保偏光纤内外涂层应力对光纤双折射的影响分析

通过研究熊猫型保偏光纤的应力区结构和材料的热膨胀系数、杨氏模量、泊松比,得出了提升保偏光纤双折射的方法。根据内外涂层材料低温特性不同,得出了减小光纤涂层直径能增强光纤双折射的结论。利用COMSOL有限元分析软件建立了光纤环内部受力模型,并分析了光纤涂层材料和不同厚度比例对绕制张力的抑制效果。仿真结果表明,当光纤包层直径和外涂层直径一定时,存在内外涂层最佳厚度比例,较原光纤厚度比例抑制绕制张力效果提升约10%,内外涂层的杨氏模量、泊松比的改变也能有效地减小绕制张力的作用。

激光热应力成形弯折区形貌演变规律研究

目的针对激光热应力成形弯折区增厚现象,揭示激光热输入、弯曲角度和成形机制对弯曲过程的影响,以及弯折区域形貌的演变规律,为提高激光热应力成形弯折区域的形貌可控性提供参考。方法采用高速相机拍摄成形过程中热输入和弯曲角度对弯折区的宏/微观形貌的作用效果,并采用共聚焦显微镜观察试样的宏观形貌,采用光学显微镜分析微观组织,通过维氏显微硬度计测量弯折区附近材料的硬度分布情况,同时结合温度场数值模拟和表面张力理论分析,揭示弯折区形貌的影响因素及形成机制。结果在低比能作用下,弯折区的熔融材料在激光扫描结束后快速凝固,并在扫描次数逐渐增加的过程中其表面逐渐隆起,并形成凸起状形貌,表面粗糙度随着扫描次数的增加呈现上升趋势,由5.5μm增至37.6μm。在高比能作用下,熔融材料的流动性得到提升,并在表面张力的作用下充分铺展,宏观形貌由凸变平,最后呈现凹形形貌,表面粗糙度随着扫描次数的增加呈现相反的变化趋势,由31.7μm减至5.8μm。此外,在塑性成形过程中,熔池流动仍受到成形角两侧壁面的限制。硬度测试结果表明,激光热应力成形弯折熔凝区域的硬度略高于基体的硬度,热影响区的硬度比基体的硬度降低了40%。结论激光热输入、弯曲角度和成形机制会影响弯折区材料表面的挤压、熔化、流动、凝固过程,以及材料内部的温度梯度和界面表面张力,在这些因素的影响下弯折区域的轮廓形貌、成形粗糙度、显微组织和硬度分布发生了变化。

千米深井煤层水力压裂作用下裂隙应力场演化规律的数值模拟研究

为了掌握千米深井煤层水力压裂作用下煤体内部裂隙应力场演化规律,更科学地开展超千米矿井煤层水力压裂增透瓦斯综合治理工作,以平煤股份一矿超千米埋深的戊8-31240工作面为建模背景,采用RFPA-2D数值模拟软件,建立了煤体内部裂隙发育—应力场扰动数值模型,模拟得到了水力压裂作用下深部煤体内部裂隙应力场演化过程。研究结果表明,深部煤体内部在水力压裂作用下,首先由水流浸润煤体,微裂隙在压裂孔四周区域萌生,在孔左上、右上两侧区域形成“V”形主级宏观裂隙呈扇形继续扩展发育,然后在孔左下、右下两侧区域微裂隙贯通形成“Λ”形次级宏观裂隙,最后孔两侧主、次级宏观裂隙贯通,呈现“X”形裂隙扩展主导压裂,并产生更多微裂隙,使深部煤体受水力压裂的影响范围不断扩大;深部煤体水力压裂开始阶段,内部破坏向压裂孔四周随机发生,随着压裂压力升高,煤体破坏开始向压裂孔上下区域延伸,但远小于向压裂孔两侧破坏速度,煤体破坏更多集中在煤层上部,表明水力压裂将会对煤层顶板造成较大冲击;深部煤体受水力压裂作用,条带状剪应力、块状拉应力主要集中在裂隙的尖端附近区域,剪应力从13.5 MPa卸压到1.1 MPa,卸压降幅91%,而拉应力从11.0 MPa卸压到2.2 MPa,卸压降幅80.0%,其拉应力卸压效果要小于剪应力的卸压效果,随着压裂的裂隙向煤体深部延伸转移,最终在单个压裂孔前后25 m范围区域形成剪—拉双重作用卸压区,使地应力得到释放,大大提高了深部煤体的透气性。数值模拟研究可为千米矿井深部煤层水力压裂技术工艺参数优化实施提供一定参考。

某抽水蓄能电站下水库大坝抗震安全复核分析

为依据GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》、NB 35047—2015《水电工程水工建筑物抗震设计规范》等现行规范评价某已建抽水蓄能电站下水库大坝当前的抗震安全性,采用基于有限元振型叠加反应谱法的动力法进行了大坝抗震复核计算。计算成果表明,在地震工况下,坝踵垂直拉应力区小于坝底面宽度的7%,且未超过帷幕位置,坝基面抗滑稳定的抗力作用比大于1。此外,考虑到在设计阶段大坝抗震薄弱部位已针对性地采取了相关工程处理措施,经综合分析,大坝抗震安全性仍满足现行规范要求。

预应力锚固机制数值模拟研究

针对预应力锚索加固时锚固段与自由段受力机制的不同,依据等效应变和等效温度法建议了一种新的预应力施加方法,并采用有限元方法模拟了预应力锚索加固岩体的受力机制.给出了不同锚固条件下锚固段和岩体的受力变形特征,指出了应用预应力锚索加固时应该注意的问题:张拉式预应力锚索加固的岩体在内锚固段周围的岩体是受拉的,群锚时使得内锚固段附近的岩体形成拉应力带,这种拉应力带对岩体的稳定十分不利,应积极采用不等长锚索,以使内锚头分散布置在岩体的不同层位中;群锚条件下锚索之间外锚头位置岩体有受拉现象,在满足工程需要的条件下锚索的布置间距应适当放大.

Q235钢材料拉伸时磁记忆效应的试验研究

铁磁性金属材料广泛应用于锅炉、球罐等压力容器以及其他工业设备中,为了探讨金属磁记忆技术应用于典型铁磁特性材料时表现出的磁记忆特征,探索该技术在弱磁性材料上的工程实用性,对Q235钢材料试件拉伸过程进行了磁记忆检测试验。利用金属磁记忆方法对Q235钢材料拉伸过程的不同阶段进行磁场检测,得到该材料在不同阶段的磁信号,分析磁记忆曲线并确定材料的应力集中情况,从而验证了金属磁记忆检测方法的可行性。

预应力束张拉顺序对锚下局部应力影响分析

预应力混凝土构件中通常布置有多束预应力束,在施工设计中需要考虑预应力束的张拉顺序,合理的进行预应力筋的张拉。采用有限元程序ANSYS对不同的预应力束张拉顺序下某大桥主梁被动锚固区的局部应力进行分析计算,计算结果对同类桥梁的设计施工有一定的参考价值。

折线先张预应力混凝土箱梁钢绞线锚固区应力研究

针对某高速公路淮河桥35 m跨度折线先张预应力混凝土箱梁端部锚固区开裂的问题,根据梁端腹板厚度的变化、钢绞线锚固失效段的设置分4种工况对锚固区的局部应力进行了分析.结果表明:采用工况4的方案可有效减小梁端混凝土的局部应力防止开裂,即将梁端部的腹板厚度由原设计300mm增大为400 mm,同时部分钢绞线设置端部锚固失效段;提出了适当增加梁端腹板厚度、合理设置钢绞线锚固失效段等防止梁端混凝土开裂的措施,并通过实际工程梁端混凝土局部应力的量测进行了验证.

地震作用下大型地下洞室群应力传播特征研究

选用攀枝花-会理地震波,通过基线校正和高频滤波,作为实际地震动输入,利用FLAC3D软件对某水电站大型地下洞室群进行了地震作用下应力传播特性的研究。数值分析结果表明,洞室群周围应力时程的变化趋势与输入加速度时程的变化趋势相似,但由于地震波的传播需要一定的时间,因此存在一定的滞后效应。洞室边墙出现了一定面积的拉应力区,随着输入加速度的增大,拉应力区的范围有所扩展,但是扩展的范围不大。所得结果对大型地下洞室群地震动传播特征问题的研究具有一定的参考意义。

矩形长板镦粗时拉应力区的解析确定

本文用数学解析法求解了矩形长板镦粗时 (出现鼓肚 )的应力场 ,定量计算出镦粗体内存在呈椭圆曲线的拉应力区 。

斜拉桥桥塔拉索锚固区预应力效应分析

斜拉桥桥塔多采用A型或倒Y型的结构形式,其索塔锚固区域处于复杂空间受力状态,普通钢筋混凝土结构已经难以满足受力要求。结合某斜拉桥索塔锚固区的混凝土拉应力超限的现象,进行合理预应力配束。建立三维ANSYS有限元实体模型,对施加预应力后的索塔锚固区进行局部应力分析。分析表明:合理施加预应力可以有效改善索塔锚固区的受力性能,克服了普通钢筋混凝土结构拉应力超限的问题,且预应力钢束布置并不引起桥塔的附加位移。

夹持力对填充孔复合材料层合板层间应力的影响分析

提出了采用螺栓填充孔形式研究复合材料层合板连接接头孔边层间应力分布规律,并建立了含零厚度界面胶层的三维有限元模型对受面内拉伸载荷的层合板孔边层间应力进行求解。结果表明:层间正应力沿孔分布主要受螺栓夹持力影响,相同夹持力下,不同界面层的层间正应力集中在同一范围内波动;层间剪切应力既受到螺栓夹持力影响又与界面层的类型有关系,如[-45/90]和[0/-45]界面层层间剪切应力整体取值大于其他界面层;螺栓夹持力引起的层间正应力主要为压应力,对层间强度有益,但同时产生的层间剪切应力不利于层间强度的提高,因此存在合适的螺栓夹持力使复合材料接头具有良好的孔边层间强度。

镍基单晶板非晶轴方向复合型裂纹尖端塑性区

裂纹尖端塑性区对研究裂纹开裂扩展具有重要意义。通过对Hill屈服准则进行修正,给出一考虑拉剪应力耦合的修正Hill屈服准则。应用修正Hill屈服准则对镍基单晶合金板中、非晶轴方向Ⅰ/Ⅱ复合型裂纹尖端的塑性区进行了分析。在平面应力和平面应变状态下,得到Ⅰ/Ⅱ复合型裂纹尖端塑性区的解析解。讨论了拉剪应力耦合、应力比及裂纹面与材料晶轴间夹角对裂尖塑性区的影响。结果表明,考虑拉剪应力耦合时的裂纹尖端塑性区比不考虑拉剪耦合时的小,拉剪应力耦合对平面应力状态下的裂尖塑性区影响比对平面应变状态下的影响大。无论是平面应力状态还是平面应变状态,Ⅰ/Ⅱ复合型裂纹应力比对裂纹尖端塑性区形状均不产生明显影响,但对塑性区范围的影响较大。裂纹面与材料晶轴间的夹角对裂尖塑性区的形状影响较大。

单轴拉伸岩样破坏过程及尺寸效应数值模拟

由于从实验及理论角度研究岩样单轴拉伸条件下的破坏全过程及尺寸效应难度都很大。因此采用拉格朗日元法来研究这些问题。在峰值强度之前后,岩石材料的本构模型分别取为线弹性及拉破坏线性应变软化模型。为了使拉伸塑性区不出现在试样的端部,在试样的两侧面中部预制了2个凹槽。数值模拟结果表明,全程拉应力-拉应变曲线分为峰前和峰后阶段。在接近峰值的峰前阶段,由于两凹槽附近具有明显的拉应力集中现象,拉伸塑性区最先出现在两凹槽附近。随着轴向拉应变的增加,发生拉伸破坏的单元的数目增加,新发生拉伸破坏的单元越来越接近试样的中心,直到两块拉伸塑性区在应变软化阶段贯通。两凹槽连线上各单元拉应力的分布呈现3个阶段,"澡盆型"("U 型")阶段,"双峰型"("M 型")阶段及"单峰型"("П型")阶段。"澡盆型"阶段对应于全程拉应力-拉应变曲线的弹性阶段。"双峰型"阶段及"单峰型"阶段对应于全程拉应力-拉应变曲线的非弹性阶段(包括峰值强度之前的一小段,即应变硬化阶段及峰后的应变软化阶段)。增加试样高度及降低试样宽度,拉应力-拉应变曲线的软化段变得越来越陡峭,因而试样越容易发生失稳破坏。由于试样宽度较大时,试样内部的单元并非处于单向拉应力状态,因此,增加试样宽度,全程拉应力-拉应变曲线的峰值强度增加。当试样宽度较小时,从出现塑性区,到塑性区贯通所需要的时间步较小,或应变范围较窄。这说明试样的脆性较强,前兆不明显。前兆不明显的脆性破坏对应常见的是洞室岩爆、冲击地压及地震等灾害。

后张法预应力桥梁锚固区的拉压杆设计方法

介绍了应用拉压杆模型进行后张法预应力桥梁锚固区设计的具体方法及试验研究情况,提出了一些建议,有关经验可供相关专业人员参考。

承压水上煤层底板破坏特征研究——以山西义棠煤矿为例

为探究工作面推进过程中不同水压对煤层底板应力变形与破坏特征的影响,以山西义棠煤业10号煤层为背景,基于流-固耦合理论,根据实际地质条件借助ABAQUS商业有限元软件建立有限元模型。从煤层底板变形量、最大拉应力空间分布以及煤层底板塑性变形区3个角度进行分析。结果表明:当工作面推进至一定距离后,底板变形随着水压的升高而增大;不同水压下煤层最大拉应力、底板塑性区具有一定的相似性,都呈“近似勺形”分布;最大拉应力沿工作面走向先减小后增大,且随水压的提升向煤层底板更深处延伸;实测数据显示:义棠煤业10号井工作面底板最大破坏深度为14.64 m,与模拟结果相差不大。研究结果有望对承压水上煤层底板变形破坏机理进行一定程度的补充。

GBJ10—89砼结构规范预应力砼构件预拉区计算与构造规定的建议

现行砼结构设计规范（ＧＢＪ１０－８９）关于预应力砼构件预拉区的计算与构造规定，在使用上并不简便；理论上有缺陷、在有些情况下，降低结构可靠度作者根据自已的研究结果作了对比论证，提出修改设计计算方法的建议．

上向水平分层充填采矿法采场安全回采顺序研究

为研究上向水平分层充填采矿法回采过程中顶板的变化特征,确定采场安全回采顺序,以鑫汇金矿地质和开采条件为背景,将该矿山地下采场回采过程划分为垂直矿体走向回采的四种方案为第一组,沿矿体走向回采的三种方案为第二组。利用FLAC3D岩土工程数值模拟软件,对两组七种回采方案回采过程中的采场顶板拉应力值、拉应力区面积、顶板位移、矿岩接触面位移等数值计算研究。结果表明,两组回采方案对顶板的作用具有类似的变化特征;在第一组方案中,第四种方案即从矿体上盘向矿体下盘回采的顶板最大拉应力值、拉应力区域面积和顶板位移等值均为最小,且拉应力区远离回采作业点,为第一组中的最佳方案;在第二组方案中,第五种方案即沿矿体走向从一端向另一端回采为最佳方案;当生产能力需求较大时推荐使用第四种方案。

自锚式悬索桥主缆锚固区设计分析

自锚式悬索桥主缆锚固区是悬索桥设计的关键部位,对沈阳东塔跨浑河桥锚固区进行了局部精细化分析。通过对主缆拉力工况的分析,得到锚固区主要受力板件应力扩散情况,从应力云图中可见应力沿主要受力板件均匀扩散。通过对锚固区钢格构进行总体受力分析,确定了最优板件尺寸。

深基坑预应力锚索张拉试验的若干误区

介绍了深基坑预应力锚索张拉试验的基本概念,总结了深基坑预应力锚索基本、验收、蠕变三种张拉试验的要点,阐述了各种张拉试验中存在的若干误区,从而保证深基坑试验的准确性。