埋入SMA纤维的复合材料薄壁结构的主动变形分析

建立了具有主动SMA材料的各向异性单闭室薄壁截面梁的二维截面分析模型；SMA纤维沿任意β角铺设，含SMA纤维层合板材料性能由混合率进行预测；基于Tanaka的SMA应力应变关系以及Lin的线性相变动力模型，导出了SMA诱发的轴力、扭矩与弯矩的数学表达式。由建立的具有拉伸-扭转-弯曲静变形耦合的一般公式出发，讨论周向反对称刚度配置特殊情形并给出了简化的本构方程。数值研究结果表明:相变期间空心悬臂梁在SMA纤维驱动下产生较为显著的弯曲变形和扭转变形。调节SMA纤维的激励温度、改变复合材料铺层角、改变SMA纤维的含量和SMA的初始应变都能明显改善SMA的变形驱动性能。     

闪光焊接接头对矿用圆环链残余应力应变的影响分析

短时超载使链环出现的残余应力和残余应变,会使圆环链的链环产生残余伸长变形,从而导致驱动链轮分离点松弛。残余应变和残余应力是由材料和超载时链环上的应力共同决定的,闪光焊接是圆环链加工过程的重要环节之一,焊接接头材料性能复杂,对链环上的残余应力应变影响很大。采用ABAQUS软件模拟圆环链闪光焊接接头的不同材料属性,分析不同短时超载工况下,链环尤其是焊接接头上应力、残余应力及残余应变分布规律。     

加工残余应力诱导的薄壁件变形预测

针对侧铣过程的变形分析,考虑到三维仿真模拟的时间成本比较高,将侧铣过程简化为二维有限元模型进行计算分析,基于简化的铣削模型研究了切削工艺参数对于残余应力的影响以及切削残余应力诱导的薄壁件加工变形。忽略残余应力在加工表面的不均匀分布,并且将薄壁件简化为梁结构,利用残余应力的有限元仿真结果,通过微元法和等效应变能计算得到薄壁件的最大变形量。     

不同循环加卸载速率下砂岩的力学特性研究

隧道开挖、矿山开采等工程中均涉及有岩石应力周期性压缩和拉伸现象,施工条件产生的力学效应对岩石结构影响显著。为研究不同加卸载速率下岩石的变形破坏特征,设计了砂岩在单轴条件下非等同加卸载速率循环荷载试验,基于应力-应变曲线、滞回环、残余应变及弹性模量等角度深入分析了砂岩岩体在循环荷载下的损伤、失稳劣化演化规律。结果表明：横幅循环荷载残余应变与循环次数呈对数函数相关,分级循环荷载中每一级的上限应力对应变的改变量要大于下限应力对应变的改变量;残余应变与循环次数拟合结果为同一斜率的线性相关函数;加载方式对岩样弹性模量大小有一定影响,且加卸载速率一致时对其影响最大。     

软弱破碎巷道围岩深浅承载结构力学分析及数值模拟

巷道围岩-支护相互作用体系中围岩承载区是围岩应力的主要承载体,控制围岩承载区域的稳定对巷道围岩的稳定具有积极作用。针对软弱破碎巷道围岩工程地质特性,采用理论分析和数值模拟相结合的方法对巷道围岩承载结构进行研究。考虑巷道开挖后岩体强度、应力和变形特征,建立了软弱破碎围岩巷道的理论计算模型,得到了围岩的应力场、位移场和塑性破坏区范围的解析解;考虑岩石峰后强度软化、剪胀扩容效应、原岩应力和支护阻力等因素的影响,在空间上将巷道围岩承载结构划分为"浅支撑层"和"深支撑层",同时在深支撑层内,存在一个高应力区域,承担了围岩的大部分荷载,对深支撑层的承载能力与稳定起着关键作用,称其为"关键支撑层"。通过算例分析了围岩残余强度和支护作用对深浅支撑层结构演化特征和巷道变形的影响。采用FLAC3D程序对深浅支撑层结构演化特征及巷道变形进行了数值模拟。研究结果表明:围岩的残余强度越大,深浅支撑层结构在空间上表现的越明显;剪胀扩容效应发生在深支撑层中的软化区内,但其最终导致浅支撑层发生变形;随着原岩应力的增大,巷道围岩深浅支撑层的厚度均不同程度的扩大。     

不同埋深条件下深部巷道变形特征分析

针对深部巷道围岩支护难、变形大等特点,理论分析了深部巷道围岩变形破坏特征、围岩力学特性以及应变软化理论。数值模拟分析了不同埋深条件下沿帮部路径的应力水平、顶板应力差峰值和所处围岩深度关系、深部巷道塑性区和残余区变化规律以及巷道埋深和位移的关系。研究为深部巷道支护参数设计提供了理论基础。     

不稳定残余支承压力影响下沿空巷道围岩变形规律

由于采掘接替紧张,有的煤矿在上区段回采完毕后不待采空区顶板活动稳定即采取留小煤柱沿空掘巷。在不稳定残余支承压力影响下,巷道掘进期间即出现大变形,给巷道支护带来很大困难。对鲍店煤矿103下03工作面轨道顺槽不稳定残余支承压力影响下沿空掘巷的巷道表面位移、顶板离层和围岩深部位移的监测结果进行了分析,结果表明窄煤柱的变形没有导致悬臂梁的回转失稳,仍起到支撑悬臂梁的作用;窄煤柱塑性变形较大,导致回转岩块支撑点向实体煤壁移动,从而致使巷道实体帮变形加大;巷道上部老顶的稳定情况对巷道变形影响较大。     

“三下”开采井筒保安矿柱优化及地表变形模拟分析

为解决河北某矿山"三下"开采中保安矿柱压矿严重和地表变形的实际问题,运用FLAC~(3D)数值模拟及辅助建模、图形处理软件,模拟了不同保安矿柱厚度下井筒围岩的应力应变及地表的位移变形程度,研究结果发现:相比应力应变及位移,以塑性区大小作为井筒失稳判定标准的敏感性更高;当采用充填法开采急倾斜中厚矿体时,井下关键工程必须布置在矿体30m以外甚至更远,且当此类中小型矿床埋深大于500m时,充填开采对地表影响较小。     

不同石灰岩顶板厚度下的黄泥顶板变形特性研究

为解决石丘煤业主采煤层顶板黄泥岩的剧烈变形问题,采用FLAC3D数值模拟软件建立下不同石灰岩顶板与黄泥顶板厚度的数值模型,对围岩变形、垂直应力、矢量位移与体积应变进行监测,探究不同厚度石灰岩顶板对不同厚度黄泥顶板变形特性的影响。结果表明,石灰岩厚度小于6m并且黄泥岩厚度小于3.5 m时,最大顶板下沉量变化较小;石灰岩厚度小于6 m并且黄泥岩厚度大于3.5 m时,顶板最大下沉量随黄泥岩厚度的增加迅速增加;当石灰岩的厚度大于6.0 m,最大离层量随黄泥岩厚度的增加而减小。根据数值模拟结果以及工程现场的顶板实际破碎形态,提出了离层破碎型、离层膨胀型、膨胀蠕变型顶板变形特征以及相应的支护方式。     

地面钻井双层套管剪切变形的应力传递特性

针对采动条件下钻井井身易失稳破断的难题,采用数值模拟的方法,研究了地面钻井双层套管剪切变形过程中的应力传递特性,结果表明:双层套管剪切变形过程中,外层套管的峰值应力和应力集中区面积均大于内层套管;随双层套管剪切位移增大,应力传递系数整体呈现先快速增大再缓慢增大的变化趋势;此外,随填充层厚度增大和填充材料弹性模量降低,双层套管的应力传递系数逐渐降低。在上述研究基础上,提出了增大填充层厚度和选择柔性填充材料的井身结构优化建议。     

软化与膨胀作用下深部巷道围岩黏弹塑性分析

随着煤矿开采的逐渐加深,深部高应力巷道围岩表现出典型的应变软化、破裂膨胀及流变特征.通过建立线性软化模型,进行黏弹塑性力学分析,确定了深部巷道围岩的应力、位移和破裂区半径.以山东省郓城煤矿井底车场泥岩段巷道为研究背景进行实例计算,得出了破裂膨胀和线性软化作用下围岩的变形破坏特征.结果表明:软化和破裂膨胀对巷道的周边位移和破裂区厚度都有显著影响;耦合作用下,围岩的变形和破碎比单因素作用下更加严重;其中线性软化对巷道稳定性的影响比破裂膨胀更大.并通过现场实测,将结果与理论值进行对比,验证了计算的正确性.     

分级循环加卸载作用下花岗岩变形破坏研究

以地下深部花岗岩为试验材料,利用GAW-2000微机控制电液伺服岩石单轴试验机进行分级循环加卸载试验,研究在同一递增荷载幅度条件下,试件的抗压强度、变形、破坏特征、残余应变以及弹性模量的变化趋势。结果表明：在单轴分级循环加卸载试验作用下,岩样的峰值强度随着每级循环次数的增加呈现递减趋势,且单调荷载应力-应变曲线包络住循环荷载应力-应变曲线；岩样破坏特征主要以剪切破坏为主,随着循环次数增加,破坏裂纹更加分散；岩样在加载过程中,岩体内部的结构在不断地调整,导致结构面变得密集与裂隙间更加闭合,卸载时回弹变形有滞后现象,加载起点与卸载终点不重合；轴向弹性、残余应变与环向弹性、残余应变随循环次数变化的规律具有相似性,岩样弹性模量曲线的趋势以“波浪形”的规律交替变化。     

特厚煤层综放开采矿山压力显现影响分析

为了研究特厚煤层综放开采矿山压力显现影响因素,基于FLAC3D数值模拟软件,模拟分析不同煤层厚度在顶煤冒放前后工作面围岩应力变化情况和在不同煤层硬度条件下应力应变的变化情况以及在开采过程中随工作面推进顶板位移量和应力变化情况.分析结果表明:随着煤层厚度的增加,工作面支架所受的载荷和关键层层位都在增加;工作面围岩内的最大...     

淄博某采空区场地建筑适宜性评价研究

根据研究区岩土层结构和地下煤层的赋存特征及煤炭开采背景,运用概率积分法,预测拟建场地多层采空区条件下的地表残余变形,并计算拟建场地浅部2煤采空区的垮落断裂带发育高度及建筑荷载作用下的地基附加应力影响深度。结果表明:拟建场地残余变形中最大沉降量为130 mm,最大倾斜值为1. 8 mm/m,均小于规范规定的建筑物地基变形允许值;拟建建筑地基附加应力最大影响深度为地下58. 3 m,小于2煤采空区垮落断裂带顶部的埋深,地基附加应力不足以引发采空区的"活化";在建筑基础刚度、地基处理等方面满足规范要求的前提下,拟建场地作为建筑场地是适宜的。     

层间距对采空区下巷道稳定性影响分析

以山西某矿110403工作面运输平巷为研究对象,应用岩土工程有限元分析软件FLAC3D中的应变软化模型分析了层间距厚度与巷道围岩变形、围岩应力及围岩剪切破坏带的分布关系。通过对比分析:掘进随着层间距厚度的变薄,巷道顶板下沉量增大;巷道右帮位移始终大于左帮,但左帮的位移变化明显;掘巷后左侧煤体应力明显下降;同时采空区侧煤体剪切破坏带面积明显增加。从支护的角度考虑最应该加强顶板的支护,其次随着顶板厚度的不断变薄还应当加强左帮(采空区侧)的支护。     

坝基玄武岩柱状节理松弛弱化对白鹤滩拱坝的影响分析

白鹤滩水电站坝址区玄武岩柱状节理较为发育,建基面开挖会引起其发生松弛及模量弱化,进而对坝体的位移、应力状态产生影响。采用三维非线性有限元数值方法,通过玄武岩柱状节理不同松弛厚度与变形模量变化组合多方案计算分析,分析了柱状节理松弛层玄武岩性态变化对坝体位移应力的影响特征。结果表明,柱状节理卸荷松弛将引起坝体顺河向位移极值增大、指向右岸横河向位移极值增大、指向左岸横河向位移极值减小;坝体最大主拉应力及最大主压应力均增大,坝体最大梁向拉、压应力均增大,坝体最大拱向拉应力增大,坝体最大拱向压应力减小;随柱状节理松弛层变形模量的劣化,拱端横河向位移增加,拱端上游顺河向位移增加,拱端下游顺河向位移减小,拱端主拉应力增加、主压应力减小。随柱状节理松弛层厚度的增加,坝体位移、应力的变化很小,为不敏感因素。     

铸态Ti–44Al–4Nb–(Mo, Cr, B)合金的热变形行为及热加工图

利用Gleeble热模拟机研究了铸态Ti-44Al-4Nb-(Mo,Cr,B)合金在1 050～1 200℃、0.005～0.5s-1下的热变形行为,并基于所得的真应力-真应变曲线绘制了热加工图。另外,通过透射电子显微镜(TEM)研究了片层和γ相的变形机制。结果表明,该合金是典型的应变速率和温度敏感材料,它的热加工性能较好,在1 100、1 150℃温度下的低应变速率区域以及1 200℃温度下高应变速率区域比较适合热加工。再结晶是流变软化的主要原因,较高的变形温度和较低应变速率有利于再结晶晶粒的进行。片层结构的变形机制为片层扭折,而γ相的主要变形机制为位错滑移和变形孪晶。     

岩石类试件损伤失稳时的位移特性分析

通过对平面应变条件下不同损伤程度时试样变形过程中的应力位移变化值进行监测,分析了试样分叉与剪切带形成过程中轴向应力位移曲线,轴向-侧向位移对比曲线,剪切带网络特征及其随损伤程度变化的规律。研究表明,加载初期,围压存在时,试样首先表现为短暂的侧向压缩,随后开始发生侧向膨胀,损伤发生于材料达到峰值强度后,损伤程度越大,试样的残余强度与达到残余强度时的轴向位移越小,试样达到分叉点和剪切带形成点处的轴向位移越小,试样越容易发生失稳,剪切带网络开始于应力-位移曲线的弹性II阶段,发展于软化下降阶段,而形成于残余强度阶段。     

Ti-50.8%Ni合金不同温度下的力学行为

研究Ti-50.8%Ni形状记忆合金丝在-50℃-110℃的力学性能以及力学性能、残余应变、屈服平台与温度之间的关系.结果表明,在不同温度下,材料表现出不同的力学特征,10℃以上材料表现出超弹性,但当温度达到110℃以上时,超弹性消失.10℃以下,材料表现出形状记忆效应.10℃左右时,应力诱发马氏体达到最大量,最大可回复应变为7.5%,此时屈服平台最宽,残余应变最小,超弹性最好.随着温度和应力的增加,不可逆塑性变形的比值增加,超弹性变形逐渐减弱以至消失.     

抚顺西露天矿影响区地裂缝对拟建综合管廊的影响机制研究

在露天矿影响区的地裂缝活动环境下开展地下综合管廊建设具有一定的风险,为了探究地裂缝活动对拟建地下综合管廊结构的影响,以穿越抚顺西露天矿影响区1号地裂缝的综合管廊结构为研究对象,结合现场监测数据,利用ABAQUS有限元软件分析了地裂缝错动作用下地下管廊结构的变形和受力特征。研究结果表明：管廊的竖直和水平位移随地裂缝错动量的增大而增大,上盘沿纵向距地裂缝60 m,下盘距地裂缝45 m范围为管廊的变形区;在地裂缝的错动作用下,地下综合管廊竖直方向的变形呈现出反“S”形特征;当地裂缝的累计错动量达50 cm时,管廊的水平位移在地裂缝位置达到峰值,顶板水平位移峰值为4 cm,底板位移峰值为3.1 cm,靠近地裂缝位置的管廊结构易发生张拉破坏;在地裂缝错动作用下,位于下盘位置的管廊顶板受压,底板受拉,位于上盘的管廊顶板受拉,底板受压,顶板和底板是管廊的主要轴向应力区;地裂缝错动超过20 cm时,管廊顶、底板轴向应变远超规范规定的应变值,拉破坏为管廊的主要变形破坏模式。分段设置柔性接头可以显著降低管廊结构因地裂缝错动而产生的轴向应力和应变。研究结果可以为抚顺市地下管廊穿越地裂缝带的结构设计提供科学依...