动力荷载下散粒体的锚杆加固效应

采用细观数值模拟方法研究动力荷载下散粒体的锚杆加固效应,采用随机散粒体不连续变形方法建立加锚散粒体的三维数值试样,对试样施加水平方向的动力荷载,分析散粒体材料在动力荷载条件下的宏观和细观力学特性.分别建立不同锚杆间距、颗粒粒径以及无锚杆的散粒体试样,研究其对动力荷载条件下的散粒体的力学性质影响.数值模拟结果表明:随机散粒体不连续变形方法可以研究动力荷载下散粒体的变形规律及加固效应;锚杆加固可以有效限制散粒体在动力情况下的变形,显著提高散粒体的整体性;与静力加载相同,由于锚杆的挤压使散粒体产生侧向压力,加强了颗粒间的接触作用力;锚杆长度相同的情况下,加锚密度越大,散粒体试样的抗震稳定性越好;当锚杆间距与散粒体平均粒径的比值小于2.35时,锚杆可以很好地提高散粒体结构的自稳能力而保持整体稳定.     

散粒体接触理论综述

散粒体是一种常用的工程材料。散粒体研究具有普遍意义。国外对散粒体进行了大量的研究,国内也开始了这方面的研究。散粒体理论可分为二大类:连续介质理论和散粒体接触理论。把散体当成连续介质进行研究的理论属于连续介质理论,把散体当成颗粒材料进行研究的理论属于接触理论。接触理论能更好地反映散体问题,是散体研究的发展方向。本文介绍了国外几种典型的接触理论。     

径流条件下散粒体斜坡的颗粒冲刷启动机理

摘 要：为研究地表径流对散粒体斜坡的冲刷侵蚀效应,根据斜坡坡面径流和坡内渗流特征建立了散粒体斜坡径流-渗流耦合模型。该模型用Navier?Stokes方程描述淹没区坡面径流,用Brinkman-extended Darcy方程描述散粒体斜坡坡内渗流。径流区和渗流区的流体运动均满足连续性方程,且在交界面处的流体满足Neal和Nader提出的流速相等和剪应力连续双边界条件。采用Navier?Stokes方程和Brinkman-extended Darcy方程分别联立连续性方程推求出径流区和渗流区的流速分布。分析流速理论表达式可知,影响斜坡表部径流流速和坡体内部渗流流速的主要因素有斜坡坡度、径流水深、斜坡散粒体的孔隙率和渗透率,且流速随它们的增大而增大。为探究在径流条件下散粒体斜坡坡面颗粒的冲刷启动机理,引入Newton内摩擦定律求得径流区和渗流区交界面上的切应力,并对颗粒发生滑动和滚动两种情况分别进行受力分析,给出了颗粒滑动和滚动两种运动方式相应的失稳判据。分析两种判据可知：(1)颗粒发生滑动时,其抗滑稳定安全系数主要受散粒体斜坡坡度、颗粒的内摩擦角、颗粒半径、径流水深、散粒体斜坡孔隙率和渗透率的影响,且随颗粒的内摩擦角、颗粒半径、散粒体斜坡孔隙率和渗透率的增大而增大,随散粒体斜坡坡度和径流水深的增大而减小;(2)颗粒发生滚动与否主要取决于散粒体斜坡坡度、径流水深、颗粒半径、散粒体斜坡孔隙率和渗透率,且它们的值越大,颗粒越容易失稳。     

直线挡墙主动散粒体压力沿墙高的分布研究

通过对直线挡墙背散粒体取微分单元，根据静力平衡条件，推导出直线挡墙主动散粒体压力沿墙高的分布的公式，证明直线挡墙主动散粒体压力沿墙高单非线性分布，合力作点的位置大于而不是等于或小于墙高的三分之一。     

散粒体的自组织临界性分析

基于二维模拟实验,研究竖向荷载下散粒体中的自组织临界性,揭示细观拱效应与宏观大崩塌的变化规律,以及拱效应与材料性质的关系.散粒体中每个小自组织的临界发展过程包括自组织搭拱、拱随遇平衡和拱崩塌的动力学演化.散粒体大坍塌是众多小自组织临界发生后的力学性质由量变到质变的过程.用随机理论细观探讨一个预期失败模式的理论模型,为研究散体材料结构自组织临界性系统的可预测性及灾害预测预报提供了科学依据.     

基于微观力学分析的散粒体静力液化本构模型

针对散粒体的静力液化特性,在散粒体颗粒运动微观力学分析的基础上,在临界状态土力学框架内建立了一个简单的静力液化弹塑性本构模型.模型屈服函数和和硬化规律根据Chang提出的砂土微观力学模型,通过积分粒间接触力为宏观的应力不变量而建立,考虑了与材料状态相关的剪胀性和初始密度对散粒体应力-应变关系的影响,并采用非相关联的流动法则.模型参数简单且有较明确物理意义,可以通过室内三轴试验确定.模型的数值结果与Toyoura砂以及砂-粉混合土的三轴不排水剪切试验的应力-应变曲线和应力路径吻合较好.     

散粒体中的锚杆加固效应规律及作用机理分析

针对散粒体锚固效应数值模拟存在的不足,通过试验设置多组参数,并对加锚散粒体结构施加荷载,以稳定后散粒体散落质量比例表征结构强度,探究不同因素对锚固效应的量化影响,同时深入分析了其作用机理.试验结果表明,适当增大散粒体的粒径、缩小锚杆间距或提高锚杆承托圆盘面积占结构底面积的比例都能够在一定程度上提升结构强度;考虑3种变量的共同影响,令变量J为粒径与锚杆间距之比乘以锚杆承托面积比,当J0.15时结构强度已至最大,同时避免了材料的消耗;此外,增加锚杆所受预应力大小也能有效提高锚固强度,但当预应力达到某一临界值,继续增加预应力大小对提高强度的作用效果不再明显.     

特种动态物位测量方法的设计

在分析国内外各种物位检测方法的基础上，结合工厂实际要求，提出了在特殊工况条件下用应变式传感器测量散粒体颗粒动态物位的新方法．分析了散粒体颗粒动态物位测量的特点，以及当前传统测量方法的存在问题；详细叙述了动态物位分布的数学模型，并以此设计了高精度电阻应变传感器；信号调理采用集成度很高的2831集成电路，用非常简洁的方法实现了传感信号的调理．应用表明这种方法能较好的解决了特殊工况下散粒体颗粒物动态物位测量的问题。     

粘性泥沙成团起动后状态转移规律试验

粘性泥沙与散粒体泥沙一样存在推移质与悬移质两种不同的运动状态,且在2种状态间存在相互转化.粘性泥沙的状态转移规律较散粒体泥沙更为复杂,为研究粘性泥沙的状态转移规律,设计制造了一套封闭矩形管道系统进行试验.试验现象表明,粘性泥沙的起动往往是以成团的方式进行;试验结果说明,在统计规律上,粘性泥沙成团起动后进入悬浮的比例等于起悬概率.并与散粒体泥沙的理论转移概率进行比较分析,结果指出,粘性泥沙成团运动服从于一般泥沙的状态转移规律.     

级配散粒体循环荷载下变形特性的离散元模拟

为了研究散粒体的级配对其变形特性的影响,通过建立二维离散单元模型,选取不同围压和初始密度,对不同级配的散粒体在循环荷载作用下的累积变形进行了研究.研究发现:在相同初始孔隙率或者初始相对密度条件下,随着级配不均匀系数的增加,散粒体变形均呈现增长趋势;在低围压下,所有试样均发生不同程度的剪胀,变形随着加载次数的增加而快速增长;当围压增加时,试样由剪胀转为剪缩,变形减小、趋于稳定.增加土体的初始密度和围压可以显著增加其内部配位数,从而有效抑制塑性变形.     

贝氏体钢辙叉专用焊条接头组织和力学性能

针对新型辙叉用贝氏体钢，研制出一种焊接工艺性能良好、焊缝组织为粒状贝氏体的、用于焊接修补和连接的专用焊条。通过分析焊接接头组织和力学性能，表明与辙叉母材的性能基本一致，能够满足使用要求。     

颗粒材料结构自组织沉降细观研究

基于匀速加载状况下铁球、砾石、碎石颗粒材料结构的加压实验,应用随机理论分析了不同颗粒材料堆自组织沉降的特征,找出了反映颗粒材料结构沉降变形和自组织波动强烈程度的概率密度分布规律：碎石堆的剪阻力参数α=10.28,P（0.15）=0.216;砾石堆的剪阻力参数α=0.85,P（0.15）=0.956。提出了颗粒材料结构自组织沉降的概率模型,为预测颗粒材料结构的破坏和沉降提出了不同的计算方法。     

颗粒状滤料与纤维状滤料组合式过滤器的研究

颗粒状滤料与纤维状滤料组合式过滤器,是由颗粒状滤料层与纤维状滤料层组合而成的两层、二级过滤器.可根据过滤介质不同、而选择不同的颗粒状滤料与纤维状滤料组合.特别对去除含油污水、去除工业废水中的重金属离子有显著效果.     

颗粒增强金属基复合材料的无压浸渗新工艺

介绍了目前采用的颗粒增强金属基复合材料的制备工艺，重点阐述了碳化硅颗粒增强铝基复合材料的颗粒增强金属基复合材料新工艺，尤其是高体分SiC/Al复合材料的无压浸渗制备新工艺仍属新领域。     

钢筒仓散料静态压力的三维有限元模拟

为考察所储存散料对钢筒仓仓壁的静态压力,建立考虑散料与仓壁相互作用的钢筒仓静态散料压力三维有限元分析模型.散料假定为各向同性,塑性阶段采用Drucker Prager塑性模型,散料与仓壁之间的接触效应采用刚柔接触模型和面面接触方法进行模拟.利用所建立的有限元模型对平底钢筒仓（浅仓和深仓）及锥底钢筒仓的散料压力进行数值模拟,并将数值结果与欧洲钢筒仓规范、我国粮食钢板筒仓设计规范进行对比分析.文中还对平底钢筒仓散料的泊松比、内摩擦角、膨胀角和摩擦系数进行参数分析,结果表明泊松比和内摩擦角的影响较大.     

颗粒重力式掺混料仓的正侧压计算和测定

本文提出了有内构件的颗粒重力式掺混料仓在物料流动时，正侧压计算的数学模型和计算方法，并用颗粒压力传感器测定了料仓内正侧压的轴径向分布和超侧压现象，所得的结果与模型计算值基本一致。     

集中荷载作用下两端固支梁的弹性力学解

根据弹性力学平面问题的基本理论,采用半逆解法,求出了两端固支的单跨超静定梁在集中荷载作用下的应力和位移多项式解,并与材料力学解进行了比较,说明了材料力学解的精度和适用范围,可供工程结构设计和弹性力学教学时参考.     

基于VB的材料力学课堂多媒体教学课件的设计与实现

针对传统的材料力学教学中存在的问题,联系实际研究如何利用VB在Windows环境下开发制作该课程的多媒体课件, 介绍了基于VB的材料力学课堂多媒体教学课件总体设计与实现过程.     

质构化大豆分离蛋白可生物降解材料研究

利用环氧氯丙烷对大豆分离蛋白进行了改性制备可生物降解材料的研究.探讨了改性制备因素对大豆分离蛋白可生物降解材料的性能的影响.结果表明,改性制备因素对材料的力学性能和抗水性能有显著影响.