玄武岩纤维复合材料被动网立柱抗弯性能研究

西南山区铁路沿线地形地貌极为复杂,高位崩塌落石异常发育,被动网、帘式网等防护系统应用广泛,传统的钢立柱防护网普遍存在立柱抗弯能力弱、质量重、施工难度大等缺点。针对上述技术难题,本文通过分析玄武岩纤维复合材料的最佳配合比,采用理论计算、三维有限元数值模拟及室内试验等手段,对比研究了传统钢立柱和玄武岩纤维复合材料立柱的抗弯刚度及重量。研究表明,复合材料基体材料体积分量应控制在25%~35%之间,立柱建议采用中空圆形结构,当圆截面外径为φ167、内径为φ141时,其抗弯刚度比传统的工字钢柱(18号)提高8倍以上,重量比传统工字钢柱减轻约50%。

不同上下游倒悬比琴键堰泄流特性试验研究

琴键堰是一种新型的迷宫堰,具有超强的泄流能力,受地形限制影响小等特点,被认为是目前解决水库泄流能力不足的有效方案之一。为了弄清楚琴键堰关键体型参数之一——上下游倒悬比(Bo/Bi)对其泄流能力的影响规律,在长16m、宽0.5m、深0.75m的矩形钢化玻璃水槽中建立了三种不同上下游倒悬比的琴键堰模型并分别进行了19种不同流量工况下的过流试验,得到了对应工况时水面线的高清实拍照片和琴键堰的上下游水位等信息。结果表明:不同上下游倒悬比的琴键堰模型上的自由表面均呈现有随流量增大而由水平到弯曲再到大斜率倾斜的变化过程。对于Bo/Bi大于1的琴键堰模型,Bo/Bi越大,琴键堰的超泄比越大且泄流能力也越强。当Bo/Bi为2.5时,其泄流量最大比Bo/Bi=1时提高约16%。另外,通过量纲分析的方法,进一步拟合了含多参数、高精度的琴键堰泄流系数公式。

双向长悬挑-大跨度钢桁架结构施工安装模拟分析

利用Midas/Gen有限元分析软件对某双向长悬挑-大跨度钢桁架结构进行施工模拟分析,对比设置临时支撑对结构变形和内力的影响,计算结果表明:通过合理划分施工步,设置临时支撑和不设置临时支撑模型的钢构件最大挠度分别为L/1113和L/1214,最大应力比分别为0.43和0.64,均满足规范限值要求。表明无论是否设置临时支撑,结构在施工时均具有足够的安全富余度。设置临时支撑可使结构在施工过程中的内力和变形分别降低32.8%和22.2%,但拆除临时支撑后由于结构发生内力重分布,关键构件的变形形状由简支型变为悬臂型,整体内力和变形也分别增加61%和256%;建议针对长悬挑-大跨度钢桁架结构体系,应按结构传力机制合理有序地组织施工次序。可为类似悬挑钢桁架结构施工提供技术指导。

基于静动态力学分析的微细铣刀几何参数优化

在微细铣削过程中,刀具悬伸量、刃口长径比等参数的选择至关重要,适宜的刀具结构参数能有效提高刀具刚度及整体强度,降低刀具折断的概率。针对直径为0.1mm的双刃微细立铣刀展开研究,基于Ansys有限元仿真软件,对具有不同刃口形状、悬伸量、刃口长径比结构的微细铣刀进行应力及模态分析,探讨各参数对微细铣刀刚度的影响,分析刀具折断的主要因素。研究表明:刀具刃口形状以及刃口长径比对微细铣刀模态不造成影响,刀具悬伸量是影响模态的主要因素,在实际加工过程中,应控制刀具悬伸量在15mm^20mm区间内,刃口长径比小于4;针对微细铣刀刀头根部与刀颈的连接处施加圆角进行优化设计,有效改善了应力集中现象。文章的研究成果可以为微细铣削刀具结构优化设计提供理论依据。

基于大高宽比CD-AFM探针的设计与制备

针对传统原子力显微镜(AFM)探针和关键尺寸原子力显微镜(CD-AFM)探针受限于针尖有效扫描高度较低,无法对深沟槽和大悬垂侧壁结构进行精准扫描成像的问题,提出了一种大高宽比针尖结构的新型CDAFM探针设计与制备方案。开发的新型CD-AFM探针针尖有效高度为5.1~5.8μm,高宽比达到14,相较于传统硅基CD-AFM探针,其有效高度提升了约4倍。利用开发的探针完成了标称深度为2.3μm、深宽比为4.6的深沟槽样品测试。