结构参数对液压旋转接头密封性能的影响

为探究结构参数对液压旋转接头间隙密封性能的影响规律,分别以泄漏量和压力损失作为液压旋转接头的性能指标,研究密封有效长度、密封直径、密封间隙值3种主要结构参数对旋转接头性能的影响。采用正交试验与Fluent流体仿真相结合的方法,分析液压旋转接头间隙密封在不同结构参数下的泄漏量和压力损失情况。结果表明:3种结构参数对泄漏的影响程度由大到小依次为密封间隙值、密封有效长度、密封直径,对压力损失的影响程度由大到小依次为密封有效长度、密封直径、密封间隙值;密封间隙值大小对泄漏量影响非常显著,泄漏量随着间隙的增大呈指数增长关系,而间隙密封有效长度、环形密封直径对泄漏量无显著影响;密封有效长度对压力损失有极其显著影响,而密封直径和密封间隙值对压力损失没有显著影响;从整体上看密封间隙值、间隙密封直径、密封有效长度都大致与压力损失呈一次函数关系,且前两者与压力损失呈正相关关系,后者则与压力损失呈负相关关系。

斜拉桥V形钢塔-混凝土基座结合构造方式比选

某人行景观桥为空间异型钢塔斜拉桥,主塔中2根箱型钢柱在四棱台混凝土基座上方交汇呈非对称V形,钢柱轴线与其底端钢-混连接面不垂直,基座尺寸严格受制于河道防洪要求,使塔根-基座结合部构造方式设计具有挑战性。按照造价相当的标准初步拟定3种结合方案,采用ABAQUS软件分别建立相应的有限元模型,选取塔底支座反力中平面内外弯矩绝对值相加最大的组合进行模拟计算及其结果比较和对标检验。研究结果表明:承压-传剪组合式结合部可以大幅度减小桥塔根部、基座及其中锚箱的应力,使其合理满足相关规范要求。就塔根最大位移和应力幅而言,均为传剪式最大、组合式最小。组合式方案中承压板厚度较承压式减小1/3,应力虽有上升却未超限,材料利用率提高。承压式、特别是传剪式构造方案中,混凝土基座最大主拉应力远超规范限值,无法满足抗裂要求。传剪式方案中锚箱钢板Mises应力也超限22%,且与其竖向压应力和混凝土主拉应力的最大值处于同一位置。传剪式方案不适用的原因是,锚箱中侧面竖板间距太小,矩形板与柱壁连接屈从于不利构造特点,形成大转折。无论应力大小还是变形控制,组合式方案都值得优先选择。研究成果直接服务于本工程,对类似工程也有一定的参考价值。

3-D velocity structure in the central-eastern part of Qilianshan

The 3-D velocity tomography image of the central-eastern part of Qilianshan is obtained by the joint inversion of 3-D velocity structure and focal parameters based on the S-P data of micro-earthquakes recorded by the digital seismic network set up for a Sino-French cooperation program since 1996. The inversed velocity structure does primarily reflect some important features of the deep structure in the region and provide the scientific background for the further study of active tectonic structure and the calculation of earthquake parameters.

基于钻孔摄像的岩体结构面参数快速提取研究

目的:岩体结构面决定着岩体强度和承载能力,直接影响着地下工程允许暴露面积和暴露时间。钻孔摄像是获取岩体深部结构面的重要方法。论文针对当前钻孔摄像获得岩体结构面参数自动提取难、精度差等问题开展研究。方法:分析了钻孔摄像中结构面的特征,研究了三维钻孔模型到二维平面展开过程中,钻孔图像中结构面与平面展开图上的节理轨迹的对应关系,提出了基于钻孔摄像图像信息反向重构三维空间钻孔和结构面的流程和参数提取方法。重点突破了基于钻孔图像信息的节理信息提取的坐标转换、结构面拟合和结构面倾向、倾角和迹宽等参数提取方法等三个关键技术(创新点),利用Python开发语言,基于PyCharm作为集成开发环境,使用PyQt5图形控件、Numpy数值计算库和SQLite数据库,开发了钻孔图像结构面参数自动提取软件,并成功应用于某矿山地下钻孔岩体结构面参数的提取。结果:应用结果表明本文设计的方法和开发的系统具有提取速度快、准确度高的特点。结论:本文研究为钻孔结构面参数快速提取提供了一套有益的方法。

带楼板装配式钢混组合节点抗震性能分析

为了研究楼板组合效应对模块化钢混组合十字形节点抗震性能的影响,在已有试验研究基础上,通过ABAQUS软件建立了模块化钢混组合十字形节点的三维实体模型并进行可靠性验证。在此基础上,分析了轴压比、楼板宽度、楼板厚度和配筋率对节点抗震性能的影响。结果表明,轴压比对节点抗震性能影响显著,轴压比大于0.4时,节点塑性转动性能随轴压比的增大而降低。当楼板宽度增大为1200 mm时,承载力和初始刚度分别降低约25.3%和28.5%,但其对节点的延性和承载力退化影响较小。楼板厚度和配筋率对节点抗震性能影响均较小,可忽略不计。

轴力-弯矩作用下波纹钢搭接接头力学行为数值分析

波纹钢搭接接头作为装配式波纹钢地下工程结构的薄弱环节,在轴力-弯矩作用下的力学行为亟待研究。依托前期足尺试验,结合数值模拟方法,分析了螺栓数量及波纹钢板厚度对搭接接头破坏模式和抗弯承载能力的影响机理,探讨了搭接接头的优化设计方案,建立了极限弯矩经验公式。研究结果表明:我国规范的螺栓设计安全冗余较高,接头破坏模式主要表现为受压侧波纹钢板屈曲。单波螺栓数量越多、波纹钢板越厚、轴力越小,波纹钢搭接接头的抗弯承载能力越强;单波螺栓数量每增加2个,接头极限弯矩平均增长5.9%;波纹钢板厚度每增加2 mm,接头极限弯矩平均增长21.9%;当单波螺栓数量为6个、波纹钢板厚度大于6 mm时可兼顾安全性和经济性。极限弯矩经验公式的拟合优度较高,可为接头强度校核提供参考。

反应堆压力容器接管安全端焊接残余应力模拟及其焊接参数优化研究

目的针对反应堆压力容器接管安全端焊接残余应力较大易导致应力腐蚀开裂的问题,探究焊接工艺参数对焊接残余应力的影响,并寻找最佳工艺参数。方法利用有限元参数化建模方法建立反应堆压力容器接管安全端的三维热-力耦合模型,模拟其焊接过程,研究焊接残余应力的变化情况。采用正交试验设计法分析了焊接电流、焊接速度及层间冷却时间对焊后最大等效应力的影响,建立了焊后最大等效应力与焊接电流、焊接速度及层间冷却时间的二次回归模型,基于该模型利用遗传算法寻优焊接参数。结果焊接残余应力峰值靠近熔合区位置,残余应力较高,超过了材料的屈服应力;各参数按对焊后等效残余应力峰值的影响由大到小的顺序依次为焊接速度、焊接电流、层间冷却时间。正交试验所得最佳工艺参数如下:焊接电流为610 A,焊接速度为20 mm/s,层间冷却时间为400 s,经遗传算法进一步优化后所得的最佳参数如下:焊接电流为610 A,焊接速度为23 mm/s,层间冷却时间为427 s。通过仿真验证遗传算法优化结果,得到焊接残余应力的峰值为373 MPa,比未优化前减小了44 MPa。结论优化后的工艺参数有效降低了焊接残余应力,提高了反应堆压力容器接管安全端服役过程中的安全性,该研究方法可为实际焊接生产提供一定的参考。

基于数字摄影技术的岩体结构面质量调查

针对矿山开采过程中岩体结构面信息的获取,利用先进的ShapeMetrix 3D系统实现岩体结构面信息的准确、快速、大量获取。选择红岭铅锌矿755 m、705 m和666 m中段开拓巷道中60个测点的岩体结构面进行摄像测量,对测量结果进行分组与分析,得到各测点的结构面外观质量与几何参数信息,通过数理统计分析,得到各结构面几何参数的概率分布模型。结果表明,红岭铅锌矿矿岩节理状态中等,部分扫描点位置状态较差。其中,666 m中段整体节理状态表现最好,755 m中段次之,705 m中段最差。最终归纳分析确定红岭铅锌矿深部岩体结构面优势产状主要有两组,分别为279.44°∠51.09°和97.73°∠50.23°。

结构参数对CFRP三螺栓胶螺混合接头连接性能的影响研究

通过实验和数值模拟研究了不同结构参数对三螺栓的碳纤维增强复合材料(CFRP)胶螺混合接头连接性能的影响机制。建立了基于三维Hashin失效准则的有限元模型,并借助超景深设备Keyence VHX-6000对接头的失效区域进行观测,探究了搭接长度、螺栓孔间距和间隙配合关系对接头连接性能的影响。结果表明:增加搭接长度能够使接头的受力分布由接头边缘向中间转移,使接头性能提升了29.9%;减小螺栓孔间距能够提高接头两端胶接区域的连接性能,使接头性能提升了15%;由于三螺栓受力不均,因此两端螺栓孔为间隙配合时,能够增加中间螺栓的受力,使接头性能提升了6.9%。接头的连接性能随着搭接长度的增加而增加,但是增速逐渐减小至零;随着螺栓孔间距的增加,接头的连接强度先缓慢增大后快速减小,最佳螺栓孔间距为15 mm;两端的螺栓为间隙配合时能够增加接头的连接性能,最佳螺栓孔直径为5.2 mm。

结构用指接材的研究现状

通过对建筑材料结构用指接技术的研究,介绍了指接技术概念,概括了木材结构用指接材齿榫几何参数、指接形式、指榫嵌合齿类型、以及胶黏剂的选择、施胶情况、层间接头距离研究与发展现状,拓宽了指接用木材的适用范围,讨论了指接用木材的适用性,此指接材相关适用性内容包括:胶接性能好坏、木材本身强度对指接部位强度影响、胶层厚度对指接材强度影响、层间接头距离对整体指接构件影响,并探讨了结构用指接材今后可能的研发趋势。

结构参数对不锈钢板式热沉流动传热性能影响的仿真研究

为研究不锈钢板式热沉的结构参数对其流动传热性能的影响,进一步提升其换热效率,利用ANSYS软件建立了与真实结构较为一致而流道高度、焊点直径及焊点排布方式各不相同的热沉几何模型,并利用Fluent软件进行数值模拟。结果表明:在流速相等的条件下,较大的流道高度H和较小的焊点直径D会使热沉的流阻下降,温度均匀性提升,从而改善热沉的传热性能;当供液压力足够时,对于焊点排布方式分别为矩形和菱形的热沉,尽管后者的流阻相对更大,但同时也拥有更高的温度均匀性。以上研究结果可为不锈钢板式热沉结构的设计与优化提供参考。

套管开窗侧钻工具力学分析与结构参数优选

挠性短节和磨铣工具的几何形态和力学状态直接影响套管侧钻开窗效率和侧钻窗口形态。根据套管开窗侧钻工艺原理,分析挠性短节和磨铣工具受力、振动和弯曲状态,设计“五因素四水平”正交实验,获取工具结构和作业的优水平参数,研究不同优水平参数对挠性短节Mises应力、铣锥切削力和侧向力的影响规律。结果表明:钻压、短节径厚比和短节长度对工具力学性能影响较大,转速和套管型号影响较小。套管开窗作业用时减少,总体开窗效率较同区块其他常规开窗井平均水平提升30.6%。该方法能够有效提高工具效率及寿命,优水平参数组合为不同工况下开窗工具型号及参数的优选提供参考。

基于修正Mathews稳定图法与FLAC^(3D)的阿舍勒铜矿深部回采方案优化研究

随着新疆阿舍勒铜矿采深逐渐增加,矿山深部岩体愈加破碎,采场稳定性难以得到保障。为了确保深部矿床安全、高效开采,需要在工程地质调查和岩石力学参数试验的基础上,对采场结构参数与回采顺序进行优化。使用修正Mathews稳定图法,对+150 m中段采场顶板和边帮开展稳定性分析,分析结果表明:当中段高度为50 m,采场长度为矿体厚度的情况下,只需控制采场宽度小于12 m即可保证采场顶板和上盘围岩总是处于无支护稳定区,满足采场安全生产要求。为了确定采场的合理回采顺序,使用FLAC^(3D)有限元模拟软件分别对4种不同回采顺序进行了模拟分析,对比了不同回采顺序下采场的应力、位移、塑性区,最终确定最优回采方案为从矿体南端向北端依次回采。研究结果可为阿舍勒铜矿回采设计提供依据,并能为国内同类矿山的回采设计提供参考。

半刚性预制梁柱节点力学性能分析

针对预制混凝土节点力学性能复杂且易发生破坏的缺点,本文提出一种预制柱内预埋H-型钢作为暗牛腿,采用摩擦型高强螺栓对接并由角钢连接预制梁柱的新型预制装配式干式连接节点。首先采用有限元技术对新型节点和现浇节点进行了低周循环加载的仿真分析,研究了新型节点的极限承载力、滞回耗能、延性、刚度强度退化等力学性能的演化关系;其次选取轴压比、角钢加劲肋等影响节点力学性能的因素对预制节点进行力学参数敏感性分析;最后通过选用两套地震波作为激励,对两层两跨的现浇框架和预制框架进行了结构抗震性能对比分析。结果表明:相对于现浇节点,预制节点的位移延性更好,承载力退化更为缓慢,强度和刚度退化比较平缓;滞回曲线的饱满程度略逊色于现浇节点,极限承载力低于现浇节点,但能有效的控制混凝土损伤,避免梁端混凝土发生破坏;同时,预制节点的极限承载力随着角钢加肋个数的增加而增加,节点抗变形能力随着轴压比的增大而增强,预制节点的承载能力随着轴压比的增大先增大后减小;在两套地震波作用下,现浇节点框架体系内部应力以及加速度响应都大于预制节点的框架体系,说明预制节点框架的抗震性能优于现浇节点框架。

BIM技术在钢结构车站施工中的应用

随着BIM技术的推广与发展,该技术对不同类型工程的应用指导类研究也在不断深入。芜湖市轨道交通1号线6标段共含有7座钢结构车站,均为路中高架3层侧式站台。钢结构车站施工过程中引入BIM技术,包括搭建BIM钢结构模型,进行深化设计,利用BIM软件模拟计算,进行吊装方案设计。同时,对处于复杂环境下的特殊车站,采用BIM技术优化施工方案,提高施工质量,确保施工安全。BIM技术在钢结构车站施工中的应用,成功解决了实际问题,克服了复杂条件下车站钢结构施工的难题,可为今后的钢结构车站施工提供技术参数和施工经验。

TiB_(w)/TA15钛基复合材料真空钎焊界面组织及性能研究

采用Ti-Zr-Cu-Ni钎料对TiB_(w)/TA15钛基复合材料进行真空钎焊,对不同工艺参数下钎焊接头组织及性能进行分析.结果表明,钎焊界面主要由针状的α-Ti相、间隙β-Ti相及Ti_(2)(Cu,Ni)金属间化合物及TiB_(w)增强相组成.随着钎焊温度(920~980℃)和保温时间(60~150 min)的增加,针状α-Ti相占比增加,金属间化合物减少,TiB_(w)分布趋于均匀,接头力学性能增加.但较长的保温时间导致界面宽度增加,使接头整体塑性下降.钎料添加量较少且适宜的情况下,钎焊温度980℃,保温时间90 min下能获得最佳力学性能.

TiB_(w)/TA15钛基复合材料真空钎焊界面组织及性能研究

采用Ti-Zr-Cu-Ni钎料对TiB_(w)/TA15钛基复合材料进行真空钎焊,对不同工艺参数下钎焊接头组织及性能进行分析。结果表明,钎焊界面主要由针状的α-Ti相、间隙β-Ti相及Ti_(2)(Cu,Ni)金属间化合物及TiB w增强相组成。随着钎焊温度(920~980℃)和保温时间(60~150 min)的增加,针状α-Ti相占比增加,金属间化合物减少,TiB_(w)分布趋于均匀,接头力学性能增加。但较长的保温时间导致界面宽度增加,使接头整体塑性下降。钎料添加量较少且适宜的情况下,钎焊温度980℃,保温时间90 min下能获得最佳力学性能。

基于Copula函数的抗剪强度参数间相关性模拟及边坡可靠度分析

为了研究表征抗剪强度参数间相关性的Copula函数对边坡可靠度的影响规律,简要介绍了Copula函数的基本定义,收集了水利水电工程中4组岩基抗剪强度参数试验数据,采用AIC准则识别出表征抗剪强度参数间相关结构最优的Copula函数。提出了无限边坡失效概率计算的直接积分方法,以无限边坡可靠度问题为例系统地研究了Copula函数的类型对边坡可靠度的影响规律。结果表明:表征抗剪强度参数间相关性的Copula函数类型对边坡可靠度具有重要的影响,不同Copula函数计算的边坡失效概率具有明显的差别,这种差别随边坡安全系数的增加(或失效概率的减小)而增加、随抗剪强度参数间负相关性的增强而增大、随变异系数的减小而增大。常用的Gaussian Copula函数并不是表征抗剪强度参数间相关结构最优的Copula函数,Gaussian Copula函数构造抗剪强度参数的联合概率分布函数将会明显低估边坡的失效概率,不能为了计算简便而盲目采用Gaussian Copula函数表征抗剪强度参数间相关性。

焊接残余应力对疲劳寿命影响的定量研究

在以往的研究中,残余应力对疲劳寿命的影响基本上均局限于定性分析,很少给出定量的研究结果。文章基于双参数统一方法,开展了锥柱结合壳处的残余应力对疲劳寿命的定量计算分析,给出了残余应力对疲劳寿命影响范围,并通过试样疲劳试验进行了验证。通过研究,可以看出残余应力没有改变裂纹的扩展趋势,但明显加快了裂纹扩展的过程,明显降低了耐压结构的疲劳寿命。

最速下降法的若干重要改进

为了研究结构工程分析中线性方程组解法,基于变分迭代法的思路和简化拉氏乘子的识别,构造了线性方程组求解的一种迭代格式——改进型最速下降法。为了提高改进型最速下降法的计算效率,引入松弛因子和预处理技术两种手段,同时把松弛因子引入原来的最速下降法中,使传统的最速下降法也具有了实用性和较好的收敛速度。设计两个算例分别验证了改进型最速下降法引入松弛因子和预处理两种手段以及对最速下降法引入松弛因子这三种算法的效率和稳定性,对于算例1,三种方法与传统高斯-赛德尔方法相比计算效率分别提高了444倍、533倍和444倍,与传统超松弛迭代法相比分别提高了28.3倍、34.2倍和28.3倍;算例2是个病态矩阵,传统的高斯-赛德尔方法和超松弛迭代法均计算不出结果。三种方法与最速下降法相比计算效率分别提高了29.6倍、38.2倍和20.8倍。算例数值结果表明,改进型最速下降法极大地提高了方程组的求解效率和稳定性,值得推广。