侧向冲击下高强圆钢管动力响应及参数分析

文中对高强圆钢管在侧向冲击载荷作用下的整体和局部变形以及冲击力结果进行分析,探讨钢管在不同径厚比、冲击位置和冲击高度条件下的动力响应特性,以此研究其对钢管动力响应的影响规律。结果表明冲击高度和径厚比是影响钢管冲击力峰值和跨中变形的重要因素,冲击高度越大,冲击力峰值及跨中变形都越大,径厚比越大,冲击力峰值越小,跨中变形越大。分析结果为抗冲击结构设计和防护提供参考依据。

天山某隧道钻孔饼状岩心反演高地应力及与实测结果对比分析

饼状岩心为高地应力重要标志,目前饼状岩心特征参数反演地应力与实际测量结果对比关系尚不清晰。以天山某深埋隧道为例,将前期工程地质勘察阶段勘探孔、施工阶段洞内三向应力测试孔等4处取得的饼状岩心,据厚度、厚径比等几何形态参数代入相关公式反演,得到高地应力大小和方向与该部位实测结果具一定相关性,前者数值偏大1倍。从地质构造角度分析,应与天山造山带南北两侧背冲构造深部应力变化较大有关,同时受采掘扰动形成的围岩塑性圈影响使实测应力值偏小。研究结果可望为全面分析本区地应力和类似工程设计提供一定参考。

核电站高能管道冲击过程数值模拟研究

为了研究管道断裂工况下甩击管道对靶物管道的冲击作用,本文采用有限元软件ABAQUS分析了各种结构参数对靶物管道变形的影响。考虑几何非线性、材料非线性和接触非线性建立了数值模型;通过与试验进行对比分析,数值结果与试验结果偏差为3.5%,验证了模型的有效性;选取核电厂典型材料和结构参数,采用数值模拟方法研究了甩击角度、约束方式、径厚比对靶物管道变形的影响。结果表明:靶物管道的变形包括压缩和弯曲2种模式,且压缩和弯曲是相互作用的;甩击角度主要影响靶物管道的压缩变形,对弯曲变形影响较小,靶物管道变形随甩击角度的增加而变大,正交甩击时变形最大;约束方式主要影响靶物管道的弯曲变形,对压缩变形不敏感,且轴向无约束时变形最大;随着径厚比的增加,靶物管道变形越大,冲击截面的直径变化量与应变随时间的变化趋势一致。

基于三元等离子体处理的PCB高厚径比孔清洗技术研究

三元等离子体在处理高厚径比通孔、活化高频印制电路板(PCB)方面存在突出的性能优势。以等离子体清洗量和清洗均匀性为评价指标,针对三元等离子体(O_(2)/N_(2)/CF_(4))在高厚径比通孔清洗中的关键性参数及其最优化应用范围进行研究。金相显微镜与扫描电子显微镜(SEM)观察显示,三元等离子体在清洗高厚径比通孔时设置在温度75~105℃、功率7.0~8.5 kW、CF_(4)含量8%~10%时,能够得到良好的清洗效果。

超薄壁大径厚比筒体旋压鼓形失稳机理与规律

运用有限元软件MSC.Marc模拟超薄壁大径厚比筒体减薄旋压加载过程,研究载荷、工模配合间隙、工件直径及厚度对旋压鼓形失稳的影响规律。结果表明,载荷、配合间隙和工件直径越大、壁厚越小,越容易产生鼓形失稳缺陷。以哈氏合金C276为毛坯材料,进行直径为561.5mm、厚度为0.42mm筒体的减薄旋压实验,实验结果与仿真分析吻合;在深入分析超薄壁大径厚比筒体旋压的力流特性和约束特性,探讨旋压鼓形的形成机理的基础上,提出了间隙率和锁模环的概念及其对旋压过程的影响,并提出了鼓形失稳的调控措施,为超薄壁大径厚比回转件的整体减薄旋压成形提供理论指导和工艺借鉴。

微含水量电解液中高管径比TiO_2纳米管阵列的制备

通过阳极氧化法在微含水量为0.5wt%的NH4F/乙二醇/H2O酸性电解质体系中制备了管径大、高管径比的二氧化钛（TiO2）纳米管阵列。采用SEM、XRD等测试手段对TiO2纳米管阵列形貌及晶相进行表征,探讨了不同氧化时间、电压对纳米管阵列形貌的影响,微含水量下氧化电压可以适当增加,更容易得到规整的长纳米管阵列;通过测定样品的光电流和紫外-可见光漫反射吸收光谱,研究分析了含水量以及超声工艺对纳米管光吸收及光电流特性,微含水量下得到的纳米管阵列可见光吸收边红移至420nm,对480~700nm可见光有明显的光吸收,光电流显著增大;丙酮作为超声介质可有效去除纳米管阵列表面的集束,能进一步提高纳米管阵列的光电性能。

圆钢管约束型钢高强混凝土短柱的受压性能试验研究及有限元分析

文章对6根圆钢管约束型钢高强混凝土短柱进行受压力学性能的试验研究,重点探究不同的偏心距及径厚比对试验柱力学性能的影响。结果表明,内部型钢与外部钢管的双重约束效应能够有效改善高强混凝土的脆性并显著提高柱极限承载力,钢管的约束作用随着径厚比的减小而显著增加,即径厚比越小,试件的延性越好,极限承载力越高,但试件延性与承载力的提高幅度均与偏心距呈负相关。在此基础上,利用ABAQUS软件对试验结果进行了有限元分析,数值模拟结果与试验结果吻合较好,具有较高的精确度,而后通过相同的建模方法对偏心距、径厚比、钢材强度、混凝土强度等因素进行系统的参数分析,发现减小试件的径厚比并增加混凝土的强度将显著提高试件的极限承载力与延性,但提高幅度将随着偏心距的增大而减小,最后根据有限元参数分析结果提出相应的实用设计建议。

Q460高强钢管径厚比限值试验研究

当钢管的径厚比超过一定限值时,钢管构件受压时局部屈曲先于整体稳定破坏,使构件不能全面积承载,从而会加速构件整体失稳而丧失承载能力。输电线路中对于大径厚比钢管使用的限制主要以径厚比限值来实现。通过国内外规范对比、18组钢管构件轴心受压试验和理论分析相结合的方法,研究分析了Q460钢管径厚比及其长细比与钢管承载力的内在关系,并得到Q460钢管径厚比限值,该限值的试验验证对目前输电线路钢管塔设计具有指导意义。

Q690高强钢管轴心受压局部稳定性研究

通过对Q690高强钢的材性试验及8组24根Q690高强钢管试件进行轴心受压局部稳定试验,研究了高强钢的力学性能参数及高强钢管在轴心受压下的局部失稳破坏模式和极限承载力。采用ANSYS软件对Q690高强钢管局部屈曲进行有限元模拟,计算中考虑了钢管局部几何缺陷和残余应力的影响。分析了我国和国外规范中关于钢管轴心受压局部稳定的有关计算规定,将试验与数值分析结果及相关规范计算结果进行对比,并且给出了Q690高强钢管径厚比限值及强度折减公式。

工艺参数对镍基合金薄壁筒旋压稳定性的影响

为实现径厚比达1 400的镍基合金薄壁筒减薄旋压,研究工艺参数对旋压稳定性的影响,建立超薄壁大径厚比筒形件旋压的数值仿真模型,分析主轴转速和旋轮进给速度等工艺参数对旋压变形稳定性的影响规律和不同工艺参数下金属材料的流变规律,结合数值模拟的结论旋压出径厚比达1 400的筒形件。结果表明:当主轴转速为160 r/min、旋轮进给速度为40 mm/min、旋轮圆角半径为6 mm,减薄率为30%、工模间隙率为5%时,旋压过程中工件内壁将出现一个均匀的锁模环,加载区局部材料在锁模环的约束下发生定向流变,使超薄壁筒形件在旋压过程中保持足够的稳定性。

高性能钢管混凝土柱在水平低周反复荷载作用下的试验研究

进行了4根高性能钢管混凝土和2根高性能钢筋混凝土柱在水平低周反复荷载作用下的试验研究。试验结果表明:支座约束及钢管径厚比是影响高性能钢管混凝土柱抗震性能的主要因素,高性能钢管混凝土柱的滞回特性、位移延性和极限相对位移受其影响显著;钢管内埋于支座并配置一定数量的抗剪钢筋是一种有效的支座嵌固形式;相同含钢率的钢管混凝土抗震性能远较钢筋混凝土试件的抗震性能好。

钛合金油套管抗挤毁性能计算与实验

钛合金材料由于具有高的比强度,低弹性模量,优异的韧性、疲劳性能和耐蚀性,已经成为严酷工况环境下油井管和海洋油气开发工具的热门候选材料,但采用API、ISO的标准体系中的油套管挤毁计算方法得出的钛合金油套管抗挤毁强度缺乏验证。为此,在考虑制造缺陷的条件下,通过比较ISO/TR 10400标准中计算方法、外压强度挤毁准则计算方法、有限元模拟等3种不同方法计算出的钛合金油套管的抗挤毁强度,并与同等条件下钢制油套管的抗挤毁强度进行对比,得出了钛合金油套管的抗挤毁强度变化规律,最后选取了4种规格的钛合金油套管进行了实物外挤毁试验验证。研究结果表明:①钛合金油套管抗挤毁强度均随着径厚比的升高而下降,在径厚比值较低时,钛合金油套管和钢制油套管的抗挤毁强度相差不大,而当径厚比值较高时,钛合金油套管抗挤毁强度则显著低于钢制油套管;②强度挤毁准则方法计算出来的钛合金油井管抗挤毁强度和实际试验值较为接近,同时在径厚比大于15时,计算结果乘以0.9的系数,具有较好的安全性。结论认为,该项研究成果可以为钛合金油套管的设计、使用和管理提供参考。

圆钢管含粗骨料超高性能混凝土短柱轴压承载力的正交分析

利用正交试验法分析了钢管外径、钢管壁厚、钢材强度和混凝土强度对圆钢管含粗骨料超高性能混凝土(Ultra high performance concrete with coarse aggregate,UHPC-CA)短柱轴压承载力的影响。结果表明:各因素对圆钢管UHPC-CA短柱轴压承载力的影响由大到小依次为钢管外径>钢材强度>钢管壁厚>混凝土强度;轴压承载力随钢管外径、钢管壁厚和钢材强度的增加而升高,随UHPC-CA强度的增加呈现先略有降低后逐渐增长的趋势,随套箍系数的增加而提升;随着径厚比的增加,Q235钢短柱的轴压承载力降低,而Q345钢、Q390钢短柱的轴压承载力升高。

光刻结合热解制备高深宽比碳微结构的新方法

将以光刻胶作为有机前驱物的热解成碳工艺与厚胶光刻工艺结合后,形成一种新的用于制备碳微结构的"C-MEMS(carbon-MEMS)"工艺,它流程简单、成本低、可重复性强且结构设计灵活。该工艺制备出的碳微结构具有较高深宽比(约为10∶1)、良好的导电、导热和机械性能、优良的生物兼容性及化学惰性。综述了其发展过程和研究近况,介绍了该工艺的流程、可重复制备的典型结构以及一些特殊结构如碳纳米纤维等,阐明了其在三维微电池和介电电泳生物芯片等多个领域的应用,预见了该工艺可作为连接纳米、微米级结构的桥梁,将碳纳米纤维用于制备高表面积MEMS结构的前景。

厚径比对高阻尼橡胶材料的缓冲吸能特性实验

为减少深部强扰动诱发的岩石冒落、岩爆等动力灾害,将具有良好防冲和吸能特性的高阻尼橡胶材料应用于拟研发的新型小应变吸能锚杆中.为系统评价厚径比对高阻尼橡胶材料缓冲吸能的影响,采用落锤冲击系统和分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对不同厚径比的高阻尼橡胶试样和“橡胶-花岗岩”组合试样进行冲击实验.落锤实验结果表明,相同冲击条件下,随着厚径比增大材料的动力响应呈幂函数趋势递减,且当厚径比大于0.6时材料动力响应变化幅度趋于平稳.同时,在同落距的6次单独重复冲击中,材料每次动力响应峰值与第一次动力响应相比其改变幅值均在15%以内;SHPB冲击结果表明,材料在厚径比0.3处取得最大吸能率为0.336.在相同气压冲击下,“橡胶-花岗岩”组合试样的花岗岩分形维数(D)随着厚径比增大呈幂函数递减,在厚径比大于0.3时D值趋于平稳,变化幅值较小.

超限径厚比下高强薄壁钢管混凝土柱抗震性能研究

为了深入研究低周往复荷载下高强薄壁钢管混凝土柱抗震性能,对8根超限径厚比的Q690高强薄壁钢管混凝土柱开展拟静力加载试验,分析了该类柱破坏模式、滞回与骨架曲线、延性系数、滞回耗能、刚度退化与荷载衰减,揭示了轴压比、径厚比和混凝土强度对关键性能指标的影响程度,对横向受剪承载力进行分析,提出了基于桁架机制的抗剪承载力计算公式。结果表明:超限径厚比下高强薄壁钢管混凝土柱可分为耗能能力强的弯曲主导和耗能能力弱的剪切主导的两类破坏模式;该类柱延性系数介于1.99~2.89之间,侧移率为1%~6%,加载时,荷载比维持在0.9以上,表现出良好的滞回性能与塑性变形能力;超限径厚比下高强薄壁钢管搭配高强混凝土时需适当提高轴压比增加试件延性、侧向刚度和耗能能力;基于桁架机制的抗剪承载力公式计算结果与试验值吻合良好。该方法可用于强度破坏控制下高强薄壁钢管混凝土柱横向受剪承载力的分析与评估。

小长径比弹丸加装大展弦比尾翼的气动特性研究

为了提高小长径比弹丸射击质量,设计了一种大展弦比张开式尾翼,采用AUSM+格式、SST(shear stress transport)湍流模型和隐式算法(lower-upper symmetric Gauss-Seidel implicit method,LU-SGS),求解三维RANS方程,对前体形状完全相同,不同展弦比的3种尾翼弹进行了数值模拟,得到了三者在马赫数1.5～3.5下的气动力特性的差异,分析其原因,并给出了不同展弦比张开式尾翼的适用范围.计算结果表明:C型弹的升阻比较B型弹在1.5马赫数区域附近增加了7%以上,当马赫数达到2.5以上时,A型弹的升阻比大于B型弹和C型弹,在3.5马赫数区域附近A型弹的升阻比较B型弹增加了5.4%以上.3种弹丸的俯仰力矩系数随着马赫数的增大而负向减少,且减少的趋势随着展弦比的增加而增大.A型弹、B型弹、C型弹的静稳定裕度的变化范围分别为4%～20.3%,8.5%～23.2%,11.4%～25.6%.

流化床气流磨粉碎硅灰石针状粉的形状分析

高长径比超细硅灰石的制备是硅灰石矿物加工技术的一个重要研究内容,而超音速气流磨在制备高长径比硅灰石粉体时具有优势。本文就流化床气流磨粉碎硅灰石的工艺中,通过对大量颗粒进行统计,初步得到硅灰石针状粉长径比与等体积直径的关系,以期能对硅灰石针状粉的制备起到一定的积极作用。

镍基高温合金筒形件毛坯错距旋压工艺研究

GH4169镍基高温合金筒形件流动旋压成形的难点是在大长径比、变壁厚的情况下保证内径精度。论述了该件流动旋压成形的工艺路线的制定、试验方法。在旋压过程中采用了错距旋压,探索了错距流动旋压的工艺参数对尺寸精度的影响,为该类产品的旋压成形提供了技术支持。

大直径高长径比银纳米线的合成及其性能

采用改进的乙二醇法,通过调控Cl-物质的量、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)物质的量和反应温度,高效合成了直径约130 nm、长度约150μm、长径比约1 150的银纳米线(AgNWs)。所有原料在反应前一次性投入,无需使用注射泵等设备严格控制组分含量,合成的AgNWs纯度高,杂质少;同时,以过滤的方式提纯,洗涤两次即可得到极为纯净的银纳米线,适合规模化生产。通过旋涂的方式在石英玻璃基底上构建AgNWs导电网络,结果表明,550nm处的透光率高达95.5%,薄层电阻低至52.0Ω/sq,具有优异的光电性能。