基于能力保护的新型拉压双向限位装置设计方法研究

为保护通航渡槽结构缝之间止水不被破坏,提出替代止水受力的新型拉压双向限位装置.此装置力学特征类似销轴耳板连接结构,此类结构有多重破坏模式的弱点.为克服此弱点,结合《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中销轴耳板连接结构设计方法,在该装置的静力设计中,基于能力保护的设计思想提出了以单一销轴弯曲破坏为该装置破坏模式的设计方法.基于实体有限元数值模拟,分析了加载过程中此装置整体与各部件的受力-变形曲线特点.结果表明:以外荷载-整体变形量曲线不出现塑性特征为依据,判定装置的静力承载力大于设计外荷载、设计方法偏于安全;通过销轴的外荷载-弯曲变形量曲线与限位装置的外荷载-整体变形量曲线显现的非线性特征相一致以及板的外荷载-整体变形量曲线在加载过程中基本保持线性状态,说明板是被保护构件、装置破坏模式为单一的销轴弯曲破坏.研究结果表明此设计方法现实可行.

大连湾海底沉管隧道施工中管节变形规律监测分析

沉管管节间及节段间张合量、沉降变形是沉管隧道工程结构安全的重要指标。以大连湾海底沉管隧道为依托,通过分析水文环境、上覆荷载变化、特殊施工工艺等条件与沉管管节间张合量、沉降量变形的相关性,得到沉管沉降在不同载荷条件的变化规律,管节间及节段间张合量与管内温度呈负相关,钢绞线剪切后一段时间内沉管沉降变形明显增大。为后续管节安装及调整提供可靠依据,确保施工安全,指导后续设计和施工。

桥梁桩基础变形监测研究

为提升桥梁桩基础施工质量,文中以某特大桥梁工程为例,对施工过程中桥梁桩基础沉降量、桩身轴力以及压缩变形变化规律进行分析。结果表明,梁施工与初始承台浇筑施工相比,桩基顶部桩身轴力增加了146倍,最大桩身轴力增加了21倍,桩底轴力增加了63倍。随着桩身深度的增加,桥梁桩底压缩层沉降量表现为先快速增加后趋于稳定的变化规律;梁施工时,与承台浇筑相比,桩底压缩层沉降量增加了1.3倍。随着桩身深度的增加,桥梁桩底压缩层沉降量表现为先快速增加后趋于稳定的变化规律,梁施工与承台浇筑相比,桩底压缩层沉降量增加了1.3倍。随着桥梁工程施工进程的不断推进,桩基础的桩身轴力,桩基础的桩身压缩量、总沉降量以及桩基底部压缩层沉降量不断增加。

梯度纳晶镍拉压不对称性分子动力学研究

基于分子动力学模拟研究了在拉伸和压缩载荷下梯度纳晶镍的力学性能和微观变形机制。结果表明,梯度纳晶镍在压缩载荷下的平均流动应力大于拉伸载荷下的平均流动应力,反映出较为明显的拉压不对称性,同时拉压不对称性随着晶粒尺寸梯度的增大越发明显,在晶粒梯度为0.230时,应力拉压不对称性达到最大,此后随晶粒梯度的增大而逐渐减小。通过统计发现,梯度纳晶镍在变形过程中位错运动和位错密度也存在拉压不对称性。进一步定量分析得知,位错密度拉压不对称性随晶粒梯度的变化趋势与平均流动应力的应力拉压不对称性一致,证实了位错运动是导致应力拉压不对称性的直接原因。

矩形截面复合杆的正应力分析

矩形截面复合杆在各工程领域有着广泛应用,为了研究矩形截面复合杆的正应力,基于轴向拉压变形的平面假设和胡克定律,分别推导了两种材料和3种材料组成的矩形截面复合杆的正应力计算公式,并建立了确定异料横截面形心的计算公式。在此基础上,建立了n种材料组成的矩形截面复合杆的正应力计算公式。通过算例详细介绍了矩形截面复合杆正应力的求解过程。

大坝原级配混凝土在双轴拉压及三轴拉压压受力状态下的试验研究

为了满足大体积混凝土结构进行非线性分析和设计的需要,通过试验比较了三级配混凝土大试件和湿筛二级配混凝土小试件在双轴拉压、三轴拉压压受力情况下的强度和变形特性。三级配混凝土试件尺寸为25cm×25cm×40cm,最大骨料粒径为80mm;湿筛试件尺寸为15cm×15cm×30cm,最大骨料粒径为40mm。试验数据表明,同一种应力状态下,混凝土大试件的强度和变形均低于小试件,大尺寸试件的应力-应变曲线的初始斜率一般大于相应的湿筛小试件的初始斜率。试验结果证实对处在复杂应力状态下的大体积混凝土结构,尺寸效应和骨料湿筛效应的影响是很显著的,在设计中必须考虑。最后分别在主应力空间和八面体应力空间建立大骨料混凝土的破坏准则,这为水工大体积混凝土按多轴强度理论进行设计提供了试验依据。

高温后混凝土在双轴拉压下的强度和变形试验研究

利用大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室的大型混凝土静、动三轴试验系统，对常温20℃及200℃-600℃高温后的混凝土进行了4种拉压比例的双轴拉压试验，测得了混凝土的强度、应变，并根据试验结果，系统地探讨了高温后混凝土在不同拉压比例下的双轴拉压强度和变形等力学性能，在此基础上，建立了以主应力空间和八面体应力空间表示的高温后混凝土双轴拉压下的破坏准则。这些结论，为受高温后的混凝土结构，如火灾后的建筑物、烟囱、核反应堆安全壳等处于双轴拉压组合荷载作用下混凝土结构的设计、分析提供理论依据。

高应变速率下AZ31镁合金的各向异性及拉压不对称性

采用分离式霍普金森拉杆及压杆装置,研究挤压态AZ31镁合金高速变形下的各向异性及拉压不对称性,并从微观变形机制的角度探讨具有强烈初始基面织构的挤压态镁合金各向异性及拉压不对称性产生的原因。结果表明:在高速变形条件下,依据加载方向及应力状态挤压态AZ31镁合金的拉伸行为表现出很强的各向异性,但压缩行为的各向异性不明显;在挤压方向表现出很强的拉压不对称性,而在垂直于挤压方向的拉压不对称性很低。挤压态AZ31镁合金宏观上的各向异性及拉压不对称性是由于不同的微观变形机制所引起的。沿挤压方向拉伸的主要变形机制为柱面滑移,沿垂直于挤压方向拉伸及压缩的主要变形机制为锥面滑移;沿挤压方向压缩时初始变形机制为拉伸孪晶,当变形量为0.08(8%)左右时由于孪晶消耗殆尽,变形变而以滑移的方式进行。

等通道角挤压变形AZ31镁合金的变形行为

研究挤压态和等通道角挤压(ECAE)态AZ31镁合金的变形行为与微观组织的相关性。结果表明,ECAE态AZ31镁合金的室温拉伸屈服强度与晶粒尺寸之间表现出反Hall-Petch关系,且拉压不对称性明显减弱;在室温压缩时表现出应变速率敏感性,并随变形温度升高,应变速率敏感性因子变大。挤压态合金的晶粒度为20μm,具有典型的挤压丝织构,主要变形方式为基面位错滑移和孪生,导致了合金中明显的拉压不对称性。ECAE态合金平均晶粒尺寸约为2μm,织构相对随机化,导致合金压缩时孪生比率明显下降,其他变形模式比率增加,提高了变形抗力,降低了拉压不对称性。ECAE态AZ31镁合金压缩的激活能接近其晶界扩散激活能,晶界滑移在一定程度上导致了合金的反Hall-Petch关系的出现以及应变速率敏感性的增强。

混凝土在两压一拉加载下的变形和强度特性

利用自制的三轴试验装置，对国内外较少进行的混凝土在两压一拉状态下的变形 和强度进行了试验研究，给出了在各种应力组合下混凝土的应力－应变关系曲线及极 限强度。在分析试验资料的基础上，建议了一个用八面体应力表述的适于混凝土在压 拉状态的强度准则。

纯铜薄板矩形盒拉深中法兰曲边的变形分析

作为矩形盒拉深试验研究的一部分 ,分析了成形过程中光刻网格变形的测量结果 ,指出法兰曲边变形中 ,角对称线上凹模口附近的径向拉变形随矩形盒角半径rc 增大而增大 ,但周向压变形几乎与rc 无关。并且在角对称线上存在径向压变形的区域 。

考虑软弱夹层厚度的岩体力学响应及破坏特征研究

作为一种典型的地质结构,软弱夹层与硬脆性岩体共同形成了围岩层状复合结构,进而显著影响着隧洞围岩的稳定。以往对含软弱夹层的复合岩石的研究多集中于单轴、双轴或常规三轴,对隧洞临空面处真三轴应力路径下的复合围岩力学性质和破坏特征缺乏分析讨论。通过制作的含不同厚度的软弱夹层复合岩样,探讨了软弱夹层厚度对隧洞临空面围岩力学响应和破坏特征的影响。研究表明:软弱夹层厚度显著影响着复合岩样峰值应力和应变,随着厚度的增大,软弱夹层上方岩块向临空面方向的滑移变形逐渐增大,软弱夹层压缩变形逐渐减小;复合岩样靠近临空面的岩石单元破坏模式随着软弱夹层厚度的增大逐渐由拉剪混合破坏转变为张拉破坏,且宏观裂隙数量和破坏范围均逐渐减小,而远离临空面的岩石单元则由剪切破坏逐渐转变为基本无损伤断裂;不同厚度的隧洞侧帮复合围岩的破坏区域均集中在软弱夹层及其上方围岩处,软弱夹层下方围岩则基本保持稳定;在应力分布方面,软弱夹层厚度越大,最大压应力越向深部软弱夹层处转移,而拉应力区分布范围越小,但拉应力区深度越大。

半固态下LY12的变形力学行为

为研究ＬＹ１２ 合金在半固态下的力学行为， 使用拉伸与压缩试验测定了ＬＹ１２ 合金在不同半固态温区及不同应变速率下的真实应力－ 真实应变曲线， 使用线性回归方法确定了真实应力σ与真实应变速率·ε的关系及变形温度与真实应力的关系。结果表明，ＬＹ１２ 合金在半固态温区的拉压变形行为均显示出应变速率敏感性， 其拉压力学行为符合简单的幂函数关系σ＝ ｋ·εｍ 。根据试验结果， 推算出了半固态ＬＹ１２ 在不同变形温度及应变速率下的幂函数系数ｋ、应变速率敏感性指数 ｍ 及变形激活能Ｑ的值， 从而获得了半固态ＬＹ１２

傅里叶变换红外光谱研究拉伸过程中应压木主要化学组分的响应规律

应压木的适应性生长导致了针叶树木材化学性质发生变化,其中微纤丝角的变大主要引起木材主要化学组分变形机制发生了变化,影响其力学性质。以马尾松应压木和正常材为研究对象,通过傅里叶变换红外光谱对比研究应压木和正常材在拉伸过程中木材主要化学组分官能团的变化规律差异,对研究应压木力学性能变化的分子响应机制具有重要意义。结果表明:应压木的微纤丝角为35.17°±2.30°,而正常材为15.15°±1.61°;应压木和正常材的顺纹抗拉强度分别为(45.37±3.41)和(109.75±11.87) MPa,弹性模量分别为(18.10±0.76)和(70.95±6.60) MPa,但应压木的屈服变形大于正常材,破坏点的应变值约为正常材的3倍。傅里叶变换红外光谱结果表明:应压木和正常材纤维素中糖苷键C-O-C(1 161 cm^-1)和纤维素分子内氢键O(3)H…O(5)(3 348 cm^-1)的红外吸收特征峰波数都随拉伸应变发生线性变化。其中,应压木中纤维素的糖苷键C-O-C向低波数偏移量为-1.52 cm^-1·dε^-1,而正常材的苷键偏移量为-2.15 cm^-1·dε^-1;应压木中纤维素分子链内氢键O(3)H…O(5)的波数向高波数偏移量为4.62 cm^-1·dε^-1,而正常材纤维素分子链内氢键偏移量为2.76 cm^-1·dε^-1。应压木纤维素的糖苷键向低波数的偏移量、纤维素分子链内氢键向高波数的偏移量均小于正常材,但两者木质素和半纤维素特征官能团的红外吸收特征峰波数没有明显偏移。根据应压木和正常材拉伸过程中的主要化学组分响应规律,纤维素依然作为应压木在拉伸过程中的承载物质,而基体的主要作用是应力传递;但微纤丝排列重新取向;与正常材相比,应压木中较大的微纤丝角会导致纤维素分子链长度方向的变形较小,但微纤丝与基体之间的剪切变形会较大。这也导致了应压木在拉伸过程中会发生较大的屈服变形,破坏点的应变大于正常材。

机敏混凝土结构变形的自诊断

从理论和实验两方向证明 :利用结构的受力变形特点和CFRC的功能特性 ,合理地敷设CFRC ,不但可实现机敏混凝土结构变形的自诊断 ,而且可大大提高其灵敏系数和稳定性 ,同时也实现了温度补偿 .

大姚铜矿紫色砂岩的压拉变形特性试验研究

介绍了一种可对同一岩石试样分别进行单轴压缩和单轴拉伸实验的试验装置,该装置改变了因岩样不同而导致的压拉试验结果无法进行直接对比分析的现状,为岩石从受压转向受拉或从受拉转向受压的过渡特性的试验研究提供了可能。以云南大姚铜矿紫色砂岩为例,研究了其在压拉试验条件下的变形特性。结果表明:该种岩石从压缩到拉伸阶段弹模变化不大,但压缩泊松比与拉伸泊松比的变化较为复杂。试验同时证明该类岩石的压缩与拉伸并不是截然不同的两种过程,单轴压缩试验的卸载曲线与直接拉伸试验的加载曲线具有很好的连续性。

白马隧道软岩大变形机理及长锚杆变形控制效果评价

针对隧道开挖施工过程中出现的软岩大变形问题,文章以九绵高速公路白马隧道为例,首先结合区域地质概况及隧道监控量测、地应力测试等成果,分析了白马隧道软岩大变形机理,掌握了其变形特征,进而提出了大变形控制要点;其次结合长锚杆在软弱围岩隧道中与围岩的相互作用机理,对设计参数进行了优化,通过监测分析验证了长锚杆措施在白马隧道软弱围岩变形控制中的有效性和实用性,对类似软岩隧道工程设计与施工具有一定的参考价值。

聚乙烯醇纤维改性EPS混凝土性能试验研究

以再生EPS颗粒作为轻骨料,制备出EPS轻质混凝土,选用聚乙烯醇纤维(PVA)作为改性材料,通过试验研究了不同PVA体积掺量对EPS混凝土的流动度、吸水率、力学性能、导热系数、干缩以及抗冻性的影响,探讨其改性机理。结果表明,PVA的掺入使EPS混凝土流动度持续降低,但对容重影响不大。与空白样相比,当PVA掺量为0.8%时,吸水率降低了27.7%;28 d抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度分别提升了18.5%、57.1%和50%;在掺量不超过1.2%范围内,拉压比持续增大,PVA对EPS混凝土的抗裂增韧作用显著。其导热系数逐渐降低,混凝土保温隔热性提高。综合PVA对EPS混凝土性能的影响规律及机理分析,确定最佳掺量为0.8%。

深基坑开挖对邻近通道影响的实测及数值分析

【目的】研究基坑开挖对邻近通道的影响,为邻近通道基坑开挖工程的设计与施工提供参考。【方法】以重庆某周围存在邻近人防洞通道的岩质深基坑工程为例,通过数值模拟和现场观测,研究土岩组合地层基坑与通道变形、通道拱脚推力及围岩破坏模式的关系。【结果】邻近通道会改变地表最大沉降点位置,土岩组合地层中地表沉降主要与基坑的水平位移和通道沉降有关。通道与基坑之间围岩间壁厚度较大时,隧洞破坏来自于拱顶;间壁厚度较小时,隧洞破坏来自于侧壁。由于受连续介质及隧道几何形态的影响,围岩会改变位移场传递的方向,通道主要表现为横向变形。【结论】邻近通道会增加基坑的水平位移与沉降,通道的破坏方式与间壁岩体厚度有关。

小变形下螺栓法兰连接结构的静刚度非线性特性

通过理论分析与接触耦合,材料/几何非线性计算相结合,研究了螺栓-法兰连接结构的静刚度非线性特性。将螺栓-法兰连接结构抽象为一个力学元件;单轴拉伸时,荷载-位移曲线分为预压力释放段、弹性段和局部塑性段;而单轴压缩时,荷载-位移曲线不存在预压力释放段。特别地,同时对比拉伸与压缩荷载-位移曲线时,发现荷载-位移曲线表现出强烈的拉压不同刚度非线性特性,拉压不同刚度往往相差1～2个数量级。此外探讨了法兰厚度、预紧力等主要设计参数对拉压不同刚度的影响,指出拉刚度主要由法兰弯曲刚度而非预紧力控制。连接结构拉压不同刚度对整体结构动力特性有重要影响。本研究对航空航天结构动力学模型简化与修正有一定参考价值。