RTTS封隔器卡瓦咬伤套管裂纹塑性扩展分析

为了解RTTS封隔器卡瓦处套管的咬伤裂纹在内压作用下的塑性扩展规律,避免此处套管在后续工况中发生疲劳断裂,运用断裂力学理论建立了RTTS封隔器卡瓦处套管二维裂纹与三维裂纹扩展模型,分析了套管二维裂纹和三维裂纹失稳扩展塑性区尺寸。结果表明,卡瓦处套管径向裂纹的塑性扩展显著降低了套管的抗内压强度;内压产生的环向应力是导致卡瓦处套管径向裂纹失稳扩展的主要根源;卡瓦处套管径向裂纹扩展的塑性区尺寸随套管内压的增大而非线性增大。研究可为优选套管管材和控制施工套压提供参考。

幂硬化材料中平面应力Ⅱ型裂纹的弹塑性扩展

用应力展开式σ_(ij)=σ_0η~S sum from m=0 σ_(ij)^(m)(θ)η^(-m)(η=hln(R/r),h为一常数)对幂硬化材料中平面应力Ⅱ型裂纹的准静态定常扩展作了裂尖附近场的渐近分析,重点研究裂尖附近场解在n→∞时的极限行为.对中心扇形区中的变形速度和流动因子,借助于按小参数s作渐近展开,得到了主项的显式解析表达式.结果表明,裂尖附近场的角分布仅受硬化指数n的影响;当n→∞时,裂尖附近场解趋于理想塑性材料中的对应解.

考虑塑性区扩展的钢框架二阶分析

对多层钢框架进行了弹塑性非线性分析，分析中考虑了塑性区沿截面高度及杆件轴线方向上的扩展，截面上任一点的屈服判定是以应变作为参数的．基于能量原理，文章导出了弹塑性梁单元的割线刚度矩阵并编制了用以计算钢框架荷载一位移性能的有限元程序．分析结果与国外试验结果及其它分析结果进行了比较，吻合良好．

硐室围岩塑性区扩展敏感因素灰色关联分析

影响深埋圆形硐室围岩塑性区扩展的因素众多,选取黏聚力、内摩擦角、变形模量、容重、初始地应力、硐室半径6种主要敏感因素,采用灰色关联分析方法探讨各因素与塑性区扩展半径的关联情况。以某大型水电站2#压力管道下平段为例,通过无量纲化处理、极差变化等,得到了以各敏感因素为子序列矩阵、塑性区扩展半径为母序列矩阵的对应序列矩阵,建立了以灰色关联度为评价结果的敏感因素分析灰色关联模型。计算得到围岩塑性区扩展半径敏感因素排序结果为内摩擦角>初始地应力>黏聚力>硐室半径>变形模量>容重,即塑性区扩展半径受内摩擦角、初始地应力影响最为显著,而受围岩变形模量、容重影响最小。

硬聚氯乙烯的粘塑性本构模型与裂纹扩展行为

建立材料的粘塑性本构模型,进行粘塑性裂纹扩展试验,是开展聚合物粘塑性裂纹扩展问题研究的基础.采用恒定应变速率的方法,对硬聚氯乙烯进行低应变速率下的拉伸试验,确定各应变速率下应力与应变的关系曲线.实验数据表明,该材料的力学性能对应变速率有依赖性,与时间相关,是典型的粘塑性材料.根据实验测得的不同应变速率下应力-应变关系的曲线族,对实验数据进行多元回归分析,确定有关的材料常数,建立了硬聚氯乙烯材料Bailey-Norton公式形式的粘塑性本构模型.进行硬聚氯乙烯的粘塑性裂纹扩展试验研究,得到了裂纹长度增量与时间的关系.

用T积分研究硬聚氯乙烯粘塑性裂纹扩展

采用作者建立的硬聚氯乙烯的粘塑性本构模型,以CT试样为研究对象进行粘塑性有限元分析,并在此基础上编程计算T积分,然后再用T积分与实验所得的裂纹扩展速率关联.研究结果显示,描述蠕变延性材料和蠕变脆性材料粘塑性裂纹扩展速率的控制参量是不同的.T积分不适合作为硬聚氯乙烯粘塑性裂纹扩展的控制参量.

附着式升降脚手架导座微塑性区分布变化分析

为分析导座材料微塑性区域的分布情况,首先,对导座施加变应力并测试导座塑性变形过程中应变值,采用数据拟合方法获得塑性变形过程中应力变形情况;然后,结合P-S-N曲线与应力-应变曲线,分析微塑性区域与应力、应变之间的关系,并通过数据分析和仿真获得微塑性区分布模型。结果表明,微塑性区域分布的增加与应力、应变的增加具有一定非线性关系,也与微塑性区域扩展源的扩展区域有关,扩展区域累积至一定程度会导致零件的宏观损伤。研究结果可为附着式升降脚手架的设计提供理论指导。

变截面H型钢构件弹塑性性能分析

本文以双重非线性有限元的数值理论为分析工具,采用三维退化曲壳元作为离散单元,对大量的变截面H型钢构件进行了基于荷载一位移全过程的弹塑性分析,并就变截面H型钢构件的塑性扩展进行了较为深入的探讨,获得了一些有价值的结论,可供工程设计参考.

采动影响下陷落柱突水治理与效果评价

为了减少陷落柱对煤矿生产安全的危害,以某矿3103工作面为工程背景,提出挤密劈裂注浆加固技术,采用UDEC方法模拟采动影响下注浆前后陷落柱塑性扩展及应力分布过程,并结合现场实践观测陷落柱注浆治理情况。结果显示,在采动影响下,采空区两侧及顶底板区域都形成了明显的岩层破坏,陷落柱内部塑性区在左侧边界处发育高度最大,陷落柱内部塑性区发育范围及破坏程度大于完整地层,但是通过对比注浆段发现并未形成明显塑性破坏区域,注浆效果对阻止岩层破坏有一定的作用;垂直应力发生改变并重新分布,在采空区位置形成应力卸压区,在采空区两侧形成应力集中区,应力变化区域并未影响到陷落柱边界及内部,故此时对陷落柱的影响较小;与未注浆对比分析,陷落柱注浆段应力变化更小,说明注浆对陷落柱内部岩体起到了一定的加固作用。现场实践结果表明,浆液将陷落柱大部分空洞、裂隙充填满,浆液形成网络骨架将陷落柱冒落的煤岩体黏结在一起,注浆效果良好。

动载冲击作用下煤柱动力响应特征数值模拟研究

煤柱的稳定性对矿井安全生产起着至关重要的作用。针对动载冲击下煤柱的动力响应特征,以某矿保护煤柱为工程背景,基于FLAC 3D模拟软件研究了保护煤柱的应力和塑性区扩展规律。研究表明,增大煤柱尺寸能够提高煤柱的稳定性,提高煤柱的支护能力;煤柱内部会出现应力集中现象,煤柱尺寸的增大会降低应力集中程度。研究结果为煤柱的破坏失稳提供了理论指导,为实现深部矿井的安全生产提供了理论依据。

近距离陷落柱对工作面推进的影响研究

针对工作面经过近距离陷落柱期间来压异常、支架压力变化频繁等现象,以某矿63310工作面内的635号和637号陷落柱为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场监测相结合的研究方法,研究了单一陷落柱周边的应力分布特征、陷落柱周边塑性扩展区域和陷落柱柱体之间的应力分布状态,分析了近距离陷落柱对工作面推进的影响规律。建立了圆形陷落柱围岩力学模型,确定了单一陷落柱周边围岩塑性扩展区域的半径。结合近距离陷落柱之间的位置关系和单个陷落柱的塑性扩展区域的大小,提出了判断陷落柱之间应力状态的方法ΔL,确定了当ΔL<0时,陷落柱的塑性扩展区域交叉重叠,陷落柱之间处于应力降低状态;当ΔL=0时,陷落柱塑性扩展区域的边界刚好接触,陷落柱之间处于由塑性应力降低向弹性应力升高过渡的临界状态;当ΔL>0时,陷落柱之间处于弹性应力升高状态或原岩应力状态;根据63310工作面2个陷落柱具体地质条件,量化了陷落柱之间的ΔL大小,确定了陷落柱之间处于应力升高状态。数值模拟分析了陷落柱周边的塑性扩展区域的大小和柱体之间的应力分布状态,确定了工作面距离637号和635号陷落柱的安全距离分别为30 m和50 m,数值模拟结果与理论分析提出的判断方法ΔL相互验证。该研究成果可为类似条件下的工作面过陷落柱提供借鉴和参考。

TBM盘形滚刀破岩最优贯入度的数值模拟

为了研究TBM盘形滚刀的破岩效率及其最优贯入度,运用有限元单元理论,采用扩展的Drucker-Prager非线性弹塑性本构模型作为岩石的本构模型,考虑包括单元删除功能的损伤失效准则,对双滚刀切削岩石的过程进行三维动态模拟,研究岩石与刀具相互作用特性。利用回转式切削实验台进行双滚刀破岩实验,验证结果的合理性。研究结果表明:当贯入度为2.0 mm时,2把滚刀的切削力基本相同;当贯入度为10.0 mm时,前把滚刀的切削力大于后把滚刀的切削力;在特定地层下,存在1个最优贯入度,使得滚刀切削比能耗最低;当贯入度为4.3mm时,岩石裂纹能相互交汇,形成完整的碎片,切削比能耗最小;当贯入度小于4.3 mm时,岩石不能产生贯穿裂纹,形成岩脊;当贯入度大于4.3 mm时,岩石过度破碎。

汽车变速器轴类零件疲劳强度分析

本文主要在现有的复合型裂纹扩展理论的基础上,针对汽车变速器轴类零件应力应变特点,提出基于塑性区向径应变能的裂纹扩展准则的汽车变速器轴类零件的强度分析。并运用该裂纹扩展准则和对应的分析估算方法,对现有的变速器轴类零件进行分析估算,验证准则及方法的准确性和可行性,并推广应用到汽车变速器轴类零件的设计优化上,以提高汽车变速器轴类零件的设计效率及使用寿命。

碎石桩复合地基承载力性状分析

按等置换率原则建立碎石桩复合地基有限元计算模型 ,在考虑基础刚度、荷载强度变化条件下对比分析了天然地基与复合地基附加应力分布特征、塑性区扩展规律 ;根据有限元计算结果分析了桩身荷载传递规律并与实测结果对比确定桩身应力随桩身呈指数衰减。计算结果还表明 :桩土应力比不仅与桩土模量比有关 ,也与荷载水平及置换率有关 ;在鼓胀破坏情形下桩体侧向变形性质取决于桩周土而与置换率、模量比。

深部软岩巷道围岩变形特征及数值模拟分析

针对深部煤矿开采条件下软岩巷道围岩出现持续流变时间长、变形大、地压高、巷道难以维护等特点,首先分析了深部软岩巷道变形特征,采用FLAC^3D数值模拟软件,分析了不同埋深条件下巷道围岩垂直应力分布、水平应力分布以及巷道围岩塑性区扩展规律。研究得出,深部软岩巷道的围岩岩块呈松散破碎形态,相互翻转和滑移,岩体的模量和强度低;随着巷道埋深的逐渐增加,巷道围岩应力集中系数逐渐减小,巷道垂直、水平应力峰值逐渐变大,塑性破坏范围扩展速率逐渐增加。研究为深部软岩巷道支护提供理论基础。

沿空留巷巷道底板破坏规律分析

为了研究沿空留巷巷道底板破坏规律,确保巷道的稳定性,分析了巷道底板塑性区扩展规律以及确定围岩破坏程度指标,采用FLAC 3D数值模拟软件,对沿空留巷巷道底板破坏规律进行了分析,研究了煤柱及沿空巷道底板塑性耗能比率变化规律。研究得出,沿空巷道掘进期间,巷道底板产生较大的塑性区,其底角的塑性区高于底板中线的塑性;靠近实体煤柱侧的巷道底角变形破坏范围和变形破坏程度低于靠近采空区侧的巷道底角变形破坏范围和变形破坏程度。

基于双参数断裂准则的剩余强度预测

双参数断裂准则为一种估算结构剩余强度的简单方法,然而原始推导过程应用了一些假设。为了给出更严谨的证明,从Neuber公式出发严格推导双参数断裂准则公式。用试样的初始裂纹长度代替临界裂纹尺寸,以简化该准则。运用简化的双参数断裂准则估算M(T)、C(T)试样以及复杂结构(三孔拉伸试样)的剩余强度。结果表明:运用简化的双参数断裂准则估算M(T)、C(T)试样的剩余强度时,估算误差在7%以内;运用简化的双参数断裂准则估算复杂结构(三孔拉伸试样)的剩余强度时候,估算误差在5%,说明双参数断裂准则可以用于加筋壁板剩余强度的预测。

降雨条件下双层滑面滑坡时程稳定性分析

为了探明降雨作用下双层滑面滑坡稳定性变化过程,以渭武高速石头坡滑坡为研究对象。依据现场监测和勘察资料,通过Abaqus有限元软件建立双层滑面滑坡时程计算模型,采用滑坡点安全系数时程计算方法,分别从塑性区扩展、点安全系数及位移等参数时程变化方面进行分析,探明降雨条件下双层滑面滑坡的启动-变形-失稳三阶段稳定性变化过程。研究表明:由现场监测数据和变形可推测石头坡滑坡为双层滑面滑坡,前缘位移小于后缘位移,且处于贯通状态,一级滑面处于贯通状态,二级滑面处于尚未贯通状态;降雨对浅层滑坡一级滑面的影响大于深层二级滑面,滑坡一级滑面后缘率先启动,向中缘和前缘产生推挤,为推移式滑坡;二级滑面中缘率先启动,带动后缘拉裂前缘阻滑,为复合式滑坡;从关键点点安全系数时程曲线变化特征分析,一级滑面滑坡滑面贯通,为启动-变形-失稳3个稳定阶段,二级滑面未贯通,为启动-变形两个稳定阶段;从位移时程曲线变化特征分析,位移和点安全系数时程变化规律呈一致性,和现场判断结论相吻合,表明点安全系数可作为滑坡稳定阶段的定量评价依据。