复材双搭胶接结构应力分析与试验研究

飞机复材结构连接的趋势是向着无紧固件方向发展,常采用双搭胶接连接,该连接接头处的胶层剪应力分布是分析双搭胶接连接强度和预测整体复材结构失效的关键问题。建立了基于经典弹性理论的复材双搭胶接结构应力分析理论模型,得到了胶层剪应力分布的解析解,并与根据所测得应变提出的基于经典弹性理论和基于经典层压板理论的应力计算方法得出的胶层剪应力分布结果相比较。结果表明:胶层剪应力分布曲线吻合度较高,峰值相差不超过10.9%。     

SA508-3钢铸态粗晶组织热压缩变形行为与晶粒演化规律

为获得SA508-3钢铸态粗晶组织热变形过程中的晶粒细化和均匀化规律,通过Gleeble单道次高温热压缩实验(950℃~1250℃,0.001s-1~1s-1,真应变ε=0.8),发现铸态粗晶在低温硬化-回复阶段时的应力水平较锻态细晶的略高,通过金相分析发现,该现象是由铸态粗晶组织含有大量形变孪晶及其较差的变形协调性所致。同时分析了不同变形条件(温度和应变速率)对再结晶晶粒尺寸和混晶程度的影响规律,得到了动态再结晶完成后,变形温度为1 050℃~1 200℃、应变速率为0.01s-1~1s-1的变形参数对SA508-3钢铸态粗晶组织具有较好的细化晶粒作用,最高晶粒度可达6级~7级;1050℃~1200℃、0.001s-1~0.1s-1的变形参数可有效地降低SA508-3钢铸态粗晶组织的混晶程度,动态再结晶完成后组织比较均匀。     

大口径光学元件装夹转运结构设计及分析

为了实现大口径光学元件的安全装夹、转运,通过光学元件开槽与不开槽两种装夹方式的分析,得出开槽夹紧转运方式将带来微裂纹、应力集中、成本高等缺陷,提出了利用摩擦力克服光学零件的重力和惯性力的低应力装夹转运方案。通过对光学元件低应力夹紧结构设计,并利用有限元分析方法,得到不开槽装夹方式下,光学元件的最大主应力为1.11 MPa,最大切应力为0.73 MPa,远低于光学元件破坏的强度极限,且受力均匀,无应力集中现象。     

316不锈钢长时总体一次薄膜应力强度许用值预测方法研究

材料的总体一次薄膜应力强度许用值（Smt）是高温反应堆设备结构设计力学分析的重要判定依据，但美国机械工程师协会（ASME）的规范和法国《快堆核岛机械设备设计和建造规范》（RCC-MR）给出的最长30万小时的Smt不能满足长寿期反应堆的设计要求。本文基于ASME规范给出的30万小时许用应力、预计最小断裂应力及断裂应力系数等材料蠕变性能数据，采用Larson-Miller外推模型成功获得了50万小时长寿期的316不锈钢母材和焊缝的长时蠕变性能，可满足长寿期反应堆的设计要求。      

公路隧道喷射混凝土套拱加固结构力学特性

为研究喷射混凝土套拱加固前后二次衬砌与混凝土套拱的受力状况,依托陕西汉中至留坝段八里关隧道,运用有限元软件建立隧道混凝土结构套拱加固分析模型,并通过现场监测获取二次衬砌与套拱间的接触压力、套拱格栅拱架钢筋应力、套拱混凝土应力,将数值模拟结果与现场测试结果相结合,得出套拱结构的一般受力变化规律。结果表明:套拱加固前衬砌结构的最不利荷载位置位于施工缝附近的拱顶、拱肩与拱脚处; 由于衬砌局部变形与温度应力的影响,套拱混凝土应力变化呈现反复“上升-下降-上升”最后趋于稳定的特点; 套拱的作用是控制二次衬砌的进一步变形,套拱施作后所承受荷载较小,套拱反作用力远小于围岩作用于衬砌的应力,在应力计算中不应将衬砌与套拱作为整体计算; 套拱结构数值模拟所得的结果与现场测试套拱结构内力(轴力、弯矩)的大小及分布相似度高,但在衬砌裂损严重部位,数值模拟所得结果误差较大,应以现场测试结果为准。     

深部大断面巷硐围岩稳定性评价与布置方式研究

针对深部大断面巷硐围岩变形量大、支护困难等特点,采用FLAC3D数值计算方法,探讨围岩内最大主应力峰值区的时空演化规律,分析最大主应力峰值区对围岩变形破坏的控制作用,提出塑性区发育范围判定与围岩稳定性综合评价的方法。根据地应力场类型、侧压系数、巷硐轴向与最大水平主应力夹角的差异,共设计151种数值模拟方案,研究3类地应力场中构造应力对大断面巷硐围岩稳定性的影响。结果表明:围岩塑性区发育与最大主应力峰值区存在运移一致性,基于边界应力系数K可判定塑性区发育范围,并通过遍历数值计算确定K值为0.96;在σH型应力场中,当λH=λh时,巷硐最优布置角度为30°,当λH≠λh时,巷硐平行于最大水平主应力方向布置最有利于围岩稳定;在σHv型应力场中,巷硐最佳布置角度是与最大水平主应力成0°～15°夹角;在σv型应力场中,当λH=λh时,巷硐无最优布置角度,当λH≠λh时,巷硐布置应遵循最大水平应力理论。     

两侧采空巷道挤压变形机理与控制对策

为解决两侧采空巷道挤压大变形控制难题,以山西丰汇煤矿布置在两采空区之间的工作面轨道巷为工程背景,综合采用现场监测、理论计算和数值模拟等方法,分析巷道变形破坏特征,研究巷道覆岩结构特点与不同采动条件下围岩塑性区分布形态和应力环境,揭示两侧采空巷道挤压变形机理,并提出以“强化关键部位、注浆改性围岩”为核心的锚固加注浆联合支护方案。现场监测结果表明,新支护方案对两侧采空巷道挤压变形控制效果好,可为类似条件下巷道围岩稳定控制提供参考。     

煤矿下山巷道水与空气不耦合装药爆破技术对比研究

为了提高三级煤矿许用炸药能量利用率,改善爆破破岩效果，保证开采区的工作效率，对不耦合装药结构进行优化，以理论推导的方式分别得出空气不耦合与水不耦合装药系数对爆生气体准静压力的影响，并进行了对比分析；通过实验室爆破模型试验研究水和空气径向不耦合分别作用下爆炸应力波的传播分布特性，分析峰值应力与测点到炮孔比例距离、不耦合系数之间的关系，并与理论分析对比验证。结果表明：当不耦合系数相同时，炮孔处水不耦合装药爆炸应力波峰值高于空气不耦合装药，随着不耦合系数的增加，炮孔处爆炸应力波的峰值应力减小；模型试验测得同一测点的水不耦合装药峰值应力是空气不耦合装药峰值应力的1.15~1.52倍，峰值应力作用时间长于空气不耦合装药，同一测点水和空气不耦合装药结构测得的应力波及其峰值应力均随不耦合系数的增加呈负幂函数衰减，且空气不耦合装药时衰减得更快，与理论分析一致；贵州某煤矿下山巷道，于梯形掘进断面实施传统空气不耦合装药结构掏槽爆破，效果不甚理想，运用水不耦合装药爆破技术，提高了炮孔利用率，减小了岩石破碎块度，使爆堆集中，显著提高了岩石破碎效果与出渣效率。