环隙口模中不同流动区域的壁面剪切应力和应力场 ,并讨论了流道截面形状的变化对壁面剪切应力的影响规律 ,以及熔体受力对其弹性流变效应和挤出物中残余应力的影响 结果表明 ,在熔体挤出过程中 。

泥沙起动过程中床面切应力与含沙量关系的试验研究

以长江口细颗粒泥沙为样本进行环形水槽起动试验,给出了三组不同中值粒径泥沙的起动流速和临界起动应力,同时用湍动能法(TKE)估算不同含沙量水体的床面切应力,给出了泥沙起动过程中床面切应力与含沙量之间的关系。床面切应力随着含沙量的增加而增加,当含沙量达到某一浓度后,床面切应力增长缓慢,随着含沙量的再增加,床面切应力再次迅速增高,而不同中值粒径的泥沙,增长速度并不一致,说明泥沙对床面切应力的影响并不仅仅表现在含沙量上,粒径大小也是影响床面切应力的重要因子之一。

基于修正纵向等效连续化模型的隧道变形受力研究

及时掌握隧道结构变形受力情况对于保证地铁运营安全意义重大。通过增加考虑横向刚度、环缝作用范围和螺栓预应力的影响,建立了新型的盾构隧道修正纵向等效连续化模型,据此提出了弹、塑性状态下隧道纵向等效抗弯刚度、极限弯矩以及最大环缝张开量的计算方程;以上海地铁二号线为工程背景,分析了横向刚度和环缝作用范围对隧道等效抗弯刚度的影响规律;之后建立了5类隧道结构临界状态下隧道纵向曲率半径、接缝张开值、管片应力、螺栓拉力的求解公式,并求得了对应的界限指标,所得指标值可作为隧道健康状态诊断的依据。

弯曲载荷下环形切口试件的应力集中系数

按照切口尖端半径、切口深度和切口张角,对切口进行分类.根据特殊情况下的精确解和一般情况下的数值结果,利用最小二乘法,拟合了弯曲载荷下具有环形切口圆杆的应力集中系数的计算公式.该公式可以计算具有各种环形切口圆杆的应力集中系数,而且精度高,误差不超过1%,使用方便.最后,利用该公式计算了弯曲载荷下切口的应力集中系数.

基于Geddes公式计算新型带肋预应力管桩的沉降

在Geddes应力公式的基础上,对新型带肋预应力管桩的环状凸肋产生的影响做了假设:环状凸肋的受力可等效为对其下部土的挤密作用,即产生附加应力;为了方便计算,把该种附加应力简化沿环状凸肋两倍下部长度矩形分布的桩侧摩阻力,并推导出了适合新型带肋预应力管桩单桩沉降的计算公式;然后用Matlab软件进行编程计算。计算结果与现场试验结果相近,可做为工程估算。