Effect of Temperature and Concentration of Ammonium Nitrate Solution on the Succeptibility of Mild Steel to Stress Corrosion Cracking

The effect of varying the temperature and the concentration of ammonium nitrate solution on the stress corrosion cracking (SCC) susceptibility of mild steel is studied. An increase in the temperature causes a decrease in the stress corrosion life. It appears that the susceptibility in the range 368 K to 380 K was greater than at other temperatures. Near the boiling point corrosion and stress corrosion occurs, at the boiling point, the cracking was associated with a high rate of general corrosion. Microscopic examination after stress corrosion testing in 10Wt%, 20Wt%, and 52Wt% NH4NO3 solution revealed that in all cases there was severe intergranular attack, especially at the high concentration.

Effect of the Cavity-Cavity Interaction on the Stress Amplitude in Orthopedic Cement

The presence of porosities in bone cement (polymethylmethacrylate) in total hip prosthesis (THP) cemented is necessary for the diffusion of antibiotics, but it is a critical characteristic of weakening by the effect of stress concentration and the interconnecting pores. The aim of this study was to analyse by the finite element method (FEM), the size influence of micro-cavities in cement assuming the junction cup-bone, and the effect of cavity-cavity interaction on the stress level and distribution in cement according to the human stance defined by the implant position axis compared to that of the cup.

岩体变形及二次应力下矿体开采效应研究

为了解围岩在变形及二次应力下矿体开采效应的影响,本文选取-410 m中段采用现场试验与数值模拟相结合的方法对崩落法采矿进行矿体效应研究。结果表明:围岩应力发生震荡变化,在矿体上下盘围岩附近存在应力明显降低区域,下盘大于上盘,顶板最大主应力达0.44 MPa,局部呈现应力集中,且应力集中部位呈现类似水平零散分布的现象。同时开采边界呈现裂隙发育的状态。水平矿体有轻微下沉趋势,且在该中段的水平巷道边界和顶板裂隙附近易出现断层破碎带。竖直方向变形明显,且倾斜部位呈椭圆分布,最大下沉位移值达8.00 mm,最大上升方向变形值为3.03 mm,交界线附近易受到应力挤压现象。该研究对及时准确地掌握岩体变形规律和矿山安全信息使矿山安全有效合理地进行开采具有一定的指导意义。

基于热点应力设计弧形焊环栓钉研究

目前随着钢混结构的普遍应用,栓钉作为连接件,其疲劳性能问题也备受关注,尤其是焊趾处的应力集中效应。文中将基于热点应力法对一种新型弧形焊环进行尺寸设计,通过ABAQUS并采用线性外推方式对4种不同直径栓钉的焊环高度、宽度、倒角进行参数分析。研究结果表明,栓钉焊趾处的热点应力随焊环高(宽)度的增加、倒角的减小而减小。说明增加焊环的高(宽)度、减小焊环的倒角能够减小焊趾的应力集中效应。

Surface Effects on the Scatter of SH-Wave by a Shallow Buried the Elliptical Hole

The methods of complex function, multi-polar coordinate system, and conformal mapping are used to solve dynamic stress concentration factor. The surface elasticity theory is applied to obtain the stress boundary conditions on the surface. The effects of frequency and the ration of the major and minor axis of the ellipse on the dynamic stress concentration factor around the elliptical nano-hole are discussed in detail. When the size of elliptical hole shrinks to nanometers, the numerical results show that the surface effect has a significant effect on the scattering of SH-wave.

Three-Dimensional Stress Fields in Finite Thickness Plate with Hole Under Shear Load

The theoretical solutions are obtained for the three-dimensional(3-D)stress field in an infinite isotropic elastic plate with a through-the-thickness circular hole subjected to shear load at far field by using Kane and Mindlin′s assumption based on the stress function method.Based on the present solutions,the characteristics of 3-D stress field are analyzed and the emphasis is placed on the effects of the plate thickness and Poisson′s ratio on the deviation of the present 3-D in-plane stress from the related plane stress solutions,the stress concentration and the out-of-plane constraint.The present solutions show that the stress concentration factor reaches its peak value of about 8.9% which is higher than that of the plane stress solutions.As expected,the out-of-plane stress constraint factor can reach 1on the surface of the hole when the plate is a very thick one.

Surface Effects on the Diffraction of P Wave by an Arbitrary Shaped Cavity

This paper presents the effects of surface effects in the cavity of variable curvature. The wave function expansion method and the conformal mapping method are used in the solution of dynamic stress concentration factor around an irregularly shaped cavity at nano-scale. The stress boundary conditions on the surface are obtained by using the generalized Young-Laplace equation. The results show that the degree of stress concentration becomes more obvious with curvature increasing. Taking the elliptical cavity as an example, the influence of the ration of the major and minor axis of the ellipse, the numbers of the incident wave and the surface effects on the dynamic stress concentration factor are analyzed. The ration of the major and minor axis, the incident wave frequency and the surface effects show the pronounced effects on the dynamic stress concentration distributions.

基于孔边应力集中的页岩渗透率模型及应力敏感性评价

页岩储层油气主要储集于基质孔隙,考虑不同应力状态下孔隙周边的应力集中,采用复变函数与保角变换计算孔隙变形,建立基于孔边应力集中的渗透率模型,基于实验结果验证渗透率模型可靠性,分析页岩渗透率的应力敏感性。结果表明:基于孔边应力集中的渗透率模型可合理表征有效应力和孔隙压力对页岩渗透率的影响,孔隙压力增大能减弱页岩渗透率对有效应力变化的敏感性;不同方向的有效应力对页岩渗透率的影响具有显著差异,椭圆孔隙短轴方向应力对渗透率的影响较椭圆孔隙长轴方向应力高30%;常规模型(CB模型)未考虑椭圆孔隙的孔边应力集中,显著低估孔隙压力和水平有效应力变化对页岩渗透率的影响;在单轴应变的条件下,常规模型显著高估椭圆孔隙短轴方向应力和上覆岩层应力对页岩渗透率的影响,低估页岩渗透率达32%。该结果为分析压裂应力方向变化较大的储层渗透率提供依据。

空孔对爆生裂纹扩展的力学行为研究

为了探究空孔对爆生裂纹扩展的影响,结合ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了空孔爆破损伤模型,理论上推导了空孔附近的岩体质点应力分布方程,分析了空孔效应对于破碎机理与裂纹扩展的影响。结果表明:空孔自由面效应会在空孔附近引起冲击压力骤增和震速变化,出现迎爆面处岩石“片落”现象;空孔背爆面处的震速明显小于迎爆面的震速,说明空孔具有很好的泄压降震效果;通过对冲击压力和裂隙区半径的解析解计算与数值计算结果对比,冲击压力的误差11.81%,而裂隙区半径的误差9.49%,两者结果较为接近。

大直径中空孔直眼掏槽爆破的空孔应力集中效应研究

为了探明大直径中空孔直眼掏槽爆破的力学机理,采用理论分析和数值模拟方法研究了大直径中空孔直眼掏槽爆破的空孔应力集中效应。建立了空孔应力集中效应的力学模型,基于弹性力学和波动力学理论阐明了空孔应力集中效应的力学机理;开展了典型工况下大直径中空孔直眼掏槽爆破的数值模拟,并基于应力波传播、岩体损伤和岩体第一主应力峰值等结果分析了空孔的应力集中效应。研究结果表明:空孔应力集中效应主要源自孔洞应力集中效应和应力波叠加效应;大直径中空孔直眼掏槽爆破过程中,应力波在空孔壁处发生反射并与入射波产生叠加,叠加多位于空孔邻近区域以及掏槽孔间区域;岩体损伤程度较高的区域主要为掏槽孔周边、空孔周边以及相邻掏槽孔与空孔形成的三角区域,掏槽孔周边以外的损伤区域与应力波叠加区域基本对应;空孔附近存在显著的应力集中效应,且距空孔壁越近的位置应力集中效应越明显。研究成果拟为隧道工程大直径中空孔直眼掏槽爆破设计提供理论基础。

基于双重保护层开采条件下的区域防突效果评价

双重保护层开采后,被保护层充分卸压,但中间层遗留的护巷煤柱形成应力集中,需要对被保护区域及应力集中范围的防突效果进行考察研究,为被保护层开采设计提供依据。以下峪口煤矿23306下工作面为例,采用卸压保护理论及煤柱影响带确定理论分析了被保护层的有效保护范围,在有效保护范围及煤柱应力影响区域内采用现场测试残余瓦斯含量的方式评价了区域防突效果。经测试,最大残余瓦斯含量为5.73 m^(3)/t,小于临界值,被保护区域防突效果有效。

软及硬煤层钻孔卸压效果对比分析研究

为分析冲击矿压矿井软煤层钻孔卸压效果比硬煤层好这一问题,通过采用有限元数值模拟软件FLAC对软及硬煤层的大直径钻孔卸压效果进行了分析研究,结果表明：当钻孔深度达到10~15 m时,软煤体内应力35 MPa,硬煤体内应力29 MPa,并且软煤体35 MPa的应力大于硬煤体29MPa的应力,从而说明软煤层中实施钻孔卸压效果较好,硬煤层中钻孔卸压效果较差,最后对张双楼煤矿7123工作面实施大直径钻孔卸压,卸压效果与数值模拟结果一致。

集中流作用下黄土坡面剥蚀率对侵蚀动力学参数的响应

集中流引起的细沟侵蚀是黄土高原坡耕地主要侵蚀方式之一,对坡面集中水流动力学特性研究有利于掌握坡面集中流剥蚀产沙的根本原因,但目前哪种集中流水动力学参数最能准确揭示侵蚀动力过程机理尚不明确。该文采用室内集中流放水冲刷试验,以黄土高原典型黄绵土为研究对象,研究坡面平均和瞬时剥蚀率与相应水流剪切力、水流功率、单位水流功率以及过水断面单位能量之间的关系。结果表明,除了瞬时过水断面单位能量拟合效果较差外,其他平均和瞬时水力学参数均能够较好地与坡面剥蚀率建立不同的拟合关系。所有参数中平均水流功率是描述本试验条件下的最优水力学参数。由于细沟发育过程中大量坍塌的出现,导致整个径流剪切力和水流功率与剥蚀率之间的关系曲线整体上升,出现了临界剪切力和临界水流功率为负值的情况。通过与仅考虑水流对坡面直接作用参数所得结果对比,表明坍塌等作用在细沟发育过程中具有重要影响,对剥蚀率的贡献可达90.93%。研究可为控制和预防集中流侵蚀发生提供科学依据。

压实膨润土在盐溶液中的膨胀变形特性

采用蒸馏水以及浓度不同的NaCl溶液作为浸泡溶液,对商用膨润土进行了膨胀变形试验。结果表明在相同的荷载作用下,膨胀变形随浸泡溶液浓度的增加而减小。这是因为浸泡溶液的浓度越大,溶液的渗透吸力π也越大,渗透吸力的增加将引起施加在黏土颗粒上有效应力的增加,使得在外部施加荷载相同时膨润土的膨胀变形随溶液浓度的增加而减小。当压实膨润土在盐溶液中膨胀时,其有效应力pe可分为两部分,即施加荷载部分p和渗透吸力部分pπ。对于浸泡于蒸馏水和NaCl溶液中的膨润土试样,其膨胀后的蒙脱石孔隙比em与有效应力pe之间的关系可采用同一关系曲线表示,此时施加于黏土颗粒上的有效应力的渗透吸力部分pπ=(p/π)^(0.66)·π。

铜处理对喜树种子萌发及幼苗生长、生理代谢的动态影响

采用不同浓度的Cu处理喜树种子和三叶期的幼苗,研究了Cu胁迫对喜树种子萌发和幼苗生长及生理代谢的动态影响。结果表明：（1）20～50 mg·L^-1的Cu^2＋对喜树种子发芽率有一定的促进作用,发芽势提前,但50～100 mg·L^-1的Cu^2＋浓度均抑制胚根和胚芽的生长。（2）Cu^2＋对喜树幼苗的影响存在浓度和时间效应：低浓度（10 mg·L^-1）Cu^2＋促进,如叶绿素含量、蛋白质含量等高于对照;高浓度（100 mg·L^-1）Cu^2＋对上述各指标从6 d或9 d后起显著地抑制作用;而中等浓度（50 mg·L^-1）的Cu^2＋处理效果趋向于高浓度的作用。低浓度的Cu在12 d之内对喜树幼苗生长是有利的,以后会出现胁迫;而高浓度的Cu,3 d后出现抑制,抑制作用比低浓度提早9 d。说明喜树幼苗能够忍受小于50 mg·L^-1以下的Cu处理,高于此浓度生长受抑。（3）Cu处理后质膜相对透性、MDA含量在整个处理期内呈上升趋势,浓度越大,上升幅度越大;而SOD、POD活性先上升后下降,与Cu浓度存在极显著的相关性。

未打穿散体材料桩复合地基固结解析研究

继续发展考虑应力集中效应的未打穿散体材料桩复合地基固结解析理论,并分析此类地基的固结基本性状。研究表明,根据本文提出的数学模型,桩体渗透性、桩体刚度和打穿度对地基的固结速率有较大影响;沿用竖井固结理论进行计算得到的平均固结度较本文理论的计算结果偏小。

18CrNi4A钢力-磁效应的ANSYS模拟

采用大型有限元分析软件ANSYS建立18CrNi4A试样及其周围空气层的有限元模型,对其进行地磁场中拉伸载荷下的力-磁效应有限元模拟,得出试样应力分布图以及试样表面切向和法向漏磁场分布结果;磁场下应力集中对磁记忆信号的影响进行分析;最后,将模拟结果与实际试验结果进行比对,得出分析结果,为磁记忆检测技术的机理和试验的深入研究提供依据。

建筑钢板件力磁效应的ANSYS有限元模拟研究

为研究建筑用钢早期损伤和金属磁记忆信号的相互关系,采用ANSYS有限元分析软件,通过对建筑结构广泛使用的Q345B钢进行地球磁场下拉伸荷载的力磁效应二维平面模拟,得到不同载荷下人工浅槽试件表面漏磁场强度法向分量B(y)及其梯度值K的分布规律.研究表明,弹性阶段应力集中区的漏磁信号随应力呈规律性增加,屈服后,浅槽部位进入弹塑性状态的范围增加,漏磁信号的影响范围也随之扩大,较快增长的塑性变形对用应力来表征漏磁信号变化造成了影响,最后将模拟结果和试验结果对比,证实了模拟结果的可行性与可靠性,为金属磁记忆检测技术在建筑等领域的应用提供参考依据.

点蚀坑的形貌与腐蚀疲劳裂纹萌生

将预产生点蚀的1Cr18Ni9Ti疲劳试样进行长期(N>1×10~6cyc.)疲劳试验。其中一些在6％FeCl_3水溶液中进行,另一些在空气中进行。用定量金相方法逐个测量点蚀坑的直径和深度。发现点蚀坑的深径比和深度都与裂纹萌生有关,且在不锈钢点蚀坑的裂纹萌生过程中力学因素起主导作用而与碳钢完全不同。通过蚀坑底部的扫描电镜观察,分别确定了不锈钢和碳钢点蚀坑中裂纹萌生的初始位置,并依此讨论了腐蚀疲劳裂纹萌生机理。

散体材料桩复合地基桩土应力比分析

对散体材料桩复合地基承载力机理及影响桩土应力比的主要因素进行分析与探讨;针对散体材料桩受荷时不仅产生竖向固结,而且伴有侧向鼓胀这一变形特性,基于弹性理论解析,导出线弹性状态下桩体及桩周土的应力-应变关系,进而得出正方形布桩和梅花形布桩这2种典型布桩方式下桩土应力比的计算公式,并在此基础上,分别对桩体和桩间土体进行时效分析;基于弹性理论及太沙基一维固结理论,导出考虑时间效应的桩土应力比计算公式。采用所提出的计算方法对某工程实测结果进行分析与比较,其结果表明,考虑时效后桩土应力比随时间的增加而逐步提高,且理论的桩土应力比变化曲线与实测曲线较吻合。