土工结构安全系数定义及相应计算方法讨论

以地基承载力、土坡稳定等常见土工结构问题为例,讨论土工结构安全系数的两种不同定义,一是极限 荷载与容许荷载之比,一是已有强度参数与保持稳定所需强度参数之比。分析表明,前一定义仅对某些结构适用, 而后一定义原则上可用于各种结构,具体选用要看结构及其所处环境的情况。当两种定义均适用时,允许安全系 数的取值可有较大差别,具体设计时应予注意。此外,还对两种安全系数的计算方法进行了讨论,包括滑移线法、极限平衡法、极限分析法等传统方法以及近年来应用日趋广泛的弹塑性有限元法、有限元极限分析法等,对各类 方法的优缺点及应用时需注意的问题给出自己的看法。     

基于坡面卸荷的土质边坡应力状态及稳定性分析

边坡稳定性分析中极限平衡法难以考虑土体应力状态,坡体滑面应力计算又长期停留在数值方法上。为解决这一问题,提出坡面卸荷应力等效思路,将坡面按半无限边界考虑后利用弹性理论求解坡体应力,并根据滑面应力进行稳定性安全系数计算,最后结合多个算例将潜在滑动面位置、滑面应力分布、安全系数与已有理论进行比较。研究结果表明:坡面卸荷应力等效思路概念清晰,符合边坡受力特征,且通过该思路求得的滑面应力与有限元分计算结果基本一致,搜索得到的潜在滑动面位置,以及对应的稳定性安全系数与有限元强度折减法、极限平衡法计算结果十分接近。此外,该计算方法还能有效与支护结构预应力结合,体现预应力的加固作用。     

顶部自由、底部嵌固桩的稳定性分析

用能量法对顶部自由、底部嵌固桩在顶部集中荷载和桩侧摩阻力作用下的竖向稳定性问题进行了研究。对于部分埋置于Winkler地基中的桩,首先建立了桩的受力模型,根据边界条件给出了桩的挠曲函数,导出了系统总势能的表达式;然后根据最小势能原理推导了求解失稳问题的计算公式,用数值方法求得了桩的临界长细比()的数值解,通过对数值解的分析,最后得到了简捷易用的近似计算公式;最后给出了算例,计算表明：地基的抗力对有重要影响,当地基的抗力较大时,桩侧摩阻力对影响甚小。     

不同地基下的隧道弃渣填料高路堤稳定性数值分析

为了研究不同地基下的高路堤边坡稳定性影响因素，采用极限平衡法，针对不同填方高度、坡比及原地基坡度进行了分析，平坦地基上边坡安全系数与坡比成反比例关系，与路堤高度成正比例关系，硬质斜坡地基上随着地基坡度的变大安全系数逐渐减小。     

压弯钢构件火灾下的极限稳定性分析

为考虑温度对材料性质的影响以及不同的温度载荷效应,基于有限积分法建立了压弯钢构件火灾下的非线性分析格式;在此基础上,利用杆件分析法考虑了钢构件火灾下的几何效应,就初始缺陷等因素对构件极限的影响进行了分析,探讨了反映火灾下钢构件响应机制的温度与变形等相关变量之间的关系。本文方法与试验进行了比较,计算结果验证了方法的有效性。     

重型立辊轧机滑架传动系统稳定性分析及对策

舞钢第一轧钢厂重型立辊轧机滑架传动系统,运行稳定性差,故障率高,一定程度上影响着轧钢的板型控制精度,甚至出现设备事故。通过分析其传动系统存在的问题,提出措施,消除影响传动系统稳定性的本质原因,延长了设备的使用周期,设备可靠性得到了提高,保证了整个传动系统的稳定性。     

某大型真空容器结构稳定性分析与试验评价

真空容器广泛应用于航空航天领域,其结构稳定性是考核设计的重要指标。针对复杂异形真空容器规则设计的不确定性及仿真评估的准确性缺陷,本文构建了某大型真空容器模型,在工艺设备质量、0.1 MPa外压力和重力条件下分析了容器应力、位移和屈曲指标。组建了一套由应变、位移、压力测试组成的真空容器结构稳定性测试系统,采用分段、连续两种抽真空模式,获取了经典测点的应力、位移试验数据,提出了针对大型真空容器结构稳定性试验评价方法。结果发现：能够有效的验证真空容器前期的设计计算和有限元仿真的准确性。该方法为提高仿真准确性提供了优化方向,有助于真空容器研制及验收工作。     

四川凉山州某滑坡稳定性评价及防治建议

该文以四川凉山州某滑坡为研究对象,经过野外勘察、工程地质测绘、勘探工程等一系列调查后,查明了该滑坡地区的岩性、地貌和水文地质条件,采用极限平衡法反演了滑带土的强度指标,对滑坡进行稳定性评价,结果表明,该滑坡在自然状态下处于稳定状态,暴雨工况下处于欠稳定的状态,滑坡处于蠕变阶段,如果遇到暴雨天气可能会对当地居民造成威胁,为了保障人民生命财产安全,基于滑坡稳定性的结果,为滑坡防治提出建议和相应措施。     

强夯动荷载作用方向对黄土边坡稳定性的影响分析

为进一步研究强夯对周边黄土边坡稳定性的影响,采用极限平衡圆弧条分法对强夯作用下的边坡安全系数进行推导计算。结合工程实例,使用TC-4850爆破测振仪对现场监测点进行加速度测试。考虑高程差和测点距离的共同影响,采用MATLAB编程对现场数据进行多元回归分析,求出强夯作用下边坡质点振动加速度解析式。在求得最小安全系数的基础上,研究不同强夯动荷载方向对黄土边坡稳定性的影响。研究结果表明：在相同荷载作用下,强夯动荷载方向与水平轴正方向夹角为0°、45°、60°、270°、315°、330°、360°时,安全系数均小于等于1.00,且随着拟静力系数不断增大,安全系数越来越小。强夯动荷载方向与水平轴正方向夹角为90°、135°、150°、180°、225°、240°时,安全系数均大于1.05。随着拟静力系数不断增大,安全系数也随之增大。该方法简单易行,便于计算,可用于黄土边坡实际工程。     

高速静压内置式电主轴系统稳定性分析及优化

针对高效精密机床电主轴系统的高速化,讨论液体静压主轴系统失稳机理,并对高速静压内置式电主轴系统进行稳定性分析;提出基于遗传算法的电主轴系统稳定性优化方法。以系统稳定性评价指标为优化目标、电主轴系统轴向尺寸参数为设计变量,采用高效微型遗传算法实现电主轴系统稳定性优化。该方法既能高效解决增强轴系稳定性优化问题,又可避免复杂结构参数修改;通过某高速磨床静压内置式电主轴系统稳定性分析及优化对该方法进行验证。结果表明,稳定性分析及优化后系统稳定性得到明显提高。     

模型试验及数值模拟下尾矿库溃坝尾砂流演变预测

尾矿库溃坝所产生的尾砂流类似于地质灾害中的泥石流,具有发展迅速、破坏性强、影响范围广和预警时间不足等特点,研究溃坝尾砂流的演变规律及其影响范围对防灾减灾具有重要的意义。该研究利用RAMMS碎屑流软件建立了数值三维模型进行数值仿真溃坝模拟,通过物理模型(1∶150)试验研究了溃坝的尾砂流对下游的演变进程和影响范围,并将其试验数据与数值计算结果对比分析,验证了数值模拟在溃坝仿真上的可靠性和有效性。结果表明:以漫顶水流到达拦砂坝底开始计时,尾矿坝溃坝9 min尾砂流开始冲击距尾矿坝0.7 km处的下游村庄;随着溃坝的持续,溃坝泥砂淤积逐步加深,水位继续升高,并在18 min对下游造成全面淹没,影响范围达0.558 km ²,库内尾砂的溃泄总量可达1.3×10⁷ m ³。建议在尾矿库的设计、管理和风险评估过程中,结合潜在的危险范围,合理的增加防灾减灾的措施。     

模型试验及数值模拟下尾矿库溃坝尾砂流演变预测

尾矿库溃坝所产生的尾砂流类似于地质灾害中的泥石流,具有发展迅速、破坏性强、影响范围广和预警时间不足等特点,研究溃坝尾砂流的演变规律及其影响范围对防灾减灾具有重要的意义。该研究利用RAMMS碎屑流软件建立了数值三维模型进行数值仿真溃坝模拟,通过物理模型(1∶150)试验研究了溃坝的尾砂流对下游的演变进程和影响范围,并将其试验数据与数值计算结果对比分析,验证了数值模拟在溃坝仿真上的可靠性和有效性。结果表明:以漫顶水流到达拦砂坝底开始计时,尾矿坝溃坝9 min尾砂流开始冲击距尾矿坝0.7 km处的下游村庄;随着溃坝的持续,溃坝泥砂淤积逐步加深,水位继续升高,并在18 min对下游造成全面淹没,影响范围达0.558 km ²,库内尾砂的溃泄总量可达1.3×10⁷ m ³。建议在尾矿库的设计、管理和风险评估过程中,结合潜在的危险范围,合理的增加防灾减灾的措施。     

爆破振动对临近尾矿坝的安全影响分析

为了探求采场爆破对临近尾矿库坝体稳定性的影响程度,进行了4次不同爆破参数采场爆破实验,并对爆破实验的振动影响进行监测。采用萨道夫斯基爆破振动经验公式计算爆破振动速度,为了得到更准确、更可靠的k、α值,对监测数据进行线性拟合,变换出适合该矿的萨道夫斯基爆破振动公式;根据该公式对不同振动速度控制标准下的起爆炸药量和最小安全距离关系进行了预测,对不同振动速度控制标准下的安全距离与允许最大起爆药量进行了估算。研究结果对矿山露天爆破最大药量和安全距离的选取具有一定的现场指导意义。     

温度循环条件下粉土质砂的物理力学特征研究

为研究夏季极端高温天气对粉土质砂物理力学性质的影响,以重庆市某边坡土体为研究对象,通过室内试验模拟分析在夏季高温条件下日间暴晒,土温升高;夜间冷却,土温降低的循环过程对粉土质砂的力学特征的影响。试验结果表明:经过多次温度循环作用土样的含水率与密度不断下降;土样内聚力随温度循环次数升高;土样的内摩擦角基本保持稳定,不会随温度循环产生明显变化。当温度循环达到18次以后土样密度下降速度变快,而内聚力达到最大并开始保持稳定。在升温-冷却循环条件下土样抗剪强度增大,这主要是由内聚力增大所导致,因此内聚力是对温度循坏最为敏感的抗剪强度指标。试验结论为进一步研究温度循环对粘性土物理力学特征的影响和极端高温气候条件下的岩土工程设计施工提供重要参考。     

Vetiver–polypropylene composites: Physical and mechanical properties

Injection molded vetiver–polypropylene (PP) composites at various ratios of vetiver content and vetiver length were prepared. When compared to PP, vetiver–PP composites exhibited higher tensile strength and Young’s modulus but lower elongation at break and impact strength. An increase in vetiver content led to an increase in viscosity, heat distortion temperature, crystallization temperature, and Young’s modulus of the composites. On the other hand, the decomposition temperature, tensile strength, elongation at break, and impact strength decreased with increasing vetiver content. The chemical treatment of the vetiver grass improved the mechanical properties of the composites.     

Physical, chemical, and mechanical properties of nanostructured materials

Nanocrystalline materials have special physical, chemical, and mechanical properties. To a significant extent, these properties are attributed to a high density of grain boundaries and other defects in nanocrystalline compounds. We study the microstructure and mechanical properties of nanomaterials (Al, Al-alloys, Cu, Ni, Ti, and stainless steel) and nanocomposites (Al₂O₃/Ni-P) by the methods of transparent and scanning electron microscopy, X-ray diffraction analysis, and microhardness and tensile tests. The experimental methods include the procedures of measuring the electric and corrosion resistances. The materials are prepared by using contemporary methods, namely, by hydrostatic extrusion (nanometals) and by sintering ceramic powders covered with Ni-P nanoparticles under high pressure by using the procedure of nonelectric chemical metallization (Al₂O₃/Ni-P nanocomposites). Published in Fizyko-Khimichna Mekhanika Materialiv, Vol. 42, No. 1, pp. 82–89, January–February, 2006.     

Injection-moulded sepiolite-filled polypropylene: mechanical properties and dimensional stability

Sepiolite, a clay mineral, has been compounded with polypropylene to produce a range of materials with filler contents 10, 25 and 40 wt%. The compounds have been found to process easily by injection-moulding and their mechanical properties have been measured in this form after various ageing treatments including storage at low temperature, and annealing. Although their mechanical properties and shrinkage behaviour are slightly inferior to those of equivalent compounds in which talc is used as a filler, they appear to have better dimensional stability at elevated temperatures and this, coupled with the low cost of sepiolite, indicates that this material has commercial potential.     

滑动型三维隔震装置双向加载试验及力学性能相关性分析

介绍一种滑动型三维隔震装置,提出考虑参数影响性的滞回模型,并给出装置承载变形相关性公式.对滑动型三维隔震模型装置进行双向加载试验,得到不同加载工况下装置的滞回性能,并与单向加载试验结果进行对比分析.试验结果表明:滑动型三维隔震装置实现了竖向与水平向性能的解耦,双向加载结果与单向加载结果接近,可实现良好的耗能效果.进一步...     

Physical and mechanical properties of injection-molded wood powder thermoplastic composites

In the last decades, filler-reinforced thermoplastics especially natural filler-reinforced plastics have been frequently used to improve the physical and thermal properties of polymer materials in plastic industry due to their low density, fully degradable, helpful to reduce the CO₂ emission, free from health hazard and low cost. At current study, wood powder/polypropylene composites (wood/PP) with different filler contents were molded by injection molding process to investigate the effect of filler content on the physical and mechanical properties of the composites. Additionally, the comparison of physical and mechanical properties between talc/PP (which has been widely used in the automotive products) and wood/PP has been carried out based on the tensile, bending, Izod impact tests and the scanning electron microscope observation on the fracture surfaces. Results showed that the highest mechanical property of wood/PP was determined at 30?wt.% wood content. More interesting is that, at the same composite density up to 30?wt.%, the mechanical property of wood/PP was much higher than that of talc/PP. Theoretically, Nielsen equation is often used to predict the elastic modulus of filler reinforced plastics, and in this study, the predicted values were in good agreement with experimental values up to 30?wt.%, after that, they were higher to the experimental values of wood/PP composite. It is considered that is due to the discounted of the distribution and orientation of the filler in the matrix in Nielsen equation.