应变监测系统在冻土区原油管道中的应用效果分析

漠大原油管道是我国第一条通过冻土区域的管道,极易发生冻胀、融沉和斜坡不稳定等地质灾害,管道发生位移对管道产生较大的应力,这将导致管道两侧的产生压缩应力或拉伸张力,甚至断裂。应变监测系统的应用通过有限元分析管土相互作用和地面运动模型通过特定的网站可以形成监测数据,随时监测生成管道应变是否超过管道应变能力,帮助我们阻止地质灾害对管道的破坏。     

纳米银-聚合物薄膜的制备及力电性能测试

聚合物基底上纳米银颗粒薄膜的制备工艺相对简单,成本较低,且该薄膜具有成为高敏感性压阻应力/应变传感材料的潜力。本文采用银镜制备法在聚酰亚胺(PI)和聚乙烯(PE)上合成了纳米银颗粒薄膜,系统研究了该薄膜制备工艺、结构特性、材料性能之间的关系。实验考察了材料“浸泡”时间及聚合物材料前处理等因素对材料表面吸附纳米颗粒含量的影响,研究了 “浸泡”时间对纳米银颗粒粒径大小、颗粒含量及分布的影响,并探讨了不同聚合物基体的颗粒特性对薄膜二维导电渗滤,压阻特性及拉伸性能的影响。研究表明,增加“浸泡”时间能够增加纳米银颗粒粒径大小,提高银颗粒的含量及分布均匀性；在相同的制备条件下,PI基底较PE基底对纳米银颗粒具有更加优异的吸附效果；在PI 和PE基底上的纳米银颗粒薄膜均表现出显著的压阻性能,且电阻对应变的敏感性随应变的增大及银颗粒含量的减少而显著提高。     

奥氏体不锈钢321合金不同应变速率下动态再结晶分析

以奥氏体不锈钢321合金为研究对象,通过EBSD和TEM等方法,分析在950～1250℃变形温度和0. 001～1 s~(-1)应变速率条件下的不连续动态再结晶(DDRX)行为。研究结果表明:当变形温度上升后,合金中更多晶粒发生了再结晶转变的过程,同时,再结晶晶粒的尺寸也显著增大;当应变速率上升后,再结晶晶粒的数量发生了降低的现象,并且其尺寸也明显减小。在温度较高而应变速率较小的情况下,晶粒将会在三叉晶界部位发生形核,此时晶界也很容易发生迁移的现象;而在较低温度以及应变速率很大的情况下,稠密位错墙也会对再结晶形核过程造成较大影响。当真应变逐渐增大后,小角晶界随之减少,同时形成了更多大角晶界与孪晶。与传统DDRX相比可以发现,此时的孪晶在初始变形阶段出现了降低的现象。     

强夯的物质点法模拟及其能量转化规律分析

提出大应力范围内的密度相关土体本构模型,适用于分析强夯等作用下的土体变形问题。对刚柔接触算法进行了修正,用物质点法结合提出的本构模拟了强夯过程。与其他数值模拟将荷载假设为三角形应力波作为输入荷载不同,通过输入夯锤与土体的碰撞速度实现加载。模拟结果与承德机场4标段某处试验数据进行了对照,吻合较好。提出强夯过程中的能量转化率的概念,对能量转化的规律进行了研究,为研究强夯问题提供了新视角。模拟分析表明,能量转化率的提高不总意味着每击夯沉量的提高,因为能量在较大范围的扩散可能导致高能量转化率下的低夯沉量;剪切变形过程中吸收较多的塑性应变能,可能会使体积压缩变形吸收的塑性应变能向局部集中。通过数值模拟还发现,重锤低落时的能量转化率高于轻锤高落,一般可产生更大的夯沉量。     

粉土界面恒刚度循环剪切试验研究

竖向循环荷载作用下桩土界面的作用机理是研究桩土摩擦疲劳的关键。针对循环荷载作用下桩-粉土界面的剪切性能,使用改进的剪切试验装置在恒刚度条件下进行循环剪切试验,研究循环次数、累积位移和法向刚度对其摩擦疲劳性能、循环后单调剪切性能的影响。试验结果表明,粉土在循环剪切过程中,法向应力和剪应力在初始10个循环内随循环数增加快速衰减,随着循环进行,逐渐趋于稳定;单次循环内在剪切位移方向变化时,土体呈现表现出剪缩-剪胀-剪缩交替现象,总体变形呈现剪缩的趋势;循环荷载作用下,粉土界面的法向应力和剪应力随法向刚度增大衰减速率增大,达到稳定的累积循环位移越小;粉土循环后的单调剪切、法向应力恢复的单调剪切的剪应力比小于首次单调剪切试验值,且法向应力恢复的循环后剪切试验的剪胀程度较小,表明循环剪切过程中界面处粉土颗粒棱角破碎,颗粒变得光滑。在对试验数据分析的基础上,提出了与累积位移、法向刚度和初始应力相关的无量纲累积位移,建立了法向应力和界面摩擦角随累积位移的衰减方程。     

Q235钢拉伸断裂试验与数值仿真

利用INSTRON试验机对低应变率(0.0001～0.01 s-1)下的Q235钢(冷轧、热轧)的拉伸断裂行为进行了研究,并利用Abaqus有限元软件分别对冷轧Q235钢和热轧Q235钢的拉伸断裂过程进行了数值模拟。结果表明:在低应变率下,随着应变率的提高,钢材的屈服应力和峰值应力提高,但是屈服应力对应变率的变化更敏感。对于Q235钢来说,冷轧钢与热轧钢的拉伸力学性能存在一定区别。冷轧钢的强度比热轧钢的高,但韧塑性却要低于热轧钢,峰值应力和断面收缩率对应变率变化更加敏感。基于试验数据拟合获得了冷轧Q235钢和热轧Q235钢的Johnson-Cook本构模型参数,仿真验证了模型对钢材拉伸力学行为描述的合理性和可靠性。