带锚固板半灌浆套筒拉伸性能数值分析

为避免半灌浆套筒连接件因黏结滑移产生的连接件失效,提出一种将锚固板应用于半灌浆套筒中的方式,以提高半灌浆套筒连接件的可靠性及力学性能。采用ABAQUS软件,考虑钢筋与灌浆料之间的黏结滑移及灌浆料塑性损伤情况,设置不同直径钢筋、有无锚固板的有限元模拟试件组,采取位移加载方式对试件组进行单调拉伸。结果表明:同一直径下,随着钢筋锚固长度增大,钢筋-灌浆料之间黏结强度增大,半灌浆套筒连接件伸长位移减小;同一锚固长度下,随着钢筋直径增大,钢筋-灌浆料之间相对滑移增大,半灌浆套筒连接件伸长位移增大,同时,增加锚固板后限制效果也更明显;增加锚固板避免了钢筋锚固长度≤8d(d为钢筋直径)时的钢筋拔出破坏形式;无锚固板连接件的钢筋-灌浆料界面的黏结作用范围有限;锚固板发挥承压作用,远离荷载端一侧的钢筋应力显著减小。因此,可以考虑通过带锚固板的方式增加半灌浆套筒连接件的性能。

硬度匹配对轮轨滚动接触疲劳损伤行为的影响规律研究

随着我国铁路的高速发展,轮轨在服役过程中的疲劳损伤问题愈加突出,因此,本工作利用MJP-30A滚动磨损与接触疲劳试验机研究轮轨滑差率、轮轨硬度比对滚动接触疲劳裂纹发展的影响。结果表明:滑差率较小时,疲劳裂纹较短,且裂纹沿着表面小角度扩展;滑差率大时,切向力增大,表层裂纹会被磨掉。循环转数小时,裂纹均停留在试样表层,扩展不明显;循环转数过大时,枝裂纹扩展相互连接形成网状。对比不同硬度材料的裂纹扩展试验发现:不同硬度匹配对裂纹扩展有着较大影响,硬度高的材料表面塑性变形较小,裂纹扩展速度慢,裂纹长度、宽度以及深度都较小;硬度低的材料裂纹扩展速度快,裂纹长度、宽度以及深度都有所增加。裂纹在试样中不同深度处的扩展速度有着较大差异,在靠近试样表面的裂纹需要克服的扩展阻力较大,故大多裂纹都停留在塑性变形层区域;一旦裂纹突破至基体区域,裂纹的扩展速度就会急剧增加。

极薄带异步轧制滑移带演化的晶体塑性有限元分析

以单层晶极薄带轧制为研究对象,采用多尺度晶体塑性有限元方法模拟其在拉-压-剪复合应力状态下的宏观剪切带和微观滑移带演化,优化极薄带材轧制工艺。在微观层次上,每个晶粒被离散成若干个有限元单元,且每个积分点采用单晶体本构模型。宏-微观层次模拟的共同特征是滑移带演化高度的各向异性和局部化,微观层次的模拟更加明显。结果表明:新剪切带随轧制区施加额外剪切变形而形成,在拉-压-剪复合应力下,强剪切造成已缩窄的主次剪切带随轧制压下的增大而又扩展。单系滑移带在各变形晶粒内的演化差异很大,存在主次滑移,随压-剪复合应力状态的增强而形成亚滑移带。在拉-压-剪复合应力下,单滑移扩展和叠加形成贯穿晶界的累积滑移带,晶界起到很好的滑移承载和传递作用。

不同变形方式β型Ti-Mo-Fe合金的低周疲劳性能

利用OM,SEM,EBSD和电液伺服疲劳试验机等研究不同塑性变形方式的Ti-10Mo-xFe(x=1,2,3,质量分数/%)合金的低周疲劳性能,分析总应变幅(Δε_(t)/2=0.5%,1.0%和1.5%)和Fe含量对合金力学响应、组织结构和疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:随着应变幅和Fe含量的增加,合金的低周疲劳性能下降。各合金的循环应力响应行为普遍表现为初始循环硬化,随后趋于循环稳定或轻微的循环软化,直至断裂失效。Ti-10Mo-1Fe合金的塑性变形由{332}〈113〉孪生主导,随着Fe含量的增加,合金的塑性变形方式向位错滑移转变。低应变幅下Ti-10Mo-1Fe合金疲劳源区孪晶数量较少,沿裂纹扩展方向孪晶数量逐渐增加;高应变幅下近断口区域出现大量孪晶。Ti-10Mo-1Fe合金中孪晶的大量产生及交割将晶粒内部分割成网状组织,从而起到细化晶粒的作用,有效释放应力集中并延缓疲劳裂纹的萌生。同时微裂纹扩展至孪晶界附近时发生裂纹偏折,合金中大量的孪晶界有效延长疲劳裂纹扩展路径。

自然时效态2198铝锂合金板材各向异性晶体塑性有限元模拟

基于电子背散射衍射(EBSD)数据建立了自然时效态2198铝锂合金板材的晶体塑性有限元模型,并利用控制变量法研究了5个塑性基本参数(初始硬化模量、应变率敏感系数、参考应变率、初始临界分剪切应力和饱和流动应力)对塑性变形行为的影响,通过引入代价函数,并对各个塑性参数进行优化,最终得到了能够描述自然时效态2198铝锂合金板材各向异性的塑性参数,所预测的沿RD和TD方向的应力-应变曲线与试验结果符合较好。通过晶体塑性有限元法,预测了自然时效态2198铝锂合金板材单向拉伸过程中晶体取向演变与12个滑移系对塑性变形的贡献。发现(111)[10-1]滑移系对自然时效态2198铝锂合金板材单向拉伸的塑性变形贡献最大。沿RD方向拉伸时,自然时效态2198铝锂合金板材出现强烈的[011]//TD织构。

含冷却孔镍基合金次级取向效应的应变梯度晶体塑性有限元研究

单晶镍基合金具有优异的耐高温、高强、高韧等性能,这些力学性能受制造过程引入的次级取向和冷却孔的影响.已有研究大多关注单孔薄板的变形机理和力学性能,而工程中应用的往往是多孔薄板,当前亟需阐明多孔的塑性滑移带变形机理、次级取向效应以及冷却孔引起的应变梯度效应.文章采用基于位错机制的非局部晶体塑性本构模型对含冷却孔镍基单晶薄板的单拉变形进行了数值模拟.此模型基于塑性滑移梯度与几何必需位错的关系引入了位错流动项,因此可有效刻画非均匀变形过程中的应变梯度效应.为了全面揭示含孔镍基薄板的次级取向效应,系统研究了[100]和[110]取向(两种次级取向)下镍基薄板的单拉变形行为,并重点探究了在两种次级取向下冷却孔数量对薄板塑性行为的影响.此外,还分析了镍基合金板变形过程中各个滑移系上分切应力变化、主导滑移系开动以及几何必需位错密度的演化过程,并讨论了塑性滑移量及其分布特征对不同次级取向镍基合金板强度的影响.研究表明,单孔和多孔的[110]薄板抗拉强度均低于[100]薄板,多孔薄板的塑性变形过程比单孔薄板更为复杂且受次级取向影响更大,并且发生滑移梯度位置主要位于冷却孔附近以及塑性滑移带区域.研究结果可为工程中镍基合金的设计和服役提供理论指导.

桃园煤矿综采工作面过断层巷道注浆加固技术研究

为探究工作面过断层顶板破碎、难以管理且易造成冒顶的问题,以桃园煤矿Ⅱ1044综采工作面为工程研究背景,通过采用FLAC3D数值模拟软件模拟工作面向断层推进,研究当工作面推进到不同位置时的垂直应力分布规律、塑性区演化规律、断层滑移量,并据此制定科学有效的过断层技术措施和安全措施。研究表明:当工作面距离断层40 m时,断层处应力约20 MPa,断层处的塑性区已经达到直接底,同时工作面顶底板塑性区范围变大,围岩破坏严重,底板破坏深度可达47.2 m。随着工作面向断层处推进,断层将被完全破坏。因此,当工作面距断层40 m时,开始注入马丽散进行加固,在工作面25—55支架处注水泥浆加固,注浆后工作面支架压力基本稳定。

考虑位错硬化效应的P92钢晶体塑性模拟研究

基于晶体塑性理论,建立了考虑位错硬化效应的P92耐热钢晶体塑性有限元模型。应用模型模拟了P92钢在拉伸过程的塑性变形行为,进一步探究了不同滑移系开动对塑性变形的影响。结果表明:P92钢变形后应力应变、位错密度和形变储存能呈现不均匀分布,证实晶粒发生不均匀的塑性变形。其中位错运动是塑性变形的载体,在晶界处存在位错塞积导致应力应变集中和形变储存能升高;同时塑性变形受滑移系开动的影响,对比模型在不同滑移系统开动下的拉伸曲线,得出{110}<111>作为主滑移系统在单轴拉伸变形过程中起决定性作用。

中厚板材边部氧化铁皮破碎的研究与控制

通过对缺陷位置的氧化铁皮进行金相以及EDS分析,从晶体学角度对板面氧化铁皮高温塑性变形过程中异向位错滑移产生的破坏应力进行研究,确定氧化铁皮破碎缺陷主要产生于精轧阶段。在精轧阶段采取提高终轧温度、减小道次变形量、加快轧制速度的措施可以有效减少此类缺陷的发生。

Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金在压缩变形中的滑移系激活规律和塑性变形不均匀性

为了定量和统计地了解高性能铸造Mg-10Gd-3Y-0.5Zr(质量分数,%,GW103)合金在室温单轴压缩变形中滑移系的激活规律和塑性变形不均匀性,对时效状态的该合金进行详细的滑移迹线分析和基于取向差的电子背散射衍射(EBSD)分析。在2%塑性应变后,根据鉴别的滑移迹线的相对比例,激活的滑移模式首先为基面滑移(73.3%),其次是柱面滑移(15.8%),然后是二级角锥面滑移(6.9%),最后是一级角锥面滑移(4%)。尽管大多数激活的滑移系表现出较大的施密特因子(m)值(>0.3),但值得注意的是,一些硬取向(m<0.1)的滑移系也被激活。对于大多数表现出极大几何必需位错(GND)密度的晶界,至少满足以下条件之一:晶界取向差角(GBMA)较大;相邻晶粒间特定滑移模式m_(max)之差较大。晶粒的塑性变形不均匀性(GND密度的大小/分布)与是否能观察到滑移迹线无关。晶内取向分布(GOS)和/或平均GND密度与m_(max)(对于特定滑移模式)没有明显的相关性。

节理倾角及组数对铁路隧道围岩稳定性的影响

我国西南地区崇山峻岭、地质构造条件复杂多变,岩体内部节理、片理、层理发育。隧道穿越节理发育围岩时,极易引发围岩大变形、掌子面失稳坍塌、钢架变形扭曲、初支掉块和二次衬砌开裂等工程灾害。为了分析节理对隧道围岩稳定性的影响规律,依托玉磨铁路西双版纳隧道,利用ABAQUS建立计算分析模型,得到不同节理条件下围岩塑性破坏特征。(1)节理对称分布时,节理屈服、围岩塑性应变呈现出对称分布于拱部、两侧拱肩和仰拱两侧区域的特点。(2)节理倾角较陡时,岩体性质是影响主控因素;节理倾角较平缓时,围岩发生沿节理面的剪切滑移破坏,节理是围岩整体发生塑性破坏的主控因素;当节理倾角为60°或120°时,围岩的塑性应变最大,最大塑性应变为0.197。(3)当节理倾角为90°时,围岩及节理屈服区域主要沿着节理方向垂向分布,且影响范围深入地层中。(4)2组节理条件下造成围岩塑性破坏的主要原因是节理面的塑性屈服;当节理倾角组合为60°+90°时,围岩的塑性应变最大,最大塑性应变为0.521。

基于极限平衡理论与有限元强度折减法的某涉水高边坡稳定性分析

该文以深圳某大型涉水高边坡为研究对象,将极限平衡法和有限元强度折减法原理相结合,从边坡稳定性角度出发,应用理正及有限元软件分别对开挖边坡整体抗滑稳定性和局部面层塑性破坏进行计算分析。研究结果表明,原始边坡安全系数大于规范允许值,边坡防护结果符合稳定性要求,但边坡浅层面在地应力卸荷作用下仍会产生破坏问题,因此,采用锚杆框格梁支护结构来减少边坡面层卸荷崩解破坏对工程安全造成的影响,支护后边坡稳定系数为1.47,满足规范允许值要求。利用圆弧滑动极限平衡法对开挖边坡进行多断面整体稳定分析的同时,采用有限元软件对边坡典型断面的护坡结构进行设计,能够更为全面、准确、快速地分析大型边坡工程的整体抗滑稳定性,并满足局部稳定安全要求,可为类似工程提供借鉴。

镁合金变形的晶体塑性有限元分析

晶体塑性理论已被广泛应用于现有的有限元分析中,从微观角度来模拟和预测晶体材料的宏观各向异性力学行为及塑性变形过程中织构的演化与发展。现有的晶体塑性理论框架核心主要基于由滑移引起的塑性变形机制,在预测由滑移和孪晶引起塑性变形的材料力学响应方面还不够完善。本文以具有密排六方(HCP)结构的变形镁合金塑性变形过程为例,综述了以滑移和孪晶为核心的晶体塑性理论的理论研究和应用现状,重点评述了现有孪晶的数值实现方法,并预测了相应理论的发展方向。

复杂受力状态下岩体抗滑移空间稳定性分析

岩体失稳的临界滑动面的形状在具体工程中往往较难确定 ,一般的方法仅从平面上来考虑滑动面形状 ,现在三维弹塑性有限元计算基础上引入动态规划理论来解决在复杂受力状态下岩体的总体稳定性分析 ,确定各个剖面的滑面形状 ,从而判断总体空间滑面的形状 .采用有限元与动态规划相结合的方法 ,可以在不同工期分别计算岩体的稳定性 。

基于摩擦滑动的峰后断续灰岩力学特性的研究

利用MTS815 Flex Test GT电液伺服岩石力学试验系统对完整灰岩及断续(裂隙、断裂)灰岩进行三轴压缩试验,研究不同围压下完整灰岩及断续灰岩的强度及变形特征。基于试验结果建立断裂灰岩圣维南体力学模型模拟岩石破裂形成断续结构后失稳摩擦滑动,在此基础之上,采用单结构面理论研究限定其发展的条件。试验结果表明:完整灰岩及断续灰岩试样峰前弹性模量随围压的增大并没有产生明显的变化,且裂隙灰岩峰前弹性模量与完整灰岩基本一致;完整灰岩表现为低围压下的脆性向高围压下的塑性破坏转化的变形特征,而裂隙灰岩在不同围压条件下均表现为塑性破坏,断裂灰岩则表现为理想弹塑性变形;完整灰岩及断续灰岩峰值强度都随着围压的增大而增大,相同围压下裂隙灰岩强度低于完整灰岩强度,但相差不大,循环加载对断裂灰岩强度影响较小;灰岩破坏形成断裂结构后,破裂面间的摩擦决定断裂灰岩承载能力,当破裂面剪应力超过摩擦力时,将发生塑性滑移,通过增大围压可以增强破裂面间摩擦进而提高断裂灰岩承载能力,抑制塑性滑移。

抽水作用下先存断裂活化滑移机制研究

一些规模较大的地裂缝往往是在断裂构造的基础上先初步形成,然后在抽水作用下加剧活动,但是具体的作用机制是很复杂的。本文利用弱面破坏和滑移控制理论对先存断裂在抽水过程中的活化和加剧发展的机制进行了分析。结果表明由于先存断裂弱面的存在,岩土体中的应力场及变形破坏模式都发生了明显的变化,当抽取地下水时,水位下降引起的应力扰动,导致含断裂面的岩土体的平衡被破坏,使得上盘岩土体产生沿断裂面的滑移,从而加剧了地裂缝的活动。这一认识与以往认为地裂缝是差异固结沉降为主要控制因素的看法是有所区别的,进一步完善了抽水作用下地裂缝形成和发展的机理。

条形粗糙基础极限承载力求解与误差分析

利用滑移线法计算了粗糙条形基础极限承载力,计算时考虑了土的黏聚力c、内摩擦角φ和土体重度g的共同作用,避免了对破裂面形状的人为假定,并满足所有边界条件。将数值计算结果与其他学者的解答进行了对比,证明了解答的准确性。分析了地基承载力系数N_γ的影响因素,证实了N_γ除了与地基摩擦角φ有关外,还与超载比l有关。绘制了不同j值下N_γ随l的关系曲线,给出了N_γ的拟合公式,计算结果表明拟合公式的误差在±4%以内。最后对传统叠加方法计算承载力与精确解之间的误差进行了计算,总结了不同j值时误差e随l的变化规律,发现叠加计算结果比精确解小,且最大误差出现在l介于0.1-1之间。

弹性金属塑料瓦推力轴承的滑移问题研究

本文对流体力学的经典雷诺方程中固液界面无滑移假设对于弹性金属塑料瓦的适用性提出疑问,从理论上论证在一些表面能低的聚合物表面存在滑移的可能性,并进行对比实验,实验证明在聚四氟乙烯与润滑油的界面上存在滑移现象,发现滑移是在剪切速率和油膜厚度达到一定值才出现的,滑移速度随着转速的提高和膜厚的减小而增大.在分析以聚四氟乙烯为表面的弹性金属塑料轴瓦的润滑机理时,应当对雷诺方程进行修正,计人滑移因素的影响.

可压缩材料平面应变滑移线应力方程的两种推证方法

本文采用两种方法推导出了可压缩材料平面应变滑移线的应力方程，所得结果一致。结果表明：在平面应变条件下，可压缩材料内的两族滑移线不是正交，而是随着平均应力的不同而变化；

单晶体塑性滑移有限变形下的应力计算

为了探讨和发展单晶金属材料的非弹性有限变形分析方法,提出一种单晶体各向异性弹塑性分析的计算格式.该方法是一种以初始构形为变形计算参考构形的描述方法,它对单晶体塑性构形的演化用增量计算以跟随加载路径,而在应力计算时在卸载构形的基础上用Hencky对数弹性应变来计算总量的应力以保证计算的稳定和收敛;通过求解满足瞬时屈服条件和应力与弹性应变关系的广义胡克定律的非线性方程组来搜索激活滑移系.