含不同倾角裂隙类岩石蠕变特性及数值模拟分析

为研究含不同倾角裂隙岩石的蠕变特性,利用相似理论配制含不同倾角单裂隙类岩石,对含不同倾角单裂隙类岩石试件进行三轴蠕变试验,得到不同角度单裂隙类岩石的稳态蠕变率与稳态蠕变量,利用ANSYS软件对含不同倾角裂隙类岩石进行数值模拟并分析,得到试件的应力与应变云图和裂隙特征点的稳态蠕变量、稳态蠕变率曲线.研究发现:三轴稳态蠕变率随裂隙倾角的增大表现出先增大后减小再增大的趋势,在倾角为30°时稳态蠕变率最大,最大为2.59×10-4h-1,在倾角为75°时最小,最小为1.47×10-4h-1;试件在蠕变过程中,裂隙尖端产生应力集中现象,远离裂隙尖端的部分应力变化较均匀;运用ANSYS软件对不同裂隙倾角试件进行蠕变模拟分析发现,在30°倾角时蠕变应变量最大,在75°倾角时蠕变应变量最小,90°倾角试件与无损伤试件蠕变应变量变化较均匀.     

基于有限元的塑性岩层套管损坏分析

塑性岩层多是一些不稳定的岩层,塑性岩层在上覆地层的载荷压力或地应力的作用下发生塑性蠕变,蠕变地层会对处在其中的套管发生挤压、剪切、拉伸等力的作用,当这种挤压、剪切、拉伸力大于套管抗挤毁强度或抗拉伸极限时,套管就会发生缩径、弯曲变形甚至错断。由于套管损坏试验研究成本比较高,利用有限元模拟,可以模拟套管损坏类型及分析一系列参数变化对套管损坏程度的影响,降低研究成本,同时可将分析得到结果与实际资料加以比较,来推断塑性岩层中套管的变形机理。     

边坡锚杆蠕变力学特性数值分析

采用预应力锚杆加固边坡,锚杆的蠕变特性会使锚杆产生应力松弛的破坏性变形.因此,建立锚杆加固边坡蠕变力学模型,利用MSC Marc软件对所建立的模型进行蠕变分析,研究锚杆蠕变特性对锚杆预应力松弛的影响,详细给出在不同弹性模量及蠕变参数下锚杆的蠕变曲线和应力松弛曲线,从而进一步评价锚杆加固边坡的安全性能,为有效控制边坡的有害变形提供理论参考.     

自然和饱水煤样巴西劈裂过程声发射幅频特征试验

为研究水对煤样拉伸破裂过程中力学及声发射特性的影响,对自然和饱水煤样进行巴西劈裂试验,利用频谱分析法对声发射波形信息进行研究。试验结果表明:拉伸破裂过程中,饱水煤样主频集中范围小于自然煤样;破坏阶段饱水煤样释放的能量比自然煤样少,其最大主频幅值低于自然煤样;自然煤样声发射信号以低频低幅值、中频低幅值和高频低幅值信号为主,煤样破裂时低频和高频信号有向中频带转移的趋势,饱水煤样声发射信号以低频低幅值信号为主,煤样破裂时低频高幅值和中频低幅值信号增加;低频高幅值信号对应煤样破裂过程中大尺度裂纹产生;饱水煤样破裂时低频高幅值信号数量多于自然煤样,反映了饱水煤样破裂时产生的大尺度裂纹更多。     

SiC/Al梯度功能材料蠕变性能有限元分析

为研究SiC／Al梯度功能材料（Functionally Gradient Material,FGM）的性能,采用ANSYS分别对具有4个梯度层的该种材料的3点弯曲试样和紧凑拉伸试样,在热载荷和机械载荷热载荷共同作用下的蠕变性能进行数值模拟分析,得到不带微裂纹、带垂直梯度方向微裂纹和平行梯度方向微裂纹的SiC／A1FGM试样在这两种工况下的蠕变应变随坐标位置及时间变化曲线．结果发现：（1）蠕变应变主要发生在铝合金富集层,横向裂纹对试件蠕变影响不大;（2）在有机械载荷作用时,裂纹位置对最大蠕变应变值有较大影响;（3）考察紧凑拉伸试件,发现随着远离裂纹尖端,其蠕变应变值也随之迅速减小,在有机械载荷作用下,蠕变减小趋势比只受热载荷作用明显,变化趋势反映出蠕变应变与材料的应力分布有很大关系．     

控制超塑性充模胀形过程的计算机仿真技术

运用刚粘塑性有限元法，对控制超塑性充模胀形过程的计算机仿真技术研究包括：本构关系确定，接触摩擦约束处理，载荷控制算法及其优化，数据采集实时处理，计算机自动控制系统研制。基于刚粘塑性有限元法的最大应变速率恒定法可将压力加载过程控制在最佳状态（优化的Ｐ－Ｔ曲线）；改善了钣料胀形轮廓的厚度分布状况。本文的研究解决了控制超塑性充模胀形过程中的主要问题：数据形成、采集、处理、传输、控制；对变化的压力加载曲线能实现计算机可视化实时控制；所预示的胀形件壁厚变薄趋势与实验结果吻合；缩短胀形时间；实现了一次胀形成功的目的。     

考虑混凝土弹塑性的植入式GFRP封装FBG传感器应变传递分析

工程化FBG传感器的封装层引入的应变传递损耗使其具有应变传递误差,需进行应变传递分析。已有研究多聚焦于基体处于线弹性时的应变传递分析,而混凝土结构发生弹塑性变形后的应变传递规律尚未明晰。以植入式GFRP封装FBG传感器为对象,在应变传递分析中引入混凝土的非线弹性本构关系,建立了基体与FBG的应变传递关系,通过有限元模拟验证了该理论推导的有效性。基于理论分析探讨了混凝土弹塑性演化、混凝土标号、传感器半径与标距等因素对应变传递效率的影响,并分析了传感器的尺寸设计。研究表明：平均应变传递率在混凝土弹性阶段变化较小,而到塑性阶段则显著降低,混凝土标号、半径与标距都会对应变传递效率产生较大影响。本研究可广泛用于植入式FBG传感器的应变传递误差修正及设计。     

液体火箭发动机再生冷却槽黏塑性分析

采用Robinson黏塑性模型,利用渐近积分法结合大型有限元程序Marc完成液体火箭发动机再生冷却槽的热结构耦合分析.经验证,Robinson黏塑性模型能够很好地模拟内壁材料NARloy Z高温时的拉伸特性,且在循环载荷下迟滞回环曲线与试验结果符合良好.冷却槽关键点应力分析明确阐释在不同工作阶段内外壁由于材料属性、工况不同导致的应力制约关系;残余应变分析清晰再现冷却槽“狗窝”失效模式及变形情况,同时为定量计算其损伤累积及剩余寿命提供坚实基础.     

MEMS微结构变形行为尺度效应的研究进展

微米尺寸驱动结构广泛应用于微机电系统（MEMS）和集成电路等微／纳米系统中。由于这些微米尺寸驱动结构的几何尺寸和其微结构尺寸均在微米至纳米范围,它们的弹性、塑性性能及其变形行为具有明显的尺度效应。简要概述了近年来国内外有关微米尺寸驱动结构的弹性性能和变形特性尺度效应的研究情况,介绍了高阶理论的发展和塑性应变理论与微极理论在尺度效应分析中的应用,并对MEMS今后需要重点研究的方向进行了展望。     

发动机排气歧管流固耦合仿真

应用AVL-fire软件和Abaqus软件对某发动机排气歧管进行流固耦合仿真.对排气歧管材料进行各温度下的材料试验,得到准确的材料在不同温度下的属性曲线.由AVL-fire软件和Abaqus软件进行流固耦合仿真得到排气歧管的温度场分布,并进行排气歧管应力和应变分析.仿真结果与试验结果的对比表明,塑性应变高的区域正是发生开裂的区域.     

炭黑/硅橡胶复合材料力敏元件热、力敏感试验研究

在岩土力学与工程领域,大变形测试方法与技术亟待开发。前期研究发现,利用炭黑/硅橡胶导电复合材料研发的力敏元件具有较好的大变形敏感特性。根据研究需要,通过试验方法研究了这种大变形力敏元件的热、力敏感耦合特性。对制作的力敏元件进行了两种加载试验,一是固定拉伸应变下温度循环试验;二是变应变下温度循环试验。试验结果表明,恒定应变下,试样电阻随温度循环而循环,且呈现出电阻松弛现象;应变与温度同时变化时,电阻的变化主要受应变影响,温度影响相对较弱。     

致密砂岩油层改造压力作用下双筒液压封隔器弹塑性承载能力三维数值分析

采用三维弹塑性有限元法,对双筒液压封隔器在油层改造压裂液压力作用下的变形行为进行计算和分析,得到在给定的工作压力下封隔器心轴各处的应力分布和塑性应变分布.主要的结论有:(1)在给定的95 MPa(13 775 psi)的压力下,最大等效应力达到102 MPa(14 800 psi),远远超过初始塑性屈服极限,表明结构中部分材料点进入塑性变形状态.(2)等效塑性应变的最大值为1.6%,分布在螺纹沟槽的底部.穿压孔两侧有明显的塑性变形区.(3)当载荷达到额定工作压力95MPa(13 775 psi)的60%时,应力开始达到初始塑性屈服极限,塑性应变开始出现,其出现的区域部位处于螺纹沟槽底部,环向位置大致在2个穿压孔中间位置上.该数值分析结果可为封隔器液压承载能力的确定提供参考.     

插头座瞬时断电监测仪

插头座在振动、冲击、离心等机械力的效电路如图1。作用下,由于结构,材料及工艺等方面缺陷,可能发生瞬时的微观弹性变形或宏观的颤动,使接触电阻产生瞬时变化。当接触电阻的增加及持续时间超过一定数量时,就认为接触不可靠,这种情况相当于     

双酚A型聚碳酸酯快速拉伸过程的分子动力学模拟

本文采用用分子动力学方法研究了双酚A型聚碳酸酯的快速拉伸过程.采用COMPASS力场和NPT系综研究了应力应/变关系、能量/应变关系等.应力-应变曲线的研究结果显示,前"屈服点"和后"屈服点"分别为0.14和0.17,应变≤0.05为"弹性区域".0.14<ε_(xx)<1.05的区域为"塑性区域",ε_(xx)>1.05属于"硬化"区.能量-应力关系的研究结果显示,在应力-应变呈线性关系的"弹性区域",体系的总势能及各势能分量随应变增大发生不规则的波动.为了从能量的角度解释PBC-PC在外部拉伸条件下的应变情况,本文还研究了体系总能量与各能量分项,与应变的关系,对链结构与能量分项的关系进行了讨论.     

钢筋结构建筑不同结构点的抗震与变形监测

传统建筑结构抗震性能分析方法忽略了对建筑结构不同结构点的测量,导致传统方法无法有效监测到建筑结构的受力钢筋黏结应变、滞回曲线和延性系数,出现监测精度低问题。为此,提出强震冲击下建筑结构抗震性能及变形监测方法。分析建筑材料抗震性能,测量建筑结构不同结构点,采集建筑结构变形值,构建建筑结构变形模型。通过对回归平面以及变形状态的计算,完成强震冲击下建筑结构抗震性能及变形监测。实验结果表明,所提方法能够有效监测出建筑结构受力钢筋黏结应力、滞回曲线以及延性系数,且变形监测精度较高。     

三轴线加速度计E膜片弹性体应力应变解析法研究

基于E型膜片已设计出一种三轴线加速度计;此E型膜片的敏感弹性部分为圆环平膜片,对其应力应变特性的分析至关重要.考虑到E膜片的实际尺寸及测量时其变形较小,将E膜片变形作为薄板小挠度变形来对待,对z、x(y)各轴向加速度载荷az、ax(az)作用下,膜片的边界条件进行分析;并参考圆薄板轴对称/反轴对称变形的弹性曲面微分方程及通解,获得E膜片的应力应变解析解.     

无铅焊点蠕变电阻测试系统的研制

以Sn-3.5Ag焊料制作的截面积1 mm2的单个焊点试样为测试对象,基于电阻应变与裂纹生长等效模型,利用在线四探针法电阻测量技术,研制了焊点蠕变电阻测试系统.系统由测试仪、测试装置和上位机软件creep组成,实现微电阻、拉力、温度测量和测试数据的实时存储、实时应变曲线的绘制.测试结果表明:系统具有较高的稳定性,电阻测量最大相对误差为0.27%.在20-29MPa应力范围下,Sn-3.5Ag焊点试样的电阻应变-时间测试曲线清晰地展示了剪切蠕变行为的第Ⅱ,Ⅲ阶段,为观测无铅焊点剪切蠕变特性提供了一种高效、简捷的可选手段.     

基于FPGA的推进剂药柱应变测试装置研究

固体火箭发动机工作于发射过载状态下,位于燃烧室内的推进剂药柱因承受惯性力作用产生一定的形变。为测试推进剂药柱在发射过载状态下的轴向应变响应特性,针对发动机装药结构、材质的特殊性,研制了一种基于FPGA的推进剂药柱大应变存储测试装置,解决了该环境下传统应变电测系统应用于装药应变检测过程中呈现出的数据捕获率低、非线性误差大等问题。装置采用FPGA芯片搭建主控模块,集信号调理、触发采集、存储等功能于一体,可安装于发动机内进行发射过载试验,实时完成装药应变响应信息的快速采集与存储。试验后回收装置,通过上位机提取测试数据,处理和再现装药应变时间历程曲线。     

光纤光栅应变传感器温度补偿计算值的改进

温度补偿传统算法没有考虑光纤光栅应变传感器标定状态和实际测试状态的差别,在算法理论上存在不足。为解决这一问题,分析了测试状态下传感器的约束变形特征及温度影响,提出了温度补偿改进算法。通过对改进算法和传统算法的比较分析以及混凝土试块应变测试试验,验证了算法的正确性。理论分析表明,改进算法体现了传感器本身的线膨胀系数和被测结构线膨胀系数的差别所带来的影响,理论上更合理。混凝土试块应变测试试验结果表明,利用改进算法得到的实测应变误差小于4με,而利用传统算法得到的实测应变大于8με。改进算法理论正确,计算结果精度更高,具有工程实用性。     

预制裂纹砂岩样力学特性与能量演化规律研究

目前单条和多条预制裂纹岩样的强度与裂纹扩展规律的研究主要针对小尺度预制裂纹岩样,而在实际工程实践中岩体地质构造尺度与产状均较大,相较于完整岩体,其受采动影响后的破碎程度与动力灾害发生的可能性均较大。针对该问题,开展了完整细砂岩岩样及预制大尺度裂纹岩样的单轴压缩试验。在分析完整岩样及预制裂纹岩样基本力学性质的基础上,获取了岩样应力-应变峰前各能量指标(总应变能、弹性应变能及耗散应变能)演化机制,揭示了岩样变形破坏全过程中预制裂纹倾角对能量密度的影响。研究结果表明:(1)随着预制裂纹倾角增大,岩样的峰值强度与峰值应变均减小,岩样由拉伸劈裂破坏向剪切滑移破坏转变;(2)对应岩样应力-应变的弹性阶段与塑性阶段,预制裂纹岩样分别出现了加速储能期与急剧耗能期,且随着预制裂纹倾角增大,岩样耗散应变能占比与盈余应变能占比均增大,说明岩样发生动力弹射破坏能力增强,岩样破碎,而完整岩样能量演化较为平缓。由研究结果指出,在实际工程中,当揭露大尺度、大倾角缺陷(断层、节理等地质构造)时,不仅要防治缺陷周边岩体的破碎,还要时刻监测缺陷周边的能量变化,降低岩体结构性冲击危险性。