基于室内拉拔试验的GFP-SN力学特性研究

对螺纹状和光面两种不同表面特性的GFP-SN进行了室内拉拔试验,以砂浆为锚固体,研究了室内拉拔试验中GFP-SN承受拉拔荷载的力学特性.结果表明,GFP-SN的表面特性对其拉拔性能和破坏形式影响较明显,在破坏前GFP-SN的各点应力随拉拔力增大而增大,GFP-SN的埋设范国内应力大小分布不均匀.     

低温环境中水工沥青混凝土动态抗压性能研究

为研究低温环境中水工沥青混凝土在地震作用下的动力特性及破坏模式,在不同温度和应变率下对水工沥青混凝土现场芯样进行了动态抗压试验,深入分析了温度和应变率对水工沥青混凝土的破坏形式、应力应变特性、峰值应力及弹性模量等力学性能的影响。结果表明,随着应变率的增加,水工沥青混凝土的破坏模式由微裂纹破坏、拉剪破坏过渡至劈裂破坏,应力应变曲线由应变硬化型向应变软化型转变,抗压强度和弹性模量也随之增大;随着温度的降低,水工沥青混凝土强度和刚度明显增大,具有明显的低温硬化效应。此外,基于试验结果建立了沥青混凝土的动态本构模型,该模型参数较少且与试验结果吻合度较高,具有一定的实用性。     

单轴压缩下加载速率对石膏波速变化影响的试验研究

为研究单轴压缩下加载速率对石膏波速变化的影响,在4种不同加载速率下对石膏试样进行了单轴压缩试验,测试了加载过程中试样横向的纵波波速随应力的变化关系。结果表明,随着加载速率的增大,试样弹性模量和单轴抗压强度增大,峰值波速增大明显,与加载速率呈二次方关系;随加载速率增大,试样微裂纹更发育,材料更破碎,试样破坏类型向锥形破坏演变,使破坏点的波速明显随加载速率增大而减小;应力—波速曲线的斜率在峰值前随加载速率增大而减小,在峰值后则呈相反规律;随加载速率增加,在应力—波速曲线破坏点前,存在波速缓慢减小的过渡段与应力—应变曲线上由线弹性区向塑性区的转变段（损伤阈值出现段）相对应,其应力值占单轴抗压强度的60%~70%。     

土与混凝土结构接触面力学特性试验研究

使用新研制的土与结构接触面试验仪,较为系统地研究了土与混凝土板接触面的力学特性,分别从宏观和细观两方面量测和分析了接触区土体的应力变形性状及土与结构接触面的相互作用机理和规律。试验结果表明,接触面厚度约为7~8倍的平均粒径,达剪应力峰值后剪切位移主要发生于土与结构物接触表面,剪应力峰值、剪切位移和初始剪切劲度随法向应力的增大而增大,按混合法缩制的试料可降低试验缩尺效应影响,土颗粒级配、几何外形、物理力学特性和结构物表面几何外形和表面粗糙度均对接触面力学特性有较大影响。     

严寒地区抽水蓄能水库砌石岸坡破坏原因分析

为避免寒冷地区抽水蓄能电站岸坡砌石拔出及止水撕裂破坏的问题,以抽水蓄能电站蒲石河上库冰冻为例,分析了水库水流条件、机组运行规律、气温变化等因素对冰层形成厚度及分布的影响;并实测了典型位置的冰压力,依据实测数据和现场破坏情况分析了冰压力、基土冻胀及风浪、浮力拉拔对上库砌石岸坡的破坏情况。结果表明,浮力拉拔破坏是造成岸坡砌石拔出及止水撕裂破坏的主要原因。     

金沙江向家坝水电站坝基砂岩蠕变特性研究

选取了金沙江向家坝水电站坝基的典型砂岩试样,采用三轴压缩试验对砂岩蠕变特性进行研究,分析了流变失稳破坏时的特征及砂岩的轴向、侧向和体积应变的全过程蠕变曲线异同点,对砂岩的长期强度进行预测分析。试验结果表明,砂岩存在一个起始蠕变应力阈值,每级荷载下的蠕变曲线之前都存在一个瞬时应变且随着围压的增大和偏应力的增大幅度越来越小,轴向瞬时应变与偏应力具有很好的线性关系;侧向和体积变形则存在明显的蠕变三阶段,加速阶段要比轴向快且两者的蠕变曲线形状相似,在同一围压和同一级偏应力下侧向蠕变量比轴向及体积的大,其蠕变发展最快;砂岩的长期强度可用等时偏应力应变曲线簇来进行确定,采用体积偏应力应变曲线簇更适宜,在已有的流变模型中伯格斯模型能较好的反映砂岩蠕变特性。     

土工格栅加筋土石坝的试验和数值模拟研究

为进一步了解土工格栅加筋土石坝的变化特性,对土工格栅和堆石料接触面特性进行了拉拔试验,发现接触面上的剪应力较大,且随上覆压力的增加而增加;试验拉拔位移主要为土工格栅的伸长量,接触面上的相对位移较小,因此加筋土石坝数值模拟应设置土工格栅和堆石料接触面变形协调,并将试验结果应用于加筋土石坝的数值模拟中,分析了土石坝加筋前后应力变形特性和动力响应的变化规律。结果表明,加筋对土石坝变形的抑制效果主要体现在地震工况下;加筋后坝体的地震永久变形有所减小,加筋对顺河向的地震永久变形抑制效果大于震陷;加筋后顺河向永久变形指向下游,最大震陷位于坝顶。     

上覆压力对深厚覆盖层地基渗透及渗透稳定性的影响

为了研究不同上覆压力对深厚覆盖层中管涌型土层的渗透及渗透稳定性影响,利用土体渗流—应力耦合装置,在施加不同上覆压力(0、0.3、0.5、0.7 MPa)的条件下,对缺级配砂砾石进行渗透破坏试验。结果表明,随着上覆压力的增大,土体在渗透破坏过程中,局部的渗透特性变化和渗流场分布均存在差异性,反映了细土颗粒被运移和填充孔隙的情况不同,从而影响了水力坡降在局部的分配情况;上覆压力的增大使得土体稳定渗流阶段和渗透破坏阶段的渗透性出现不同程度的减小,临界坡降和破坏坡降的变化与上覆压力之间存在相同形式的非均匀变化关系。     

光伏支架螺旋桩斜向拉拔承载特性试验研究

针对光伏支架螺旋桩斜向荷载作用下承载特性认识不足,在砂土中开展大尺寸单锚片螺旋桩斜向拉拔载荷试验,研究荷载角度、埋深比对承载特性的影响规律,探究锚片表面的土压力强度分布变化规律,分析斜向拉拔承载控制机理。研究表明：1）荷载位移曲线一般表现为硬化型,荷载角度相同时,埋深比越大,拉拔极限荷载与相应位移均越大。埋深比相同时,荷载角度增加,曲线更显陡峭,极限荷载增大,极限位移则减小。2）分解后的荷载-水平位移曲线和荷载-竖向位移曲线特征差异显著,前者曲线完整、非线性发展充分。除竖向拉拔外,其他拉拔角度下竖向极限位移均远小于水平极限位移。3）斜向拉拔承载力T_U(a)与对应埋深比竖向拉拔承载力T_u(90°)之比与荷载角度之间具有很好的线性关系。4）锚片上的土压力强度均受两种锚土相互作用机制共同影响,最大土压力强度系数与埋深比和土体内摩擦角有关,可达被动土压力强度系数的近两倍。5）荷载角度[0°,65°],螺旋桩斜向拉拔承载性状由水平方向控制,在[65°,90°]则由竖直方向控制。斜向荷载竖向分量可提高螺旋桩水平方向的承载力,但在设计判别时可将其视为安全储备不予考虑。     

高寒地区高拱坝外掺MgO混凝土的温度应力补偿效果研究

鉴于外掺MgO微膨胀混凝土筑坝技术对提高高寒地区混凝土坝的施工速度和经济效益的意义,对高寒地区高拱坝外掺MgO混凝土的温度应力进行了仿真计算,分析了不同MgO掺量对温度应力补偿效果的影响及坝体不同部位掺MgO的膨胀补偿效果。结果表明,在大坝内部,掺MgO对混凝土能起到较好的温度应力补偿作用,且在一定范围内MgO掺量越大,应力补偿作用越明显;对大坝表面混凝土,掺MgO可能使混凝土表面拉应力增大,可通过加强表面保温来有效控制表面拉应力,且宜采用长期保温的温控措施。     

基于流固耦合的轴流泵叶轮强度分析

对某泵站卧式双向全调节轴流泵在正向抽水工况时各个转角下的叶轮强度进行了单向流固耦合计算,首先将CFD计算得到的叶片表面水压力作为结构面载荷加载到叶片上,再利用有限元软件ANSYS计算叶轮的强度,得到了各个工况下叶轮的静应力分布及变形情况。结果表明,在各叶片安放角下,叶轮静应力最大值随着扬程的升高而增大,且均出现在叶片与轮毂的结合处,应力集中易使此处产生疲劳破坏;最大变形量出现在叶片进水边靠近轮缘位置;静应力的最大值远小于叶轮材料的屈服强度,不足以使叶轮产生裂纹。     

Analysis of long‐term loading characterization for stress‐cycle fatigue design

The present paper discusses the application of stress‐cycle (SN) fatigue design procedures for offshore wind turbines, applied to the tower and substructure, and emphasizing the long‐term loading characterization. Three main methodologies are compared to assess SN fatigue long‐term design, direct scale‐up of loads and cycles to the design lifetime, probability fit for the loading distribution, and truncation and fit of the tail region. Different characteristic SN slopes are researched. The comprehensive comparison developed shows that limited interest exists in increasing the complexity of the loading assessment for SN fatigue design. In particular, the notion of representative sample has key influence on the fatigue calculations. Probability analysis techniques are not an adequate substitute of a representative sample. If definition of a representative sample for design is unpractical due to its large cost, direct scale‐up of cycles from a time t to a larger time T can be applied with uncertainty assessment. Bootstrapping of load ranges is implemented to tackle the limitations imposed by approaching a design time much larger than the evaluated time. It takes advantage of the fact that SN fatigue design is a statistical problem of mean value. Bootstrapping proved to be an efficient estimator of uncertainty with relatively constant confidence bounds, of particular interest to perform SN fatigue design with small samples. New insights on its application for fatigue design are presented. Due to its simple application and nonparametric character, it can be applied in combination with other techniques, such as extrapolation of loads and cycles.     

圆盘内裂纹扩展断裂试验及数值模拟研究

鉴于含裂纹的巴西圆盘试验多集中于二维或表面裂纹,而对含纯封闭内裂纹的巴西圆盘断裂研究较少的问题,开展了含90°三维内裂纹的树脂巴西圆盘试样单轴压缩试验,分析了裂纹扩展过程特征,并基于M积分及最大拉应力准则研究了KⅠ、KⅡ、KⅢ分布规律,通过断裂力学有限元软件FRANC3D实现内裂纹扩展全过程模拟。结果表明,含90°内裂纹试样在单轴压缩下裂纹破坏形态为竖直张拉裂纹;达到峰值荷载29.13kN时试样瞬间被劈裂为两半,内裂纹扩展速度达到700mm/s,对试样扩展、破坏形态及断口特征产生显著影响;通过数值模拟得出内裂纹尖端扩展路径,短轴端扩展速率最大,且数值模拟结果与试验相符。     

Effect of ball-burnishing on hydrogen-assisted cracking of a martensitic stainless steel

Slow strain rate tensile tests under hydrogen cathodic charging are conducted on 17-4 PH steel with two surface conditions: mirror polished and ball-burnished. In both cases, significant subcritical cracking initiating at the surface is observed leading to considerable reduction in elongation to fracture. However, ball-burnished specimens show better elongation and much less secondary cracking than the polished ones. Ball-burnishing introduces high compressive residual stresses in the specimen sub-surface. However, EBSD showed a very limited impact of ball-burnishing on the microstructure, so little effect on hydrogen trapping is expected. The beneficial effect of ball-burnishing on the resistance of the hydrogen assisted cracking is mainly explained by the high compressive longitudinal stress at the specimen surface, which makes crack initiation more difficult and hence delays specimen failure. In addition, it is estimated that the amount of hydrogen introduced at the specimen surface is decreased by approximately 30% due to the high compressive hydrostatic stress.     

富氧燃烧对投运混煤锅炉低负荷稳燃性的影响

火焰筒头部结构对预混燃烧性能有重要影响,为了探讨旋流器与火焰筒扩张角相互作用关系,试验研究了扩张角为35°（渐扩）、90°（突扩）的火焰筒分别匹配旋流数为0.55,0.75旋流器对燃烧性能的影响。试验结果表明：渐扩火焰筒总压损失较突扩火焰筒减小约3.4%~4.4%,且匹配较小旋流数具有更高的总压恢复系数;突扩火焰筒较渐扩火焰筒具有更低的贫油熄火极限,且无论突扩火焰筒还是渐扩火焰筒,匹配较大旋流数旋流器后均具有更低的熄火极限;突扩型火焰筒温度场对旋流器适应性好,各旋流数下均获得较均匀温度场,出口温度分布系数为0.134 1~0.141 6;渐扩火焰筒温度场对旋流器适应性差,匹配较小旋流数旋流器后温度场均匀性更好,出口温度分布系数为0.135 7;突扩火焰筒NOx排放量更低,且匹配小旋流数旋流器更佳;渐扩火焰筒CO和碳氢化合物（UHC）排放更低,且匹配大旋流数旋流器更佳。     

合成氨废热锅炉换热管的应力腐蚀研究

研究了合成氨废热锅炉换热管失效后的微观组织结构,提出了换热管除了遭受高温氧化外,主要还遭受了磷酸盐引起的应力腐蚀破裂。用4XCZ型金相显微镜鉴定和分析金属内部结构组织,对材料组织测定分析;用X射线衍射(XRD)并结合惠普3510型原子吸收分光光度计对腐蚀产物进行了分析;结合腐蚀产物及裂纹特点,提出了腐蚀坑的形成因素及锅炉用水处理中过量的磷酸盐引起的应力腐蚀破裂的机理。     

深埋软岩隧道开挖及支护变形特征研究

针对滇中引水工程中磨盘山隧道的深埋软岩段,利用ANSYS建立三维数值模型,通过FLAC~(3D)进行计算,研究了深埋软岩隧道开挖及支护后围岩的变形和破坏特征。结果表明,围岩强度和隧道埋深是影响隧道变形破坏的重要因素。隧道开挖后,应力重分布,隧道前段围岩强度较小,变形总位移、塑性区范围大于后段,在拱腰两侧对称形成两个应力集中区。隧道支护后,有效限制了隧道变形的继续发展,各部位总位移值减小,塑性区范围也得到抑制,拱腰两侧应力集中区向洞壁靠拢,应力分布也变得均匀。     

基于水泵水轮机全特性空间曲面描述的工作参数处理研究

针对由两簇平面曲线构成的水泵水轮机全特性传统表达方式存在开度线交叉、聚集和扭卷等强非线性问题,在水泵水轮机全特性空间曲面描述的基础上,根据位置函数的距离特性、特征线变化与过渡过程参数变化均具有连续性的特点,提出了基于等开度线方位角的递推式特征线绘制的搜索算法和单位参数的分解搜索算法,通过水泵水轮机过渡过程计算实例,结果表明搜索算法具有较高的计算精度和计算效率,有效地解决了水泵水轮机工作参数处理问题,为全特性空间曲面描述的工程应用奠定了基础。     

286L型船用柴油机活塞失效分析研究

通过对286L型船用柴油机失效活塞材料内部质量的理化检验分析,阐述了船用柴油机失效活塞材料的组织特点和内部缺陷等级,结合失效活塞特定的外观破坏形貌以及热处理工艺特点,指出了造成这次活塞失效的主要原因是活塞内部存在组织缺陷和内应力共同造成的。同时,为防止今后出现类似的失效问题,本文提供了指导性的建议。     

地基液化条件下沉箱码头变形非线性数值分析

针对液化土体大变形易引起沉箱码头破坏问题,基于有效应力分析法,采用Flac3D内嵌的Byrne本构关系为砂土液化模型,对1995年日本阪神地震中沉箱码头进行完全非线性有限差分数值模拟,分别从码头残余变形、超孔压比、应力应变等方面探讨沉箱码头地基液化特性和破坏机理。结果表明,该模型能较好地模拟可液化土体的动力特性,数值计算与震害调查结果较吻合,与置换砂土液化相比,回填砂土液化对沉箱破坏影响更大。