Measuring dynamic fracture toughness of cement rock using a short rod specimen

As Daqing Oilfield is developing oil layer with a big potential, the requirement for the quality of well cementation is higher than ever before. Cement rock is a brittle material containing a great number of microcracks and defects. In order to reduce the damage to cement ring and improve sealed cementing property at the interface, it is necessary to conduct research on the modification of the cement rock available. According to the principle of super mixed composite materials, various fillers are added to the ingredients of cement rock. Dynamic fracture toughness of cement rock will be changed under the influence of filler. In this paper, short rod specimens of cement rock are employed in the experiments to investigate the dynamic fracture toughness of cement rocks with different ingredients using split Hopkinson Pressure Bar, and partial experimental results are given. The results indicate that fiber reinforcement is an effective way to improve the impact resistance of cement rock.

地下掘进巷道富水破碎围岩锚杆支护参数优化

针对矿山掘进巷道富水破碎区支护方案不合理,出现冒顶、片帮等问题,以1 660 m水平YM-Ⅱ巷道迎头大理岩破碎区为工程背景,进行巷道支护参数优化研究。为了合理有效地支护巷道和降低支护成本,结合现场实际建立巷道模型,采用正交试验设计的支护方案,利用FLAC3D数值模拟软件模拟计算,通过模拟结果对比分析巷道围岩的稳定性。结果表明:锚杆长度主要影响巷道围岩变形量,锚杆间排距主要影响是巷道围岩破坏情况;最优支护方案为锚杆直径40 mm、长度1.8 m、间排距0.9 m×0.9 m,可减少巷道围岩位移量70.77%、塑性区体积63.91%、垂直应力12.96%,有效控制巷道围岩稳定性,为矿山安全生产提供保证。研究结果可为富水破碎区围岩巷道支护设计和地压治理提供参考。

两种内固定治疗骨盆前环骨折的疗效比较

目的比较经皮空心螺钉内固定与皮下钉棒系统内固定(INFIX)治疗骨盆前环骨折的疗效。方法将43例骨盆前环骨折患者根据内固定方式不同分为经皮空心螺钉组(19例)和INFIX组(24例)。记录手术时间、术中出血量、术中透视次数、术后下地时间、骨折复位质量、骨折愈合时间以及并发症发生情况,采用Matta影像学标准评价骨折复位质量,采用Majeed评分系统评价临床疗效。结果患者均获得随访,时间12~24个月。手术时间、术后下地时间、骨折复位质量优良率、骨折愈合时间两组比较差异均无统计学意义(P>0.05)。术中出血量经皮空心螺钉组少于INFIX组(P<0.05)。术中透视次数经皮空心螺钉组多于INFIX组(P<0.05)。并发症发生率经皮空心螺钉组低于INFIX组(P<0.05)。末次随访时,两组疗效优良率比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论采用经皮空心螺钉内固定与INFIX治疗骨盆前环骨折临床疗效相当,经皮空心螺钉内固定具有术中出血量少、并发症发生率低的优点,但存在术中透视次数较多的不足。

小切口复位临时固定辅助股骨近端防旋髓内钉治疗股骨转子间骨折

目的探讨小切口复位临时固定辅助股骨近端防旋髓内钉(PFNA)治疗股骨转子间骨折的疗效。方法采用小切口复位临时固定辅助PFNA治疗28例股骨转子间骨折患者。记录术中出血量、手术时间、骨折复位质量、骨折愈合情况。采用Harris评分评价髋关节功能。结果患者均获得6个月随访。术后无切口感染情况发生。术中出血量95~110(100.5±8.0)ml,手术时间45~57(50.5±4.5)min。骨折复位质量:解剖复位20例,功能复位5例,复位不良3例。术后3个月Harris评分67~95(88.32±8.07)分,其中优20例、良5例、差3例,优良率25/28。26例骨折愈合,时间3~4个月,其中1例术后髋内翻畸形,无螺钉松动,应患者要求未做特殊处理;1例术后螺旋刀片向外侧切出、1例术后骨折不愈合,考虑二次行翻修手术治疗。结论小切口复位临时固定辅助PFNA治疗股骨转子间骨折,手术操作简单,创伤小,不影响PFNA操作,可辅助增强牵引床的牵引作用,疗效满意。

汽车减振器活塞杆疲劳断裂失效分析

活塞杆出现疲劳断裂失效会降低汽车运行的平稳性,严重影响汽车行驶的安全性,因此对汽车减振器活塞杆疲劳断裂失效进行分析至关重要。利用光谱仪分析减振器活塞杆试件的化学成分,通过显微镜检测活塞杆表面的粗糙程度。对汽车减振器活塞杆疲劳断裂的形貌进行宏观、微观分析以及剖面金相分析,测试了减振器活塞杆的显微硬度、残余应力和气体氢含量。观察宏观形貌发现试件具有一定的脆性开裂特征。微观分析的能量谱表明试件中的Cr、Fe元素含量较高,导致试件表面脆性大,微观状态下呈现出二次裂纹。试件的剖面金相结构并无明显缺陷、主要区域的显微硬度满足要求,二者对疲劳断裂产生的影响较小。试件在淬火初期产生的残余应力偏高,近表面附近的气体氢含量明显高于心部位置。因此说明汽车减振器活塞杆出现疲劳断裂主要是由活塞杆表面脆性大、氢含量高和淬火裂纹引起的。

基于有限元的行程可调液压油缸活塞杆断裂力学性能测试

设计基于有限元的行程可调液压油缸活塞杆断裂力学性能测试方法。以行程可调液压油缸断裂的活塞杆为研究对象,采用有限元分析软件构建液压油缸活塞杆有限元模型。从宏观形貌、拉伸性能、硬度及粗糙度等方面,测试了行程可调液压油缸活塞杆的断裂力学性能。结果表明:经过拉伸和硬度测试发现,试件的弹塑性较差;粗糙度变大是导致行程可调液压油缸活塞杆发生断裂的主要原因;断裂试件的纵向残余应力变化较大,断裂后为504 MPa。

70^(#)钢热轧盘条拉拔断裂的原因分析

70^(#)钢热轧盘条用于拉拔加工成多种钢丝产品,因此要求其具有良好的拉伸性能。但是,在实际生产中,某些因素通常会导致70^(#)钢热轧盘条抗拉强度降低,在拉拔过程中发生断裂,严重影响其产品质量,造成了巨大的经济损失。针对70^(#)钢热轧盘条在使用过程中出现拉拔断裂的问题,采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)等检测设备分别从断裂试样的形貌、组织、成分等方面分析了拉拔断裂的原因。结果表明,在盘条中心处存在缩孔和疏松是造成拉拔断裂的主要原因。对连铸轻压下技术进行了优化,通过调整压下区间和压下量,提高了连铸坯的内部质量,消除了盘条中的缩孔和疏松,有效减少了盘条拉拔断裂现象。本研究为行业内相似问题的探究和解决提供了参考。

连接梁断裂失效分析

为探究某型航空发动机收扩喷口作动筒活塞杆端连接梁的断裂原因,结合断口,对装配过程、服役状态进行分析。结果表明:故障连接梁材质未见异常,其断裂模式为过载断裂。同时,发现与梁连接的作动筒外加螺母保险锁紧不佳,发生周向松动,导致衬筒内壁与活塞出现异常偏磨。综合分析表明:故障件活塞与衬筒发生异常偏磨引起活塞杆运动卡滞,故障组件外放喷口时活塞杆无法收缩,与之相连的梁中部因受到异常大的应力而发生断裂。

C70S6钢胀断连杆掉渣缺陷的分析

掉渣缺陷是C70S6非调质钢胀断连杆的主要质量问题。为了探究掉渣的原因,对比分析了有无掉渣缺陷的两个C70S6胀断连杆的化学成分及含量,采用金相显微镜和扫描电镜观察分析了两胀断连杆的断口形貌、断口附近钢中非金属夹杂物和显微组织。结果表明:1#(掉渣)钢中N元素偏低,适当提高N元素含量有利于提高连杆胀断性能;连杆中非金属夹杂物主要为MnS,2#(未掉渣)连杆中夹杂物比1#的更细小、数量更多,尤其是断口末端位置,导致2#连杆塑性低于1#的,有利于胀断;C70S6胀断连杆显微组织为铁素体+珠光体,1#连杆珠光体占比为97%~99%,中间区存在晶粒大小不一的混晶组织,过高的珠光体含量和混晶组织是造成连杆掉渣的主要原因。

后路钉棒固定不植骨与植骨融合治疗不稳定Hangman骨折的疗效比较

目的:比较后路钉棒固定不植骨与后路钉棒固定植骨融合治疗不稳定Hangman骨折的疗效。方法:回顾性分析2014年1月~2020年12月在我院接受颈后路钉棒内固定手术且随访2年以上的39例不稳定Hangman骨折患者的临床及影像学资料,平均随访3.2±1.9年(2~9年)。男性31例,女性8例,年龄43.1±16.1岁(13~70岁)。其中22例接受单纯后路钉棒固定术(不植骨组:A组),17例接受后路钉棒固定自体髂骨植骨融合术(植骨组:B组)。记录并比较两组患者手术时间、术中出血量、术后并发症,术前、术后1周、术后3个月及末次随访时疼痛视觉模拟评分(VAS),术前、术后3个月及末次随访时颈椎功能障碍指数(NDI),术前及末次随访时美国脊髓损伤协会(ASIA)脊髓损伤分级,末次随访时Odom′s分级。在术前、术后1周及末次随访时颈椎侧位X线片上测量并比较两组间C2/3移位、成角和颈椎前凸角,颈椎正侧位X线片及三维CT上观察骨折愈合情况、C2/3后方关节突关节(小关节)、椎体间融合情况。结果:39例患者均顺利完成手术。手术时间A组99.3±14.2min,B组137.9±19.5min;术中出血量A组94.6±12.6mL,B组140.6±17.8mL,A组比B组手术时间更短,术中出血量更少(P<0.05)。A组2例术后发生浅表切口感染,B组1例术后发生浅表切口感染、4例供骨区疼痛,予以对症处理后均好转。两组患者术后1周、术后3个月及末次随访的VAS评分和术后3个月及末次随访的NDI较术前明显改善(P<0.05),两组间各随访时间点比较无统计学差异(P>0.05)。末次随访时两组患者ASIA分级及Odom′s分级无统计学差异(P>0.05)。两组患者术后1周及末次随访时C2/3成角、移位及颈椎前凸角较术前显著性改善(P<0.05),两组间各随访时间点上述指标比较无统计学差异(P>0.05)。末次随访时,39例患者骨折全部愈合良好。A组C2/3双侧小关节均自发融合,椎体前缘自发融合1例,椎体后缘自发融合9例,椎体前缘和后缘均自发融合4例;B组C2/3双侧小关节均骨性融合,椎体前缘自发融合0例,椎体后缘自发融合10例,椎体前缘和后缘均自发融合3例;末次随访时,两组C2/3小关节(全部融合)和椎间融合率(A组63%、B组76%)无统计学差异(P>0.05)。结论:后路钉棒固定不植骨和后路钉棒固定植骨融合治疗不稳定Hangman骨折均能够获得满意的临床疗效,术后C2/3小关节及椎体间融合率相似。不植骨能明显缩短手术时间、减少术中出血、避免取髂骨相关并发症。

抽油杆断裂原因

某油田抽油杆频繁发生断裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、力学性能测试、金相检验、扫描电镜及能谱分析等方法分析了抽油杆断裂的原因。结果表明:该抽油杆的断裂性质为腐蚀疲劳断裂;采用深抽工艺后,抽油杆承受较大的拉伸载荷,增大了抽油杆的平均应力,缩短了抽油杆的疲劳寿命;油井中含有硫化氢,对抽油杆外壁产生腐蚀作用,导致抽油杆外壁产生腐蚀坑,腐蚀坑底部应力集中程度较大,在交变载荷作用下,腐蚀坑底部产生微裂纹,微裂纹不断扩展,最终导致抽油杆断裂。

大型挖掘机斗杆液压缸活塞杆断裂分析与改善

大型挖掘机斗杆液压缸在使用过程中发生活塞杆断裂,通过对工况的分析,断口的宏观、微观分析,化学成分分析,力学性能分析,金相组织、硬度分析,缓冲压力测试,得出:破碎锤某特殊工况的斗杆液压缸缓冲压力远高于平常配置铲斗的缓冲压力,在高缓冲压力的冲击下,应力相对较高的螺纹起始牙位置冲击出微裂纹,继而裂纹扩展到整个活塞杆横截面,最终发生杆断裂。分析得出:通过改善破碎锤工况的缓冲压力,可以有效解决此活塞杆断裂,为后续大型挖掘机液压缸设计测试提供了借鉴与参考。

骨水泥棒外固定支架治疗第五掌骨颈骨折的有限元分析

目的采用三维有限元数值模拟方法分析比较骨水泥棒外固定支架与交叉克氏针在力学稳定性方面的差异,为手术治疗第五掌骨颈骨折(特别是第五掌骨颈开放性骨折)提供理论依据。方法选取1名健康志愿者,采集其手腕关节的三维CT图像数据,首先利用Mimics Research 21.0、Geomagic Studio 2021软件进行三维图形数据处理,在此基础上应用Solidworks 2020软件构建第五掌骨颈骨折骨水泥棒外固定支架模型(A模型)和第五掌骨颈骨折交叉克氏针固定模型(B模型)。在ANSYS Workbench 17.0中对各模型的材料属性进行赋值、划分网格,建立三维有限元模型。最后通过在第五掌骨头远端关节面进行轴向施加和第五掌骨三点弯曲实验,计算得出两种施压方式的远端骨折块的最大位移,以此评价骨水泥棒外固定支架治疗第五掌骨颈骨折的稳定性。结果(1)轴向施压时,A模型远端骨折块的最大位移、最小位移和平均位移的值大于B模型,A模型近端骨折块的最大位移、最小位移和平均位移的值小于B模型,A模型最大相对位移、最小相对位移和平均相对位移大于B模型。(2)在三点折弯给力时,A模型远端骨折块最大位移小于B模型,远端骨折块最小位移等于B模型,近端骨折块的最大位移和最小位移的均值大于B模型,A模型最大相对位移、最小相对位移和平均相对位移大于B模型。(3)与B模型相比较,A模型的总体应力、固定物应力均明显较小。结论骨水泥棒外固定支架及克氏针交叉固定在治疗第五掌骨颈骨折方面,在轴向和纵向上的位移及总位移均未超过1 mm,差异较小;但骨水泥棒外固定支架在两种施力方式中与交叉克氏针相比应力更小,提示骨水泥棒外固定支架能提供可靠的力学稳定性。

驱动机构活塞杆断裂分析及工艺优化

针对某次翼片展开试验中驱动机构活塞杆出现断裂的情况,对活塞杆逐步进行了实验检测、仿真复现、工艺分析及优化验证,明确了活塞杠发生断裂的原因。结果表明,断裂是由于40Cr热处理工艺不到位导致了活塞杆心部与表面硬度差距过大,从而导致实际强度不足,在高应力冲击下活塞杆最薄弱位置发生了拉伸断裂。对产品工艺、检验方法进行优化改进,采用亚温淬火工艺进行热处理,可有效解决该问题。

双棒桥接组合内固定系统治疗锁骨中段骨折的疗效

目的探讨双棒桥接组合内固定系统治疗锁骨中段骨折的疗效。方法将63例锁骨中段骨折患者按照内固定方式不同分为观察组(采用双棒桥接组合内固定系统治疗,29例)和对照组(采用锁定单钢板内固定治疗,34例)。记录两组术中出血量、手术时间、骨折愈合时间、术后并发症发生情况及肩关节活动度。采用Constant-Murley评分评价肩关节功能恢复情况。结果患者均获得随访,时间12~18个月。术中出血量、手术时间观察组多(长)于对照组(P<0.01);骨折愈合时间观察组短于对照组(P<0.05)。术后并发症发生率两组比较差异无统计学意义(P>0.05)。肩关节活动度、Constant-Murley评分:术后12周观察组均大于对照组(P<0.05);术后1年两组比较差异均无统计学意义(P>0.05)。结论双棒桥接组合内固定系统治疗锁骨中段骨折固定强度大、稳定性高,可对骨折断端持续动态加压,促进骨折愈合,更利于患者早期进行康复锻炼及肩关节功能的恢复。

椎弓根钉棒系统治疗不稳定型骨盆骨折的疗效观察

目的 观察椎弓根钉棒系统应用于不稳定型骨盆骨折患者的临床效果。方法 选取2020年5月至2022年5月不稳定型骨盆骨折患者81例,采用随机数字表法分为观察组(41例)与对照组(40例),观察组采用椎弓根钉棒系统治疗,对照组采用骶髂关节前路钢板内固定治疗。比较两组临床疗效、围术期指标、治疗前后生命体征及术后并发症发生率。结果 观察组优良率为95.12%,高于对照组77.50%(P<0.05);与对照组相比,观察组术中出血量较小(P<0.05);两组手术时间、住院时间比较差异无统计学意义(P>0.05);治疗后两组舒张压、收缩压均升高,观察组升高幅度低于对照组(P<0.05);两组呼吸频率、心率均降低,观察组降低幅度高于对照组(P<0.05);两组术后并发症发生率比较差异无统计学意义(P>0.05)。观察组死亡率为4.88%,对照组死亡率为22.5%,差异有统计学意义(P<0.05)。结论与钢板内固定相比,使用椎弓根钉棒系统治疗不稳定型骨盆骨折患者疗效显著,有利于减少骨折区域的出血量,稳定患者的生命体征,降低死亡率。

Q235B钢下连杆断裂失效分析

通过化学成分分析、硬度、冲击性能及拉伸测试、金相组织和断口形貌分析等方法,分析了Q235B钢下连杆断裂失效的原因。分析结果表明:Q235B钢碳含量超出了标准要求,断裂缺陷周围的硬度呈现分布不均匀和高于标准要求的结果,且失效件冲击性能远低于标准要求;缺陷周围的组织分布不均匀,断口形貌呈现解理断口形貌,为脆性断裂;失效件组织及力学性能的分布不均匀、以及心部缺陷较多,是造成该失效件断裂的主要原因。

关于中速磨煤机拉杆断裂分析及处理措施

2021年3月至2022年5月,某厂10台中速磨煤机发生5次液压拉杆断裂事件,严重影响机组负荷,技术人员从材质、外观、运行方式等进行分析,最终确认处理方案后,拉杆断裂问题得到解决,从分析情况、处理过程等方面进行了简要阐述,供各单位参考、借鉴。

船用柴油机连杆断裂失效分析

为解决某船用柴油机连杆断裂失效故障,分析连杆断口宏观及微观形貌、金相组织及非金属夹杂物、化学成分及力学性能,确定连杆失效原因,提出改进措施并进行验证。分析结果表明:连杆螺纹孔根部加工粗糙造成应力集中,连杆中非金属夹杂物较多,且存在与螺纹根部呈一定角度的带状偏析,导致非金属夹杂物在螺纹根部露头,加剧应力集中,在交变力作用下产生裂纹并扩展,使连杆断裂。采取降低连杆非金属夹杂物含量、变更连杆锻造工艺、提高连杆螺栓孔加工质量等改进措施后,进行约4000 h实机运行验证,未再发生连杆断裂故障。

霄云煤矿2307泄水巷锚杆破断分析及支护优化设计

针对霄云煤矿2307泄水巷锚杆破断问题,利用现场调研报告与数值模拟软件,分析巷道围岩的应力分布与塑性区发育趋势,研究巷道锚杆在过构造段的损坏特征,从地质构造、应力转移、支护方案三个方面分析锚杆破断机理,得出破断锚杆的受力状态。根据现场巷道锚杆破坏形态与理论分析结果,对原有支护方案提出了增加巷道帮部锚索支护、使用T型钢带、配备让压环等加固措施。结果表明,锚杆破坏集中在过构造段,巷道应力集中区出现在巷道肩角处,水平应力大于垂直应力,巷道支护优化方案成功应用于工程实际,有利解决现场围岩控制难题。