深中通道钢壳-混凝土组合沉管浇筑变形研究

深中通道沉管管节采用钢壳-混凝土组合结构形式,通过向空钢壳浇筑混凝土预制而成。为评估沉管管节施工后的整体变形,建立了热-结构顺序耦合的分析框架,基于ANSYS APDL及UFPs二次开发模块,分别建立了考虑水化度、日照辐射、大气温度变化的精细温度场模型和考虑混凝土硬化及收缩特性的结构分析模型。通过对足尺管节的温度及应变模拟结果与监测数据的对比,验证了有限元模型的可靠性。在此基础上,分析了日照辐射、大气温度变化等对于管节温度场的影响,同时分析了管节的整体变形模式,以及温度效应、混凝土收缩及自重三种因素对管节整体横向、纵向及竖向变形的影响。结果表明:管节施工过程的温度场表现为时变和空间分布的特征,格仓边部温度受外界气温变化和日照辐射的影响存在周期性波动,而格仓中部温度峰值主要受混凝土自身水化放热特性的控制;管节最终表现为顶板横向及纵向内收,竖向下挠,底板横向及竖向变形不显著;太阳辐射对于结构温度场影响较日气温变化更显著,建议在混凝土温度峰值预测中予以考虑,而日气温变化可采用日平均气温值予以简化;温度效应及材料收缩对管节横向及纵向整体变形影响显著,自重因素导致的变形在横向及纵向的比例为44.3%、11.7%,而在竖向所占比例达92.5%,因而温度效应及材料收缩在管节横向及纵向变形分析中不可忽视;该分析方法可适用于大体积混凝土等结构的温度效应的预测和评估。

农用柴油机钢活塞销孔-销的摩擦副润滑特性分析

为解决钢活塞销孔-销摩擦副因同种材料摩擦配副问题以及钢材密度大和导热性能差所带来的润滑特性差的问题,该研究以D25TCIF农用柴油机钢活塞为对象,建立钢活塞连杆组传热模型和热弹性流体动力学模型,并开展钢活塞温度场测试试验与仿真验证。结合单因素扫值法和Box-Behnken多因素优化算法分析了销孔轴承间隙、销孔表面粗糙度和销孔指数型线内外半径增量变化对销孔轴承润滑特性的影响。结果表明:销孔结构对轴承的润滑特性有很大影响,销孔指数型线内半径增量的影响最大,而外半径增量的影响较小。最优参数组合为销孔轴承间隙0.021 mm、销孔表面粗糙度0.798μm、销孔指数型线内半径增量0.008 mm、销孔指数型线外半径增量0.010 mm,此时预测的最小油膜厚度为0.979μm;最大粗糙接触压力为249.406 MPa,与该方案下仿真值的相对误差小于5%。该研究优化方法效果好,且预测准确,可为后续的钢活塞销孔结构设计提供理论依据。

外海钢壳沉管隧道接头防腐施工技术研究与应用

深中通道于国内首次大规模采用了钢壳混凝土形式沉管,其施工工艺、质量控制重点不同于传统钢筋混凝土沉管,在海洋环境影响下,钢壳的防腐施工是保证钢壳沉管主体耐久性的关键之一。沉管前后端因施工过程中多种影响因素限制,沉管内部对接处的前后4 m范围为沉管防腐涂层易损区域,为保障沉管的防腐性能,需于沉管内相关前置工序完成后进行二次修复补涂。较陆地厂内涂装,二次涂装面临着高温高湿以及施工频繁交叉的作业环境,针对上述条件,在厂内防腐施工基础上改进了施工工艺及施工机具的配合方式,经现场实践证明,施工质量及效率均取得良好成效。

核电厂应急柴油机橡胶膨胀节破裂原因分析

针对核电厂应急柴油机冷却水回路橡胶膨胀节破裂问题,采用宏观与微观检查、成分分析、力学性能测试、化学分析等技术手段,探究了其失效机制。结果表明,该橡胶膨胀节材料选择存在一定问题,内层丁腈橡胶材料在较高温度下的含乙二醇冷却液中长期使用,产生了溶胀与渗入问题。乙二醇与钢丝编织层直接接触而出现腐蚀,最终导致橡胶膨胀节在内部压力下发生破裂。

钢壳陶瓷涂层排气道对风冷增压柴油机性能的影响

对排气道采用隔热措施后，使通过排气道散向气缸盖的热量减少，从而降低气缸盖的热负荷和热应力，达到增加标定功率的目的．描述了钢壳陶瓷涂层排气道气缸盖的设计与铸造工艺、气缸盖的热冲击试验和温度测量、单缸机性能考核试验．在国产ＢＦ８Ｌ４１３Ｆ风冷增压柴油机（Ｄ＝１２５ｍｍ，Ｓ＝１３０ｍｍ）上进行隔热气缸盖与原机气缸盖的性能对比试验．试验结果表明，采用陶瓷隔热后，整机功率从２３５ｋＷ增至２５４ｋＷ，增加８．１％，缸盖温度却比原机低１０℃．

钢桥全桥全壳单元模型的空间计算方法

文章指出现有钢桥结构计算方法存在不能准确反映桁架杆件之间和杆件与桥面之间的连续性能、忽略桁架杆件横向尺寸效应等问题，分析全壳单元模型对常用钢桥结构的适用性，提出建立与实现大跨钢桥全桥全壳单元模型的方法，同时分析指出这一结构分析计算新方法所具有的通用性。

非调质钢曲轴的开发和应用

本文介绍了非调质钢(49MnVS3钢)曲轴与调质钢(S53C钢)曲轴的显微组织、力学性能和疲劳性能对比试验结果,选定49MnVS3钢作为柴油机曲轴用材,并逐步投入批量生产,产生了巨大的经济效益。

船用柴油机轴瓦巴氏合金离心浇注工艺优化

分析目前大功率低速船用柴油机轴瓦的巴氏合金浇注技术难题和常见质量缺陷,通过对巴氏合金浇注工艺技术及浇注后变形规律进行研究,对浇注工艺进行改进和优化,确保轴瓦合金层具有均匀的金相组织、较高的结合强度、足够的承载能力、以及良好的力学性能,达到大功率低速船用柴油机专利公司的要求,获得生产许可认证。

钢波纹管涵洞的薄壳效应

从旋转对称壳基本理论着手,总结发现工程计算法、解析法等均不适用竖向受力的涵洞工程。根据试验数据用有限元法分析了钢波纹管涵洞大应变与小应变问题,得到两者的结果非常接近,完全可以采用小应变方法进行分析。针对工程现场采用的反开槽回填法施工,建立了有限元力学分析模型,采用底面约束所有位移和扭转自由度、管两侧立面施加水平位移约束、顶面施加荷载、其余面自由的边界条件,施加竖向汽车荷载进行分析。结果表明,该模型得到的计算结果和现场实测值拟合良好,说明该法是可行的,所得的结论是可靠的。

高速柴油机曲轴稀土离子氮碳共渗工艺

在不同温度、时间、气压及稀土含量下对42CrMoA钢进行了稀土离子氮碳共渗工艺试验,测定了不同工艺参数下表面强化层的硬度、厚度,并对比了稀土离子氮碳共渗工艺与其它表面强化工艺处理后的磨损性能和弯曲疲劳强度等力学性能。结果表明,5%RE、520℃×2h、1.05kPa气压为该工艺的最佳参数,42CrMoA钢制高速增压柴油机曲轴用该工艺处理后,强度、硬度和厚度等指标均能满足其使用性能要求。

240/275系列柴油机钢顶铝裙组合活塞裂损分析及解决对策

240/275系列柴油机钢顶铝裙活塞在铁路机车提速、重载后出现了活塞裙裂损事故,严重损害了活塞的寿命和可靠性。针对这一问题,开展了一系列研究和试验工作:以可靠性理论为指导,进行了活塞失效模式分析;创建了基于接触的组合活塞、活塞销、连杆的传力模型并进行了多方案有限元数值仿真;找到了原型活塞失效原因,研制并批量生产了新结构钢顶铝裙活塞。新结构活塞运用情况良好,相当数量的活塞经受住了机车走行60万km以上的考核。

3100QB型柴油机振动测试与分析

针对3100QB柴油机的离合器壳在高速行驶工况易出现径向开裂现象,通过各试验工况下的多测点测试及幅值谱的振动分析,找出了3100QB柴油机自身的振动力源及导致离合器壳开裂的主要原因,并提出现有条件下减振的有效技术与措施。

MC/MC-C系列船用柴油机主轴承结构优化及其管理

此文首先分析了船用柴油机主轴承的工作条件、要求及其结构形式,结合MAN-B&W MC/MC-C柴油机的结构特点,指出新型船舶柴油机主轴承的设计也逐渐采用Sn40Al薄壁轴瓦型式,以提高主轴承工作的可靠性;并重点对目前厚壁轴瓦主轴承所作的一些优化进行研究。然后在分析主轴承常见损坏形式及原因的基础上,对主轴承的维护管理提出几点建议。

基于连续体退化组合壳单元的连续箱梁非线性分析

提出了一种用于预应力混凝土箱梁非线性分析的单元模型,此模型可以方便的模拟结构中存在的普通钢筋、预应力直线钢筋和预应力曲线钢筋。将分层壳单元和大变形杆单元相组合,编制了钢筋混凝土三维非线性分析有限元程序。非线性分析方面考虑了材料和几何非线性,采用TL列式描述几何非线性行为,材料非线性分析包括弹塑性变形、混凝土的开裂和压碎等等。本文提出的单元模型较好的解决了预应力混凝土箱梁分析时曲线配筋模拟的问题。最后给出了2个算例,计算结果与相关软件和试验数据吻合良好。

柴油机尾气负压钻井中的腐蚀行为研究

柴油机尾气负压钻井属气基欠平衡钻井,具有保护油气层和提高钻井速度等优点,但柴油机尾气成分复杂对石油管材可产生不同程度的腐蚀。为此,模拟柴油机尾气环境,考察温度、压力和流速对S135钢的动态液相、动态气相平均腐蚀速率及局部腐蚀速率的影响,并对腐蚀产物形貌和成分进行了分析。结果表明,相同条件下动态液相中的平均腐蚀速率和局部腐蚀速率远大于动态气相;随温度升高,腐蚀速率先增大然后降低;随压力或流速的增大,腐蚀速率升高。柴油机尾气环境可引起井下石油管材的严重腐蚀,该技术不适合于产水气井和高压气井。

应用三维有限元法分析烧瓦对曲轴的影响

针对连杆轴瓦烧损情况，研究烧瓦对曲轴的影响。采用三维有限元技术计算曲轴的温度场。研究结果表明，由烧瓦所引起的曲轴故障表现为轴颈表面的微裂纹或裂纹。轻微烧死使轴颈处于回火状态，轴颈材料由于具有回火脆性而使冲击韧性显著下降，冷却后较高的残余热应力导致裂纹的产生。剧烈烧瓦使轴颈部分处于淬火状态，恶劣的淬火条件使曲轴冷却后产生很大热应力，淬火热应力超过材料的屈服极限和破断抗力，导致曲轴产生变形甚至开裂。

斜交连续钢箱梁桥横隔板布置方式研究

研究目的:对于斜交连续钢箱梁桥,正交横隔板有利于荷载横向传递和施工拼接。为简化结构在支点处的构造以进一步优化该横隔板布置方式,本文取消中间墩支点处斜横隔板,在此基础上提出一种新的横隔板布置方式概念,并研究和验证其可行性。研究结论:(1)以某(30+35)m跨斜交连续钢箱梁桥为工程背景,采用通用有限元软件建立了全桥板壳单元模型,计算结果表明,采用本文提出的横隔板布置方式,结构整体受力性能与局部应力均满足设计要求;(2)当斜交角度较小时,横隔板正交布置或斜交布置的结构受力差别不大;(3)通过进一步优化构造措施,讨论了该种新型横隔板布置方式在大箱室和大斜交角的钢箱梁桥上的适用性;(4)本研究结论可为斜交连续钢箱梁的横隔板的设计提供部分理论参考。

船舶柴油机排气管道钢架强度计算

针对船舶柴油机排气管道钢架结构,充分考虑机舱现实情况,采用结构单元模型,建立精确的排气管道钢架整体有限元模型.在均布载荷和非均布载荷下采用ANSYS软件对其进行空间结构静力分析和模态分析.分析结果表明:船舶柴油机排气管道钢架满足设计要求,不需局部加固.研究成果可为船用钢架以及其他类型的大型特种钢结构的强度分析和设计提供依据.

钢顶组合活塞改善柴油机性能的研究

本文阐述了国内首次在小缸径高速柴油机上采用低排热钢顶组合活塞的试验结果及分析。在195柴油机上试验研究结果表明,与铝活塞相比,除了标定高功率少数工况外,油耗率普遍降低1％～5％,噪声降低2～3dB,排放得到改善,振动基本一样。对气缸内参数的分析表明,滞燃期缩短,最高燃烧压力降低,燃烧过程较为柔和。

深井软岩巷道聚丙烯纤维混凝土钢筋网壳复合衬砌研究及工程应用

根据空间壳体力学原理,通过模型试验研究了聚丙烯纤维混凝土钢筋网壳的力学性能及复合衬砌的变形、破坏形态与发展规律。该支护体系的应用,实现了三维钢筋支架与混凝土力学特性在深井破碎性软岩巷道支护中的复杂应力的转化效应,从而达到对深部巷道围岩稳定的控制目标,能有效地支护高地压大变形巷道、跨采动压巷道、冲击地压巷道以及大断面硐室等。