层间摩擦系数对非黏结柔性管抗拉铠装层轴压屈曲失效模式的影响研究

在柔性管运输、铺设安装和服役过程中,由于其抗拉铠装层钢带为柔性细长螺旋结构,当外部载荷超过临界值时,抗拉铠装层钢带容易发生屈曲失效。考虑非线性材料、几何大变形、层间接触和摩擦等非线性效应的影响,运用ABAQUS有限元软件建立了63.5mm典型非黏结柔性管8层完整结构模型,研究了在抗拉铠装层不同层间摩擦系数的情况下,非黏结柔性管在轴向压缩载荷作用下的力学性能和屈曲失效模式。研究结果表明,层间摩擦系数对非黏结柔性管的抗压刚度和抗拉铠装层屈曲失效模式有较大影响,层间摩擦系数以0.1和0.2为分界点,抗压刚度和屈曲失效模式均呈现出“三段式”变化规律。研究成果可为海洋非黏结柔性管的结构设计和屈曲失效评估提供技术参考。

土工袋层间摩擦特性试验研究

土工袋层间摩擦是土工袋柔性挡土墙设计中应该考虑的关键因素,其大小直接决定了土工袋挡墙的内稳定性。通过铝棒土工袋的摩擦试验说明柔性土工袋层间摩擦与刚性体间摩擦特征的不同,进行了不同袋内材料、土工袋排列方式以及运行环境(水上或水下)等条件下的土工袋层间摩擦试验。结果表明:土工袋层间摩擦力随着袋体沿受力方向变形的增大而逐渐增大,当层间发生整体滑动时达到最大值,并趋于稳定;土工袋层间摩擦不仅与编织袋体的摩擦有关,而且受袋内材料粒径大小及排列方式的影响;土工袋浸泡于水下时,由于水的润滑作用使得编织袋间的摩擦作用减小,袋内材料为细颗粒的土工袋层间摩擦作用减小,而袋内材料为粗颗粒的土工袋层间摩擦变化不大。

螺旋错绕式高压容器层间摩擦力的研究

本文用带宽方向有效正应力和剪应力概念来描述层间摩擦力的加强作用,由此导出的爆破压力公式的计算值和一组实测值相当吻合.

土工袋层间摩擦过程的细观研究

为了细观上分析层间摩擦作用下袋体及袋内颗粒的受力及运动情况,以铝棒为袋内材料的土工袋层间摩擦试验为例,采用离散单元法对土工袋层间摩擦试验进行了数值模拟计算,研究了土工袋在层间摩擦作用下袋内部颗粒的运动特征。研究结果表明:土工袋受侧向压力作用下袋体各部位的滑动并非同时产生,受力端受到挤压,局部产生轻微移动,随着侧向力的增加,袋体其余部位沿受力方向逐渐发生移动。试验过程中,上层土工袋不仅会发生侧向压缩和平动,同时因受到下层袋体与加载板的摩擦作用而发生滚动,导致上层土工袋内部土颗粒的位移自上而下、从左到右逐渐减小,上、下层袋体产生相对滑动时,摩擦力的存在会导致袋体层间接触部位拉应力增大,袋体易产生受拉破坏。试验及模拟结果较好呈现了土工袋层间摩擦过程,可为土工袋挡墙的设计提供参考。

盒式房屋层间摩擦隔震体系地震反应的研究

针对一种装配式钢筋混凝土盒式结构房屋 ,研究了其在各层之间均设置摩擦隔震部件时的地震反应分析模型和理论。在该体系中 ,除基础部位允许产生摩擦滑动外 ,上部各层也采用了摩擦滑动隔震构造 ,这种体系将房屋结构沿竖向在每层之间的隔震缝处断开 ,从而由下至上反复多次改变了地震作用的传播方式 ,并在地震反应分析中增加了较大难度。为此 ,合理建立了地震反应动力分析的结构模型 ,并重点对层间摩擦隔震的力学机制作了理论研究 ,建立了地震反应时程分析的有关公式 。

盒式房屋层间摩擦隔震体系地震反应的时程分析

在建立模型和理论研究的基础上 ,通过计算机程序编制 ,应用典型工程实例 ,进行了地震反应的动力时程计算 ,并分析了这种减震体系的动力反应特点和规律 ,得出了具有实际工程意义的结论和建议 ,从理论分析方面为进一步改进、完善及推广该结构体系提供了依据。

螺旋错绕式高压容器层间摩擦特性及应力分析

用带宽方向有效正应力和剪应力概念，描述了层间摩擦力的加强作用，由此导出的爆破压力公式和应力公式的计算值与一组实测值相当吻合。

考虑层间摩擦的多层波纹管轴向刚度非线性有限元分析

利用ANSYS程序接触有限元方法对4层U型波纹管轴向刚度的线性和非线性特性进行了研究。首先建立了轴对称弹性单元(solid element)与接触单元组合的有限元模型,然后计算得到了该多层波纹管的刚度特性,尤其是在压缩时的非线性刚度,并且讨论了不同层间接触摩擦状态的影响,分析说明了多层间接触摩擦使波纹管轴向刚度具有非线性特征的机理。

土工合成材料层间摩擦试验研究

随着我国矿产资源的开发,尾矿的粒度越来越细,尾矿库的库容和尾矿坝的高度不断的增加,尾矿库的安全与稳定日益成为广受关注的方向。近些年来,一些学者将土工织物、土工格栅等土工合成材料运用到尾矿库筑坝工程中以提高尾矿坝的稳定性,具有重大的意义。根据不同的应用形式,形成尾砂-土工合成材料、土工合成材料-土工合成材料的接触面。本文开展尾砂与土工织物、土工织物之间、土工织物与土工格栅之间界面摩擦特性直剪试验。试验结果表明,土工织物与尾矿砂界面直剪剪切曲线为理想弹塑型。土工织物与尾矿砂界面强度指标黏聚力为38.3kPa,摩擦角为30.4°。土工织物之间的直剪剪切曲线为应变软化型。土工织物之间界面峰值强度指标黏聚力为0kPa,摩擦角为18.7°。土工织物与土工格栅直剪实验曲线在5mm剪切位移之前剪应力增长较快,此后剪应力上升平缓,三条应力应变曲线都在剪切位移达到35mm时产生突降。剪切位移35 mm时,土工织物与土工格栅界面强度指标黏聚力为79.6kPa,摩擦角为21.6°。试验结果可以为类似坝体的稳定计算提供依据。

石墨烯层间摩擦的面内局部应变调控

目的揭示面内应变对石墨烯层间摩擦行为的影响。方法利用分子动力学模拟方法,基于支撑的石墨烯基底与单层六边形石墨烯滑片接触模型,重点考察滑片在加载面内局部拉伸应变的基底表面的滑动摩擦过程。着重分析滑片所受侧向力(即瞬时摩擦力)随滑动距离的变化规律,计算滑片分别与基底的加载应变区和非应变区的层间作用,通过计算层间作用势能、接触原子数、能量耗散等,直观揭示应变对摩擦的影响机制。结果当滑片在基底的局部应变加载区域滑动接触时,由于滑片与基底界面公度性和层间势能降低,接触原子数减少,导致滑片所受侧向力的振幅比其在基底的非应变区滑动时明显降低。具体来讲,当应变由0增加至10%,处于应变区的滑片所受侧向力由1.33 nN减小至0.86 nN,降幅达35%。通过计算加载均匀应变的基底与滑片层间的摩擦力,表明摩擦力随应变的增加而逐渐减小,且载荷越高、滑片尺寸越大时,摩擦力降幅越明显。结论局部应变可以有效调控摩擦的分布规律,降低石墨烯层间摩擦力大小。

层间高速摩擦复合WAAM铝合金构件组织与力学性能

为提高丝材电弧增材制造(wire arc additive manufacturing,WAAM)构件性能,提出了一种电弧增材制造复合层间高速摩擦(wire arc additive manufacturing hybrid interlayer high speed friction,WAAM-HSF)的方法.采用直径1.2 mm的4047铝硅焊丝,使用WAAM-HSF方法进行薄壁构件制造,对比研究了WAAM和WAAM-HSF对铝合金薄壁构件的微观结构和力学特性的影响.结果表明,WAAM和WAAM-HSF构件的微观结构中存在着大量的柱状树枝晶.与WAAM相比,WAAM-HSF构件的微观结构明显细化.同时,不同工艺的晶粒分布趋势一致,即晶粒直径在两个薄壁中从顶部到底部逐渐减小.在相同区域,WAAM构件的晶粒尺寸大于WAAM-HSF构件.通过破坏外延结晶的生长,达到细化晶粒的目的.与WAAM相比,WAAM-HSF构件的平均断后伸长率减小了5%;但WAAM-HSF构件的平均显微硬度和平均抗拉强度则分别提高了9.96 HV和17 MPa.

利用权函数计算沥青路面层间部分约束的面层底裂缝应力强度因子

以受均匀拉应力的中心贯穿裂缝作为参考状态 ,利用权函数理论和PetroskiandAchenbach方法得到路面各层面完全连续时的裂缝应力强度因子计算方法。根据完全连续时的应力强度因子和面层界面处于临界静摩擦状态下的应力强度因子的等效性 ,计算出面层界面的等效滑动区域 ,从而得到面层界面滑动摩擦力产生的应力强度因子 ,再与面层界面完全光滑时的应力强度因子叠加 ,得到面层界面部分约束时的应力强度因子 ,编制了相应的程序 ,给出了相应的计算实例。

二维材料在摩擦机理和润滑应用方面的研究进展

层状结构的二维材料具有原子级的厚度、层间超低的剪切强度、高比表面积以及表面化学稳定性。其由于独特的性能,引起了润滑领域研究人员的极大兴趣。当二维材料应用于润滑领域时,不仅能够大幅度提高润滑介质的减摩性能,还可以解决传统添加剂的局限性,如分散性差、恶劣环境下失效。本文从二维材料的纳米摩擦机理出发,详细介绍了二维材料的层间摩擦机理和表面摩擦机理;另外,从实验内容、润滑性能及润滑机制等方面也详细介绍了近年来二维材料用作添加剂在油润滑和水润滑等领域的研究进展。

新型绕丝式超高压容器绕丝层应力分析

提出了一种新型绕丝式超高压容器的结构,并对其进行了应力状况分析,推导出了绕丝层的应力计算公式。所作的理论分析也可用于其它型式的缠绕容器,对进一步探讨和研究超高压容器的性能具有一定的参考价值和现实意义。

水泥混凝土路面断裂实验分析及防治措施

路面断裂是水泥混凝土路面最为常见的病害,但其形成机理比较复杂,涉及到材料、结构、施工工艺等多种因素。为明确造成路面断裂的机理,便于针对性地提出解决方案,以实际工程为实验对象,分别对温度、荷载和层间摩擦对路面受力的作用机理进行研究,分析出温度、荷载、荷载作用次数以及层间摩擦系数对路面受力的影响,路面的断裂韧性对路面断裂的影响。水泥混凝土路面断裂严重影响路面使用,应从影响水泥混凝土路面断裂的因素入手,从设计、施工和混合料制备等方面阐述水泥混凝土路面断裂的防治措施。

圆管分层两相流问题的解析方法

管道输运工程中经常遇到两相流问题,因此需要预测对流体施加的压力大小以指导运输。拟对圆直管道分层两相流-层流模型做研究,用解析方法计算出圆管任一截面处流体的速度分布,并验证两层流体交界面处的摩擦力与其平均速度差值呈近似线性关系的结论。以此为基础,可以通过计算截面速度分布得到流体与管壁的摩擦力,通过输运流体所需达到的速度得到分界面处摩擦力,最终反推出运输流体所需要施加的压力差大小。

层间滑移对摩擦型叠梁弯曲特性的影响

对叠梁滑移问题的计算,通常假定粘结层的滑移应变与剪应力成线性关系;但对于库仑摩擦型叠梁来说,只有当层间剪力超过层间最大抵抗摩擦力后,才发生层间滑移。为了更精确研究摩擦型叠梁的力学特性,该文首先推导了考虑层间摩擦力影响的截面剪应力计算公式,进而确定了摩擦型叠梁层间滑移展开的力学条件和路径;最后借助传递矩阵法求解了叠梁滑移展开的长度以及对叠梁构件力学特性的影响;与ANSYS的计算结果对比表明该文提出的算法准确高效;滑移效应会破坏截面的整体性,增大局部弯曲应力,结构计算时应根据实际滑移情况考虑滑移效应对结构受力的影响。

我国铁路沥青混凝土技术研究进展

全断面铺筑沥青混凝土是铁路路基防排水技术的重大举措。文章介绍了沥青混凝土的主要性能特点及其在国内外铁路工程中的应用情况,从力学适用性、防水抗渗性和界面安全性3个方面阐述了铁路基床表层铺筑沥青混凝土的关键技术和研究进展,提出了铁路全断面铺筑沥青混凝土机械化施工的合理化建议。

二维纳米添加剂在水基超滑中的应用

在过去的30年中,随着测量技术和方法的发展,超滑的理论基础和试验结果都在各种尺度上不断创新和发现。目前,已经广泛报道了基于两种不同润滑材料可获得超滑性能的方法,按照材料的种类通常分为固体和液体超滑两类。在微米或纳米尺度获得的固体超滑特性,被认为是两个滑动表面在特定条件下具有极低的相互作用。当晶格完整的二维材料处于非公度状态时,其层间摩擦力在一定条件下会急剧减小。然而,相较于实现固体超滑的苛刻要求,液体超滑在宏观尺度中更容易被实现。最近几年广泛报道了对该课题的研究,例如水基陶瓷润滑,聚合物分子刷润滑和多羟基水溶液。由于可以在宏观尺度大气环境条件下实现液体超滑.

箱型简支梁桥铺装结构应力分析

箱型简支梁桥面铺装沥青混凝土层的破坏常表现为层间剪切破坏、起皮拥抱,纵横裂缝等。结合桥梁结构理论和路面设计的方法,用有限元方法建立箱型简支梁桥空间实体建模,对汽车荷载作用下的箱型简支梁桥铺装结构在跨中的层间剪应力、法向拉应力以及接触层间摩擦滑动等进行计算和分析。