地层倾角及侧向摩擦对滑坡影响的物理模拟研究

滑坡是黔北地区常见的地质灾害,政府每年都投入大量的资金开展相关的治理和研究,但是针对滑坡变形及其演化影响的模拟分析,目前所开展的工作仍然十分不足。为此,结合黔北地区典型滑坡野外的勘察和调查,设计了不同地层倾角和摩擦条件的6组物理模型对滑坡变形进行了研究,并应用PIV技术对滑坡变形演化过程中的应变速率场进行了分析探讨。研究表明:(1)地层倾角对滑坡具有强烈的控制作用。低地层倾角条件下,坡体的变形演化存在穿时现象;而高地层倾角条件下,坡体主要是从后缘到中部,再到前缘的逐步扩展变形。(2)侧向摩擦强度影响坡体的几何形态,具有较高侧向摩擦力的滑坡,形成的坡体几何形态呈条带状分布特征;相反,具有低摩擦力的滑坡,则形成近似椭圆形状的坡体。该物理模拟结果可为黔北地区滑坡演化过程的理解提供构造物理学证据。

虑及颗粒-基体摩擦行为影响的SiC_(p)/Al切削仿真研究

摩擦系数是影响切削过程中切削力、切削热以及已加工表面形貌的重要参数。通过搭建力—热可控摩擦实验平台,探究温度—压力影响下SiC_(p)/Al切削过程中颗粒—基体两相摩擦行为。基于摩擦工件表面粗糙度与表面形貌,揭示了温度—压力影响机理。结果表明,温度—压力作用本质是影响SiC颗粒磨削深度;摩擦系数受压力影响较大,而温度、压力与颗粒自锐性三者的共同作用决定摩擦后工件表面粗糙度。考虑颗粒—基体摩擦行为影响的SiC_(p)/Al切削仿真模型能有效预测切削力,平均误差为3.28%;提高切削速度可有效改善SiC颗粒犁耕基体形成的三角形缺陷宽度,平均减少38.3%。该研究为进一步理解SiC_(p)/Al切削过程中的摩擦特性与提高仿真预测精度提供了理论基础。

一种磷氮型极压抗磨剂在锂基润滑脂中的摩擦学性能

研究了一种磷氮型极压抗磨剂在锂基润滑脂中的摩擦学性能,通过四球试验、SRV试验和振荡摩擦磨损试验比较了基础脂和含有添加剂润滑脂的极压抗磨减摩性能,并通过三维形貌仪进行了形貌分析,验证试验结果。结果表明:磷氮型极压抗磨剂添加质量分数为3.0%时具有突出的抗磨和减摩性能及较好的极压性能,极压减摩抗磨机理是磷氮型添加剂在摩擦副表面形成含氮富磷的边界润滑膜。

行波超声电机定、转子接触状态试验分析

行波超声电机的接触模型是建立在定、转子是光滑接触表面的假设上,而实际中定、转子的接触面是粗糙的。针对这一问题,通过试验研究行波超声电机定子表面摩擦层在预压力下的变形规律;利用Polytec公司PSV-300F-B型高频扫描激光测振系统测试工作状态下的定子振动的频率、幅值和速度随预压力变化的规律;并利用电接触法测试定、转子的接触状态。试验结果表明,60行波超声电机的预压力在100N以上,此时摩擦层的变形量同自由定子(未加上转子)的振幅在同一个数量级上;在预压力下定子的振动幅值和速度大幅下降;工作中定、转子不会产生脱离。这说明传统的接触模型不能够正确地反映定、转子的接触状态。

活动支座摩擦作用对连续梁桥固定支座剪力的影响

目前认为活动支座摩擦作用对连续梁固定支座剪力起有利的降低作用,抗震分析时一般忽略活动支座摩擦作用的影响。为了研究连续梁桥活动支座摩擦作用对固定支座剪力地震反应的影响,建立了考虑活动支座摩擦作用的连续梁桥抗震分析有限元模型,计算了各种情况下的固定支座剪力。研究发现,活动支座摩擦作用并不是在任何情况下都是有利的,根据分析结果给出了需要考虑活动支座摩擦力的情况,提出固定支座剪力简化计算公式需要综合考虑结构的自振特性及场地反应谱的影响。

活动支座摩擦力对连续梁桥抗震性能的影响

为揭示连续桥梁支座摩擦作用在地震波作用下的响应规律,采用动态时程分析法,以预应力混凝土现浇连续箱梁桥为背景,建立三种工况的有限元模型,借助ANSYS有限元软件分析了El-Centro波、天津波对支座、桩径、初始刚度等多种工况下的减震率影响的变化规律,得出了对于连续桥梁设置活动支座有利于桥梁抗震,认为在桥梁抗震中由固定墩单独抗震设计是偏于安全的.研究表明,对于连续桥梁在进行抗震设计时应考虑活动支座的摩擦作用,最佳摩擦系数的确定应考虑到桥梁结构刚度、模型简化体系的影响.

烷氧基硼酸镍的摩擦学性能

合成了油溶性的十二烷氧基硼酸镍 ,利用四球试验机和环块摩擦磨损试验机评价了其抗磨减摩性能 ;采用X射线光电子能谱仪 (XPS)分析了磨斑表面主要元素的组成和价态。实验结果表明 ,十二烷氧基硼酸镍添加剂使 5 0 0SN基础油的承载能力得到明显改善 ,其抗磨性能明显提高 ,摩擦因数明显降低 ,且在 5 0 0N时的摩擦因数较 30 0N时更低 ;结合XPS分析可推断添加剂的作用机理是添加剂在摩擦过程中发生了摩擦化学反应 ,并在摩擦副表面生成了含NiO ,B2 O3 ,Fe2 B以及FeB的复合润滑膜 。

脆性岩石广义多轴应变能强度准则及试验验证

通过分析脆性岩石多轴试验中的强度和破坏规律,在已有研究成果基础上,将其强度和破坏控制类型主要归结为3种:类型1,低静水压力时裂缝张开扩展,主要表现为张性微裂缝控制型脆性破坏;类型2,静水压力很高时,裂缝闭合,主要表现为摩擦滑移控制型延性破坏;类型3,处于两者之间时,微裂缝一部分张开,一部分闭合,主要表现为两者复合控制型脆延破坏。在分析脆性岩石强度的静水压力、中间主应力、最小主应力以及应力Lode角等4种效应的基础上,提出子午面上与Mohr-Coulomb准则包络线自然衔接的广义双曲线型破坏函数及八面体偏平面上光滑角隅型破坏函数,从而建立非线性广义多轴应变能强度准则。该准则包含单轴抗压和抗拉强度,在静水压力较低时,实质上它是Griffith-Murrell准则在多轴应力状态下的一种扩展形式,反映脆性岩石破坏类型1;在很高静水压力下该准则可转化为广义Mises准则,反映脆性岩石破坏类型2;而当静水压力较高时,该准则处于上述两种准则的过渡阶段,反映脆性岩石破坏类型3。最后,通过对不同种类岩石多轴试验结果的验证分析,表明该准则能够较为合理地描述上述4种效应,而且能够反映非线性强度特征和拉压强度的显著区别,可广泛地适用于各种脆性岩石。

水-应力作用下软岩细观结构摩擦接触分析

针对我国南方地区红层软岩变形破坏特点,在典型软岩细观结构显微观察试验基础上,概化出其细观结构模型,据此探讨软岩骨架颗粒摩擦接触关系,包括直接和间接摩擦接触两种关系:(1)直接摩擦接触分为静摩擦接触和动摩擦接触两个过程考虑,静摩擦接触中的最大静摩擦系数会随着实际接触面积、法向荷载、停留时间增大而增大;动摩擦接触中的动摩擦系数则随着速度突然增大而增大。(2)间接摩擦接触作用主要体现在黏土矿物的抗剪强度上,其主要由充填其间的黏土矿物颗粒间的摩擦系数和黏结强度决定。在此基础上,研究水对软岩骨架颗粒摩擦的弱化作用:水的弱化作用主要体现在对骨架颗粒接触应力的改变和黏土矿物本身的弱化效应,具体表现为水作用下骨架颗粒与黏土矿物间的接触应力降低、黏土矿物的黏聚力和内摩擦角减小。这一弱化效应将有效降低软岩骨架颗粒间的摩擦力,从而造成软岩结构强度降低,使得破坏过程更容易发生。以上分析可以在一定程度上反映软岩三轴压缩试验过程。

超分散稳定纳米硫化锌油样的摩擦学综合评价及作用机制研究

应用非水原位构筑方法获得了超分散稳定的纳米ZnS油样,利用四球摩擦试验机、环块试验机对其抗磨减摩性能、极压性能进行了评价,用扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)表征了磨斑表面。依据表面分析结果,对膜的形成过程进行了解释。结果表明:超分散稳定纳米ZnS的存在,能改善油品的抗磨减摩性能和极压性能。但就抗磨减摩性能而言,环块试验评价结果好于四球试验评价结果。磨损表面分析表明,摩擦磨损过程中发生了摩擦化学反应,生成了富含硫化物、氧化物和硫酸盐的沉积膜或化学转化膜,从而在一定程度上改善了摩擦学性能。

二烷基二硫代磷酸镧与硼酸酯的协同减摩抗磨作用机理

用四球摩擦磨损试验机考察了油溶性二烷基二硫代磷酸镧(LaDDP)和有机硼酸酯(OB)的减摩抗磨性能,探讨了LaDPP与有机硼酸酯的协同减摩抗磨作用及其协同摩擦化学反应机理;采用X射线光电子能谱仪和俄歇电子能谱仪对比分析了磨斑表面典型元素组成、化学状态和深度分布.结果表明,LaDDP和有机硼酸酯具有优良的减摩抗磨性能,且二者具有优异的协同减摩抗磨作用.其主要原因在于稀土元素镧促进了有机硼酸酯的分解及硼的渗透,生成了由La、La2O3、B2O3、FeS、硫酸盐和磷酸盐等组成的边界润滑膜,形成了镧与硼的渗透层.

裂缝三级摩擦因数及影响因素研究(以砂岩(颗粒胶结体)为例)

讨论摩擦面的摩擦因数模型.认为砂岩的摩擦因数分为砂粒球面摩擦因数、微裂纹平面摩擦因数、凸凹构成的裂缝摩擦因数3个层次,分别代表3类不同的成因,3个层次的耦合是真实岩石摩擦因数的决定因素.岩石摩擦因数是在砂粒球面材料摩擦因数基础上,经过后两种形式的放大而形成岩石的宏观摩擦因数.裂纹表面凸起的平均角度或者分形维数是影响岩石摩擦因数分异的最大影响因素,而颗粒排布模式导致的分异相对小得多.颗粒接触的静摩擦因数大于动摩擦因数的成因与颗粒的平均接触角度有关.

硫化异丁烯润滑机理的研究

利用程序微量四球法 ,采用硫化异丁烯作为添加剂 ,在不同条件下进行摩擦磨损试验 ;采用凝胶色谱和等离子发射光谱对摩擦产物进行定性分析 ,并采用X射线光电子能谱对钢球磨斑表面进行分析 .结果表明 :在较低载荷下无摩擦聚合物生成 ,抗磨作用归因于硫化异丁烯在摩擦副接触表面上形成的化学吸附膜和少量的摩擦化学无机反应膜 ;在中等载荷条件下 ,摩擦过程中生成的具有大分子量的摩擦聚合物起主要抗磨作用 ;在苛刻试验条件下 ,虽然有摩擦聚合物生成 ,但其无抗磨减摩作用 。

水化学作用对砂岩抗剪强度特性影响效应研究

开展了不同水化学溶液侵蚀条件下砂岩的抗剪强度试验,分析了水化学作用对砂岩微细观结构的影响效应,探讨了砂岩的水化学损伤机制。在此基础上,分析了水化学作用对砂岩抗剪强度的影响规律。通过引入岩石水化学损伤度,定量表达了砂岩抗剪强度参数随水化学损伤的演化过程,并采用化学动力学方法,模拟在给定水化学环境条件下重庆砂岩损伤度随时间演化过程,进而预测其抗剪强度参数演化规律。所得结果为定量化研究水化学作用对岩石物理力学特性的影响效应及预测与水化学作用相关的岩土工程的安全性和稳定性提供了良好的借鉴作用。

中浓打浆用于高强包装用纸的生产实践

论述了中浓打浆在抄造高强包装用纸———高强牛皮箱板纸中的应用,提出了对中浓打浆机理的一些新认识及生产过程中应用中浓打浆的相关技术和应该注意的若干问题。

“摩擦力是相互作用力”的简捷演示方案

设计了两种简捷演示静摩擦力是一对作用力和反作用力的实验方案．

正十二烷氧基硼酸钡在菜子油中的摩擦学性能研究

合成了一种新型十二烷氧基硼酸钡(BaOB),采用红外,元素分析,热重,扫描电镜等对其进行表征。将其用做润滑油抗磨减摩添加剂,采用四球摩擦磨损试验机评价了其在菜子油(RO)中的摩擦学性能;结果表明:加入添加剂后,其承载能力得到明显提高,磨斑直径和摩擦系数均明显降低。SEM结果说明添加剂的磨斑直径明显小于基础油的,同时磨斑上有添加剂的沉积,从而改善了菜子油的摩擦磨损性能。

扩底后注浆桩的现场试验研究与分析

结合某工程的桩基现场静载荷试验和桩身应力测试,对比分析了同一场地中相同桩长的普通钻孔灌注直桩、后注浆灌注直桩、扩底灌注桩和扩底后注浆灌注桩4种桩型的承载力特性、桩身轴力和桩侧摩阻力的分布特性,阐述了扩底后注浆桩的桩身轴力传递规律和侧阻力发挥性状。研究表明:扩底后注浆桩有沉降小、单桩承载力高的特点,具有良好工程性状和经济效益。

FVD与FPB在大跨长联减隔震体系梁桥中的联合作用机理研究

为验证液体黏滞阻尼器(FVD)与摩擦摆支座(FPB)组合在大跨长联减隔震体系梁桥中的应用效果,以一联(50+8×100+50)m预应力混凝土连续梁桥为工程背景,建立全桥有限元模型,通过输入场地地震安评报告提供的50年超越概率为2%的三条人工模拟地震波,开展单独及组合使用液体黏滞阻尼器和摩擦摆支座的大跨长联梁桥减隔震研究,从能量耗散的角度揭示液体黏滞阻尼器与摩擦摆支座组合在大跨长联减隔震体系梁桥中的联合作用机理。结果表明,大跨长联梁桥仅使用黏滞阻尼器,其长周期特性激发黏滞阻尼器充分发挥耗能,但无法避免对固定墩的地震损伤;仅使用摩擦摆支座隔震在纵(横)向强震下会引起支座位移超限;摩擦摆支座与黏滞阻尼器组合的减震机理为摩擦摆支座提供墩梁间的弱连接,激发墩梁间的相对速度,促进黏滞阻尼器(速度型)充分发挥阻尼耗能作用。另外,组合减震方案中摩擦摆支座为辅助耗能装置,黏滞阻尼器为主要耗能装置,且主控梁体位移;相比仅使用摩擦摆支座隔震,由于黏滞阻尼器激发的阻尼力增强了墩梁间约束,这种组合减隔震可能使结构输入能量增加,从而导致地震反应加剧。

硼酸镧/铟复合纳米微粒在菜籽油中的摩擦学性能

用化学反应法制备了纳米硼酸镧,与纳米铟共混形成La2[B4O5(OH)4]3/In复合纳米微粒,用XRD、EDS对其物相组成及结构进行表征,利用四球试验机考察了不同复配比的La2[B4O5(OH)4]3/In复合纳米微粒在菜籽油中的摩擦学性能。通过SEM、XPS等手段,分析了磨损表面的形貌、元素组成和典型元素的化学状态,探讨La2[B4O5(OH)4]3/In复合纳米微粒润滑体系的作用机理。结果表明:复合纳米微粒由无定形水合La2[B4O5(OH)4]3和体心四方相结构纳米In组成。当水合La2[B4O5(OH)4]3与In质量配比为7∶3复合时,该润滑分散体系的减摩抗磨性能最佳,比纯菜籽油润滑的摩擦因数和磨斑直径分别降低51.2%和40.2%。主要是由于复合纳米微粒在磨损表面形成了以化学键、金属键结合为主吸附为次的自修复膜,使表面性能得到优化,提高了减摩性,同时补偿了磨损量,抗磨性也得到明显提高。