软硬地层不同层厚比条件下抗滑桩变形与受力特征研究

为研究软硬地层不同层厚比条件下抗滑桩变形与受力特征,依托某铁路滑坡支护工程,通过数值模拟计算,分析抗滑桩位移、弯矩及剪力变化。研究结果表明,在滑坡推力作用下,随着距桩顶距离的增加,抗滑桩桩身位移逐渐减小,桩身弯矩先增大后减小,桩身剪力先增大后减小再增大。随着层厚比逐渐减小,抗滑桩桩身位移逐渐增大。不同层厚比条件下抗滑桩桩身弯矩变化趋势相似。当抗滑桩全部嵌入软岩时,桩身位移、弯矩、剪力均最大。当层厚比较大时,硬岩厚度是影响抗滑桩桩身位移和弯矩变化的主要因素。当层厚比较小时,软岩厚度是影响抗滑桩桩身位移和弯矩变化的主要因素。在滑坡支护过程中,当软岩厚度较大时,应适当增大抗滑桩刚度或截面面积。

三层复合铝板固-液-固铸轧复合工艺变形特性及层厚比调控

本文以三层复合铝板固-液-固铸轧复合工艺作为研究对象,基于MSC.Marc生死单元法建立了二维热-力耦合模型并通过实验验证模型的可靠性;依据该模型获得铸轧区组元金属的变形特性及层厚比随工艺参数变化规律,并构建层厚比预测模型。结果表明:覆层在KISS点附近开始发生塑性变形,变形程度取决于KISS点高度。覆层厚度、铸轧速度对覆层层厚比的影响最为明显。基于该模型构建的层厚比预测模型具有较高的准确性,其最大相对误差仅为2.77%。最后,根据该预测模型,提出层厚比调控策略,即应先确定覆层厚度,随后匹配铸轧速度,最后调整浇铸温度与预热温度。

铝塑膜用CPP膜层厚比对热封强度的影响

通过实验对比不同层厚比的铝塑膜用聚丙烯流延(cast polypropylene,CPP)膜,在不同热封工艺条件下热封时铝塑膜的热封强度及CPP膜的熔融厚度,发现通过调整CPP膜层厚比,可以调整对应铝塑膜的热封强度及热封工艺窗口;同时证明,CPP膜在热封时的熔融厚度是铝塑膜的热封强度的影响因素之一,对根据工艺条件优选CPP膜的层厚比具有一定指导意义。

层厚比对互层地层隧道围岩稳定性的影响探究

研究目的:互层围岩开挖易出现台阶溜垮、涌水涌砂等现象,为安全施工,本文以蒙华铁路阳城隧道第四系土砂互层地层隧道围岩为研究对象,通过室内试验、现场试验及数值模拟等方法,探究层厚比对围岩稳定性的影响规律。研究结论:(1)土砂互层地层隧道围岩,黏聚力和内摩擦角随层厚比变化趋势相反;(2)两层土砂互层地层围岩随着土层所占比例的增加,隧道拱顶沉降呈现先减小后增大的规律,两层、三层土砂互层地层围岩土砂比为1∶1或1∶1∶1均匀分布时,拱顶沉降和周边收敛最小,初期支护结构主应力差最小,围岩稳定性最好;(3)不同层厚比土砂互层地层隧道,拱脚水平位移比拱肩水平位移更大,波动范围更广,隧道施工中应尤其加强对拱脚位置处的支护;(4)本研究结果可为土砂互层地层隧道围岩稳定性的进一步研究提供参考,为互层地层隧道的设计和施工提供借鉴。

层厚比对磁控溅射Cr/CrN多层涂层组织和性能的影响

在超高真空磁控溅射仪上,制备了一系列具有相同调制周期不同层厚比的Cr/CrN涂层。用X射线衍射仪分析了涂层的相组成,通过扫描电镜观察了涂层形貌,采用显微硬度计测试了涂层硬度,在划痕仪上确定涂层和基体间的结合力,并利用磨损仪测量涂层的摩擦磨损性能。结果表明:调制周期为400nm时,当层厚比由2.0减小到0.2,Cr/CrN多层涂层始终由Cr和CrN两相组成,涂层择优取向为CrN(200),且涂层变得愈加致密,硬度从1550HV增大到2300HV,磨损率从2.4×10-8 mm3·N-1·m-1减小为0.6×10-8 mm3·N-1·m-1,涂层和基体结合性能优良。

云纹干涉法对不同层厚比的口腔金瓷修复体界面力学特性的研究

目的 金瓷修复体 (PFM)兼具金属强度及陶瓷美观的优点 ,在口腔医学上得到了广泛的应用 ,但临床上仍常发生脱瓷并且又多发生在界面处 ,针对这种情况 ,通过研究不同层厚比的金瓷修复体试件梁的界面强度 ,以分析其破坏机理 ,为加工工艺提供参考。方法 采用云纹干涉法对界面开有贯穿裂纹和未开裂纹试件进行了四点弯曲实验研究 ,并与有限元计算结果进行了比较。结果 得到裂纹尖端及界面处的位移场、应力场 ,计算了界面断裂强度及应力等参量 ,并给出了试件制备、实验方法。结论 由于金瓷层厚比的不同导致金瓷横截面中性层位置发生改变 ,得出金瓷层厚比对金瓷修复体界面强度有很大影响。

强界面陶瓷层状复合材料优化设计的最佳层厚比探讨

针对提高材料整体强度的目标,通过对材料中应力状态与几何结构因素关系的分析,给出了强界面层状材料优化设计的最佳层厚比原则。通过实验研究,探讨了Al_2O_3-14.31％ZrO_2/Al_2O_3-39.17％ZrO_2(质量分数,下同)层状材料的强度、断裂功和弹性模量等随着材料中残余应力的存在而发生变化的规律。Al_2O_3-14.31％ZrO_2/Al_2O_3-39.17％ZrO_2 3层材料的最佳层厚比理论计算值为4.14。实验结果表明,最佳层厚比在2.49～4.36之间。在最佳层厚比处,抗拉强度、弹性模量、断裂功和Vickers硬度均达到最佳值。实验进一步印证了理论分析的正确性。

层厚比对TA1/X80复合板组织和性能的影响

为明确层厚比与对钛/钢复合板组织及力学性能的关系,推进TA1/X80层状爆炸复合板在油气运输、航空航天领域的应用,采用爆炸-轧制法,制备7种不同层厚比的TA1/X80层状复合板,通过拉伸、冲击、弯曲、硬度等实验研究层厚比对复合板组织、力学性能的影响,利用OM、SEM、EDS等检测实验分析断口形貌及断裂机制。结果表明:TA1/X80爆炸-轧制复合板界面以周期性波状咬合机制结合,组织均呈流线状,在过渡区Ti、Fe元素发生扩散;TA1、X80层厚比增加,复合板的抗拉强度、屈服强度、塑性、韧性、正弯强度、正弯挠度均呈线性降低趋势,背弯强度和背弯挠度线性增大,且随着向界面靠近,钢侧硬度降低,钛侧硬度升高;由钛侧到钢侧,拉伸断面由沿晶断裂机制过渡为准解理断裂机制,冲击断面由撕裂韧窝断裂机制过渡为等轴韧窝断裂机制。

不同层厚比的铜/铝层状复合板剪切特性研究

为研究铜/铝复合板的剪切特性,对三种不同层厚比的铜/铝复合板进行斜刃横剪加工实验,分析了不同层厚比下铜/铝复合板的断面形貌特征、加工硬化及剪切力的变化规律。结果表明:不同层厚比的复合板材剪切断面形貌特征略有不同,在铜层占比较大时,铜层也会出现断裂带。随着铜层占比的增大(即铜/铝层厚比增加),剪切断面平整性变好,塌角、毛刺逐渐增大,剪切带逐渐增大,断裂带逐渐减小,加工硬化程度及范围增加,剪切力增大。在层厚比较小(1:9和2:8)时,复合板材断裂为剪切断裂和微孔聚集型断裂的混合型断裂模式,而层厚比较大(3:7)时为剪切断裂模式。

层厚比对钛/铝复合板拉伸力学性能的影响

针对TA1/3003层状复合板,考虑钛/铝层状复合板厚度方向非均质材料力学特性,通过单向拉伸实验,研究层厚比对钛/铝复合板拉伸力学性能的影响及断裂机理。结果表明,钛/铝复合板的强度、均匀伸长率、断裂伸长率等力学性能均介于两种组元材料之间,拉伸过程中试件在宽度方向上产生附加应力,产生向钛侧翘曲的现象。用ABAQUS模拟不同层厚比复合板的单向拉伸过程,结果表明复合板力学性能与组元层厚比和组元材料性能有关,对比模拟、加权公式与实验结果,表明抗拉强度、屈服强度与弹性模量基本符合层厚比加权平均规律,上述方法可用于预测复合板的性能参数,并为实现复合板综合力学性能定量化设计奠定了基础。

原始层厚比对Ni/Al多层含能结构材料放热性能及力学性能的影响

采用化学镀和热压复合法制备微米级尺度的Ni/Al多层含能结构材料,研究层厚比对其组织结构、放热性能和力学性能的影响,并分析其失效模式。结果表明:Ni/Al多层含能结构材料界面结合良好,无金属间化合物生成;随着原始层厚比的增加,界面反应起始温度增高;层厚比为2/3的Ni/Al多层含能结构材料具有最高的能量密度,为1051.62 J/g,同时还具有良好的强度和塑性,其抗拉强度、伸长率和抗弯强度分别达285.05 MPa,8.87%和309.09 MPa;随着Ni/Al原始层厚比从1/2增加到1/1,抗拉强度和抗弯强度均提高,塑性降低,这与其成分和界面结构有关;Ni/Al多层含能结构材料失效模式为分层与断裂混合破坏,且随着层厚比的增加,界面分层现象加剧。

层厚比对水平砂泥岩互层岩体抗剪强度参数的影响

现有标准规定砂泥岩互层岩体的抗剪强度参数,当层厚在5 m以下时按泥岩取值,对不同工程场景、不同的层厚比例关系未做进一步区分。引入泥岩层厚与砂岩层厚之比,即层厚比,利用FLAC3D建立不同层厚比的水平砂泥岩互层岩体三轴数值试验模型,探索了层厚比对水平砂泥岩互层岩体的抗剪强度参数和变形特征的影响规律。结果表明:当岩层总厚度不变,层厚比以0. 75为界,当层厚比小于0. 75时,层厚比越小岩体黏聚力越大,反应砂岩对岩体黏聚力有增大效应,在此区间内水平砂泥岩互层岩体黏聚力可按1~4倍的泥岩黏聚力取值;同样,岩体内摩擦角仅按泥岩取值也不客观,但其随层厚比的变化规律不明显。当层厚比大于0. 75时,水平砂泥岩互层岩体抗剪强度参数按泥岩取值是可行的。当层厚比不变,层厚对水平砂泥岩互层岩体的抗剪强度参数有明显影响,层厚比小于0. 2时,互层岩体的黏聚力随层厚变化较大;层厚比大于0. 2时,互层岩体的黏聚力随层厚的变化较小,可按泥岩取值。层厚比小于0. 75时,互层岩体的内摩擦角随层厚变化较大;层厚比大于0. 75时,岩体内摩擦角随层厚的变化较小,可按泥岩取值。水平砂泥岩互层岩体的变形特征也同岩体层厚比和层厚有关。层厚比较小时,岩体变形发生在砂岩层,破坏范围较大;随着层厚比的增大,其变形破坏发生在软岩部分,硬岩部分基本不出现变形或出现少量变形;若岩体层厚比不变,层厚减小,岩体的变形范围变大。

粒间摩擦和层厚比对二维分层颗粒系统底部响应的影响

研究分层颗粒中的力学响应对于理解复杂颗粒系统的弹性与变形的机理具有重要意义。基于离散单元法,针对粒间摩擦和层厚比对系统中力学响应的影响,建立上软下硬和上硬下软两种规则排列的二维分层颗粒系统模型,并进行仿真分析。结果表明:在上软下硬型系统中,随摩擦系数的增大,底部响应均是按照双峰→平台→单峰的顺序演变,平均力、峰值、中间力随之先减后增;硬层厚比对系统底部响应几乎没有影响。在上硬下软型系统中,粒间摩擦和软层厚比对系统底部响应均有影响,底部响应有三种转变形式,但随着摩擦系数的增大,最终都会变为单峰分布,平均力随之波动型下降,峰值/中间力先增后减;软层厚比的增大会使力更容易向系统中间聚集,从而引起底部响应形式的变化。

铝-钢双金属复合轧制层厚比及轧制力的研究

用实验方法研究了铝－钢双金属复合轧制时层厚比的变化规律。给出了双金属复合时轧制力的计算式。

上硬下软层状土中锚板抗拔承载特性研究

锚板基础是一类在海工系泊系统中广泛应用的锚固基础,其特点是具有较高的承载力和稳定性。锚板的承载能力是基础设计的重要参考因素,而承载能力与土体的性质密切相关。现有关于锚板承载力的研究多集中在单一均质土层中,而对层状土尤其是上硬下软这类层状土体中的承载特性认识不足。基于数值分析,综合考虑层状土的分层性质,对锚板基础在硬黏-软黏层状土体及砂土-软黏土复合土体中的承载特性展开研究,分析锚板埋深、土层抗剪强度比、层厚比及土体性质等关键因素对锚板周围土体破坏模式和承载力的影响。结果表明:在硬黏-软黏土体中,随着抗剪强度比、层厚比的增加,极限承载力均显著增加;在砂土-软黏土体中,极限承载力同样随着层厚比的增加而增加,当下层软黏土中的锚板破坏进入局部破坏后,层厚比对承载力的影响逐渐减弱。研究可以为上硬下软层状土中锚板基础的承载力确定提供计算方法和理论参考。

双层金属板材同速异径蛇形轧制复合变形研究

采用ANSYS Multiphysics/LS-DYNA软件对Q345碳钢/NM400耐磨钢复合板轧制复合过程进行了有限元模拟,并开展蛇形轧制实验,验证了所建立有限元模型的准确性。总结了轧辊直径、错位量、摩擦条件和压下量对复合板变形行为的影响,结果表明,其他工艺参数不变条件下,初始辊径和摩擦条件对复合板平直度的影响较大,初始辊径越大和摩擦系数越小,复合板越平直;错位量和压下量对复合板结合面处等效塑性应变的影响较大,错位量适当增大,压下量越大,复合板结合面处变形更充分;轧辊直径对复合板厚度比影响较大,轧辊直径越大,复合板层厚比越大。其中蛇形轧制错位量的调整可同时实现对板材厚度比、等效塑性应变和弯曲曲率的正向调控,证明了可以通过调整蛇形轧制的错位量获得形性兼优的金属复合板。

双金属板材异步轧制复合轧后层厚建模与分析

根据双层金属复合板材同径异速异步轧制复合问题,利用流函数法和上界法建立了异步轧制轧后层厚的数学计算模型。进行异步轧制有限元模拟,将有限元模拟结果与理论结果进行对比,所建立的理论模型误差范围为2.55%~4.17%。该模型不仅可以快速计算轧后复合板的层厚比,在单一工况下,还能快速掌握不同工艺参数(压下量、初始板厚、异速比、层厚比)对轧后层厚比的影响规律,对设置和优化生产工艺提供了重要参考。

316L/EH40不锈钢复合板变形行为及初始层厚比设计

应用MSC.MARC软件建立不锈钢复合板热轧成形三维热力耦合有限元模型,对不锈钢复合板热轧过程进行数值模拟,研究压下量、变形温度和初始层厚比对轧制复合变形区EH40层和316L层厚比变化规律的影响,得到了在轧制复合变形区内双金属分层变形量和层厚比变化情况的分布规律。根据数值模拟结果,建立了复合板各组元变形量与压下量的近似关系式,得到了初始层厚比计算的经验公式。通过试验与经验公式计算出的初始层厚比进行对比验证,得出层厚比误差在10%以内,有效控制了复合板层厚比精度。

软硬互层顺层岩质边坡稳定性影响因素及失稳机理研究

软硬互层顺层岩质边坡的稳定性受多种因素影响,并且失稳机理十分复杂,难以进行针对性的防治。针对软硬互层顺层岩质边坡稳定性的影响因素,通过FLAC3D进行数值模拟,从岩层倾角、软硬岩层厚度比和岩性组合进行了研究。计算结果表明:随着岩层倾角的增大,顺层边坡从整体呈推移式破坏转向沿软硬岩接触面分层滑动;软岩和硬岩厚度的增加均会导致边坡稳定性下降,但是硬岩厚度大时,边坡主要沿软岩夹层滑动;黏聚力对边坡稳定性的影响要比内摩擦角大。

砂泥岩互层厚度比对隧道围岩破坏机理的影响分析

砂泥岩互层是典型的软硬互层岩体,隧道开挖后软弱层岩体容易发生卸荷滑移,从而导致隧道围岩失稳甚至塌方等问题。通过改变砂泥岩层厚比,依托奉建高速关田隧道,基于超载法理念,利用离散元PFC2D软件对隧道开挖后围岩的渐进破坏机理进行模拟,得出了以下结论:隧道开挖过程中,各层厚比隧道围岩在前期的塌落程度都相接近且较小,塌落面积比都处于1%~2.5%之间,开挖后期层厚比为2:1和2:2的隧道围岩塌落程度较大,塌落面积比约为层厚比为2:0.5的1.4倍;各层厚比隧道围岩产生的裂隙皆以张拉裂隙为主,其中层厚比为2:1时的隧道围岩产生的裂隙数量最多,层厚比为2:0.5和2:2产生的数量仅有其52.1%和61.4%,当层厚比为2:0.5和2:1时,全场裂隙具有对称性和连续性。