核燃料筒体部件焊缝的承载性能研究

不锈钢电子束焊通常被认为是手工GTAW焊的最佳升级方案,然而在某些有剪切强度要求的焊接结构中,电子束焊缝较窄的特性可能会影响其承载性能。为保证堆芯产品焊接结构可靠性,首先对比分析了电子束(EB)焊和手工GTAW焊缝的几何尺寸和承载面积,发现EB焊缝的宽度仅为GTAW焊缝的53.5%,承载面积仅为GTAW焊缝的48.8%。然后通过理论计算和工况分析,得出筒体部件焊缝的最大承载力为134765 N,而EB焊缝和GTAW焊缝的理论承载力均远大于这一值。最后,通过实物试验验证,EB焊缝和GTAW焊缝的承载性能相当,且均大于筒体部件本身结构的承载能力。最终证明EB焊缝可满足正常工况及事故工况下产品承载性能的设计要求,为核燃料国产化研究的顺利推进提供了支持。

组合壳地下综合管廊关键节点力学性能试验研究

为提高预制地下综合管廊的整体抗震性能,研发了新型组合壳地下综合管廊,并对8个足尺节点试件(4个组合壳管廊节点和4个现浇管廊节点试件)进行了低周反复荷载试验。研究结果表明:组合壳管廊节点和现浇管廊节点的破坏现象相似,L型节点的破坏模式为节点的弯剪破坏,T型节点的破坏模式为节点的弯曲破坏;组合壳管廊节点和现浇管廊节点的滞回曲线形状相似,L型节点的滞回曲线呈“弓形”,T型节点的滞回曲线呈“梭形”,T型节点较L型节点抗震性能优良;现浇管廊底部节点的承载力略高于组合壳管廊底部节点,组合壳管廊顶部节点的承载力略高于现浇管廊顶部节点;各节点的延性系数在3.09~14.76之间,各节点延性良好;组合壳管廊节点的耗能能力强于现浇管廊节点,T型节点的耗能能力强于L型节点;各节点刚度退化规律相似,现浇管廊节点的刚度略高于组合壳管廊节点的刚度。在此基础上,对组合壳管廊节点进行了安全性评价,并提出了相关结构优化措施。

卡瓦内悬挂管柱承载能力分析

分析卡瓦内悬挂管柱的承载能力，对油井特别是深井和超深井的套管柱设计十分重要。以往国内外对此的研究以ＡＰＩ为代表，由于模型上的局限，分析中未考虑管柱表面由于卡瓦夹持产生的局部弯曲应力，分析的结果适用于管柱塑性承载能力的计算，而我国油井套管柱的设计实际上是按弹性设计的，因此以往的大部分套管柱设计均存在安全系数过小的问题。针对这一问题分析了以往这些研究中存在的不足，以弹性力学中薄壳理论为基础，根据卡瓦内管柱的变形形态，提出了一种较合理的可计算卡瓦内悬挂管柱弹性承载能力的解析方法，计算结果与有限元数值计算结果和试验实测结果符合良好。

基于弹性补偿有限元法的无梁岔管安全评价

引入承载比和广义屈服准则,提出基于弹性补偿有限元法的无梁岔管安全评价方法,该法根据塑性极限分析原理,先利用承载比改进采用无量纲内力表达的板壳单元广义屈服准则,扩展了广义屈服准则的适用范围,同时利用弹性补偿有限元法设置了单元弹性模量调整的广义应力阈值,改进了传统弹性补偿法的收敛问题,提高了板壳结构极限分析的精度。方法的可靠性通过3个算例得到验证。在此基础上,对某大型水电站的四通无梁岔管通过求解岔管的壳体安全系统和破坏模式进行安全评价。实际应用表明,弹性补偿有限元法可应用于结构极限分析,其收敛性、计算精度和稳定性均较好,可用于无梁岔管的安全评价。

将台花园钢结构网壳焊接节点承载性能试验

将台花园网壳屋面系统采用了全焊接的钢结构节点，节点的六肢在空间交汇，几何形状不规则，为了检验节点的承载性能和安全储备，需要开展专门的加载试验研究．通过在矩形反力架上固定节点试件的三肢，对其余三肢进行轴向加载，控制轴向荷载的偏心实现设计荷载中的主弯矩施加，一共针对J—01～J-04四个节点进行了试验研究．试验结果表明，节点可以安全承受设计荷载作用，且具有较大的安全储备．利用ANSYS建立考虑材料与几何非线性特性的有限元模型，对试验加载过程进行全过程模拟．有限元分析结果与试验数据吻合良好，验证了有限元模型的可靠性．加载试验研究可以较好地检验该类空间相贯节点的承载性能，所采用的研究方法能够为同类节点的设计与应用提供参考．

单层柱面网壳结构雪荷载分布位置敏感性分析

大跨单层网壳结构为荷载分布位置敏感性结构,雪荷载不同的分布位置对网壳结构的稳定承载力产生影响,不利的雪荷载分布可能造成网壳结构稳定承载力的大幅度降低。以单斜杆型网壳结构为例,采用组合分区和概念分析相结合的分析方法,依据网壳形态的特点分别沿纵向长度方向和跨度方向的1个网格尺寸划分8个条形区域,按照排列组合的方式分别确定雪荷载分布位置,采用弧长法确定网壳结构的稳定承载力,考察沿纵向长度方向和跨度方向雪荷载不同分布位置的敏感性。结果表明:沿纵向长度方向和跨度方向雪荷载分布时网壳结构稳定承载力的敏感性系数最大值分别为0.083和0.404;对比沿纵向长度方向和跨度方向雪荷载分布位置的敏感性系数,得到了网壳结构最敏感的雪荷载分布位置为第4至8行。

多排均载推力轴承试验

对T4AR3572多排均载推力轴承进行均载率测试,并计算出轴承的额定寿命和静强度.试验结果表明,各薄壁零件不失稳,与计算结果相符,多排均载推力轴承满足设计要求.

南京江宁体育中心体育场看台钢网壳结构分析

本文针对南京江宁体育场看台斜拉网壳结构 ,介绍了结构设计的选型 ,分析节点刚度及大变形对结构的影响。考虑结构设计过程中出现的各种荷载工况 ,对结构进行全面的分析 ,保证结构在各种荷载工况下的整体稳定性 。

铝合金板式节点刚度对网壳稳定性能影响研究

铝合金板式节点网壳是一种典型的半刚性节点网壳。采用ANSYS有限元软件对铝合金板式节点网壳弹塑性稳定性能进行了有限元分析。建立了考虑节点刚度的杆件单元模型。采用Combin39单元对节点非线性弯曲刚度进行模拟。分析了节点刚度对网壳失稳模态、应力分布和极限承载力的影响。研究发现,节点的非线性弯曲刚度对网壳整体稳定性能具有削弱作用,其削弱作用随着网壳矢跨比的减小而加大。最后,为了了解节点刚度四折线模型中各参数对网壳稳定性能的影响而进行了参数分析。研究表明,网壳极限承载力随着滑移弯矩和嵌固刚度的减小而降低,而其它节点刚度参数的影响可以忽略。

大型球柱组合耐压壳体结构极限承载力模拟分析

大型球柱组合耐压壳体结构在未来海洋工程领域具有广泛的应用前景,极限承载力是评估壳体结构性能的关键指标。本文基于非线性有限元方法建立了球柱组合壳体结构屈曲数值分析模型,考虑了材料非线性及初始几何缺陷对壳体耐压性能的影响,分析了壳体结构的长径比、球壳曲率等因素对耐压壳体临界屈曲载荷的影响规律。针对实际工程中常用的含T型加强筋的球柱组合壳体,研究了加强筋界面尺寸参数、数量及内置与外置方式等对壳体耐压性能的影响,给出了满足经济适用性的加强筋布置方案,对工程中耐压壳体的设计制造具有指导意义。

肋环型顶盖屈曲影响因素分析及稳定承载力计算

选取36种结构形式的基本模型,采用弧长法对以第一阶屈曲模态作为初始形态的结构进行非线性屈曲分析,探讨边界条件、初始缺陷、矢跨比和截面尺寸对结构屈曲性能的影响。通过分析曲率半径、等效薄膜厚度和等效弯曲厚度与临界屈曲荷载之间的量化关系,采用最小二乘法拟合肋环型加劲浅球壳临界失稳式,分析并选取安全系数,得到稳定容许承载力标准值计算式。

地下工程中喷层支护机理研究进展

喷射混凝土在岩土和采矿工程中的隧道、巷道及洞室支护中已经有很长时间的应用,它一般与锚杆一起使用,作为主动支护技术取得了突出的支护效果。对于喷层,其支护机理在不同的地质和工作条件下不尽相同,传统的支护理论将喷层作为一种受力承载结构,并强调喷层厚度的重要性。随着科技的进步,新型喷涂材料的出现,一些潜藏的支护作用逐渐凸显出来,例如喷层与岩面的粘结强度,渗入裂隙部分等。本文在总结喷层传统支护机理的基础上,结合新喷层材料的特殊性能,将其支护机理重新归纳总结为承载壳作用,胶结作用,及楔子作用。根据喷层材料及支护作用的不同,对喷层材料的性能测定要求也不一样。

深部软岩巷道组合承载壳支护研究与应用

深部软岩巷道支护问题影响因素多、情况复杂,理论研究工作仍处于探索阶段,而依靠提高支护材料强度和采用注浆锚杆无法从根本上解决该问题,且成本高。分析了深部软岩巷道表层围岩应力分布情况,其变形特点为应力向深部转移,巷道表层围岩应力降低但变形量较大,得出解决深部软岩巷道支护难题的关键是在尽可能提高支护结构强度的同时,降低支护结构周边切向应力,即合理设计内层支护小结构、构筑中间应力消减层,使其与外层原岩大结构共同作用,形成深部软岩巷道支护体系,增强围岩自承能力。根据内层支护小结构的要求,提出了主动支护和被动支护相结合的锚架注组合承载壳全断面联合支护技术,即在锚杆(索)支护的基础上,采用型钢支护联合壁后充填结构形成具有一定厚度和较高强度的内层支护结构体,从而减少顶板、煤壁和空气接触,同时充填注浆材料全断面向深部软岩裂隙扩散凝固,钢架在围岩发生一定让压变形后起到径向约束作用,可强化围岩承压环,保证围岩稳定性。针对丁集矿西二采区回风石门修复工程,采用高预紧力锚索+U型钢棚+注浆的锚架注组合承载壳全断面联合支护结构,通过深孔爆破方法构筑中间应力消减层。矿压观测结果表明,巷道两帮移近量最大值为349mm,顶板下沉量最大值为323mm,巷道变形得到有效控制。

核壳结构免烧轻骨料的制备与性能研究

针对核壳结构免烧轻骨料的制备技术,研究采用单颗承载力来表征人造轻骨料的力学性能,研究了石灰掺量、水泥掺量、不同养护方式下成熟度模数对免烧轻骨料性能的影响,同时研究了核壳结构免烧轻骨料的耐高温性能。结果表明,单颗承载力与筒压强度具有良好的相关性,石灰掺量对粉煤灰掺量为50%的轻骨料力学性能影响较小,水泥掺量对轻骨料力学性能影响较大。成熟度模数对早期力学性能影响较大,随着成熟度模数的增加,7 d承载力几乎成线性增加,但对28 d力学性能影响不大。所制备的核壳免烧型骨料,承载力与烧结陶粒相比存在明显优势,具有良好的耐高温性能,400℃时强度不下降,600℃时颗粒仍保持完整,承载力降低约35%,可用于结构自保温材料。

救生舱防水承压研究

为提高矿井突水后救生舱综合防护能力,采用理论计算、数值模拟和现场试验相结合的方法,研究防水型救生舱外壳的承水压性能。基于潜艇设计理论,计算环肋圆柱壳承压性能的3个关键应力和2个稳定性临界载荷,得到外壳承压结构的关键因素(即壳板厚度、加强筋间距、加强筋型材)对其应力及稳定性的影响规律,提出一组防水型救生舱外壳设计的最优方案,并通过ANSYS数值模拟和现场试验进行验证。研究结果表明:制造的防水舱能承受水深300 m(3 MPa)静水压力,最大应力为288.6 MPa,最大形变量为3 mm。

加强型钢网壳结构的空间稳定性分析

为了加强型钢网壳结构的更好应用,通过使用有限元软件ANSYS,利用弧长法对结构进行几何非线性全过程分析,得出荷载-位移曲线,分析结构的整体稳定性能,与纯单层柱面网壳进行对比;并与平面内结构稳定极限承载力对比,阐述空间分析的必要性.之后分析不同跨度下矢跨比、不对称荷载和初始缺陷各参数对结构的影响.结果表明,结构的稳定极限承载力和刚度有较大的提高.

考虑积雪漂移效应的单层柱面网壳结构承载能力研究

雪荷载随机分布对空间结构的稳定性和承载能力影响较大,风致积雪漂移和积雪融冻造成过重大工程事故。为研究雪荷载随机分布对柱面网壳结构承载能力的影响,利用有限元软件ANSYS对某30m跨单层柱面网壳结构进行了数值分析,通过研究雪荷载半跨均布渐增随机分布、满跨不等值均匀随机分布、半跨三角形不等值随机分布和半跨节点雪荷载随机分布及组合等工况,总结了450种雪荷载随机分布工况下结构变形发展规律和最不利雪荷载工况。结果表明,当风致积雪漂移产生的附加雪荷载分布于靠近柱面网壳底部1/4跨区域,或除雪不及时造成单侧屋盖积雪融化或除雪不彻底造成的单侧屋盖无雪,都将使结构变形超过最大设计值,属于更不利的雪荷载布置工况。

水电站蜗壳联合承载结构内水压力荷载分配规律的研究

本文论述了近几年来水电站蜗壳结构的趋向，简要介绍了钢蜗壳与外围混凝土联合承载结构的基本概念，并用三维有限元法结合我国在龙羊峡水电站，岩滩水电站的厂房蜗壳结构，对联合承载时的内水压力荷载分配规律及其影响因素进行了初步探讨。

循环荷载作用一百年后填料的特性规律

研究目的:通过大气影响深度、动应力影响深度、沉降影响深度三个方面分析铁路荷载长期作用下填料特性规律.建立典型基床填料静动承载能力的室内模型试验分析填料在循环荷载作用下的变形特性.通过现场大量的轻型动力触探、重型动力触探、钻探、挖探等手段验证经过110年循环荷载作用后填料的特性规律,对没有明显病害的既有线路基填料进行状态分析和评估.研究结论:(1)经过长期荷载作用后,路基上部形成密实度明显高于下部土体的硬壳层;(2)硬壳层厚度为塑性应变沿深度衰减为20%所对应的路基厚度值;(3)硬壳层的承载力随时间增加而增加;(4)填料越好,硬壳层承载力越高;(5)硬壳层的承载力平均值一般是下卧层的1.1~1.3倍,且下卧层承载力越低,硬壳层与下卧层承载力的比值越大,反之则比值越小;(6)本研究成果可为既有线提速改造提供理论依据和数据支撑.

荷载初偏心对K6型网壳稳定性的影响研究

为研究荷载初偏心对单层球面网壳整体稳定承载力的影响,首先提出了初偏心荷载的施加方法及其在有限元程序中的实现步骤;接着以K6型单层球面网壳为研究对象(矢跨比f/L分别为1/3、1/4、1/5、1/6和1/7),考虑了5种荷载工况(满跨对称荷载,半跨非对称荷载p/G分别为0.75、0.50、0.25、0),系统地研究了不同初偏心荷载(μe分别为0、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm和35mm)对网壳稳定承载力的影响规律;然后探讨了网壳在初偏心荷载作用下的失效机理。通过200例网壳算例分析,结果表明:对于矢跨比为1/4~1/7的网壳,随着荷载初偏心的增大,网壳的稳定承载力近似线性降低;当荷载初偏心较小时,满跨荷载作用下大矢跨比网壳的稳定承载力低于不对称分布的情况;当荷载初偏心较大时,情况正好相反。随着荷载初偏心的增加,矢跨比愈大的网壳,稳定承载力的降低愈明显,表明大矢跨比网壳对荷载初偏心更加敏感。提出的初偏心荷载施加方法与分析思路可推广至其它类型的空间网格结构中。