SURFACE EFFECT ON NANOSIZED VOID GROWTH IN A RIGID-PERFECTLY PLASTIC MATERIAL

The influence of the surface effect on the nanosized spherical void growth in a rigidperfectly plastic material is analyzed and the mechanism of the nanosized void growth with high triaxiality is given. Based on the Rice and Tracey model for a macro void growth, the present model is proposed to account for the nanosized void growth under a uniform remote strain rate field with consideration on the surface effect. It is concluded that the surface effect yields an evident resistant influence on the nanosized void growth. That is, this influence decays as the void radius increases. With high triaxiality, the nanosized void growth is divided into two stages： the initial stage and the mature stage. At the first stage, the void grows slowly and the influence of surface effect is relatively weak, whereas at the second stage, the influence is significant and the void grows drastically.

Extension of the gurson model accounting for the void size effect

A continuum model of solids with cylindrical microvoids is proposed based on the Taylor dislocation model. The model is an extension of Gurson model in the sense that the void size effect is accounted for. Beside the void volume fraction f, the intrinsic material length l becomes a parameter representing voids since the void size comes into play in the Gurson model. Approximate yield functions in analytic forms are suggested for both solids with cylindrical microvoids and with spherical microvoids. The application to uniaxial tension curves shows a precise agreement between the approximate analytic yield function and the exact parametric form of integrals.

Coupling effects of void size and void shape on the growth of prolate ellipsoidal microvoid

The combined effects of void size and void shape on the void growth are studied by using the classical spectrum method. An infinite solid containing an isolated prolate spheroidal void is considered to depict the void shape effect and the Fleck-Hutchinson phenomenological strain gradient plasticity theory is employed to capture the size effects. It is found that the combined effects of void size and void shape are mainly controlled by the remote stress triaxiality. Based on this, a new size-dependent void growth model similar to the Rice-Tracey model is proposed and an important conclusion about the size-dependent void growth is drawn： the growth rate of the void with radius smaller than a critical radius rc may be ignored. It is interesting that rc. is a material constant independent of the initial void shape and the remote stress triaxiality.

Simulation study of the void space gas effect on slope instability triggered by an earthquake

This study aims at exploring the void space gas effect of earthquake-triggered slope instability and providing a new method for studying the formation mechanism of earthquake-triggered landslides. We analysed the basic characteristics, kinematic characteristics, initiation mechanisms and physical mechanical parameters of the Daguangbao landslide, generalized a landslide prototype, and established a geological model and performed simulation tests. Based on the seismic wave propagation theory of rock-soil mass, rock fracture mechanics and the effective stress principle, we found that the void space gas effect is due to the occurrence of excess void space gas pressure when the dynamic response of seismic loads impacts the void space gas in weak intercalated layers of the slope. The excess void space gas pressure generated by the vibration(earthquake) damages the rock mass around the void space with a certain regularity. The model test results show that the effective shear strength of the rock mass can be reduced by 4.4% to 21.6% due to the void space gas effect.

Experimental Instrumentation for Measurement of Reactivity Temperature and Voiding Effects at Zero Power Research Reactors

The paper describes the instrumentation for studying temperature and void reactivity effects that were developed at VR-I zero power reactor. Further are described its operational parameters, fields and ways of its utilization as well as issues connected to its implementation into the reactor core.

长江漫滩相超固结软土最大动剪切模量试验研究

为探究长江漫滩相超固结软土最大动剪切模量G_(max)变化特征,利用弯曲元对原状长江漫滩相软土开展了系列试验研究,探讨了不同超固结比H_(OCR)、初始有效固结围压σ'_(3c)及孔隙比e对漫滩相软土G_(max)的影响规律。试验结果表明,当σ'_(3c)和H_(OCR)均相同时,G_(max)随e的增大而减小;H_(OCR)的增大会导致G_(max)随e的衰减速度逐渐降低,而σ'_(3c)的增大不会引起G_(max)衰减速度的变化。孔隙归准化最大剪切模量G_(max)/F(e)随归准化初始有效围压σ'_(c0)/Pa的增大而增加,但其增长速率逐渐降低,G_(max)/F(e)与σ'_(3c)/Pa呈幂函数关系。基于回归分析,提出了合理表征具有不同超固结状态、初始应力条件及密实程度的长江漫滩相软土G_(max)预测方法,并通过独立试验验证了该方法的有效性。

基于MF-EI法的水闸底板脱空参数反演

为了更好地解决水工结构以损伤诊断为目标的传感器布置问题,以软基水闸为研究对象、水闸底板脱空为损伤类型,针对传统有效独立法未考虑结构损伤信息的缺陷,将模态柔度作为结构损伤敏感特征量,并引入结构的模态柔度修正有效独立法,提出基于模态柔度-有效独立法(modal flexibility-effective independent method,简称MFEI)的水闸底板脱空参数反演方法。采用模态置信准则、Fisher信息阵、条件数准则和奇异值分解比准则4种评价指标,分别对距离系数-有效独立法(distance coefficient-effective independence method,简称DC-EI)、有效独立-总位移法(effective independence-total displacement method,简称EI-TD)和MF-EI法进行评价,并将3种方法得到的布置方案应用到不同工况下软基水闸底板脱空动力学反演中,对比分析3种方法各工况脱空参数的反演结果。结果表明:MF-EI法测得的模态矩阵具有更好的正交性、可观测性和模态扩阶性,同时保留了对软基水闸底板脱空敏感的损伤信息,3种工况下的脱空参数反演识别精度分别提高至97.5%,96.1%和75.9%,是一种较为有效的水闸底板脱空参数反演方法。

复合振动筛筛分煤颗粒的离散元模拟研究

为了强化混合颗粒在筛面的分层,提高传统振动筛的筛分效果。依据混合颗粒在振动下的空隙填充效应,并基于Lissajous振动合成理论,提出了一种复合振动筛。解释了复合振动筛理论基础和工作原理,并使用离散元方法进行了验证。以复合、直线、椭圆和圆振动筛为对象,以频率、振幅和振动方向角为变量,进行了传统振动筛和复合振动筛离散元模拟对比研究,结果表明:复合振动筛在筛分效率和物料处理两方面均具有较大优势。复合振动筛可以传递给颗粒一个沿筛面宽度方向的激振力,颗粒在xyz三个方向均有激振力的作用,颗粒受力更加多样化,混合颗粒体系更加松散,活跃程度更大,分层效果更好,进而复合振动筛可以取得更为理想的筛分效果。

声空化条件下传动液体积弹性模量的时空演变

传动液体积弹性模量代表介质的抗压缩能力,其动态变化会影响传动系统的精准调控。以含有空气和蒸汽的ISO 4113试验油为研究对象,建立传动管内体积弹性模量均相流模型和动态模型,考虑由传动液压缩引起的温度变化以及空化效应(空气空化、蒸汽空化和伪空化),在Roe格式分解和Steger Warming通量分裂法的基础上提出一种新的数值求解方法来预测不同空化区中压力和含气率的变化,并预测体积弹性模量的时空演变。讨论压力、含气率和温度对动态体积弹性模量的影响,并比较两种模型之间的区别。结果表明:在低压区,两种模型对动态体积弹性模量的预测结果基本吻合;当压力小于1 MPa,动态体积弹性模量随压力增大而增大,随初始含气率增大而减小,而初始温度对其影响不明显;当压力在1~10 MPa内,动态体积弹性模量随压力增大而快速增大,随初始含气率和温度增大而减小,其变化率不断减小;在初始含气率小于5%的条件下,动态模型预测的动态体积弹性模量-压力曲线更平滑;当压力大于10 MPa,在均相流模型中,动态体积弹性模量随压力增大呈线性缓慢增长趋势,而在动态模型中,由于气体不断溶解,动态体积弹性模量随压力增大而趋于稳定。对比发现,均相流模型适用于低压条件,而动态模型在高压区也同样适用。

基于卷积神经网络的氢氦协同效应下的空洞演化预测

[目的]了解辐照引起的核结构材料的降质过程对于反应堆安全运行至关重要.然而,由于辐照损伤实验和基于物理的多尺度模拟存在时间和资源密集性的特点,无法快速评估材料的空洞演化行为.[方法]应用卷积神经网络(CNN)对空洞尺寸和数密度进行预测,并在现有的实验数据范围外,对氦和氢注入量在连续参数变化范围内的相关性进行预测.[结果]经过参数优化的CNN可以很好地克服实验数据不足的限制,仅利用元素组分和环境参数即获得准确的数值回归.[结论]这项工作证明了CNN预测氢氦协同效应下辐照损伤的可行性,对核材料的优化和反应堆安全运行具有实际意义.

Self-organized voids revisited:Experimental verification of the formation mechanism

We conduct several experiments to further clarify the formation mechanism of a self-organized void array induced by a single laser beam, including energy-related experiments, refractive-index-contrast-related experiments, depth-related ex- periments, and effective-numerical-aperture experiment. These experiments indicate that the interface spherical aberration is indeed responsible for the formation of void arrays.

术前尿流动力学检查在良性前列腺增生症手术疗效预测中的应用进展

良性前列腺增生症(BPH)是老年男性常见病,许多患者最终需接受手术治疗。尿流动力学检查对预测术后疗效、查明手术疗效不佳的原因有着重要作用。用于评价手术疗效的尿流动力学指标主要有:尿流率测定、膀胱出口梗阻指数、膀胱收缩力指数、逼尿肌过度活动、膀胱顺应性、膀胱残余尿、最大膀胱容量。

基于核磁共振的土体有效孔隙比及其渗透性研究

为了探究水头差和孔隙结构对土体渗透性的影响,测定重塑土样在8种水头差作用下的核磁共振T_(2)曲线。将土体孔隙划分为有效孔和无效孔,并定量分析有效孔与水头差的关系,最后引入水头差、有效孔隙比对Kozeny Carman渗透模型进行修正。研究显示,随着水头差从0增大到50 m,T_(2)曲线积分面积和T_(2)最大值均逐渐减小,T_(2)最小值几乎不变;有效孔隙比随水头差的增加而呈指数增大,而无效孔隙随水头差增加呈指数减小。孔径尺寸是影响土体渗流的关键因素;水头差作用下,土体大孔隙优先排水,并逐渐向微孔隙发展;水头差的增大会提高土体的有效孔隙比,导致更多孔隙参与渗流,渗透率显著增大。基于有效孔隙比的修正Kozeny Carman模型更适用于黏性土路基稳定性分析与防渗设计。

马脊梁矿新建变电站场地下伏刀柱式采空区残余空隙率研究

采空区残余空隙率是采空区地基稳定性评价及充填注浆方案设计的重要技术参数,为了确定新建变电站场地下伏刀柱式采空区残余空隙率合理取值,采用离散元软件UDEC模拟了2#煤刀柱式采空区覆岩垮落特征,得到覆岩垮落高度为9.0 m。考虑冒落矸石碎胀效应,通过自定义fish函数得到采空区垮落范围内块体的残余体积,分析得到2#煤刀柱式采空区垮落带范围的残余空隙率为0.233。基于模拟得到的残余空隙率,预测得到变电站下伏采空区充填注浆量为25267 m3,预测结果与实际注入量的偏差仅为5.4%。结果表明模拟得到的空隙率能较好地表征采空区垮落范围残余空隙发育程度,可为采空区注浆充填治理提供技术参考。

隧道爆破开挖震动效应的数值模拟

以某工程隧道为例,基于FLAC3D软件对隧道爆破开挖引起的地表震动效应进行了数值模拟,得出在隧道爆破开挖影响区一定范围内已开挖区域地表质点震动速度是未开挖区域地表质点震动速度的2~5倍,且两者的衰减规律完全不一样。在距掌子面水平距离为5~25 m的范围内,隧道爆破开挖存在明显的空洞效应,若忽视爆破开挖空洞效应现象,则不能确保施工过程中爆破震动的安全性。

改性黄土渗透性与孔隙结构的依存关系

利用扫描电子显微镜和ImageJ图像处理软件对不同膨润土掺量黄土试样的微结构和孔隙特征进行了统计分析,并与柔性壁渗透仪渗透试验结果进行了对比。电镜观察及孔隙统计结果表明,随着膨润土掺量不断增加,附着在黄土骨架颗粒上的蒙脱石等粘土矿物持续增多,黄土的孔隙数量急剧增多,相反,孔隙平均面积和平均直径呈下降趋势。将膨润土改性黄土的渗透系数与不同大小孔隙的面积比进行统计回归,发现大中孔隙对渗透系数有决定意义。以此为依据,建立渗透系数与有效孔隙隙比之间的关系,提高了传统回归关系的可靠程度。

逐级加载条件下低液限饱和黏土的渗透试验

为研究饱和黏土不同荷载下的渗透特性,利用改制的K_0固结仪进行逐级加载条件下的变水头渗透试验,考虑饱和黏性土的有效孔隙比概念,分析了逐级荷载条件下起始水头、有效孔隙比、渗透系数和有效渗透系数的变化规律。结果表明:原状土的起始水头变化可以分为快速增加和缓慢增加两个阶段;重塑土起始水头与总水头变化速率有一定关联;原状土样的有效孔隙随着固结压力的增加逐渐减小;重塑土无效孔隙比的变化规律类似于原状土;当土样的结构逐渐破坏,其结构差异性趋于一致,有效孔隙比大的土样,其有效渗透系数较大;黏性土的渗透系数不仅与土体结构相关,土样在固结过程中对应的初始孔隙比、有效孔隙比的变化规律、水头高度及水头高度变化速率也对其有重要影响。

温度对动态孔洞增长的影响

将孔洞化的概念推广到动态情况并考虑了温度效应对其影响.研究了弹塑性材料中一个球形孔洞从稳定到不稳定直到破坏的整个动态增长过程.得到了常载荷下孔洞增长率的封闭形式解．当孔洞半径趋于无穷，也就是失稳的极限情况下可得到孔洞增长率的一个有限值．此极限值与温度效应有关．文中还分析了孔洞增长时间随孔洞半径的变化规律，此规律也受到温度引起的热效应的影响.

重塑黄土崩解特性试验研究

为研究重塑黄土的崩解特性及其与影响因素之间的关系,利用自制崩解试验仪对32种不同干密度、不同初始含水率的黄土试样进行崩解试验,分别得出了试样崩解速率与干密度、初始含水率、有效空隙率的关系曲线,并以土-水特征曲线为基础,分析了试样孔隙结构对其崩解性能的影响。试验结果表明,同一初始含水率下,随着干密度的增加,试样崩解速率呈指数函数形式衰减且衰减速率随初始含水率的增加而近线性增加;同一干密度下,随着初始含水率的增加,试样的崩解速率有降低趋势,但下降趋势并不显著。通过分析干密度、初始含水率与崩解速率的关系,结合试样土水特征曲线,讨论了孔隙结构对崩解速率的影响,并研究了试样崩解速率与有效空隙率的关系,试样崩解速率的分布以有效空隙率等于8%,22%为分界线明显分区,研究认为由于试样制备压实过程中,形成了不同的孔隙结构。

考虑混凝土孔隙压实效应的球形空腔膨胀理论

根据混凝土材料动态响应的特点,将常规弹速范围内混凝土球形空腔的动态响应区域划分为弹性区、开裂区和孔隙压实区,孔隙压实区的混凝土材料采用两段式线性状态方程和考虑拉伸破坏的Mohr-Coulomb屈服准则描述。运用相似变换方法推导了球形空腔动态膨胀响应的理论表达式,采用Runge-Kutta-Felhberg数值方法给出了球形空腔动态响应的数值解。结果表明,运用该理论建立的侵彻模型与试验结果具有良好的一致性。