液压成形对液体火箭发动机多层增强S型波纹管结构疲劳寿命的影响

完善液体火箭发动机燃气摇摆装置中增强S型波纹管组件的疲劳寿命评估方法,提高其疲劳寿命预测精度,是发展可重复使用液体火箭发动机的重要课题之一。针对多层增强S型波纹管,为了计算其液压成形后的实际寿命数据,了解成形工艺对其疲劳寿命的影响,提出一种充分考虑成形制备过程对结构不同区域几何构型和材料力学性能造成差异化影响后的波纹管疲劳寿命分析方法。该方法基于成形仿真和材料拉伸试验结果,构建实际波纹管有限元模型并进行三维仿真分析,得到其在高内压和不同摆动工况下结构危险点的循环载荷信息,并根据波纹管结构的低周疲劳失效特点采用子午向应力应变数据,以及经过平均应力应变修正的Manson-Coffin(M-C)公式对波纹管的循环寿命进行估算和对比分析。结果表明:波纹管疲劳寿命薄弱点位置和大小均与循环摆角有关;在预测计算中考虑液压成形作用影响更接近实际场景,所得结构疲劳寿命大小和所在区域均与理论模型值存在差异,在结构设计、优化和健康监测中不应忽视其影响。

单体建筑无筋砌体加固体系的抗震韧性研究

单体建筑无筋砌体结构的抗震韧性较差,在地震中容易发生严重破坏和倒塌。为此,以抗震韧性为参数指标,对单体无筋砌体结构进行加固并分析,研究其在地震作用下的抗震能力。以某实际工程作为研究对象,运用ANSYS软件建立单体建筑无筋砌体加固有限元模型,选取中国汶川地震波、日本阪神大地震波、美国克恩县地震波、中国台湾集集地震波及人工地震波作为地震动输入,利用韧性指数法和韧性等级法,从无筋砌体加固体系在震后的修复费用、修复时间及人员伤亡等方面进行分析,得到抗震韧性评估结果。研究表明:(1)在罕遇地震、设防地震和多遇地震的情况下,单体建筑无筋砌体结构的层间位移、层间剪应力、破坏程度均大于单体建筑无筋砌体加固体系;(2)在受到地震强弱因素影响下,无筋砌体结构的抗震韧性指数最高为0.877,而其加固体系的抗震韧性指数最低为0.908;(3)在经历不同地震波后,无筋砌体结构受到较大损害等级占比较高,人员伤亡较重,需要花费较长的时间和较多的费用完成灾后重建;而经过加固后的无筋砌体结构,加固体系受到较小损害等级占比较高,人员伤亡较轻,且能够用较短的时间和较少的费用完成灾后重建。

过活断层倒虹吸地面压力管结构型式比较研究

以往对过活断层倒虹吸地面压力管道研究,往往只单独研究钢衬钢筋混凝土管和明钢管两种结构型式,具体哪种管型更为合适尚无比较。采用有限元方法,通过建立地面钢衬钢筋混凝土管和明钢管两种管道有限元模型,对比分析了两种管道型式过活断层倒虹吸在断层蠕滑变形、黏滑变形以及地震作用下的位移和应力。研究结果表明:①钢衬钢筋混凝土管和明钢管管线中布置多个波纹管伸缩节后,均能较好适应断层蠕滑变形;②两种管道结构位于主断层范围的波纹管伸缩节在断层黏滑变形作用下变形均在100 mm以上,设计难度大;③地震作用下,在主断层范围内的钢衬钢筋混凝土管虽然位移大,但地震引起的应力较小,而明钢管在固定支座处的受力情况明显恶化;④综合多种工况的计算结果,钢衬钢筋混凝土管的受力情况比明钢管更优秀,但明钢管具备运行期检修复位的条件,两种管道方案各有优劣,应根据工程具体需求合理选择管道结构型式。

柔性基础下碎石桩加筋复合地基沉降分析方法

碎石桩加筋复合地基是一种新型的软土地基处理方法。在深入研究柔性基础下碎石桩加筋复合地基变形力学机理的基础上,首先,依据碎石桩与桩周土相对滑移量的不同,将碎石桩加筋复合地基加固区区分为加筋区、非加筋塑性区和非加筋弹性区,从而建立出柔性基础下碎石桩加筋复合地基沉降分析模型;然后,根据碎石桩加筋复合地基不同分区的变形力学机理,分别建立出相应的压缩变形分析方法,从而建立出了柔性基础下碎石桩加筋复合地基沉降分析新方法,该方法不仅能反映柔性基础下碎石桩加筋复合地基桩土滑移的特征,而且能反映非加筋弹性区碎石桩侧向鼓胀对沉降分析的影响;最后,通过工程实例计算以及与现有相关沉降分析方法的比较分析,表明了该方法的可行性与合理性。

高延性混凝土面层加固受弯无筋砌体墙抗震性能试验研究

为研究高延性混凝土(HDC)加固无筋受弯砌体墙的抗震性能,设计了1片未加固砖墙、1片钢筋网水泥砂浆面层加固砖墙和3片HDC面层加固砖墙进行拟静力试验,研究其破坏机理、滞回特性和耗能能力。结果表明:1)HDC面层和砖墙具有良好的粘结性能,可有效抑制墙体的开裂和破坏,能改善墙体的脆性破坏特征;2)HDC面层对砖墙形成良好的约束作用,提高了墙体的抗震承载力;3)HDC面层可显著提高砖墙的变形和耐损伤能力,减小或免去震后修复费用,其加固效果优于传统的钢筋网水泥砂浆面层。根据统计分析,该文给出了HDC面层加固墙体基于位移角的易损性曲线。

我国砌体结构的发展状况与展望

简要介绍了我国建国以来砌体结构的应用、新型砌体材料、结构的研究和砌体结构理论研究方面取得的成就。并对未来我国砌体结构的发展提出了建议。

预制混凝土结构波纹管浆锚钢筋锚固性能试验研究

为研究预制混凝土结构的钢筋连接方法,设计制作了9组162个预制混凝土波纹管浆锚钢筋锚固拉拔试件,考虑了钢筋直径、混凝土强度和锚固长度等主要影响参数。连续加载拉拔试验结果表明:(1)所有试件均为钢筋母材拉断破坏,说明钢筋与灌浆料、灌浆料与波纹管、波纹管与混凝土的连接均可靠;(2)采用按现行规范计算的锚固长度的60%设置浆锚钢筋的锚固长度,仍可满足受力要求,保证浆锚钢筋充分发挥其强度。根据试验数据结果,波纹管浆锚钢筋的基本锚固长度确定为0.6l_a。

格栅条带式加筋废旧轮胎胎面挡土墙抗震性能试验研究

废旧轮胎胎面挡土墙是一种有效利用废旧轮胎的理想途径,但直立的模块式废旧轮胎胎面挡土墙不能承受高强度的地震作用,因而提出格栅条带式加筋的方法提高其抗震性能。根据土-结构动力相似体系,设计格栅条带式加筋废旧轮胎胎面挡土墙振动台试验模型,考虑地震强度、地震波、格栅加筋长度、格栅加筋间距以及墙面坡度的影响,分析胎面墙体与回填料加速度、墙体侧向位移、墙顶表面回填料沉降以及墙背动土压力等地震响应特征,并与无加筋的废旧轮胎胎面挡土墙的振动台模型试验进行对比。研究结果表明:格栅条带式加筋胎面挡土墙的方式显著改善了无加筋状态的胎面挡土墙的地震响应特征,提高了胎面挡土墙的抗震性能,格栅条带式加筋直立式废旧轮胎胎面挡土墙可以作为理想的墙体进行工程推广应用。

柔性基础下筋箍碎石桩复合地基变形机理及其沉降分析方法

筋箍碎石桩复合地基是一种新型的软土地基处理方法,其沉降分析是地基处理加固设计的重要依据。因此,首先结合柔性基础下筋箍碎石桩复合地基的工程特点,通过深入研究筋箍碎石桩复合地基变形力学机理,将复合地基划分为碎石桩筋箍段、非筋箍段和下卧层三部分,建立出筋箍碎石桩复合地基沉降计算模型。然后,通过考虑筋箍碎石桩复合地基筋箍段桩土相对滑移和非筋箍段桩土径向变形即"鼓胀效应"特点,引入典型桩土单元分析模型,分别建立出碎石桩筋箍段和非筋箍段压缩变形计算方法,进而提出了柔性基础下筋箍碎石桩复合地基沉降分析新方法。最后,通过工程实例计算,并与实测值及现有方法计算结果进行对比分析,表明该方法更能反映工程实际情况,克服了现有方法分析结果偏于危险的缺陷。

高阻尼无加强U形减振波纹管研究

利用粘弹阻尼技术,研制了一种减振降噪性能更优的高阻尼无加强U形减振波纹管。本文应用I-deas工程分析软件对高阻尼无加强U形减振波纹管的振动特性进行了分析,通过波纹管粘弹阻尼结构设计、计算机有限元模型的建立及波纹管固有频率、减振效果的计算机仿真计算,得到了高阻尼无加强U形减振波纹管振动特性的计算机仿真计算方法,同时,其计算结果得到了试验验证。

《砌体结构》教学刍议

根据２０多年讲授和编写《砌体结构》教材的经验，提出 ８点建议：１）讲清历史的伟大贡献和当前的辉煌发展以及某些差距；２）墙体材料必须改革；３）突出受力特点；４）讲透结构机理；５）比较异同；６）重视施工质量；７）透析构造规定；８）改变结构体系和采用预应力砖砌体。供有关教师教学和学生学习参考。

用XPS研究^(60)Co对抗辐射加固和非加固Si-SiO_2的影响

对由抗辐射加固与非加固工艺生成的Si/SiO_2系统进行了^(60)Co辐照前后的界面结构分析。实验结果表明,这两类Si-SiO_2在硅的二氧化硅态和过渡态,氧的剩余氧态和负二价氧态的XPS谱上具有较大差异;其中非加固样品的XPS谱与辐照条件具有强烈的依赖关系,而加固样品的XPS谱随辐照条件的变化产生较小的变动。两类Si-SiO_2的XPS谱均显示出辐照剂量对样品的损伤作用大于辐照偏置电场。文中根据辐射在SiO_2-Si中产生电子-空穴对的观点,就实验现象进行了机制分析。

加筋垫层对桩-网复合地基桩土应力比影响试验

由于加筋材料的拉膜效应,加筋垫层不仅加大了桩体承担荷载的能力,对上部路堤填土中的拱效应也有直接的影响。为了较好地研究加筋垫层对路堤荷载下桩-网复合地基桩土应力比的影响,设计了模型对比试验,分别对垫层底面和顶面的土压力进行了连续观测。结果表明,加筋垫层有助于桩-网复合地基桩土应力比的提高,尤其在填筑初期桩土应力比增长较快,并能进一步削弱上部路堤填土中的拱效应。因此加筋垫层可以提高桩-网复合地基桩的应力比,并且可以削弱上部路堤的拱效应。

增强S型波纹管结构耐压强度分析技术

针对某型液体火箭发动机燃料摇摆装置中的增强S型波纹管,采用理论解析和数值仿真技术进行耐压强度分析研究。研究表明:增强S型波纹管耐压强度数值仿真有限元模型必须采用分层波纹管结构型式,简化成单层波纹管模型仿真计算结果误差较大;合理选用波纹管有限元模型的网格密度,不仅可有效保证耐压强度计算结果精度,还可减少计算机仿真计算时间;波纹管的材料、总厚度、波形等参数不变的条件下,适当增加波纹管层数,可提高波纹管的径向刚度,减少波纹管的轴向刚度。

EJMA标准第9版(含2011增补)加强型波纹管环向膜应力公式的进一步推导和修订

在结合笔者前文关于无加强型与Ω型波纹管环向膜应力公式的推导和修订基础上,对加强型波纹管环向薄膜应力进行进一步推导和修订。

带波纹管伸缩节的地面钢衬钢筋混凝土管道对活断层错动变形的适应性研究

对于跨活断层管道,在地震等外力作用下采用地面明钢管易产生支座扭曲破坏或钢管落梁破坏,以滇中引水工程过活动断裂的观音山倒虹吸为例,选取钢衬钢筋混凝土管道,在过活动断裂带管线中布置若干波纹管伸缩节以吸收错动位移,研究不同工况下管道和伸缩节对活动断层蠕滑、粘滑变形的适应性。结果表明,波纹管伸缩节可承担大部分的断层错动变形,减小断层错动对管道的影响;钢衬钢筋混凝土管道+波纹管伸缩节的布置方案不仅对断层蠕滑错动具有较好的适应性,且在粘滑错动情况下,也能控制破坏发生范围,以预先采取工程措施减少二次灾害的发生。

跨活断层钢衬钢筋混凝土管道对断层错动的适应性及抗震性研究

结合某长距离输水工程,对跨活断层管段采用地面钢衬钢筋混凝土管道布置,管线中布置若干复式波纹管伸缩节以适应活断层的错动位移,并采用有限元方法研究了该方案对活断层错动位移的适应性及抗震性能。结果表明:采用钢衬钢筋混凝土管道、沿线设置一定数量的伸缩节能够较好适应活断层的蠕滑变形,并且管道抗震性较好。对于黏滑错动,主断层范围内的管道发生破坏的可能性很大,可在主断层边缘布置伸缩节,以控制管道破坏范围在主断层范围内,并采取相关工程措施防止产生次生灾害。

砌体结构的研究及新材料的应用

简要介绍了建国以来砌体结构的发展、新型砌体材料、砌体结构理论研究方面取得的成就。并对未来砌体结构的发展提出建议。

增强S形波纹管内压稳定性分析方法

针对增强S形波纹管,结合理论分析与数值仿真分析方法,给出内压稳定性的分析方法。首先基于数值分析方法获得波纹管轴向刚度,由最小轴向刚度确定结构弯曲刚度。然后,基于内压作用下薄壁圆柱壳轴线控制方程和弯曲过程波纹管结构几何关系,获得摇摆过程边界影响系数的选取方法。最后,基于Euler公式并参考EJMA规范,给出增强S形波纹管稳定性临界内压分析方法,方法综合考虑材料弹塑性、内压和边界影响系数等因素,较真实反映波纹管实际情况,能够较好地应用于增强S形波纹管结构稳定性分析。

关于EJMA第9版(含2011增补)环向膜应力公式的修订探讨

EJMA第9版(含2011增补)修订了Ω波纹管端管与加强元件的环向膜应力计算,但没有修订直边段、套箍,也没有修订加强型波纹管的相应计算。另外,加强型波纹管的波纹管及加强元件的计算没有考虑端波及中间波的不同。在EJMA中,波纹管和加强元件等每个部件或部分的环向膜应力计算的基本方法是相似的,本文尝试用Ω型波纹管的修订思想,对(无)加强型波纹管的波纹管及直边段、套箍、端管及加强元件的环向膜应力计算公式提出了修订建议,同时对Ω型波纹管的直边段、套箍的应力计算公式提出了进一步修订建议,以供波纹管膨胀节设计同仁参考,同时提请EJMA协会对其进行完善。