基于变形的降雨后地震基覆型边坡劣化特性与机制研究

降雨地震多因素作用下基覆型边坡破坏模式的识别和评估具有重大工程意义。为研究降雨后地震作用下基覆型边坡的失稳演化机制,开展一组大型振动台模型试验,基于边坡土体空间变形特性和坡面位移特性识别和评估边坡的劣化模式,综合土体应力−应变特性、渗流场特性、地震动应力分布及边坡变形特性,对降雨后地震下边坡的变形演化机制进行探讨。结果表明:(1)降雨阶段,边坡坡顶与坡脚饱和度显著升高区强度劣化显著,但整体无明显变形;地震阶段,坡顶首先滑塌失稳,进一步演化为多级滑塌的整体失稳。(2)宏观破坏具有突发特征,边坡内部土体的空间应变分布特性能更好地识别边坡塑性区扩展−贯通−失稳的演化历程。(3)基于位移残余率分析的边坡失稳演化模式与土体空间应变演化特性结果吻合,相较于累积位移量对边坡损伤状态的识别更准确。(4)含水率变化影响土体力学特征,降雨后的渗流场分布影响边坡整体力学特性及地震动应力的传递及空间分布,土体力学特性和动应力空间特征决定边坡的破坏模式。

方形通道内超临界压力二氧化碳传热恶化数值研究

基于二氧化碳代替碳氢燃料进行航空发动机热防护的应用,开展方形冷却通道内超临界二氧化碳传热恶化数值研究。探究沿通道轴向和周向的换热特征,通过温度、局部流量、流线的分布情况揭示传热恶化的原因,进一步通过边界层分析阐述传热恶化的演变过程。考察运行压力和壁面粗糙度对换热的影响机制。获得不同运行压力和壁面粗糙度下的传热恶化临界热流密度,建立临界热流密度预测准则。结果表明:通道顶部壁面附近高温类气态层、局部流量减小和流线畸变是传热恶化的特征,缓冲层出现湍动能剧减和流速峰值是传热恶化的原因。提高运行压力和增大壁面粗糙度有利于抑制传热恶化问题,所建准则(误差±15%)可实现对传热恶化临界热流密度的良好预测。

热带轧机轧辊表面氧化膜疲劳脱落的有限元分析

根据热带轧机工作辊与支撑辊之间的接触应力、带钢与工作辊之间的应力 ,以及轧制过程中的轧辊热应力解析结果 ,利用大型有限元分析工具ANSYS分析了热轧带钢轧辊的表面氧化膜疲劳脱落问题· 结果表明 ,随着加载次数的增加 ,氧化膜在原有微裂纹处沿X方向的疲劳应力增加 ,这将导致在原有微裂纹处沿Y方向产生疲劳裂纹· 在氧化膜与轧辊基体的结合面上 ,由于剪切应力的增加将发生沿轧辊氧化膜与轧辊基体结合部位X方向疲劳裂纹· 由于X方向疲劳裂纹和Y方向疲劳裂纹的不断扩展 ,使得裂纹相遇而导致了轧辊表面氧化膜的脱落·

冻融循环作用下层理砂岩物理特性及劣化模型

岩石在冻融环境下发生的损伤与其层理结构密切相关,同时冻融损伤作为一种综合表现,单纯考虑岩体内部某一种尺度缺陷或外部单一因素在冻融循环作用下的变化,不足以客观反映损伤情况。对垂直、平行层理试样开展0、20、40次冻融试验,首先探究了层理砂岩在冻融过程中的损伤发育特征,之后基于Ф100 mm SHPB试验装置,进行5种弹速下的冲击试验,分析了冻融循环条件下层理砂岩冲击破碎块度分布规律,以冻融损伤累积与破碎块度的相关性为理论依据,以力学性质的冻融劣化为思想建立了层理砂岩的冻融劣化模型,研究结果表明:冻融环境下,两种试样孔隙发育、纵波波速表现出显著差异,平行层理试样相对更容易发生损伤;各级冲击弹速下破碎块度分布与冻融循环次数之间存在正相关、负相关以及波动型3种相关关系;劣化模型基于负相关区域数据和成比例相同区域数据得到的强度、峰值应变计算值与实测值非常接近,基于正相关区域数据得到的强度计算值也与实测值有很好的一致性。

运行老化XLPE电缆导体屏蔽层侧绝缘缺陷分析

运行老化交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆导体屏蔽层侧的绝缘缺陷尚未引起充分关注。该文对新电缆及退运的老化电缆进行了超低频介损和微观理化性能对比测试,发现退运电缆处于严重老化状态,且导体屏蔽层侧的绝缘内部存在连续的片状老化缺陷。对退运电缆进行扫描电镜测试发现,导体屏蔽层与内侧绝缘层存在大量微孔。能谱分析证明,电缆老化后的导体屏蔽层及内侧绝缘中均有少量铝(Al)元素的存在。进一步采用红外光谱测试发现导体屏蔽层中的乙烯共聚物(ethylene-vinyl acetate copolymer,EVA)产生了老化降解,且内侧绝缘存在较为明显的羰基与羟基的红外吸收峰。因此,电缆运行过程中导体屏蔽层中的EVA可能存在一定程度的老化降解,降解产物进入绝缘内部参与XLPE的氧化降解反应,进而导致了导体屏蔽层侧的绝缘内部出现连续片状老化缺陷。

基于变质层的Al_2O_3陶瓷激光铣削试验研究

介绍一种基于变质层控制的氧化铝陶瓷激光铣削方法．在无辅助气体条件下，激光扫描照射陶瓷表面，产生一变质层，对变质层的性质和尺寸进行控制，达到激光铣削Al2O3陶瓷材料的目的；同时，对变质层进行晶相组织分析，指导对激光铣削参数的选择。形成陶瓷材料的激光铣削工艺．试验研究了变质层的形成和脱落机理，分析了激光铣削工艺参数对铣削深度和铣削表面质量的影响规律．利用优化的铣削工艺对Al2O3陶瓷进行了激光多层铣削试验，得到各单层铣削深度为0．35～0．50mm、各层表面粗糙度为2．0～3．2μm的激光铣削效果．试验结果可为Al2O3陶瓷激光铣削提供理论依据与应用指导．

高速摄影法研究铅芯延期体的燃烧特性

用高速摄影仪对卡在透明塑料管中的铅芯延期体从点火到喷火的过程进行了拍摄。图像显示,在铅芯延期体点火端有一段延期药与点火药头一起在很短的时间内完成燃烧过程;在铅芯延期体喷火端有一段延期药被喷出,铅芯延期体未起延期作用。将燃烧后的铅芯延期体沿药芯切开,显微镜下观察残渣,发现有的残渣呈层状龟裂。根据结果,对这些影响铅芯延期精度的因素进行了分析。

高速切削淬硬钢切屑变质层微结构及形成机理

为了揭示高速切削过程中切屑形成以及刀具-切屑界面摩擦机理,对剪切区内剪切带及白层进行了微观观察和分析.利用光学显微镜,SEM,电子探针,TEM和X射线衍射等方法对高速切削淬硬钢锯齿状切屑剪切变形区内变质层的微细组织进行了观察,对变质层的微结构本质及其形成机理进行了分析.研究表明:在锯齿状切屑锯齿之间的第一变形区存在绝热剪切带,由切屑基体到剪切带中心依次出现马氏体板条、沿剪切方向拉长并被位错分割的板条和等轴晶粒等不同的微结构特征;在切屑底部的第二变形区存在白层,其微结构显示了非晶组织特征.剪切带形成过程中没有相变发生,其形成是基于一种旋转式动态再结晶机制,白层的形成过程中发生了非晶转变和马氏体相变,形成机理属于相变机制.

气冻气融环境下钢筋混凝土梁抗冻性研究

采用气冻气融方式,对足尺(150mm×300mm×2 700mm)钢筋混凝土梁的抗冻性进行了研究,分析了冻融对试件相对动弹性模量、损伤层厚度、抗压强度及质量的影响,并研究了浸泡时间及钢筋对超声测试结果的影响;同时,研究了冻融对钢筋混凝土梁极限承载力的影响,并建立了气冻气融环境下钢筋混凝土梁的承载力退化模型.结果表明:随着冻融循环次数的增加,梁构件的相对动弹性模量、极限承载力及其混凝土芯样抗压强度降低,损伤层厚度增加,冻融循环150次时,其相对动弹性模量降至0.54,极限承载力降至未冻融时的86.7%,芯样抗压强度降至未冻融时的55%.

基于ANSYS电火花线切割加工的温度场分析

建立了电火花线切割加工单脉冲放电模型,并利用有限元法分析了对45钢进行单脉冲放电时的温度场。分析了单脉冲情况下的放电凹坑形貌;探讨了放电参数对切割表面形貌及表面质量的影响;指出凹坑深度与脉宽和加工电流之间的关系并与实验数据进行对比。通过温度场的分析阐述了变质层的形成区域及变质层厚度与电流之间的关系。

精密硬态切削过程中已加工表面变质层生成研究

精密硬态切削过程中刀具与工件发生剧烈的热力耦合作用,使得一定条件下已加工表面出现变质层.为揭示变质层的生成机制,研究了PCBN刀具硬态切削淬硬模具钢Cr12MoV的工艺过程.通过实验手段揭示了表面变质层生成机理,得到了不同刀具磨损情况下变质层中白层厚度的变化规律;采用MATLAB数学分析软件构建了已加工表面温度场分布曲线,预测了特定切削条件下变质层中的白层厚度.实验验证结果表明:该模型预测精度较高,可以为精密硬态切削加工过程中工件加工质量的控制提供依据.

二维超声磨削微纳米复相陶瓷表面变质层特性研究

利用二维超声振动磨削,对微纳米复相陶瓷磨削表面变质层的结构、晶粒度和晶格畸变等进行研究。在一定的磨削条件下,微纳米复相陶瓷二维超声振动磨削表层是以晶粒碎化的材料粉末化以及少量的材料压碎和晶粒脱落等方式为主的塑性变质层,亚表层是以晶格畸变、晶界滑移为主的塑性变形层,材料脆性碎裂去除方式极少,以塑性变形去除机理为主。为此提出了微纳米复相陶瓷二维超声振动磨削表面变质层结构模型。通过TEM,SEM观察发现:纳米材料微观变形机理为内晶型结构增强相的晶粒内位错,基体晶粒的晶界滑移、晶间第二相的变形为其变形协调机制。由于纳米粒子分散在晶界间,阻碍了裂纹的扩展,使得材料表现为穿晶断裂行为,从而获得良好的加工表面。

游客呼吸对敦煌壁画白粉层的损害机理研究

壁画的美学价值主要在表面,壁画的表面主要由白粉层和颜料层组成。游客进入洞窟会使洞窟内的微环境(即温度、湿度、CO2)在短时间发生变化,这会产生一个连续的应力而使壁画疲劳老化,颜料层和最外层产生剥离、微裂隙等损害。为了研究游客呼吸对敦煌壁画的损害机理,采用澳大利亚TPG-1260-5×400-TH植物生长箱模拟游客呼吸作用导致的莫高窟窟内微环境的干湿变化;从宏观与微观的角度分析了在温度、湿度、CO2循环变化条件下,壁画白粉层的劣化情况。并得到了以下结论:宏观方面,随着干湿循环次数增多,白粉层逐渐出现起甲、龟裂等损害,损害的总面积随着循环次数增加而逐渐增大,单个剥离块的面积随着循环次数增加逐渐变小;白粉层的开裂有从中间向两边扩展的趋势。微观方面,通过循环前后的电镜照片分析,可知循环后与循环前相比,小孔隙数量减少,大孔隙与中孔隙的数量增加。

反倾层状边坡变形破坏离散元数值模拟研究

针对工程实践中常见的反倾层状岩体边坡,在室内不同浸水时间三轴试验数据分析基础上分析了软化效应.然后运用离散元UDEC方法建立了反倾层状边坡数值模型,考虑水的劣化效应,研究不同坡高、坡角、结构面倾角、结构面强度对边坡稳定性的影响及变形破坏范围,探讨了反倾层状边坡水劣化作用下的变形破坏机理.结果表明:坡脚软化在许多情况下是最不利的因素;层面倾角超过50°时,边坡具备产生强烈倾倒变形条件,反之则以折断滑动为主;随着结构面摩擦力和粘聚力的减小,边坡的潜在破坏范围和深度呈现增大趋势.研究结果可为倾倒变形边坡的工程治理提供参考.

中厚板轧机工作辊热裂纹原因分析及处理办法

唐山中厚板公司通过对工作层出现热裂纹的轧机工作辊进行硬度和金相组织分析,判断造成此类缺陷的原因主要是轧机力矩无法满足轧制变形需要。通过减小压下量和投用润滑等措施杜绝了此类现象的再次发生。

电火花线切割单晶硅变质层与裂纹分析

以电火花线切割的单晶硅为研究对象,建立了传热学数学模型,利用ANSYS仿真软件进行模拟计算,得到了放电区域的瞬态温度场和应力场分布。对电火花线切割后的硅片表面沿纵向进行了分层择优腐蚀试验,观察腐蚀表面形貌沿纵向的变化情况,确定了变质层厚度,总结出了放电参数对硅片表面变质层厚度的影响规律,并与模拟计算结果进行了对比,证明了所建模型的正确性。研究结果表明:放电电压和脉冲宽度是影响变质层厚度的主要因素;出现在变质层中的裂纹会随着放电能量的增加而急剧扩展,能量增大到一定程度后可扩展至晶体区,可以认为此时裂纹的深度即是变质层厚度。

劣化水泥土渗透特性研究

为研究水泥土的劣化过程,揭示水泥土渗透性随劣化程度的演化规律,通过模拟水泥土在腐蚀场地的形成过程分别制备完全劣化、劣化过渡和未劣化水泥土试样,并实施了一系列的室内渗透试验。试验结果表明:渗透系数从大到小依次为完全劣化水泥土、劣化过渡水泥土及未劣化水泥土。完全劣化后的水泥土渗透系数比未劣化水泥土大三个数量级。基于渗透系数沿劣化方向变化规律,推导出劣化水泥土等效渗透系数计算式,并与渗透试验结果进行对比。计算结果表明,等效渗透系数随完全劣化层厚度的增大呈逐渐增大的趋势,随劣化过渡层厚度的增大线性增大,随未劣化层厚度的增大呈逐渐减小的趋势;等效渗透系数随完全劣化层和劣化过渡层渗透系数的增大呈逐渐增大的趋势,最终趋于平稳。研究结果可为腐蚀场地水泥土竖向隔离屏障的设计提供理论依据。

电火花加工中模具表面变质层的分析与计算

电火花加工已在模具制造中得到广泛应用,其物理本质决定了加工后模具成型表面存在变质层,文章对其在电加工中模具表面变质层进行了研究及分析,目的是为了更好地提高模具制造质量和延长模具使用寿命。

2Cr3WMoV电火花加工表面质量的研究

通过电火花成形加工2Cr3WMoV的实验,对不同电参数下试件的表面质量进行了研究。借助正交实验,分析了峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔对表面粗糙度的影响程度及规律;借助金相显微镜和残余应力测试仪,对试件的表面形貌、重熔层厚度、显微裂纹的分布情况、残余应力的大小及分布情况进行了观察、测量,分析了脉冲能量对这些要素的影响规律,绘制了相应的关系曲线,并探讨了其中的原因。实验结果对生产中提高电火花加工的表面质量有较大的指导作用。

热力蒸汽管道保温性能恶化的影响机制研究

通过对典型长期在役热力蒸汽管道保温材料导热系数和保温结构进行实地测量,并在此基础上进行数值建模,探究两种不同因素对热力蒸汽管道保温性能的影响机制。其中,保温材料导热系数通过现场采样并利用Hot Disk热常数分析仪进行实验测量,保温结构参数以结构偏心率和底部镂空夹层厚度为关键特征参数。研究结果表明,数值计算与实验测量的管道散热损失能够很好吻合,其保温性能恶化系数分别为1.65和1.64。进一步分析表明,对于所选取热力管道,保温材料导热系数、偏心和镂空结构对保温性能恶化所占比重分别为67.7%,13.8%和18.5%。