横向滑坡载荷作用下埋地PE管道的损伤数值模拟

埋地燃气输送管道服役环境复杂,其中滑坡地质灾害严重威胁管道的服役安全。以埋地聚乙烯(polyethylene,PE)管道为研究对象,利用ABAQUS有限元软件模拟了横向滑坡载荷作用下的管道损伤行为,探讨了滑坡参数(滑坡体位移量)、管道埋深以及内压对PE管力学性能的影响。研究结果表明:滑坡作用下埋地PE管最大偏移、最大Mises应力和最大主应变均位于管轴向横截对称面上。管道最大Mises应力随滑坡位移的增大而增大,管底为管道最终屈服点,屈服主要原因为管横截面被压扁变形。管道未屈服时,最大Mises应力随内压的增大呈现先减小后增大的现象,最大主应变随内压的增大而增大。最大Mises应力和最大主应变均随埋深的增大而增大。

CFRP-PE-不锈钢筋混凝土短柱的设计方法研究

进行了17个CFRP-PE-不锈钢筋混凝土短柱和8个对比试件的轴压试验,探究不锈钢种类、箍筋间距、CFRP厚度、PE厚度对该类组合柱的破坏模态、荷载-应变曲线、极限应变、极限承载力、延性的影响规律.试验结果表明:在CFRP和混凝土间设置PE垫层能提高该类组合短柱的延性和变形能力,并降低其承载力;增大CFRP厚度可提高其承载力和极限应变,但试件表现出增大的脆性;减小箍筋间距或增大钢筋强度可显著提高其承载力、峰值应变和延性.建立了有限元模型,有限元分析表明:增大PE厚径比会显著提高该类组合短柱的变形能力和延性,并降低CFRP对其承载力的影响;增大配箍率、不锈钢强度、CFRP抗拉强度、CFRP厚度可提升该类组合短柱的极限应变与承载力;提高混凝土强度会提高该类组合短柱的峰值承载力,但降低其极限应变.最终建议了该类组合短柱的延性设计方法、承载力模型和极限应变模型.

地面沉降作用下含体积型缺陷的PE燃气管道模拟计算分析

聚乙烯(PE)管道具有良好的韧性,在城镇的燃气管道、给排水管道等方面得到广泛应用,但由于聚乙烯管道的强度较低,在安装使用过程中更容易产生缺陷或划痕,对管道性能造成影响。随着城市化的逐渐发展,我国许多发达城市均出现不同程度的区域性地面沉降,这一现象给PE管道带来了许多安全隐患。以SY市的PE燃气管道本构模型和地质条件为基础参数,对含体积型缺陷PE燃气管道进行拉伸试验,得到缺陷对管道性能的影响规律;同时,借助有限元分析软件,建立体积型缺陷管道模型,模拟分析地面沉降作用下缺陷对聚乙烯管道受力情况,得到在地面沉降作用下管体缺陷长度、缺陷周角度以及缺陷深度对管道安全性能的影响规律,为工程实际提供理论参考。

地面沉降对埋地PE燃气管道安全影响研究

近年来,地面沉降成为管道事故频发的主要原因。本文分析了PE管道失效的影响因素,基于有限元软件,探究了地面受力情况下地面沉降量及管道本身的应力情况。结果表明:PE管道失效与管道受力情况和时间有关。当地面受力强度增加,地面沉降值增加,管道受到的Von-Mises应力也增加,管道截面压缩变形严重,导致管道整体的安全系数减小。本文为地面沉降作用下的管道安全评估提供理论参考。

薄壁大口径PE管材弯曲有限元分析

对加入钢丝网的薄壁大口径PE管,运用有限元法分析其在弯曲过程中出现的内侧失稳起皱、横截面畸变等问题。采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法,对薄壁大口径PE管材弯曲进行有限元分析,在分析PE管材弯曲机理和失效形式的基础上,通过实例得出有钢丝网PE管材的弯曲所受应力主要由钢丝网承载,结合弯曲测试,发现加入钢丝网可有效增强管材的刚度、抑制管材弯曲时内侧失稳起皱和横截面畸变等现象的发生,有限元数值模拟结果与实验结果较为一致,说明有限元数值模拟分析的可靠性。

第三方挖掘作用下PE燃气管道失效行为研究

针对挖掘破坏导致的城镇燃气管道失效,开展了挖掘作用下管道力学失效机理分析。考虑管土接触作用,建立了城镇燃气PE管道在挖掘齿作用下的三维力学响应分析模型,分析了典型工况下管道的失效过程,讨论了基于应力准则与基于应变准则等2种失效准则的适用性,并开展了影响因素分析。结果表明:机械齿作用下管道主要失效位置为机械齿与管道接触位置两端;采用基于应变的失效准则可以更好地利用PE管材的塑性性能;机械齿的作用位置对管道力学响应影响较小;管径和壁厚的增大能减小管道内的应力,同时能够减小管道的截面椭圆度;内压的改变对管道的力学响应几乎没有影响。以上结果可为城镇燃气管道的力学失效分析与安全评价提供一定的参考。

连续玻纤/PE增强复合带弹性参数计算方法

为研究连续玻纤/PE增强复合带的弹性性能,建立了连续玻纤/PE增强复合带模型,并对其材料及结构提出了基本假设,在此基础上采用理论公式法求解了复合带的弹性参数.建立了复合带在单向拉伸状态下的有限元模型,对玻纤与PE进行了位移耦合处理,求得了复合带沿玻纤长度方向的弹性模量,该结果与理论结果吻合很好.通过拉伸实验获得了复合带玻纤长度方向与带宽方向的弹性模量,带宽方向的弹性模量与理论结果吻合;而在玻纤长度方向上,由于加工工艺、材料状态等与假设条件之间的偏差,以及实验测试过程中存在的误差,其弹性模量与理论解、数值解相比偏低.

基于时域叠加的声学埋地PE管道定位新方法

聚乙烯(PE)管道凭借耐腐蚀、使用年限长等优点在城镇中、低压埋地燃气管网建设中被广泛应用,但由于管道信息系统不完善,且已有的埋地PE管道定位技术还不成熟,导致管道位置不明确,易造成施工建设中对管道的损伤和破坏。为此,基于弹性波反射原理,建立了弹性波在土壤—PE管道介质中的传播理论模型,提出了基于时域叠加的埋地PE管道定位新方法,并通过有限元仿真分析和现场管道定位测试验证了该定位方法的可行性。研究结果表明:(1)土壤中传播的声波可分为纵波和横波,其在土壤—PE管道分界面将发生反射、透射以及波形转换,其中反射回地面的弹性波含有地下管道位置信息,因此可利用反射回波信号来定位埋地PE管道;(2)使用时域叠加法对仿真得到的6路检波器信号进行处理并对定位区域成像,由成像图可较准确地定位出埋地PE管道,图中颜色最亮的单元几何中心点表示的是埋地PE管道的顶点;(3)分别进行了埋深为0.5 m、1.0 m、1.5 m的PE管道定位测试,最大定位误差依次为0.090 m、0.243 m、0.304 m,即管道埋深越大,定位误差越大。结论认为,该方法计算得到的定位精度可以满足现场定位埋地PE管道的需要,研究成果可用于指导声学埋地PE管道探测定位装备的研发。

车辆载荷下PE燃气管道的虚拟仿真技术及其动力响应分析

当前,城镇燃气管道受车辆碾压造成的事故时有发生,为分析车辆载荷下PE燃气管道的动力响应,借助虚拟样机系统仿真软件ADAMS并结合有限元分析软件研究车辆的运动载荷及受载埋地PE燃气管道的力学特征。建立车辆-路面-土体-管道模型,根据实测值对仿真结果进行了验证。基于虚拟样机系统仿真提取的车辆动态载荷谱,分析PE燃气管道的动力响应过程,并开展不同车重、不同车速下埋地PE燃气管道的动力响应规律研究。结果表明:管体所受的应力及其位移量随着车重的增大而增大;管体所受应力随着车速的增大而增大,而其位移量随着车速的增大而减小。

埋地PE燃气管道弯头挖掘破坏有限元分析

为分析挖掘载荷对PE燃气管道弯头的失效特征及影响因素,利用Abaqus建立了挖掘斗齿-管道弯头-土体多体动力学模型,将管道破坏过程分为接触、屈服、挖裂和挖穿4个阶段,分析了不同挖掘条件下,弯头破坏的力学响应。研究结果表明:管道被挖裂之前,外侧应力、应变大于内侧,此后弯头形变量明显增加,内测应力、应变大于外侧;挖掘速度越慢,管道椭圆度越大;斗齿沿轴向挖掘时,变形从齿-管接触面两端产生,沿径向挖掘时,危险点出现在齿-管接触中心位置,后者变形更大;同样径厚比的弯头,管径越小,挖穿时形变越大。

埋地PE燃气管道地质沉降破坏数值分析

为研究地质沉降过程中埋地聚乙烯(PE)燃气管的破坏历程,基于PE管材的拉伸力学试验,拟合出改良的Sherwood本构模型方程,得到基于应变率的PE管材失效预测模型;利用Abaqus软件对不同沉降阶段和不同坡度下的PE管道力学响应情况进行仿真研究。结果表明:四阶Sherwood本构模型能表达并预测PE管道力学响应,土体沉降错位量和土体沉降深度对管道的应力、应变分布特征和椭圆度有直接影响。

PE管恒侧压实验及有限元分析

针对国内外没有用PE管道进行蠕变性能测试实验和成熟的力学分析方法,依据粘弹性理论,设计实施了PE管恒侧压实验,得到管道的蠕变情况。对实验进行有限元分析,比较两种方法得到的管道直径变形量与时间的关系,结果表明,两种方法所得结果基本一致,验证了PE管粘弹性力学模型的正确性。研究结果为PE管道蠕变性能测试和力学计算提供了新方法。

PE套管防治PHC桩基础冻拔作用的数值模拟研究

为对高纬度低海拔地区光伏支架的PHC桩基础中PE套管的基础抗冻胀效果进行预测,文中使用ANSYS有限元软件建立模型模拟PE套管对基础的抗冻胀作用,并评估了该措施下基础的长期冻胀风险和PE套管破坏失效风险。结果表明,套管与桩间无填充时桩身年冻拔量约3.1 mm,相对未采取措施减少了62.2%;套管与桩间填充饱和土时无抗冻胀效果;考虑PE材料老化,桩身25年累计冻拔量约70.8 mm,相对未采取措施减少了65.5%;套管在使用基准期内共需进行2次修复归位,分别在第10年和第19年;套管两端受冻土静压力破坏风险较大。

PE电熔管件焊接过程温度场瞬态热分析与验证

对DN400型号PE电熔管件建立焊接头处三维简化模型,利用ANSYS Workbench软件对电熔管件焊接过程进行参数设置传热过程有限元模拟,并且利用热电偶测温系统对焊接过程电熔接头处温度变化进行实时监测,最后将实际测量值与仿真结果进行比较,验证所建温度场模型合理性。仿真建模时求解焊接过程的温度场方法有助于电熔管件焊接过程的参数优化,旨在为电熔管件产品使用及焊接试验提供参考。

多层PET/PE复合膜热封特性试验及结构表征

为分析热封工艺对多层PET/PE复合膜热封质量及其结构的影响作用,采用直接酯化法制备了PET薄膜,通过胶黏剂将各层薄膜粘接得到了三层PET/PE复合膜,在不同参数条件下进行单因素试验,分析了温度、压强、时间对复合膜热封强度的影响,并观察了材料在不同参数下的微表面结构。结果表明,热封温度对热封强度影响较显著,薄膜表面形貌随温度的升高由平整状态转变为凹坑状,满足热封强度的最佳温度范围为160~170℃,当热封时间为0.3 s,热封压强为0.5 MPa时的热封最优强度为65 N/15 mm;绘制了压强一定下,热封强度对温度、时间的响应曲面,确定了生产实际满足热封强度要求的参数范围,为复合膜在食品、药品等包装上的应用提供了重要参数依据。

差异聚乙烯(PE)管道元件之间焊接兼容性

文章介绍了聚乙烯(PE)管道焊接中经常遇到的差异性PE管道之间焊接的兼容性问题,并通过实验数据进行了分析和证明,并对现场焊接提出了建议。

基于有限元的PE电熔接头焊接过程温度场模拟

根据PE电熔管件结构对称性及电熔焊接原理,建立PE电熔接头三维简化模型;利用ANSYS Workbench软件中瞬态热分析模块进行焊接参数设置和接头传热的有限元模拟;在恒温试验室进行了PE电熔管件焊接过程的热电偶测温试验,通过温度试验值和模拟值的对比验证了有限元建模方法及结果的正确性。应用该建模仿真方法分析现用焊接工艺参数对不同型号电熔管件的适应性,研究焊接工艺参数变化对熔接温度场影响规律,提出优化焊接质量的焊接参数制定方法。

基于实践性知识的体育课程思政元素分类研究

体育课程思政建设在“五育”并举的目标下存在特殊的育人作用,在育人价值与育人功能上存在创新性的推动力。体育教学的言语表达与德育教育体系有独特的方式。体育课程思政教育的体系建设和体育精神思政元素相关。采用立体化视频思政案例能够更好地将课程思政融入体育教学实践中,学生共情迁移效果突出,在教学实践中触发学生的运动激情与兴趣,从而提高医学生的身体素质,实现优质教学的目标。

含氟地下水的危害、治理技术现状与进展

【研究目的】地下水氟污染在世界范围内都被认为是一项重大公共卫生危害。据统计,全球有约2亿多人正面临氟中毒风险,至少有28个国家出现过饮用高氟水造成的氟中毒事件。高氟地下水主要分布于干旱缺水的欠发达地区,普遍缺乏可替代的饮用水源,使地方性氟中毒问题长期得不到有效解决。因此,研发经济可行的氟化物去除技术成为解决高氟地下水问题的关键。【研究方法】基于文献调研结果,以现阶段全球含氟地下水的污染现状为基础,综合考虑研究深度、理论和应用可行性、去除效率、可再生性等多种因素,对国内外含氟地下水研究和应用案例进行总结分析。【研究结果】介绍了世界范围内含氟地下水的成因和分布,系统总结了现有主流含氟地下水处理技术的优劣、除氟机理和应用进展,并对存在问题和未来发展趋势进行了分析和展望。【结论】每种技术都有各自的处理优势和一定的局限性,在选择和应用时需要综合考虑含氟地下水的水质情况和目标需求。同时,当前的地下水除氟技术在研发过程中也存在服务目标针对性不强、综合处理效率不佳以及吸附容量应用与理论值偏差较大等问题。多种处理工艺的耦合应用可以更好地发挥不同处理技术的优势,取得取长补短的效果,正受到人们日益关注。此外,多污染物的联合去除以及结构可人工调控的新型吸附材料的设计研发也是未来重要发展方向。

基于有限元修正法的薄膜温度本构构建及验证

目的由于薄膜在受力过程中易产生颈缩现象,且具有强烈的温度依赖性,现有工程应力-应变与本构模型均不能准确描述温度变化下的薄膜材料的载荷位移曲线,造成预测结果与实际严重不符,该问题亟待解决。方法在准静态拉伸(10 mm/min)与不同温度(-20、0、20、40、60℃)条件下,利用万能材料试验机对PE/PA/PE薄膜试样进行单轴拉伸试验,基于有限元修正法对材料的塑性应力进行修正,采用指数函数对PE/PA/PE薄膜的弹性模量、屈服强度进行描述,针对Johnson-Cook本构模型中的形函数进行修正,结合应变-温度耦合的温度项构建PE/PA/PE薄膜100%应变下的塑性应力-应变模型,在单层PE与五层PE/PA/PE/PA/PE薄膜中进行仿真验证。结果在-20~60℃下100%应变范围内薄膜颈缩从7.86 mm增加到8.12 mm;弹性模量、屈服强度与塑性应力随着温度的升高呈非线性降低;基于有限元修正法对真实应力应变进行修正并进行对比,发现相对误差由83.94%降低到4.73%;采用指数函数对弹性模量、屈服强度进行拟合,R2值分别为0.936和0.947;改进后的形函数与原模型对比,相对误差从42.5%降到6.49%;温度项与修正后的应力-应变最大相对误差为7.21%。将新构建的模型应用于PE与PE/PA/PE/PA/PE薄膜,最大相对误差为4.91%。结论在温度-20~60℃内,基于有限元修正法和修正后的本构模型能够很好地描述应变在100%以内的屈服强度、弹性模量和塑性应力随温度变化的规律,研究结果为薄膜的应用奠定了理论基础。