The Geometry of Felix Escrig. Simplified ModellingTechniques for Modular Deployable Structures ofExpandable Frames

This paper catalogues the morphology of modular deployable structures of expandable frames developed by the late Felix Escrig at the University of Seville, Spain. The research describes the geometric logic behind these structures, proposes simplified graphic methods for their design, and outlines their characteristics according to their level of geometric precision, structural stability and deployability. Finally, the paper establishes tools and guidelines for their future development.

内部爆炸作用下20钢柱壳的变形及相变

研究冲击波作用下金属微观组织变化对于理解柱壳结构在高应变率下的变形及破坏极为重要。实验通过对20钢金属柱壳在内部爆炸载荷作用下的爆炸回收碎片截面进行微观分析,探讨冲击波作用下材料的组织演化、相变特征,同时使用有限元方法对柱壳膨胀断裂过程中的热力学特征进行分析。研究发现:20钢柱壳近内表面满足α→ε相变热力学条件的有限深度区域内,α晶粒内可见明显的平行滑移线分布特征;电子背散射衍射揭示了平行滑移线区域内组织碎化,且存在{112}<111>和{332}<113>两种孪晶,同时平行滑移线的碎化组织区域中存在密排六方晶格(HCP)的ε相结构,而试样原始组织及爆炸后除试样壁厚内部(0~3.0 mm)区域外均未见ε相结构残留。分析认为:冲击过程中发生了α→ε相变;相变引发的材料性能改变将可能影响断裂破坏过程;考虑冲击波作用下金属材料动态相变对结构变形与破坏的影响,对这类柱壳变形及破坏的精密物理模拟具有重要意义,有必要开展进一步研究。

自由活塞膨胀机-直线发电机流体仿真与运动分析

为提高自由活塞膨胀机-直线发电机装置的集成度,使用计算流体力学方法,运用动网格技术,分析了气缸内气体的运动情况和活塞的运动特性,并利用正交试验分析了气缸结构参数对活塞运动特性的影响程度。结果表明:气体流经进、排气通口处,气体压力和流速的变化较为明显;气缸通口孔径对活塞速度、位移的影响最大;进气时间、活塞质量、气缸直径对活塞的位移、速度也存在不同程度的影响。

3D混凝土打印进程中柱壳结构的力学性能研究

3D混凝土打印(3DCP)技术由于其快速制造的优势,在过去几十年里得到了迅速的发展。然而,在印刷过程中仍有许多问题需要解决,例如:目前的相关研究尚未建立能准确预测与分析3DCP圆柱壳的力学模型。该文利用Goldenveizer-Novozhilov壳体理论,加入打印进程参数,包括打印速率、打印材料固化特征、柱壳几何特征、以及自重作用影响,对3DCP圆柱壳的两种破坏机理:弹性屈曲和塑性破坏进行了分析,并在此基础上描述了柱壳形直立墙弹性屈曲与塑性坍塌间的竞争关系。参数模型、有限元模拟与已有相关试验的对比结果表明:该文提出的模型可以较好地预测3DCP圆柱壳的失效高度与失效形式,并为找寻最佳打印参数集给予理论指导。

棱锥套N型卷筒涨缩缸防松结构分析与优化

近年来,由于板材深加工行业加工过程中所需的板材如汽车板、家电板等使用的板材表面质量要求提高,对后处理中的拉矫和平整工序提出了更高的要求。针对首钢京唐热轧1580 mm平整机组使用的棱锥套N型卷筒涨缩缸在使用过程中出现的连接部位松脱情况,对松脱部位的防松结构进行分析,多次实验后得出最优方案。通过增加销钉连接和螺纹连接实现卷筒拉杆部位防松,改善钳口板夹紧程度实现空心轴部位防松。该防松方案使卷筒在实际工况中安全稳定,提升平整机组的性能,保证机组平稳运行。

湿陷性黄土地区扩体锚索拉拔试验分析

我国西北地区存在广阔的湿陷性黄土场地,虽然扩体锚索技术是近年来国内外岩土工程界的热点锚索技术,但是关于湿陷性黄土扩体锚索的现行研究较少。文章选择某湿陷性黄土边坡支护工程实例,对3根一组的扩体锚索进行拉拔试验,试验结果表明:扩体锚索在湿陷性黄土中具有较好的适用性,不仅可以节约锚杆材料的使用,而且能够提高其承载力,研究结果可为类似工程基坑支护设计提供参考。

膨胀波纹管技术在大斜度井易垮塌地层的应用

为有效解决PG22井大斜度井段太原组31 m泥岩和55 m煤层互层易垮塌问题,首次在大牛地水平井进行了小尺寸膨胀波纹管技术试验。通过双井径测井、扩眼作业、膨胀波纹管入井、水力膨胀、2次机械膨胀以及磨鞋通径,在最大井斜角为73.69°时成功实现了109.1 m的膨胀管施工。结果表明：试验封闭井段2 877.00~2 986.10 m,全角变化率4.00~9.40°/30 m,创下国内最大井斜条件下最长膨胀波纹管施工记录,实现了膨胀波纹管入井井斜和长度的双重突破,为解决大牛地气田太原组大段泥岩和煤层井壁失稳问题提供了经验。

二氧化碳跨临界循环系统用新型膨胀机的研发

由于传统的人工合成制冷剂对环境的不良影响,环保的自然工质CO2重新兴起。提高CO2跨临界循环系统的效率成为CO2制冷技术发展的一个研究重点。采用膨胀机可以提高CO2跨临界循环系统的效率,使其接近普通制冷系统的效率。在原有单缸滚动活塞膨胀机的基础上,设计并加工了新型双缸膨胀机样机,对其设计过程、运动原理等进行了介绍,并利用CO2跨临界水-水热泵系统对样机进行了性能测试,测试结果显示,在试验工况下,膨胀机的转速为780～1100r/min,其等熵效率的为28%～33%。

烧胀赤泥陶粒的制备

探讨了以赤泥为主要原料制备轻质烧胀陶粒的方法:在入炉温度800℃、烧结温度1 200℃、保温时间10 min条件下用自然冷却和快速冷却方式分别制备出膨胀率160%、吸水率14%、筒压强度2.0 MPa和膨胀率175%、吸水率7%、筒压强度3.2 MPa的烧胀陶粒。赤泥陶粒可以用作环境修复材料和建筑工程材料。

天然气管道不停输带压封堵施工创新技术

天然气管道不停输带压封堵技术可有效避免资源浪费和环境污染,同时还能减少下游天然气用户的经济损失。为此,在比较膨胀筒式带压封堵器和皮碗式带压封堵器的优缺点基础上,选取前者进行了深入的应用研究。为了使该技术在生产实践中更加安全、规范,通过厂房试验、现场试验以及不断地技术改革和创新探索,最终形成了以下天然气管道不停输带压封堵施工创新技术:①将短管与封堵堵盘连体放回原位,解决清管卡球问题;②减小气流压差对膨胀筒就位过程的影响;③缓慢泄压,减少管口对封堵胶皮的剪切作用;④进行压力平衡,减少压差对封堵作业的影响;⑤开孔引气泄压动火施工。应用该项技术,中国石油新疆油田公司2007—2010年共完成了大小封堵52次,封堵压力最高达到3.14MPa,封堵口径达到500mm,节省了天然气放空燃烧和注氮气置换费用,节约资金达千万元。

华北岩溶陷落柱突水的水文地质及力学基础

为了有效预测、预防岩溶陷落柱突水,通过实际资料的水文地质背景分析,以及"厚壁筒"力学模型的模拟,研究了突水形成的基本条件.研究表明,陷落柱的充水受多种条件和因素的控制和影响,适当的水文地质基础是其突水的必要条件,但真正形成突水还必须满足突水的充分条件,即达到或超过力学临界状态,这就决定了绝大部分华北岩溶陷落柱并不充水,一般也形不成突水.

含缺陷厚壁圆管爆轰膨胀断裂的数值模拟

将金属圆管受到炸药爆轰产物产生的冲击压力简化为直接施加在圆管内壁的压力,通过数值模拟对比分析了计及圆管厚度方向的含缺陷圆管的应力分布影响趋势。结果表明,圆管外表面的缺陷对沿壁厚方向的应力集中影响非常明显,即使只有不到厚度尺寸1/100的微缺陷,圆管最大的等效塑性应变显著增加,甚至可以超出无缺陷时数十倍。这种应力分布造成了圆管从外表面宏观可见裂纹产生到完全贯穿长达十余微秒的断裂过程,从而影响到圆管膨胀断裂实验获得的损伤参数定义的有效性。

CO_2跨临界循环双缸滚动活塞膨胀机的设计与分析

二氧化碳跨临界循环需要利用膨胀机回收功以提高循环效率.在单缸滚动活塞膨胀机的基础上,提出了双缸滚动活塞膨胀机,分析了进气控制结构,进气管中余隙容积的存在会损失一部分膨胀功;分析了两缸内工作腔的吸气、膨胀、排气过程;在一定工况下,设计了双缸并联滚动活塞膨胀机;根据设计的结构参数进行了运动分析和受力计算.上下两缸的活塞与滑板之间的摩擦力以及活塞上的气体力是平衡的,只需要平衡惯性力矩即可.

湿陷性黄土铁路路基原位浸水试验研究

在湿陷性黄土铁路路基试验段,运用大型原位浸水试验,研究路基浸水后柱锤冲扩桩和挤密桩地基的浸水规律以及地基土湿陷对路基沉降的影响。研究结果表明：柱锤冲扩桩和挤密桩地基分别在浸水60和50d时,浸水附加沉降发生突变;浸水约19 d浸润角达到最大,因此路基坡脚附近因降雨或其他原因形成的积水滞留时间不应超过19 d;浸水87 d柱锤冲扩桩路堤的沉降量为1.7-5.1 mm,挤密桩为26.2-51.3 mm;长时间持续浸水后柱锤冲扩桩路堤的总沉降量仅为3.8-7.4 mm,而挤密桩路堤的总沉降量则高达62.3-103.1mm,因此在实际工程中,一定要加强挤密桩路段的防排水措施,避免局部积水,以保证行车安全;未处理湿陷性黄土地基的浸润角为38°-42°,故建议在湿陷性黄土地区修建铁路时,距路基坡脚一定范围内不能有鱼塘、水池等长期积水设施。

微缺陷对圆管膨胀断裂的影响

通过理论和数值模拟分析了缺陷方向和位置对圆管膨胀破裂的影响,采用微缺陷研究方法进行了新的懈释。采用含微缺陷的圆管模型探讨了微缺陷对圆管膨胀断裂影响.表明微缺陷将加速圆管径向扩展和剪切扩展相互贯通的过程。分析了实验获得的膨胀断裂应变与作为材料基本参数提供给计算程序的断裂(失效)应变的关系.说明在考虑圆管沿壁厚的破裂过程中,两者不是同一概念.只有将实验获得的断裂应变经过一定的推导后才能作为材料基本参数用于程序计算。

基于SHPB装置的膨胀圆柱管实验技术

采用改进的SHPB实验装置对45钢薄壁金属圆柱管进行了膨胀断裂加载,完成了不同变形程度(覆盖圆柱管整个变形及断裂过程)圆柱管的冻结回收实验。回收样品可用于断裂机理研究分析,通过数值模拟辅助分析和实验数据拟合得到了圆柱管凸起处的径向应变、应变率和环向拉伸应力。通过在圆柱管端粘贴应变片监测断裂信号的方式,准确判断了圆柱管凸起处发生断裂的时间,以及径向断裂应变、应变率和环向拉伸断裂应力,在102～104 s-1应变率范围内,SHPB实验装置可用于研究金属圆柱管膨胀断裂。

跨临界CO2系统用膨胀机的开发与模型分析

为了提高跨临界CO2循环系统的效率,提出了一种不需要吸气控制阀的新型CO2系统用的双滚动转子式膨胀机机构.通过建立相应数学模型,对CO2制冷剂在该膨胀机内部的膨胀过程及主要部件受力状况进行了分析,为该新型膨胀机的后续开发研制提供基础.

国内SEW油套管开发现状

介绍了国内高频焊热轧(SEW)油套管的开发情况,SEW工艺的特点,以及采用SEW工艺开发的API油套管、BSG-80T/TT及BSG-110T/TT高抗挤套管、BX55及BX80膨胀套管的技术特征和产品性能,并对SEW油套管的研发方向进行了展望。

计算最近电压崩溃临界点的实用算法

提出了一种计算最近电压崩溃临界点的实用算法。首先利用直角坐标系下潮流方程的二次性及潮流高低电压解的中点处雅可比矩阵奇异的性质,近似计算最近电压崩溃临界点并将其作为迭代的初值。然后采用牛顿-拉夫逊法直接对最近电压崩溃临界点模型所构成的非线性方程组进行迭代求解。最后通过数字仿真验证了该方法计算精度高,在计算用时上较“主从”迭代算法具有明显的优势。

3种入渗测定方法在崩岗不同土层的应用比较

采用3种不同土壤入渗方法(双环法、环刀法和土壤入渗自动测量系统),研究安溪县龙门镇的崩岗崩壁3个土层的入渗情况及不同入渗方法的差异。结果表明,3种方法得到的入渗速率与入渗时间的关系有一定差异,其中土壤入渗自动测量系统的拟合效果最好;自动测量系统对土壤的扰动极小,也能避免代表性差的问题,结果比较准确,且操作和计算方便,试验周期短,适合野外崩壁土层土壤入渗试验。影响崩岗土层土壤入渗因子主要为土壤机械组成和有机质含量。