新型CFRP索股锚固体系设计及试验研究

为改善CFRP索股锚固体系的锚固性能及CFRP索股受力不均问题,研制了锚具内壁面带凹槽的CFRP索股锚固体系,对其进行了试验测试,分析了锚固体系破坏模式、荷载-位移、锚固效率、CFRP索股应变变化规律,通过应力变异系数评估了锚具内壁面凹槽设置和预张拉对CFRP索股应力不均匀改善的效果。研究结果表明,锚具内壁面设置凹槽和对CFRP索股进行预张拉能够提高锚固体系的锚固效率,锚固效率可达99%以上;试验观察到CFRP索股存在受力不均现象,引起CFRP索股受力不均的原因主要与CFRP索股长度不一致和粘结介质的剪切变形相关;通过在锚具内壁面设置凹槽和对CFRP索股进行预张拉能够改善锚固体系CFRP索股的应力不均程度,锚具内壁面凹槽深度为2 mm、间距为5 mm,预紧力为10%名义极限荷载时,锚固体系在自由段中点和加载端处的平均应力变异系数分别降低了7.16%、3.86%。

书夹型钢-混组合结构在桥梁加宽中的应用研究

为避免桥梁加宽时下部结构拓宽,减少新旧桥面纵向裂缝及铺装层损伤,提出一种以钢结构立柱及护栏、书夹式钢板、高强度螺栓为主要构件,超高性能混凝土(UHPC)为铺装层的书夹型钢-混组合结构进行桥梁加宽。为评估该组合结构在运营条件下的安全性,以厦门官浔溪大桥加宽工程为背景,通过实桥现场静载试验研究水平荷载作用下书夹型钢-混组合结构的力学性能,并与数值仿真结果进行对比,验证试验结果的可靠性。结果表明:实测结果与数值仿真结果吻合良好;书夹型钢-混组合结构关键部位荷载~位移曲线、荷载~应力曲线呈线性变化,钢结构最大拉应力约为材料屈服强度的75%,整体结构处于弹性工作阶段;螺栓预紧力有效减少了高强度螺栓的直剪作用,降低了剪切疲劳破坏风险;采用书夹型钢-混组合结构进行桥梁加宽可有效避免下部结构拓宽,改善新旧桥面纵向裂缝及铺装层损伤,具有较好的加宽效果。

纯电汽车电池仓安全性分析

随着纯电汽车续航里程不断增加,电池仓能量密度被提高,其尺寸也被增大。而压铸工艺无法满足大尺寸电池仓的生产,有必要对电池仓进行分体生产。为检验分体后电池仓的安全性,采用HyperMesh建立某动力电池仓下壳体分体后的电池盒前侧板有限元模型以及对其进行前处理,模拟电池盒前侧板装配在车架上承载电池模组的工作状态;然后基于Optistruct对其进行约束模态分析、不同行驶状态下静力学工况分析以及锂电池组高温工况下热变形热应力分析,以验证电池盒前侧板的动静态特性。最后采用LS-DYNA模拟电池盒前侧板在1 m高处倾斜5°进行跌落试验,以验证其抗冲击性能。结果表明,电池盒前侧板在约束模态分析、静力学工况以及高温工况均能满足安全标准及强度要求。在跌落模拟试验中电池盒前侧板局部区域集中分布的等效应力大于材料屈服强度,需要增加该区域的壁厚,从而提高刚度。

预制T梁存放超期使用的决策分析

40 m预应力混凝土预制T梁长时间存放产生上拱,通过单梁静载试验,实测梁体结构变形、应力及裂缝情况,验证T梁结构强度及刚度,为超期存放预制T梁的使用决策提供依据。

不同工况下燕尾榫节点力学性能分析

为探究不同工况对燕尾榫节点力学性能的影响,以清工部《清代工程则例》及《中国古建筑木作营造技术》为权衡标准,以其他学者的木材材性试验结果为参照,基于ABAQUS有限元软件对清代燕尾榫进行了拟静力荷载数值模拟,探究了榫头平面外不同转角、不同材料、不同柱端轴向荷载、不同荷载位置对燕尾榫节点力学性能的影响。结果表明:1)燕尾榫卯的滞回曲线均呈“倒Z型”。2)燕尾榫节点处的最大弯矩在枋体侧向转角为0°、1.41°、2.82°时分别为0.896、0.914、0.979 kN·m。当柱顶的轴向荷载从0增加至50 kN时,燕尾榫节点的双向最大弯矩分别从0.896、0.523 kN·m变为2.680、5.129 kN·m。双向屈服弯矩分别从0.823、0.473 kN·m变为2.366、4.172 kN·m。当柱顶轴向荷载由50 kN增加至100 kN时,双向最大弯矩、屈服弯矩变化值均不超过1%。3)枋侧施加0、25、50 mm水平位移时对应的燕尾榫节点峰值粘滞阻尼系数分别为22.05%、28.50%、29.38%。

基坑水平内支撑下桩基施工超前试桩技术

某深基坑工程支护结构采用排桩+三道双层水平预应力鱼腹式钢支撑体系,由于基坑内大量水平支撑构件的存在,导致桩基施工前试桩作业因空间限制无法正常施工或工期拖延。针对这一施工难题,论文结合工程案例,对施工顺序进行了创新优化,采取在首道水平内支撑安装前施工桩基试桩的方法,并通过一系列试验进一步论证了超前试桩技术的可行性与适用性,以期为桩基施工提供思路和参考。

35 T敞顶箱专用卷钢座架静态荷载强度检测及冲击试验

以35 T敞顶箱为例,在通过soildworks机械设计软件对CRTZJ01型卷钢座架进行造型并对其受力进行理论分析的基础上,进行卷钢座架的静态荷载强度检测和冲击荷载试验研究。试验结果表明:试验前后座架整体状态完好,试验后未发现任何肉眼可见的座架变形、焊缝开焊、座架破损损伤等情况,座架相对于车体无明显位移,因此,35T敞顶箱专用卷钢座架满足卷钢铁路安全运输的要求。

CFG桩复合地基静载试验与数值模拟对比分析

利用FLAC3D对CFG桩单桩复合和四桩复合地基静载试验进行了数值模拟,并与某工程现场实测结果进行对比分析,两者基本一致,同时分析对比了单桩复合和多桩复合下的地基承载力的不同。在此基础上,以四桩复合地基静载试验为例,分析了CFG桩复合地基应力场和位移场特性。模拟分析可以为工程中复合地基静载试验的结果评价确定提供有益的参考。

水泥土搅拌桩处理风积沙地层复合地基静载荷试验数值分析

以榆林地区水泥土搅拌桩处理风积沙地层复合地基工程为背景,基于ABAQUS有限元分析软件,对水泥土搅拌桩处理风积沙地层的复合地基静载荷试验进行数值模拟,并分析风积沙复合地基桩土荷载传递机制及变形特性。结果表明:合理设置褥垫层厚度能有效减小桩顶应力集中,降低桩土应力比。提高褥垫层模量可减小复合地基的沉降,改善其承载性能。设置褥垫层的桩侧摩阻力在桩顶附近出现负摩阻力,随着深度向下快速增加至零,并转为正摩阻力。桩身的附加轴应力在桩顶附近先增加到峰值,然后逐渐衰减。水泥土搅拌桩处理风积沙地基时存在临界桩长。在相同荷载水平下,随着桩长的增加,桩土应力比先增大后趋于稳定,桩侧摩阻力分布随着桩长的增加趋于稳定。按规范设计的风积沙复合地基承载力特征值偏于安全,有较大的富余度。

微型四柱式放顶煤液压支架设计及其适应性

微型液压支架及其测控系统在物理试验中起到至关重要的作用,为更好地结合工程实际,保证试验结果的科学性、准确性和真实性,利用SOLIDWORKS软件对微型支架进行三维建模、运动仿真、强度测试。对液压系统所需元件进行非标设计改造,基于RC模型理念配置完善的液压及测控系统,并对支架力学性能进行了相应的测试。结果表明:微型支架在符合结构和承载特性相似的前提下,通过控制泵站压力并在液压阀的配合作用下可满足试验中可控性以及多变量要求。以MNZF0.2/0.55/0.84微型液压支架及测控系统设计为例,给出了支架结构设计的具体步骤和液压系统的换算公式,阐明了支架设计思路及注意事项。支架强度大,刚度稳定,泵站压力可达到3 MPa以上,远高于试验需求。支架前端梁运动曲线符合双纽线特征,运动轨迹变化范围仅为0.46 mm左右,小于理论上的最优值。支架在初撑、增阻、恒阻和卸压阶段能满足其承载特性及运动要求。经测试,支架工作阻力为168 N,对应的支护强度为0.54 MPa,系统压力仍有较大的富余量。护帮千斤顶采用与立柱相同的液压系统,可对煤壁起到保护作用,其与顶梁组成的支撑体系能够更好地体现支架围岩的耦合特性。研究结果可为支架与围岩耦合相关物理试验单一变量或多变量分析提供借鉴,其与围岩耦合相关试验数据对现场应用具有重要的参考价值。

振动台试验用小尺寸普通叠层橡胶支座性能试验研究

为研究振动台模型试验用小尺寸普通叠层橡胶支座力学性能,设计完成静力试验和振动台试验,分析加载频率、剪应变、压应力以及振动台模拟不同地震动对小尺寸普通叠层橡胶支座水平等效刚度和等效阻尼比的影响。试验数据表明,静力试验下,加载频率在0.02~0.3Hz内变化时,对支座性能影响较小;剪应变由10%增大至250%,水平等效刚度减小,等效阻尼比先降低后趋于基本稳定,剪应变大于100%后,支座性能会发生改变;压应力由0.5σ0增大至2.5σ0,小尺寸普通叠层橡胶支座水平等效刚度呈减小趋势,等效阻尼比呈增大趋势且幅度较大;动力试验下,在弹性范围内,支座水平等效刚度和等效阻尼比随剪应变的增大线性下降,与静力试验数据结果有一定差异,说明直接使用静力试验的数据结果来预估实际小尺寸支座的性能是不准确的。

纵向连接式浮置板轨道疲劳性能试验研究

研究目的:相较于城市轨道交通,市域铁路列车运行速度更快、轴重更大,截至目前,国内市域铁路在时速160 km没有采用钢弹簧浮置板轨道的先例,也没有对其在市域铁路运营条件下的适应性开展过系统研究。为设计研发适用于市域铁路的钢弹簧浮置板轨道,本文通过开展足尺模型的疲劳试验,分析疲劳前后力学性能变化,进而得到纵向连接式钢弹簧浮置板轨道静刚度及应力应变的变化规律。研究结论:(1)疲劳后浮置板垂向位移整体呈下降趋势,200万次疲劳后其位移平均值减小2.90%,500万次疲劳后其位移平均值减小4.78%;(2)疲劳后浮置板静刚度呈增大趋势,疲劳前、200万次疲劳后和500万次疲劳后,浮置板静刚度分别为185.02 kN/mm、189.11 kN/mm、192.49 kN/mm;(3)浮置板表面中线上应变测点位置的应变在疲劳试验后呈现增大趋势,200万次及500万次疲劳试验后其最大应变值较疲劳前分别增大19.21%和17.70%;(4)浮置板表面边线上应变测点位置的应变在疲劳试验后呈现减小趋势,200万次及500万次疲劳试验后的最大应变值较疲劳前分别减小2.16%和3.11%;(5)500万次疲劳后板缝处混凝土与预制板混凝土粘结界面处于安全状态;(6)本研究成果对于设计研发适用于市域铁路的纵向连接式钢弹簧浮置板结构具有一定参考价值。

大跨径钢筋砼肋拱桥静载试验及有限元分析

为了检测净跨径133 m的大桥现况的整体结构性能和承载能力,对该桥主桥进行了汽车静载试验。静载测试采用6部载重汽车,分成4种工况加载,测算出拱肋截面应变、应力及挠度、桥面挠度、吊杆变形及应力等实测值,与建立有限元模型分析计算出的理论值进行对比,得知应力及挠度实测值均小于理论值,吊杆安全系数大于设计安全系数,桥梁构件强度及刚度均满足设计要求,表明该桥梁满足汽-20、挂-100的设计通行能力。

压力传感器波纹膜片低应力激光焊接工艺

设计了利用激光焊接技术进行波纹膜片焊接的工艺方案,提出了基于正交试验的关键焊接工艺参数优化方法,设计关键焊接工艺正交试验表,完成以焊缝残余应力为评价指标的正交试验。基于正交试验获得的较优焊接工艺参数组合,焊接压力传感器,完成了焊接密封性、拉伸强度和传感器静态性能指标的测试验证。结果表明,较优的压力传感器波纹膜片激光焊接工艺参数组合是激光功率350 W、脉冲频率150 Hz、脉冲宽度1.5 ms、转台转速4200(°)/min;压力传感器焊缝的拉伸强度高达499.60 MPa,具备较好的密封性;焊接波纹膜片后的传感器零点输出提高了17%左右,灵敏度、满量程输出、非线性、迟滞和重复性等指标变化不大,但是非线性、迟滞和重复性比同厂家的同类型传感器改善约1倍左右。正交试验确定的激光焊接工艺能够保障压力传感器的高质量封装应用。

均布荷载作用下密拼缝叠合板受力机理及有限元分析

叠合板密拼缝的存在是改变板件受力传递模式的重要因素。为研究密拼缝对板支反力传递路径的影响,考虑不同长宽比和不同密拼缝数量两个变化参数的影响,设计了6块叠合板试件进行足尺静载试验,其中4块为密拼缝叠合板,2块为现浇板件。试验对试件刚度、挠度、裂缝破坏模态及支座反力分布进行了研究和对比,通过ABAQUS有限元软件运用混凝土塑性损伤模型对试验板件进行校准对比分析。结合试验数据及有限元分析结果,指出了密拼缝叠合板在拼缝处的载荷分布以及拼缝影响下的板件破坏模态。研究表明:双拼缝板的整体破坏形式仍趋于双向板受荷下的破坏形式。总体而言,密拼缝板设计中可运用现行双向板设计原理对板件进行保守设计及计算。

两种新型钢管混凝土格构式风电塔架节点损伤机理对比分析

为寻求更适合钢管混凝土格构式风电塔架的节点形式,设计了两个分体球型节点和两个椭球型节点进行静力试验研究.通过控制球台壁厚的变化,对两种节点的破坏模式、腹杆荷载变形曲线、球台以及球台压板区的应力分布情况进行对比分析,并通过ABAQUS对参数进行扩展.研究结果表明:分体球型节点的破坏模式为球台材料强度破坏与球台压板屈曲破坏;椭球型节点的破坏模式为球台压板撕裂破坏与螺栓螺纹破坏.椭球型节点的极限承载力更高.相对于椭球型节点,分体球型节点应力分布更为均匀,应力极差更小,材料利用率更高,经济性更好.当球台壁厚由6 mm增长至10 mm时,两种节点的极限承载力均明显增长,分体球型节点球台应力水平降低的同时球台压板应力水平显著提高,椭球型节点球台及球台压板应力水平均有较大程度降低.由有限元分析可知:分体球型节点与椭球型节点在球台壁厚分别增长至7 mm与9 mm时,节点的极限承载力对球台壁厚的敏感度显著降低.

市域快线钢弹簧浮置板静载强度试验研究

城市轨道交通以其巨大的社会效益和经济效益在国内得到了迅速发展。同时,它还面临着一些亟待解决的关键技术,如列车提速、列车诱发振动对轨道结构和周围环境的影响等。因此,钢弹簧浮置板受到广泛关注。基于此,设计一种适用于时速160 km市域快线的新型钢弹簧浮置板轨道,通过在实验室开展足尺模型静载试验,研究2倍列车轴重荷载作用下新型钢弹簧浮置板轨道的静载强度和承载能力,包括钢轨和浮置板的变形,浮置板应力及裂缝发展规律。研究结果表明:1)钢轨相对垂向位移随静载增加呈非线性增长,浮置板垂向位移随静载增加呈线性增长,且在650 kN之后增长速率有所提升,双倍轴重750 kN荷载作用下分配梁处钢轨最大相对位移为1.524 mm,浮置板板中最大位移为1.135 mm;2)浮置板受力以纵向应力为主,应力随静载增加呈线性增长,650 kN后,应力变化加剧,达到750 kN时,板边底面纵向拉应力为5.33 MPa,超过C50混凝土轴心抗拉强度;3)荷载达到750 kN时,浮置板跨中底面产生裂缝,最大裂缝宽度为0.14 mm,荷载达到1 100 kN时,最大裂缝宽度为0.28 mm。研究结果表明,新型高速钢弹簧浮置板在不利的支承和加载条件下能发挥良好的承载能力,且具有充足的安全储备空间。

悬挑公路面公铁两用铆接钢桁梁桥次应力分析

钢桁梁设计中常将节点简化为完全铰接状态,但实际节点具有一定约束能力,在杆端会产生一定的次应力。本文以京九铁路赣江南桥悬挑公路面公铁两用的铆接钢桁梁桥为例,建立有限元模型,通过调整节点连接刚度(约束),分析次应力的变化对杆件受力的影响。有限元分析结果表明:随着节点刚度的增强,各杆件产生的轴向应力随之减小而次应力随之增大,在荷载作用下竖杆产生次应力,以面外弯曲应力为主,其余杆件则以面内弯曲应力为主。同时,荷载试验结果与有限元分析结果一致。虽然竖杆实测次应力系数较大,但考虑次应力系数后承载能力仍能满足设计要求。

预应力混凝土预制梁静载试验校验系数影响因素及取值范围研究

为确定预应力混凝土预制梁静载试验挠度和应变校验系数的合理取值范围,一方面,对相关影响因素进行理论分析,分别计算各影响因素偏差导致的结构校验系数变化,并以此为基础,综合分析得到挠度和应变校验系数的合理取值范围。另一方面,以524片预制梁的静载试验结构校验系数测试结果为样本,绘制频数直方图,推测概率分布为正态分布,并采用图方法、爱泼斯—普利(Epps-Pulley)法对假定进行检验;然后根据概率密度函数计算不同保证率下校验系数的取值范围。研究结果表明:预制梁梁顶应变校验系数符合正态分布,而挠度、梁底应变校验系数符合对数正态分布;预制梁挠度和应变校验系数理论推算结果与试验统计分析结果基本一致,在保证率为95%时,其挠度校验系数上限值为1.0,应变校验系数上限值为1.05。

基于线路测试数据的重载机车牵引电机机座疲劳分析

针对某型号电力机车运用过程中频繁启动制动导致牵引电机故障的问题,通过仿真与实测相结合方法对其进行故障原因分析。首先,建立了电机的三维有限元模型,依据GB/T21563一2018中规定的机车车辆设备载荷工况,在进行静强度计算的基础上,基于第四强度理论对电机吊挂故障焊缝位置进行了评估。其次,采用准静态应力分析法进行了疲劳损伤计算,对应力较大等关注位置进行线路实测,结合BS7608:2014+Al:2015焊接标准进行了焊缝疲劳寿命分析。最后,实测应力谱分析结果表明,两处开裂焊缝损伤原因有所不同,应分别在结构和焊接工艺上进行改进。