单层与多层球形容器爆破压力的概率分布

为了建立压力容器可靠性设计方法,基于59组实测数据,应用数理统计理论与方法,定量分析了材料屈强比范围为0.336 2~0.847 5与径比范围为1.053~1.257的单层与多层球形容器爆破压力的概率分布.结表明,在显著度为0.05时,其爆破压力的实测值与中径公式计算值之比,是基本符合正态分布的随机变量;在双侧置信度为98%时,该随机变量的均值为1.001 3~1.049 7,标准差为0.068 95~0.095 95;在可靠度为99.98%时,爆破压力的实测值与中径公式计算值与之比为0.644 5~1.358 1.     

单层厚壁圆筒爆破压力的分布规律与参数

基于30组单层厚壁圆筒爆破压力的试验数据,应用似然分析理论与方法,对计算单层厚壁圆筒爆破压力的4个公式进行分析.对于材料屈服强度与抗拉强度之比在0.402 7与0.885 2之间及外半径与内半径之比在1.33和4.71之间的单层厚壁圆筒,在显著度为0.05时,容器爆破压力实测值与4个公式理论值之比,分别是基本符合正态分布的随机变量;在双侧置信度为98%时,分别得到该随机变量分布参数的取值区间.材料屈服强度与抗拉强度之比调整为不小于0.499 7时,分别提高了4个公式的计算精度.在应用范围相同时,4个公式的精度指标各有优劣.     

基于显式有限元分析的X80钢压力容器爆破压力研究

针对传统经验公式用于圆筒形压力容器爆破压力计算时误差较大,且不同拉伸试样的力学性能差异对计算结果存在影响的问题,采用显式非线性有限元法,模拟了不同力学性能参数下圆筒形压力容器的爆破压力,并与实验爆破压力进行了对比分析.在此基础上给出了圆筒形压力容器爆破压力计算的修正经验公式,并利用不同型号压力容器的实测数据对其进行了验证.验证结果表明:用于某型号X80钢制圆筒形压力容器爆破压力计算时,该修正经验公式采用棒状标准试样的抗拉强度最大误差均不超过5%;对其它不同钢材和型号的压力容器爆破压力计算时,该修正经验公式最大误差不超过10%,并且误差偏于保守,这说明该公式同时满足精度和安全性的要求,可进行工程推广.     

受限空间内气体爆炸惰化泄爆实验研究

为研究惰化条件下受限空间内部混合气体爆炸及泄爆过程中的压力变化规律,对侧面带有泄爆口的球形容器在不同惰性气体浓度条件下密闭爆炸及泄爆过程进行了实验研究.结果表明:容器内初始压力越大,气体爆炸压力及压力上升速率越大,且容器内压力峰值与初压呈线性增加;密闭爆炸时惰性气体占甲烷-空气混合气体的比重越高,容器内的最大压力越低,压力上升速率越小,从点火到达最大压力所用的时间越长,容器内的最大压力与惰性气体的体积分数呈近似线性关系;泄爆与惰化联合作用对容器内的压力峰值及压力上升速率影响都较显著,破膜之前压力缓慢上升,破膜之后快速下降;当惰性气体的浓度达到临界体积分数10%时,泄爆膜一打开,容器内的压力立即下降,使非平衡泄爆转化为平衡泄爆.     

济南短历时暴雨强度公式研究

文章基于暴雨强度公式在城市雨水利用与防洪排涝中的重要地位,选择可代表济南市区降雨特点的黄台桥站的降雨资料,采用年最大值法进行数据选样,利用耿贝尔曲线进行频率调整,采用计算机辅助的图解法与线性最小二乘法相结合的综合方法,推求雨强公式中各待定参数值,并进行精度分析.结果显示：（1）重现期10年以下的均方差符合标准要求;（2）重现期大于10年可与2004年版公式联合求解,取二者中较大值作为城市雨水利用工程的设计依据.     

几种计算渠道渗漏损失的经验公式比较

灌溉渠道渗漏损失的确定对于正确计算灌溉水利用系数具有重要的作用.分析影响渠道渗漏损失的主要因素,对几种常见的计算渠道渗漏损失的经验公式进行分析,并以新疆伊犁喀什河下游灌区内的典型渠道为实例分别利用各类经验公式计算渠道渗漏量.结果表明:几种经验公式和理论公式均可转换为相同的形式,通用形式反映了渠道断面形式和水力特性、土壤因素对渠道渗漏的影响.实例研究表明,经验公式的转换形式与理论公式中的流量或水深指数越接近,其计算精度越高;其中莫里兹公式和考斯加可夫公式的计算精度较高,而Ingham公式和Molesworth公式的计算精度较低;考斯加可夫公式形式最为简单,计算时要求渠道资料较少,且计算精度高,因此优先推荐使用.     

多层MEMS结构的Stoney延伸公式

利用薄膜—基底结构的曲率来表征薄膜残余应力的方法正在被广泛应用,这种表征方法的理论基础是Stoney公式.然而Stoney公式所采取的假设导致它在应用范围上存在着较大的局限性.提出了一类Stoney延伸公式,利用有限元仿真以及解析计算比较分析证明,这类Stoney延伸公式不仅在一定范围内受薄膜—基底厚度比和杨氏模量比的影响比较小,而且在应用到梯度残余应力下多层MEMS结构时依然能保持较好的准确性.     

基于差动电容的超导陀螺转子偏移测量研究

根据球形差动电容传感器测量微位移的原理和变压器电桥的变比为实数且稳定性高、变比精度和灵敏度高及工作频率范围较宽的特点,提出了将差动电容传感器与变压器电桥相结合的测量超导陀螺转子偏移方案并给出了各参数之间的关系,该方案能测量出转子偏移的大小和转子偏移的方向,分析了影响陀螺转子偏移测量精度的因素,指出差动电容传感器的分布电容、陀螺转子的零电位、模型误差以及激励信号频率和幅值精度是影响其测量精度的主要因素并提出了降低不利影响的方法或模型适应范围,从而为实现超导陀螺转子偏移的高精度测量提供了理论依据。     

地震荷载作用下双层填土的主动土压力计算

针对挡土墙后为成层黏性填土的情况,提出一种地震土压力计算方法.在Mononobe-Okabe理论的基本假定下,考虑了填土黏聚力及墙土接触面上的黏着力,推导出双层填土的地震主动土压力计算表达式.在单层无黏性填土条件下,该公式可以退化为Mononobe-Okabe公式.参数分析结果表明:地震主动土压力随水平地震加速度的增大而增大,随竖向地震加速度的增大而减小;水平向和竖向地震荷载对土压力值的影响显著.算例分析结果表明原有的分层法计算得到的地震土压力值是偏大的.     

新建隧道下穿既有道路爆破施工影响范围

以宝汉高速爆破施工为例,通过现场监测关键质点爆破振动速度,研究爆破振动对临近既有道路的影响范围.研究结果表明,爆破振动波的主频率在10~50 Hz内,不会使周围临近既有道路与其产生共振.从现场测试结果可知,由于垂直振速大于径向振速和切向振速,且垂直振动对建筑物破坏尤为显著,故在类似工况下爆破振动监测应该以监测垂直振速为主.爆破振动波对既有道路的影响范围为30 m,与理论值相符.当浅埋大断面软弱围岩隧道下穿既有道路施工爆破的安全允许质点振动速度小于2.0 cm/s时,可确保既有道路结构和交通安全.研究可为此类隧道工程的施工提供借鉴.     

标准椭圆封头对薄壁内压圆筒承载能力的影响

试验研究表明：与圆筒等厚的标准椭圆封头,可提高钢制薄壁内压短圆筒的承载能力;得到确定0Cr13不锈钢制薄壁内压短圆筒屈服压力和爆破压力的经验公式,以及区分内压长、短圆筒的临界长度计算公式．采用0Cr18Ni9Ti不锈钢制薄壁内压圆筒的爆破压力试验数据验证了文中公式的有效性和合理性．     

简体带大接管的内压容器弹塑性有限元分析

针对筒体带大接管的内压容器在相贯区附近会产生较高的应力集中这一问题,考虑材料的塑性变形特性,对不同开孔率的内压容器结构进行了一系列的弹塑性有限元分析。计算结果表明,纵向对称面筒体与接管的内相贯处是应力集中最严重的部位,外相贯处由于有焊接接头而使应力集中大大缓解。在逐步加载过程中,加载前期相贯区周边应力呈线性增长,一定程度后主要表现为高应力范围的扩大。对于均处于塑性阶段的结构而言,开孔率的大小对高应力区的分布范围影响较大。与未带接管的大开孔结构相比,接管的添加大大降低了孔周边的应力集中。     

考虑蠕变时预压期的近似确定方法

针对经典预压理论无法考虑次固结沉降以及考虑次固结沉降的Johnson法有时会出现临界固结度超过100％的错误,提出预压荷载一次骤然施加完毕后预压持续时间的近似计算公式.在推导该近似公式过程中,利用Bjerrum等时蠕变图和Yin-Graham等效时间线流变模型,采用曾国熙近似固结度计算公式,因此该近似公式能够克服Johnson法的缺陷,分析软基固结系数、蠕变系数、回弹指数、超固结比、工后允许沉降和预固结时间对预压工期的影响.研究表明:当预压超载较小时,预压持续时间随着超载比的增加呈幂函数趋势减少,增大超载比能够有效地缩短预压工期;当预压超载较大时,预压持续时间随着超载比的增加缓慢减少,增大超载比对缩短工期意义不大.     

加劲式压力钢管临界外压数值计算方法

压力钢管是水利水电工程中常见的衬砌类型,其外压稳定性至关重要。为构建加劲式压力钢管临界外压有限元准确计算方法,提出“多环建模、分段约束”的数值求解模型,将计算结果与Mises理论公式、规范公式展开对比讨论;考虑复杂外部约束环境,全面探究加劲环位置不同约束方案对钢管抗外压能力的影响,并基于数值求解方案研究加劲环对钢管管壁临界外压的增强作用及其有效约束长度,结合光面管的屈曲临界外压公式进一步提炼一种新的加劲式压力钢管管壁临界外压快速计算方法。结果表明：有限元特征值屈曲计算具有较高的准确度,与Mises公式计算结果保持较好的一致性,而规范采用的简化式计算结果会随着钢管屈曲波数的变化与Mises公式存在不同程度的差异;针对采用不同径厚比的加劲式压力钢管,其管壁临界外压随着加劲环位置约束作用的提高而增大,随着加劲环间距、钢管半径与钢管厚度比值的增大而逐渐减小,并当加劲环间距大于20 m后不再发生明显的波动现象,逐渐失去约束作用;本文提出的加劲式压力钢管管壁临界外压快速计算方法可同时应用于光面管和加劲环管,与相关Mises理论公式、规范公式相比,具有准确性高、计算简单、方便使用的特点,可为实际工程中钢管管壁临界外压计算提供一种新的选择。     

一类特殊区域上的边界型求积公式的构造

以对称原则为基本原则,用代数的方法在圆环域R(a~2≤x~2+y~2≤b~2)、双层球壳域U(a~2≤x~2+y~2+z~2≤b~2)、椭圆柱域z((x~2/a~2)+(y~2/b~2)=1,z=±a)上建立了带有一阶微商项的边界型求积公式。从而,将其代数精确度由原来的三次提高到五次。     

球罐焊缝错边及角变形引起应力集中的研究(Ⅱ)

通过进行少量有限元计算,验证了献[2]中对只存在角形变的球罐有限元分析的结果的正确性,利用此结果,对献[1]中介绍的几种计算公式进行了比较和分析,提出了用1／Rt作为变量来表达的应力集中计算式,通过与有限元计算结果比较,证明在各种情况下用1／Rt作为变量的计算式比其它计算式都有较好的综合性能,适用于各种尺寸的球罐使用。     

球罐焊缝错边及角变形引起应力集中研究（Ⅰ）

压力容器特别是大型球罐，在组装焊接过程中极易产生错边及角变形缺陷，该缺陷的存在将在容器中产生严重的应力集中。通过对现有献有关错边及角变形的附加弯曲应力公式进行整理，并对其各式的实验数据进行了考核分析，得出利用这些公式计算，很难从中找出一种理想的表达式，必须从其他途径来寻找方法。     

水平微通道内油水两相流压降实验研究

测试了油相及水相流体在水力学直径为895 μm的矩形铜基微通道内的单相及两相流摩擦压降,并将实验数据与已有的单相及两相流摩擦压降预测模型进行对比。主要考察油相、水相质量通量及两者比率对摩擦系数及压降的影响。结果表明,油的摩擦系数显著高于水的摩擦系数,Hagen?Poiseuille方程能够准确预测微通道内油或水的单相流体压降;油相及水相质量通量均显著影响液?液两相流压降,油水两相流体流量越大,油相含量越高,两相摩擦压降越高;Cicchitti模型能够相对准确地预测油水两相流体混合黏度。为提升预测准确度,建立了油水两相流摩擦系数预测关联式,预测值与实验值吻合较好。