舰载导弹发动机药柱蠕变损伤研究

针对舰载立式贮存导弹固体发动机药柱蠕变的问题,通过对推进剂试件进行不同应力水平下蠕变试验,拟合蠕变时间硬化率方程,利用ABAQUS有限元软件对舰载立式贮存导弹固体发动机药柱进行分析.研究结果表明:舰载立式贮存的导弹发动机药柱在振动作用下应力载荷也呈周期性变化,重力和振动载荷引起发动机药柱内表面变形,中部变形最大,尾部次之,头部较小,蠕变占药柱总变形的60%以上,蠕变效应不可忽视.蠕变仿真得到的药柱变形方式,可为发动机寿命预估提供依据.     

考虑截面应力重分布的钢筋混凝土柱徐变分析

为研究考虑截面应力重分布对轴压柱混凝土徐变的影响,完成了12组24个几何尺寸为100 mm×100 mm×400 mm的素混凝土试件在不同应力水平下的徐变试验。运用MATLAB编写的程序,分析了关键参数对钢筋混凝土柱徐变的影响。结果表明：当初始压应力水平不大于0.35时,徐变过程中卸载回弹应变系数为0.89;当初始压应力水平高于0.35时,随初始压应力水平的增大,卸载回弹应变系数减小。随加载龄期的延长、纵向受压钢筋配筋率的增大、截面尺寸的增大、混凝土强度的降低、初始压应力水平的减小、环境温度的降低、环境相对湿度的增大,轴心受压钢筋混凝土柱徐变值减小。基于模拟分析结果拟合得到了C20~C50轴压钢筋混凝土柱徐变终值与各关键参数的关系式。     

大坝混凝土早龄期变温条件下拉伸徐变研究

为解决大坝混凝土早龄期拉伸徐变确定困难的问题,本文综合考虑大坝混凝土早龄期水化发展进程和约束状态,采用温度-应力试验技术,测试获得粉煤灰掺量分别为35%和80%掺量的两种大坝混凝土在两种不同温度养护模式下约束试件和自由试件的温度、变形和应力的发展曲线,由此确定两种大坝混凝土的早龄期拉徐变及其发展规律。结合温度-应力试验和绝热温升试验数据,提出变温条件下的改进开尔文模型的大坝混凝土早龄期拉徐变模型,并对模型进行验证。结果表明：粉煤灰掺量为80%的大坝混凝土早龄期拉伸徐变度较大,可减小约束应力的发展,对混凝土早龄期抗裂有利。基于水化发展进程的改进开尔文模型可较好地预测约束状态下大坝混凝土的早龄期拉伸徐变,从而用于其早龄期开裂风险评估。     

人工制备遗址土蠕变试验研究

为了研究糯米浆对土蠕变特性的影响,用不同含水量、不同糯米浆掺入量配制人工制备遗址土。通过单轴蠕变试验,研究了不同压力条件下人工制备遗址土的蠕变特性。试验结果表明：含水量越大,蠕变现象越明显。随着糯米浆掺量的增加,人工制备遗址土的蠕变量呈现出先减小后增大的趋势,在土与糯米浆质量比为90:10时,蠕变量达到最小。根据试验结果,分别建立了适合人工制备遗址土蠕变特性的经验蠕变模型和基于分数阶微积分的非线性黏弹性模型。通过对比发现,基于分数阶微积分的非线性黏弹性模型能弥补传统经验模型不能描述瞬时应变的缺陷,更好地反应人工制备遗址土的蠕变特性。     

复合改性双基推进剂黏弹性-黏塑性-黏损伤本构模型研究

为描述复合改性双基(CMDB)推进剂复杂的力学性能,推导出黏弹性-黏塑性-黏损伤本构模型。进行一系列蠕变-回复试验,获得了本构模型参数。通过不同应力水平和不同加载时间下的蠕变-回复试验和恒加载率-回复试验,验证了本构模型的有效性。结果表明：黏弹性-黏塑性-黏损伤本构模型能够预测CMDB推进剂的蠕变-回复响应和恒加载率-回复响应;与黏弹性-黏塑性本构模型相比,黏弹性-黏塑性-黏损伤模型对CMDB推进剂力学性能的预测能力明显提高;损伤变量随着应变增大,在经过缓慢增大和快速增大后逐渐趋于稳定,应变变化越慢,损伤变量越大,黏弹性-黏塑性-黏损伤模型和黏弹性-黏塑性模型的预测结果差别就越大。     

基于塑性扩张的岩石变参数蠕变损伤模型与工程应用

为研究岩石蠕变损伤过程与围岩塑性区扩展之间的内在联系,建立基于塑性扩张的变参数蠕变损伤模型(BNMC模型),该模型认为岩石塑性屈服面随蠕变时间动态变化,在σ-τ空间内,强度包络线随蠕变时间的增加而逐渐内移。采用线性插值法对该模型各蠕变参数进行处理,获得任意连续偏应力水平对应的蠕变模型参数,从而实现BNMC模型的数值化。采用该模型对金川二矿区-1 098 m水平中段下盘运输巷的蠕变变形进行数值模拟,对比研究未支护裸巷和喷锚支护巷道的蠕变变形规律。研究发现,未支护裸巷围岩塑性区边界不是一成不变的,而是随时间的发展,塑性区边界逐渐向外扩张,围岩承载力逐渐下降,从而导致围岩加速蠕变显现,巷道蠕变失稳;通过对喷锚支护巷道的蠕变数值模拟结果和多点位移计实测结果的对比,发现数值模拟曲线与实测曲线在走势上基本吻合,但在量值上实测蠕变位移值要略大于数值模拟结果;由于支护与围岩的相互作用,支护在一定程度上改变了围岩的偏应力状态和位移,阻止了围岩塑性区边界扩张,喷锚支护巷道在0~200 d的蠕变计算时段内,未呈现出加速蠕变性态。     

煤岩三轴蠕变-渗流-吸附解吸实验装置的研制及应用

为研究受载含瓦斯煤岩流变过程中的渗流规律和煤体瓦斯吸附解吸特性,自主研制了煤岩三轴蠕变-渗流-吸附解吸实验装置,该装置主要由主机、伺服加载系统、三轴压力室、孔压控制系统、吸附解吸系统、温度控制系统、变形测量系统以及安全防护系统等8个部分组成,其最大轴压为500 kN、最大围压为50 MPa、最高加热稳定温度为90 ℃,试件尺寸为50 mm×100 mm。该装置具有以下主要优势：能实现煤岩孔隙率的测试、煤岩力学参数测试、煤岩瓦斯吸附解吸实验和受载含瓦斯煤的蠕变-渗流等多种实验,功能强大、性能稳定、测试准确;采用了滚珠丝杠加载方式,满足了蠕变-渗流等实验的长期加载需求,最长加载时间能达2个月以上;配备了高低温控制系统,能实现煤岩试样进气端、出气端和三轴压力室3处的气体温度保持一致,有效避免了温度变化所导致的气体流量上的测量误差。同时利用该装置分别开展了煤样孔隙率测试、受载含瓦斯煤样解吸特性和含瓦斯煤样的蠕变-渗流实验研究,实验验证了该装置在功能上的多样性和在测试上的准确性和可靠性。     

工作面上覆岩层蠕变活动对支架工作阻力的影响

针对工作面推进速度对支架工作阻力有较大影响的实际情况,特别是在工作面非生产期间,支架工作阻力并没有维持不变,而是在缓慢增阻,没有相关理论解释这种现象。对比岩石蠕变曲线和在非生产期间支架工作阻力曲线的相似性,通过岩石蠕变特性和理论模型,分析不同时期（检修、长时间停产）支架工作阻力“蠕变”特性,并以崔木煤矿21305工作面为研究对象,采用西原简化模型分析了支架阻力与时间的关系。研究结果表明：检修期间和长时间停产期间支架工作阻力与时间关系符合简化西原模型蠕变方程,且不同支架间拟合曲线具有较强的一致性,说明工作面非生产期间,顶板蠕变活动是影响支架工作阻力的主要因素之一;拟合曲线相关度较高,说明通过该理论利用已有数据可以较为准确预测支架工作阻力（在同一循环内）。研究结果解释了工作面推进速度影响支架工作阻力的原因。     

屈曲型岩爆的发生机制及其时效性研究

为分析深部巷道围岩层裂薄板结构的形成机制和屈曲型岩爆发生的力学机理,采用数值模拟方法对深部巷道开挖过程中围岩主应力的分异演化规律进行了研究。基于三参量黏弹性本构关系,以屈曲型岩爆的层裂薄板结构为力学模型,推导出了二向受力下屈曲型岩爆的压屈时效方程,探讨了不同应力状态下屈曲型岩爆的时效特征。结果表明:在以垂直应力为主导的巷道在掘进过程中,巷道顶部和底部的主应力水平在逐步减小,岩体能量逐步释放;而巷道两侧边墙的主应力出现严重的分异现象,切向应力变大而轴向应力减小,岩体能量向两侧转移并大量积聚。以水平应力为主的巷道在掘进过程中,围岩应力状态的演化过程及能量积聚特征与此相反。围岩层裂薄板结构形成后,在切向应力和轴向应力的二向应力作用下发生蠕变弯曲变形,经过一段时间,当变形达到某一限值时,层裂薄板结构就会发生屈曲失稳破坏并释放岩体内积聚的弹性变形能,产生延迟岩爆现象。     

300 m级高土石心墙坝流变特性研究

300 m级高土石心墙坝的流变特性对预判坝体竣工后长期变形及沉降具有重要的意义,对于研究防渗心墙能否适应坝体长期变形并正常工作亦至关重要。依托314 m高的双江口土石心墙坝工程,使用大型高压三轴仪对上、下游堆石料进行了流变特性试验研究,研究表明当最终的应力状态一致时,堆石料的流变按照分级加载和按照单级加载得到的流变曲线随着时间的发展差异性逐渐减小,最后基本趋于一致。在试验基础上,依据流变经验模型,得出了流变分析参数,并采用三维有限元法分析了300 m级土石心墙坝的流变特征。数值分析表明流变速率对坝体工后沉降幅度影响显著,由于试验中的流变速率较之现场坝料的实际流变情况明显偏快,因此流变速率的确定还有必要依据已建工程的反分析进行修正。