管道顶进用装配式圆形工作井承载性能研究

近年来装配式建筑正逐步应用在地下管道工程中,为了研究管道顶进用装配式圆形工作井的承载性能,结合现场监测的顶管顶进力情况,采用三维有限元方法对装配式圆形工作井的井片混凝土以及连接螺栓进行了受力分析。研究结果表明:通过在管壁涂刷润滑剂、采用触变泥浆进行压浆等减阻措施可以明显降低顶进力荷载,甚至可以使其达到设计值的50%以下;装配式圆形工作井在顶进力荷载的作用下,螺栓受拉情况不明显,仅后座墙位置的井片外侧混凝土呈明显受拉,设计中需要关注,必要时需对该部位制定加固方案;粘贴钢板加固方案相对于粘贴CFRP加固方案具有材料利用率更高、加固效果更加明显的优势。研究成果可为推广装配式建筑在管道工程中的应用提供理论依据和参考借鉴。

基于多薄壁圆管套装假设的圆轴扭转切应力-变形量分析

针对材料力学、工程力学等教材中圆轴扭转章节的切应力-变形量公式,提出了一种基于多个薄壁圆管套装假设的新推理方法,导出了厚壁圆管及实心圆轴的切应力公式、单位长度扭转角公式等.提出用薄壁圆管扭转实验测量切应变和切应力参数,并验证两者之间的正比例关系即剪切胡克定律的正确性,从而测量材料切变模量G.提出用受扭薄壁圆管实例辅助证明切应力互等定理.研究结果有助于提高教学质量.

软土地区超深圆形竖井的坑底隆起特性与机制

依托上海某超深圆形竖井工程,收集了施工期坑底土体隆起的实测数据,总结了坑底土体隆起的竖向分布模式、演变规律和主要影响因素;建立并验证了轴对称数值模型,探讨了开挖卸荷、降水、地下连续墙和土体力学特性对坑底土体隆起的影响规律,探明了坑底土体的隆起机制。土体隆起是开挖卸荷、降水和地下连续墙约束作用下土体力学响应的综合结果,其中开挖卸荷和墙体挤压会引起隆起,降水和墙体的负摩阻力会抑制隆起。开挖卸荷存在主要影响深度,卸荷回弹主导了该深度范围内土体的隆起,而土体剪切变形则控制了该深度范围外的土体隆起。土体流变以及负孔隙水压的消散共同导致了土体隆起的时间依赖性。软土地区小直径超深竖井的坑底隆起沿深度方向减小近似线性,最大值位于开挖面中心处;土体隆起随开挖先缓慢增加后近似线性快速增大,而在非开挖阶段,土体隆起随时间有缓慢增大趋势。

等距圆弧面细长轴多轴车削工件系统模态分析

等距圆弧面细长轴是等距型面联接中的主要部件,为了高效率地加工等距圆弧面细长轴,设计了多轴车削工件系统,采用ABAQUS有限元分析软件对工件系统进行约束模态研究。利用单因素变化法研究细长轴长度、直径对系统固有频率和模态振型的影响。结果表明,工件系统的各阶固有频率随长度增加呈下降趋势,随直径增加呈上升趋势。改变工件系统的长度和直径对系统模态振型的影响不大,不同长度和直径工件的振型前8阶为一阶弯曲变形,8~16阶为二阶弯曲变形。因此,等距圆弧面细长轴多轴车削工件系统在高阶振动过程中可能发生干涉现象。

上海地区特深圆形竖井开挖承压水控制技术及效果

苏州河段深层排水调蓄工程云岭综合设施和苗圃综合设施竖井基坑施工首次要求对上海地区第三层承压含水层水位进行控制。结合云岭综合设施特深圆形竖井开挖承压水控制工程实例,在分析承压含水层的分布特点和工程采取的降水措施的基础上,以工程实测数据为基础,分析软土地区深层承压水控制工艺和控制效果。结果表明:工程采取的竖井地墙和外侧防渗墙两层隔水措施,首次实现了上海地区第三层承压水降水,最大水位降深达到57.8 m,保证了基坑的稳定性。实测数据显示防渗墙外的水位降深小于防渗墙与围护结构之间的水位降深,水位降深速率具有相同的规律;各土层孔隙水压力变化与承压水降水相对应,承压水水位开始恢复后,迎土面深层孔隙水压力明显增大,且深度越深,孔隙水压力增大的趋势越明显,迎坑面水压力变化则较为平缓。所得结论可为今后上海地区类似工程施工和深层地下空间开发提供参考。

基于双圆光栅的轴截面内轴系回转误差分析与测量方法研究

基于双圆光栅测量轴系回转误差的方法,介绍了圆光栅测量轴系回转误差的原理和测量圆光栅安装偏心参数的原理。为验证该方法的正确性及可行性,设计并搭建了轴系回转误差测量对比实验系统。利用C++Builder编程并采用多轴固高控制器同时采集多路传感器信号,以保证数据的同步性。对电感测头进行标定,使电感测头达到实验精度要求,并测量两个圆光栅的安装偏心参数,对其在测量方向引起的测量误差进行分离,实时采集电感测头和圆光栅测量的轴系回转误差并进行对比。实验结果表明,在不使用高精密转台及高精密轴系的情况下,轴系回转误差在±55μm范围内时,误差在5μm以内。该轴系回转误差测量方法安装调试简单,无需使用标准件,能够实现在线测量,可以应用到具有轴系回转类的设备中实时监测轴系状态。

用能量原理推导圆轴扭转弹性变形与应力分布

关于圆轴自由扭转时横截面上的应力分布,弹塑性力学给出的弹塑性解与大量金属材料的扭转实验结果存在众多分歧。针对这一问题,通过分析材料在弹塑性变形阶段弹性变形和塑性变形对应的细观机理,根据最小变形能原理,给出了弹塑性小变形时,圆轴扭转横截面上任一点处的切应力和弹性切应变的分布规律。结果表明,圆轴扭转时小塑性变形的出现,并不影响材料的弹性性质,也不改变构件内弹性变形的分布规律,即在弹塑性小变形条件下,圆轴扭转横截面上任一点处的切应力、弹性切应变的大小仍与该点到圆心的距离成正比,亦即仍呈现出与弹性变形时相同的分布规律。

具有轴承不对中故障的柔性非圆截面多转子系统非线性动力学行为

研究了具有轴承不对中故障的柔性非圆截面多转子系统的非线性动力学特性。首先在长轴承、微小不对中量和不平衡量等假设下,利用坐标变换推导出非圆截面多转子-轴承系统的非线性动力学模型。最后采用数值方法,重点分析了系统的非线性振动行为,例如稳态响应、轴心轨迹、Poincaré截面以及最大Lyapunov指数等。结果表明:在较低转速时,转子系统除存在与不平衡故障同步的工频外,还存在由于不对中引起的倍频以及组合频率成分等。随着转速的提高,系统出现倍周期分叉现象,混沌运动等复杂的非线性动力学行为。

空心圆轴机械强度理论计算与有限元分析研究

根据材料力学圆轴扭转理论,推导出了空心圆轴的机械强度计算公式;通过引入空心圆轴内、外径比例因子,将空心与实心圆轴的扭转机械强度计算公式进行了统一,并得出了可用于实际工程的计算参数。通过一个计算实例,分别用理论推导的计算公式和ANSYS进行计算,2种方法得出的结果吻合度高,验证了所推导公式的正确性。

圆形竖井钢波纹板-模袋混凝土支护结构现场试验研究

为解决喷射混凝土工作环境差、能耗高以及施工中跑浆、漏浆等问题,提出钢波纹板结合模袋混凝土的新型支护方案。依托圆形竖井,采用倒挂井壁逆作施工法展开现场试验,分析灌注压力的变化规律及其影响。结果表明:(1)模袋混凝土可充填开挖面与钢波纹板之间的构造间隙及预留空间,与钢波纹板形成具有一定强度和刚度的组合结构,能够维持开挖面稳定、抵抗开挖面变形,施工工艺具有可行性;(2)根据现场监测结果可知,在混凝土灌注过程中,模袋内混凝土流动性良好,能充分填充模袋,注满后,灌注压力逐渐消散,且钢波纹板产生的环向应变很小,支护结构在工作状态下均匀受力;(3)试验选用的土工布均具有透气、透水、不透浆的特性,能有效解决喷射混凝土施工存在的跑浆、漏浆等问题,但材料特性和加工性能略有差异;(4)钢波纹板与模袋混凝土结合形成的新型支护结构,为隧道等地下工程支护技术提供了新思路,具有重要意义。

斜激光冲击对航空发动机风扇轴弯曲疲劳性能的影响

采用激光斜入方法对航空发动机扇轴转接圆角部位进行激光冲击强化试验。分析了斜冲击机理及方法,计算优化斜激光冲击强化试验参数,对冲击前后试件的显微硬度、残余应力进行对比分析,并进行旋转了弯曲疲劳对比验证试验。其结果表明,风扇轴经过激光斜冲击强化后,表面显微硬度提高了11%,残余应力不均匀性得到改善,旋转弯曲疲劳寿命提高了160%;断口观察分析可知,激光冲击强化可以使疲劳源位置内移,降低裂纹扩展速率,从而提高试件的疲劳性能。

考虑小尺度效应的微圆轴扭转振动

在微机电系统中,微纳米构件常常表现出尺度效应。基于非局部弹性理论,建立了微圆轴的扭转振动模型,并结合3种常见的边界条件,给出了具体的算例。结果表明:对比于经典连续力学,非局部弹性理论预言的圆轴扭转振动固有频率下降,并且微圆轴的外特征尺度即横截面半径越小,二者相差越大;振动频率的阶数越高,影响也越明显。随着截面半径的增加,振动频率下降并且非局部尺度效应逐渐消失。同时考察了扭转振动的模态函数和相对转角,发现前者与经典弹性理论结果一致。此外还讨论了材料内禀尺度的选取问题,以数值算例证明了内禀尺度与材料晶格常数非常接近,晶格常数可近似用作微纳米力学中材料的内禀尺度参数。

利用ANSYS软件对扭转条件下圆轴轴肩圆角的优化设计

圆轴轴肩处若采用尖角过渡,承载时将引起较大的应力集中。采用圆弧过渡可以降低应力集中现象。介绍了利用ANSYS软件对圆轴轴肩圆角进行优化设计的方法,在工程实际中有重要的应用价值。

刚粘塑性圆轴扭转和拉伸的组合变形

分析了不可压缩刚粘塑性圆轴扭转和拉伸的组合变形.作为特例。

SMW工法圆形工作井内力分析

根据SMW工法圆形工作井结构材料组成特点及结构受力特点 ,并基于分载思想 ,提出可用于该类结构内力、变位分析的环—梁分载计算理论 ,并据此对一个SMW工法圆形工作井实例的结构内力 ,进行了计算分析 ,得到了该类工作井结构在形成阶段与顶进阶段的内力分布特征 ,特别是指出了结构材料性质沿环向分区、顶冠梁加设及竖向加筋对结构内力的影响 ,有关结论为进一步提高对SMW工法工作井的认识奠定了基础。

圆形井巷含水围岩的岩体—水力学分析

本文根据深埋圆形井巷含水围岩特有的岩体--水力学作用机理,将水压当作体积力考虑,用粘弹塑性理论导出有关围岩和衬砌的计算公式.由于支护前后水荷载的消长,产生对衬砌有利的附加支护抗力.利用这一时差效应,可获得较大的经济效益.已建工程实践证实本文所建议的方法对解决深埋井巷设计难题有用.

导流洞改建为跌流式竖井溢洪道的试验研究

结合某水电站导流洞改建永久性溢洪道试验,研究了跌流式竖井溢洪道的水力特性,并对消力井布置进行了优化研究。研究表明,该溢洪道自环形进水口以下采用突扩方式与竖井连接所形成的脱壁水流结构,与传统的贴壁式竖井的水流结构具有明显不同,不仅可以有效避免竖井段因水流流速较高可能造成的空化空蚀破坏,降低施工难度,而且有利于水舌掺气并促进消力井消能。该研究提出的消力井优化布置体型,与传统的布置形式相比具有更高的消能效率,消能效率可以达到83%以上。

湛江湾高水头深挖圆形竖井结构平面简化计算

湛江湾深挖圆形竖井结构位于砂层中,承受高水头压力,其中出发井最大开挖深度达28.5 m,其结构主要由连续墙及内衬墙组成,采用两种软件对竖井出发井施工阶段进行平面数值模拟,考虑连续墙及内衬的拱效应,分析其受力规律,结果表明,两种平面模型出发井的计算结果趋势一致,均表现为基坑侧弯矩大于挡土侧,且分层开挖厚度为6 m时弯矩值大于3 m计算结果。深基坑程序计算结果略大于MIDAS/GTS平面模型结果,可能由于深基坑程序不能在开挖前预先考虑地下连续墙的环向效应所致。不论分层开挖厚取3 m或是6 m,出发井实际配筋面积都满足弯矩要求,结构安全。其成果可为类似工程提供参考。

非圆磨削中曲轴角向定位方法及其误差分析

非圆磨削根据运动模型控制工件的旋转运动和砂轮架的横向进给运动,使砂轮外圆与工件表面轮廓始终相切,实现异形零件磨削。磨削前必须使建立非圆磨削运动模型的工件坐标系与机床坐标系重合或接近,才能使磨削余量分布均匀,保证曲轴各档相位角的加工精度。基于触发式测头构建大量程在机测量装置,配合不同测量方法,分别建立两点法和多点法角向定位模型,并分析谱尺度BFGS算法在求解该模型时的收敛速度、精度以及初值选取范围。在此基础上,通过仿真计算分析测头预行程及定位误差对角向定位精度的影响规律,并揭示其与所选定测量点位置的关系。根据试验结果分析比较两种自动角向定位方法的有效性,并提出相应措施以减少角向定位误差。

木工圆锯的陀螺效应

该文运用转子动力学的方法,从理论上分析了木工圆锯机转子系统的陀螺效应,以及陀螺效应对圆锯机系统临界转速的影响;并运用美国RMA公司开发的转子动力学软件包XLROTOR,对M4114.8木工圆锯机进行了实例分析、计算和验证.结果表明,陀螺效应对木工圆锯机的临界转速有较大影响,在其设计和计算中应予以考虑.