泊松效应对高转速汽轮机安全性影响研究

文章采用理论分析、有限元计算以及汽轮机运行实例分析,对汽轮机胀差原理及关键影响因素进行充分研究,得出除了热膨胀外的泊松效应对高转速汽轮机各工况运行过程中的胀差影响较大的结论,为汽轮机动静密封间隙的设计提供安全参考。

考虑泊松效应影响的弹塑性荷载传递模型

提出了一种能考虑泊松效应影响的弹塑性荷载传递模型（t-z模型）。该模型既能反映不同材料的桩基在同一土体中抗压承载力的不同,也能反映同一材料桩基在同一土体中桩身抗压摩阻力与抗拔摩阻力的不同,同时还具备模拟循环荷载下t-z曲线滞回特性的能力。根据位移协调算法编制了可用于竖向压、拔荷载作用下单桩响应分析的Matlab程序,利用程序对模型试验进行了模拟,结果对比证明了该模型的适用性。最后分析了桩体弹性模量对压、拔极限摩阻力比值的影响,结果表明,该比值随弹性模量的减小而减小,对于混凝土桩,该值介于0.6～0.8之间,与规范建议的抗拔系数接近。

考虑端承力时泊松效应对抗拔系数的影响

大量的试验表明,桩受到抗拔和抗压时,其侧摩阻力是不同的,即存在一个抗拔系数。对于工程中抗拔系数的计算,考虑端阻力时更加符合实际情况,以此为出发点对泊松效应下的抗拔系数进行了修正,并得出了存在桩端阻力时,桩顶荷载的抗拔和抗压计算公式,并给出了桩周土层为多层时桩顶荷载的计算思路。最后,对抗拔系数的影响因素进行了分析,得出了抗拔系数的变化规律。

桩的泊松效应对抗拔系数λ的影响

考虑桩的泊松效应对抗拔桩和承压桩桩侧摩阻力的影响,推导了由于泊松效应而引起的桩侧摩阻力减小(增加)的计算公式,据此计算出抗拔桩和承压桩各自的侧摩阻力总和Qt、Qc,并求得理论抗拔系数λ=Qt/Qc。分析了桩的长径比、桩的泊松比、土体内摩擦角、桩土摩擦角等参数的变化对λ的影响,得到一些有意义的结论,可为抗拔桩的设计工作提供参考。

考虑超固结比与泊松效应的荷载传递模型

为了分析超固结状态及泊松效应对砂土-管桩界面剪切特性的影响,在传统双曲线荷载传递模型的基础上,采用考虑超固结比的侧向土压力系数,计入由泊松效应引起的侧向土压力增加值,建立能同时考虑砂土超固结比及管桩泊松效应的界面荷载传递模型,对其可靠性进行验证。通过算例对极限摩阻力影响因素进行分析,结果表明:超固结比从1.0增大到3.0,抗压桩和抗拔桩极限摩阻力近似呈线性增大,抗压桩提高约83.6%,抗拔桩提高约92.9%;泊松比从0.1增大到0.3,抗压桩极限摩阻力呈线性增大,提高约3.5%;抗拔桩极限摩阻力呈线性减小,降低约3.6%;桩土模量比从300增大到1 500,抗压桩极限摩阻力降低约7.6%;抗拔桩极限摩阻力提高约9.6%。

200MW汽轮机转子泊松效应的参数识别

采用一种信号分离的方法 ,对 2 0 0MW汽轮机转子泊松效应的参数进行了识别 ,分析了其物理机理 ,给出了最终的识别结果 ,对预测汽轮机差胀有参考价值。

泊松效应对甲醇合成塔管板应力影响的分析

应用有限元技术,建立全结构的甲醇合成塔管板有限元分析模型,综合考虑管、壳程压力及温度载荷的作用,讨论换热管泊松效应对管板应力强度及换热管轴向应力的影响。分析结果表明:在稳态操作工况下换热管泊松效应对管板应力强度和换热管轴向应力影响较小,而水压试验工况下换热管泊松效应对管板应力强度和换热管轴向应力影响则较大。对于管程或壳程压力较高的换热器,水压试验下管板应力强度评定和换热管轴向应力校核必须考虑换热管泊松效应的影响。

基于泊松效应抑制低液限粉土填料冻胀效果试验研究

通过室内单向冻结试验,进行在路基中设置应力释放孔、利用泊松效应抑制低液限粉土填料冻胀效果的研究。结果表明:应力释放孔能有效地抑制土体竖向冻胀,且抑制效果随孔洞率增大而更加显著,当初始含水率为22.6%时,孔洞率为1%,2%和4%的试样对应的冻胀变形分别为3.70,2.85和1.03mm,仅为未设置应力释放孔试样冻胀变形的50.48%,38.88%和14.05%;初始含水率为20.7%时,孔洞率为1%,2%和4%的试样对应的冻胀变形分别为2.81,2.05和0.83 mm,仅为未设置应力释放孔试样冻胀变形的48.36%,35.28%和14.29%;含水率是影响冻胀的最主要因素,当试样的孔洞率一定时,初始含水率越高,土体的冻胀变形越大;设置应力释放孔对土样冻结后水分迁移的影响较小,水分迁移规律基本与未设置应力释放孔试样一致。

泊松效应对组合梁斜拉桥混凝土板纵向开裂的影响研究

为了研究泊松效应对组合梁斜拉桥混凝土板内力的影响,探究混凝土板纵向开裂的原因,以国内某主跨480m的组合梁斜拉桥为工程背景,采用有限元法分别建立全桥空间网格模型(未考虑泊松效应)和板壳单元模型(考虑泊松效应),从弹性理论的角度探索了组合梁混凝土板的泊松效应,计算辅助墩墩顶5个节段和主跨四分点5个节段混凝土顶板的横向应力和横向应变。计算结果表明:在辅助墩墩顶及主跨四分点处混凝土板的纵向压应力较大,2种模型的混凝土板横向应力也基本处于压应力状态;按照空间网格模型计算得到混凝土板的横向应变基本为压应变,而按板壳单元模型计算得到的混凝土板的横向多处于拉应变状态,接近于混凝土双向受力状态下的极限拉应变;该组合梁混凝土顶板的泊松效应明显,其产生的横向应变是混凝土板纵向开裂的主要原因。

考虑泊松效应的黏弹性轴向功能梯度Timoshenko微梁的尺寸依赖行为

建立了黏弹性功能梯度(FG)Timoshenko微梁的尺寸依赖连续模型,其材料参数沿轴向随幂律变化.为研究微梁的尺寸效应,利用修正偶应力理论和Kelvin-Voigt黏弹性模型将材料的黏性项纳入应力和偶应力张量的偏离分量中;结合Timoshenko梁理论导出了应变、曲率、应力和偶应力的分量;基于哈密顿原理,给出了任意截面形状的微梁在任意荷载作用下的控制微分方程和边界条件.然后,以点荷载作用下的简支微梁为例,研究了尺寸效应、功能梯度效应、泊松效应以及截面形状对黏弹性微梁力学行为的影响.结果表明:当微梁尺寸足够小时,其转角、正应力和偶应力的尺寸效应明显;当微梁尺寸足够大时,微梁的功能梯度效应较为明显;此外,泊松比对尺寸效应影响较大,梁截面形状也是影响微梁力学性能的重要因素.

泊松效应对打桩桩侧阻力的影响

讨论了管桩在打桩时压力波和拉力波分别产生的正负泊松效应对桩侧阻力的影响。通过分析桩土界面处桩土单元的受力情况 ,以粘性土抗剪强度公式为主要理论依据 ,推导给出了受泊松效应影响的打桩桩侧阻力公式 ,最后由一算例来测试泊松效应对打桩侧阻力的影响。计算结果表明 ,泊松效应对打桩侧阻力的影响很小 ,可以忽略不计。

考虑泊松效应影响的弹塑性荷载传递模型

本文提出了一种能考虑泊松效应影响的弹塑性荷载传递模型(t-z模型)。该模型既能反映不同材料的桩基在同一土体中抗压承载力的不同,也能反映同一材料桩基在同一土体中桩身抗压摩阻力与抗拔摩阻力的不同,同时还具备模拟循环荷载下t-z曲线滞回特性的能力。根据位移协调算法编制了可用于竖向压、拔荷载作用下单桩响应分析的Matlab程序,利用程序对模型试验进行了模拟,结果对比证明了该模型的适用性。最后分析了桩体弹性模量对压、拔极限摩阻力比值的影响,结果表明,该比值随弹性模量的减小而减小,对于混凝土桩,该值介于0.6~0.8之间,与规范建议的抗拔系数接近。

考虑泊松效应的单桩竖向承载变形特性研究

单桩在承受上拔或下压荷载时,其桩侧极限摩阻力相差较大,桩身泊松效应是重要的影响因素之一。考虑泊松效应对桩-土界面法向应力的影响,推导得到上拔与下压荷载作用导致的桩侧极限摩阻力改变量的表达式;根据双曲线荷载传递模型,得到考虑泊松效应的的τ-z曲线;在位移协调法的基础上,通过迭代更新桩底位移使桩顶轴力与桩顶荷载相等,提出各级荷载作用下桩身位移响应的计算方法;基于Matlab开发平台编制单桩在竖向荷载作用下Q-S曲线和抗拔系数的计算程序,通过与现场试验数据对比验证了本文计算方法的可靠性。研究结果表明:单桩的抗拔系数随着桩土平均模量比的增大而增大,但其增长速率逐渐减小;随着长径比的增大,单桩的抗拔系数线性减小。随着桩土平均模量比的增大,抗拔系数受长径比的影响逐渐减小,当桩土平均模量比为6 000时,抗拔系数几乎不随长径比的改变而变化。

2D-C/SiC复合材料轴向加载泊松效应

基于单调和循环加卸载实验,测试获得了不同加载过程中2D-C/SiC复合材料在纤维束轴向方向上的泊松曲线,并对比分析了轴向损伤演化进程对材料泊松效应的影响。结果表明,在拉伸损伤加剧过程中,材料表现出显著的负泊松比行为;在加载损伤停滞状态下,材料则表现为近似线性正泊松比行为。加载过程中材料的泊松效应随着损伤程度的增加而不断减弱。结合扫描电镜断口结果分析可知,拉伸损伤加剧过程中材料内部沿加载方向上不断产生的基体开裂和界面脱粘损伤引起的材料沿垂直加载方向上的伸长变形,大于并掩盖了拉伸载荷在垂直加载方向上引起的弹性收缩变形,是导致2D-C/SiC复合材料表现出显著负泊松比行为的主要原因;加载损伤加剧过程中产生的大量开裂损伤导致的材料整体连续性的降低是导致其泊松效应不断减弱的主要影响机制。

考虑泊松效应的材料/结构一体化设计方法

为实现含有不同泊松比组分复合材料的优化设计,并考虑宏观结构及复杂的边界条件,提出了考虑泊松效应的材料/结构一体化设计方法,其显著特征在于不同组分材料中引入了泊松比插值,假设宏观结构由周期性排列的复合材料组成,复合材料含两种各向同性且泊松比不同的组分材料,以静态问题中柔顺度最小化或动态问题中特征值最大化为目标以及宏微观体积比为约束建立了拓扑优化模型。采用均匀化理论预测了复合材料等效性能,推导了目标函数对宏微观密度变量的敏度表达式。分别采用密度过滤和敏度过滤来消除宏微观拓扑优化中的不稳定性现象。采用优化准则法分别更新宏观、微观密度变量,考察了微观体积比和组分材料泊松比参数对优化结果的影响。三维数值算例结果表明所提出的一体化方法具有可行性和优越性。

泊松线性混合效应模型的参数估计

讨论了如何运用EM算法对泊松线性混合效应模型进行参数估计.首先利用马尔柯夫链蒙特卡罗方法对Q函数进行近似,然后利用Newton-Raphson算法求出Q函数的极大值点,从而求得了模型中未知参数的极大似然估计.以一组癫痫病人数据为例,说明该方法是简单可行的.

低模高弹体泊松比试验测试方法

[目的]在轴向承载时,低模高弹体存在侧向形变大、均匀性差等问题,常规电阻式应变测试方法难以准确获取材料的泊松比。为了消除试件侧向变形的不均匀性影响,准确获取高分子材料的泊松比值,[方法]基于弹性力学理论,推导了圆柱形低模高弹体在侧向刚性约束时的压缩模量、弹性模量与泊松比的表达式,建立了试验的理论模型。在理论分析的基础上,提出了由钢制套筒侧向约束轴向加载的泊松比测试方案,并开展了天然橡胶及HW-050型浮力材料的钢制套筒约束试验研究,验证了该试验测试方法的有效性及合理性。最后利用ABAQUS软件对浮力材料模型试验过程进行仿真,分析不同钢筒壁厚对试验的影响规律。[结果]研究结果表明,该试验测试方法可被用于准确测量低模高弹体材料的泊松比值,适用于低模量、高弹特性材料的力学性能研究。[结论]研究工作可为相关试验测试提供参考。

考虑转速及温度影响的磁轴承分散PID控制器参数优化设计

传统磁轴承控制器设计过程多使用定参数磁轴承-转子系统动力学模型,难以保证良好的控制器性能。为此,考虑磁悬浮旋转机械运行过程中转速及温度对系统模型参数的影响,建立了变参数系统模型,进而对磁轴承分散PID控制器参数进行了优化设计。首先,转速影响轴承气隙的原理是材料的泊松效应,温度则是通过定转子热膨胀位移差影响轴承气隙,由此建立轴承支承力变参数模型;其次,考虑温度对转子材料弹性模量的影响,建立了考虑转速及温度影响的变参数系统模型;再次,以控制系统广义幅值裕度及灵敏度的加权值为优化目标,使用遗传优化算法对分散PID控制器参数进行了优化设计;最后,在测试平台上验证了所提磁轴承控制器参数优化设计方法的有效性。

核电用双钢板-混凝土单元轴心受压组合效应

为了研究核电用双钢板-混凝土(SCS)结构在轴压荷载作用下钢与混凝土的组合效应,从材料泊松效应的角度出发,分析双钢板-混凝土单元中钢板与混凝土的应力重分布规律,总结钢混组合效应下的2类应力状态和混凝土受侧向约束的特点,采用轴压试验进行论证.研究表明:钢板与混凝土的应力重分布规律取决于2种材料泊松比的相对变化,对于单轴受压的SCS单元,在达到承载力极限状态时,钢板处于平面压-拉应力状态,混凝土处于三向受压应力状态并存在"约束强化效应".

玻璃钢管混凝土柱轴心压缩本构关系研究

研究分析了玻璃钢管混凝土柱的轴心压缩特性后得出 ,玻璃钢管混凝土具有与钢管混凝土完全不同的力学特性。依据试验结果建立了玻璃钢管混凝土柱轴心压缩本构模型和轴向应力 -应变全过程的定量关系 ,并分析了玻璃钢管的泊松比。