基于CFD软件的混凝土输送管磨损分析

针对混凝土输送管爆管更换频繁问题，利用CFD对混凝土输送管进行流固耦合分析，采用RNGk-ε湍流模型、DPM模型和Erosion/Accretion模型对混凝土输送管进行了磨损仿真计算，仿真结果与实际磨损位置吻合较好。为提高输送管使用寿命，减少弯管更换频率，对易损弯管进行改进，为混凝土输送管磨损研究及改进提供了一定参考价值。     

行走机械液压传动理论(连载4)

（接第9期）2.1.3 液压元件典型失效机理 液压元件输出参数达到极限状态,出现损伤（失效、故障）的主要形式是疲劳、磨损、老化等。 （1）疲劳 金属在交变应力或应变循环下,逐渐产生带有选择性的累积损伤,经过一段时间,发生带有局部特征的断裂,即为金属疲劳。疲劳断裂过程包括裂纹产生、扩展和最终瞬时断裂三阶段。 材料出现疲劳破坏不一定会立即造成断裂。所以,疲劳研究关心的是裂纹是否会很快扩展和增长以及这些裂纹处于允许极限范围内的期限。     

基于黏结裂缝模型的混凝土细观损伤模拟

将混凝土视作由骨料、砂浆和交界面层(ITZ)构成,采用黏结特性描述材料界面间的相互作用,建立了混凝土细观黏结裂缝有限元模型。定义混凝土的微裂纹密度和裂纹聚合程度两种损伤度量参数,描述微裂纹的起裂、生长与相互连接汇合乃至试样失效过程。通过对10个试样的拉伸模拟发现了单主裂纹和双主裂纹两种失效模式。对试样平均应力、微裂纹密度和裂纹聚合程度与应变之间关系的分析表明,混凝土在损伤失效过程中存在明显的微裂纹成核区与裂纹聚合区。微裂纹成核造成的初期损伤具有随机性与全场性,导致试样在峰值应力前出现非线性。裂纹聚合造成的后期损伤具有局部化特征,是导致峰值应力后软化的直接原因,并且裂纹聚合程度损伤变量能够反映不同拉伸失效模式的软化特性。     

锻纹机织复合材料高速冲击试验研究及理论分析

为了研究1种碳纤维增强锻纹机织复合材料的弹道冲击破坏机理,使用钛合金圆柱弹体进行了弹道冲击试验,并对冲击过程进行了理论分析。结果表明:复合材料靶板在平头圆柱弹体冲击下,失效模式在冲击面主要是纤维剪切失效和基体压溃,失效模式在靶板背面主要是纤维拉伸失效、基体开裂、纤维拔出和分层失效;由于纤维正交铺设特性,靶板背面的损伤区域为菱形。基于试验中对复合材料靶板损伤模式和损伤区域的的观察,提出了理论分析模型,认为弹体能量消耗主要是通过层合板压溃、动量转移、纤维的拉伸断裂失效和剪切充塞吸能,建立了弹体冲击靶板过程能量变化的微分方程,理论分析模型可以有效预测复合材料靶板的弹道极限。     

混凝土四相复合模型的三维细观破坏模拟

考虑到混凝土内部细微裂隙的存在对混凝土强度和变形的重要影响,提出将混凝土视为砂浆、骨料、界面和随机缺陷组成的四相复合材料模型。混凝土细观单元服从应变空间内增量形式的弹塑性损伤本构,采用破坏单元网格消去法模拟混凝土裂纹扩展,数值模拟了三维混凝土单轴压缩和不同均质度试样的单轴拉伸弹塑性损伤破坏过程。结果表明：文中建立的混凝土四相复合材料模型中增加随机缺陷的模拟,一定程度上符合混凝土成形实际情况;随机缺陷的体积百分比是决定弱化混凝土宏观强度程度的主要因素;均质度低的单轴拉伸试样裂纹咬合明显,均质度高的试样断裂更     

纤维间距理论缺陷分析

混凝土是建筑工程中最重要的材料,但混凝土的弱点是抗拉强度很低,因脆性很容易产生裂缝,对结构来说极为不利。纤维的使用可以改善其性能,纤维间距理论阐明了纤维对水泥基材的增强机理,该理论很好地说明了纤维的存在能够阻止裂纹在基体中的扩散,从而改变了基体的损伤历程。但是,这一理论并不是完美无缺的,在很多方面都存在缺陷,最主要的是忽略了复合材料增强机理和纤维与基体间的粘结力对混凝土强度的影响。     

预应力FRP布加固混凝土梁的承载能力分析

基于连续损伤理论，考虑胶层的剪切效应，建立了FRP加固修补混凝土结构的高阶剪切弯曲与面内变形耦合的非线性有限元分析模型。FRP加固修补的缺陷在于失效，失效主要是混凝土的破坏和胶层的失效，纤维布的性能并没有得到充分的发挥，采用将纤维布进行初始拉伸后贴于梁的下表面的方法对梁进行修补，可以改善加固修补效果；将纤维布预先进行3mm和5mm的拉伸并对加固过程进行了非线性有限元分析模拟，并与试验结果进行了对比，证明了此方法加固的有效性。     

预应力FRP布加固混凝土梁的承载能力分析

基于连续损伤理论,考虑胶层的剪切效应,建立了FRP加固修补混凝土结构的高阶剪切弯曲与面内变形耦合的非线性有限元分析模型。FRP加固修补的缺陷在于,失效主要是混凝土的破坏和胶层的失效,纤维布的性能并没有得到充分的发挥,采用将纤维布进行初始拉伸后贴于梁的下表面的方法对梁进行修补,可以改善加固修补效果;将纤维布预先进行3mm和5mm的拉伸并对加固过程进行了非线性有限元分析模拟,并与试验结果进行了对比,证明了此方法加固的有效性。     

预应力FRP布加固混凝土梁的承载能力分析

基于连续损伤理论，考虑胶层的剪切效应，建立了FRP加固修补混凝土结构的高阶剪切弯曲与面内变形耦合的非线性有限元分析模型。FRP加固修补的缺陷在于，失效主要是混凝土的破坏和胶层的失效，纤维布的性能并没有得到充分的发挥，采用将纤维布进行初始拉伸后贴于梁的下表面的方法对梁进行修补，可以改善加固修补效果：将纤维布预先进行3mm和5mm的拉伸并对加固过程进行了非线性有限元分析模拟，并与试验结果进行了对比，证明了此方法加固的有效性。     

超高压混凝土泵的复合输送管研究

传统的超高压混凝土泵单层输送管,为同时满足泵送混凝土施工的耐磨性和抗爆能力要求,往往采用更好的输送管材料、加厚管壁或提高内壁感应淬火硬度等方法。但这会造成整个管道质量加大、安装困难、制造采购成本偏高,且淬火硬度过高容易出现管道内壁开裂或磨损掉块而发生堵管现象。在此情况下,开发了一种超高压混凝土泵双层复合输送管,其外管防冲击韧性好,确保了抗爆能力,内管硬度较高且耐磨性好,解决了传统超高压泵管诸多弊端。     

微裂纹损伤对纤维复合材料层合板强度的影响

基于连续损伤理论及Hoffman强度准则,采用多标量连续损伤模型和有限元法,对复合材料层合板在横向均布载荷下的损伤破坏过程进行了研究,分析中考虑了几何非线性的影响及单层板失效前由微裂纹损伤所引起的刚度下降。研究表明:微裂纹损伤对破坏区域的演化过程有较大影响;用损伤Hoffman准则得到的层板破坏荷载高于无损Hoffman准则的破坏荷载,提高程度受铺层方式的影响。     

纤维复材-金属内衬混凝土输送管缠绕树脂体系流变特性研究

根据纤维复材-金属内衬混凝土输送管缠绕工艺要求,开发了一款环氧树脂体系,并对该树脂体系的流变特性进行了研究。在黏度实验基础上,依据双阿累尼乌斯方程建立了该树脂体系的流变模型。结果表明,该流变模型与实验结果具有良好的吻合度;在树脂温度15℃时,树脂适用期可达9 h,能满足树脂工作时间1天内的缠绕工艺要求;该流变模型能为该树脂缠绕工艺窗口的确定及缠绕工艺参数优化提供科学依据。     

基于能量等效的混凝土结构疲劳断裂仿真分析方法

为了实现混凝土结构损伤-断裂的全过程分析,推导疲劳裂纹扩展与疲劳损伤区演化之间的耗散能等效关系,将离散的裂纹转化为等效损伤区,采用连续介质力学的有限单元法,对于损伤与完好区域分别采用不同的弹性模量来模拟,并将TrishaSain等提出的2D分析方法推广到3D复杂应力状态下,采用通用的有限元分析软件,实现混凝土疲劳裂纹扩展及其刚度、强度衰减过程的仿真。通过对文献疲劳试验的模拟分析,结果表明本方法能准确模拟开裂混凝土构件疲劳失效过程。     

盾构隧道管片接头破坏特征及损伤特性试验研究

破坏特征和损伤特性是管片接头失效分析和承载性能研究的重要内容,对于确保其受力安全具有重要意义。文章开展了正负弯矩下管片接头抗弯破坏试验,对接头混凝土裂纹和压溃、螺栓受力和变形及接头位移等宏观破坏特征进行了总结,采用声发射技术对接头混凝土损伤演化过程和分布范围等细观损伤特性进行定量分析。研究结果表明：高轴压下管片接头破坏特征为4条主裂纹、微裂纹和缝面压溃区,随后受压区混凝土压溃;螺栓变形模式以弯曲为主,负弯矩下螺栓形变更加明显;接头破坏过程中声发射计数和能量存在显著峰值,该峰值出现时刻对应破坏现象为接缝面微裂纹向可见裂纹发展,说明此时接头承载状态发生了显著变化;接头损伤垂直于接缝面的分布范围为缝面两侧各0.855h(正弯,h为接头厚度)和0.584h(负弯),沿幅宽方向的分布范围为螺栓两侧各0.2b(b为单颗螺栓所占管片幅宽,即管片幅宽除以接头处螺栓颗数)。     

玄武岩纤维改性砂浆防护层的抗氯离子渗透性

通过玄武岩纤维改性的砂浆防护层处理混凝土,研究涂覆一层保护砂浆层对混凝土的抗氯离子渗透性能的影响,研究表明经防护层处理的混凝土抗氯离子渗透性能得到了明显的改善。用RCM方法和压汞法(MIP)探讨了玄武岩纤维改性的砂浆防护层对混凝土抗氯离子渗透性的影响及机理,分析发现玄武岩纤维对贯穿裂缝和孔隙的有抑制作用,提高了混凝土抗氯离子渗透的能力。     

提高九格砖成形模具使用寿命的途径

九格砖又称水泥混凝土小方砖,一般该制品的成型模具,多采用钢板整体焊接或镶内衬方法制造,在使用过程中,由于压力机的作用,砂子、水泥和石子会强烈地与钢模内表面发生摩擦,混凝土成份作为磨料使钢模表面磨损,这种磨损形式在摩擦学中叫做磨粒磨损,或磨料磨损。 为了延长模具的使用寿命,首先要进行模具的失效分析。模具内腔表面磨损后,造成内腔尺寸加大,由于水泥制品的尺寸精度要求±2mm,所以,只要模具单边磨损1mm之后,模具就报废了。通常模具上部的磨损量     

基于断裂力学分析纤维混凝土的冻融循环破坏

通过了解纤维混凝土冻融循环作用下的破坏过程来优化材料缺陷,本文运用断裂力学原理结合纤维混凝土含毛细孔的材料特性对纤维混凝土的冻融破坏过程及阻裂机理作了分析。在力学上对纤维混凝土模型做了简化后得到了初始裂纹面上冻胀力产生的应力强度因子表达式以及裂纹穿过纤维时产生的应力强度因子表达式,并从应力强度因子的角度用叠加原理解释了冻胀力作用下纤维的阻裂机理,接着分析解释了裂纹穿过纤维的过程,得到了提高阻裂能力需要提高纤维与混凝土的粘接强度以及纤维自身的抗拉性能。提高混凝土的密实度可减少材料自身初始缺陷,这样能从根本上少减少材料内部的冻胀力的产生,提高材料的抗冻性。     

南方某供水管网大口径玻璃钢夹砂原水管爆管分析

近4年来南方某市供水管网玻璃钢夹砂管管段发生了3次较为严重的爆管事故,威胁了管网的供水安全性。为此对管材进行树脂和纤维含量检测、力学性能试验、表观和扫描电镜观察等一系列测试,结合管道所处地质条件对爆管事故进行原因和机理的分析。结果表明爆管处管道存在材质不均匀、含有不明杂质等缺陷,推断这些缺陷是爆管发生的诱因之一。据此提出了相应的建议以降低爆管事故发生的可能性,改善管网运行的安全性。     

混杂纤维布加固损伤混凝土梁抗弯承载性能试验研究

对比研究了7根试验梁(1根对比梁和6根粘贴一层混编纤维及两层层间混杂纤维加固损伤的混凝土梁)的承载力、刚度及破坏模式。结果表明:加固后,开裂荷载、极限荷载的提高程度明显高于屈服荷载,粘贴一层布发生适筋梁破坏,层间混杂纤维布加固试验梁承载性能提高更为显著,纤维布呈逐级断裂状态,最后发生剥离破坏;混杂纤维加固后延性也有一定改善,粘贴两层纤维布的混凝土梁,受弯区裂缝发展密集,最后FRP布剥离破坏,建议采用两层布时应该增加U型箍的数量,以提高抗剥离能力。     

基于细观损伤的混凝土破裂过程的三维数值模拟

在细观力学基础上将损伤力学和计算力学相结合来分析混凝土试件的变形、损伤和破坏过程。把混凝土简化成由骨料、砂浆及其二者之间的界面层所组成的三相复合材料,在已建立的混凝土骨料随机分布三维模型基础上用界面单元多次细分技术进行有限元网格划分,基于弹性损伤本构关系采用双折线损伤演化模型描述混凝土细观各相弹性损伤退化,用弹性模量的折减程度来反映混凝土试件在加载过程中的损伤程度。对混凝土圆柱体试件进行了数值模拟计算。进而通过损伤对混凝土材料裂纹的扩展、贯通以及最后破坏的过程进行研究。