基于动态应变表征220kV空心复合绝缘子机械特性的研究

以220kV空心复合绝缘子作为试样,利用动态电阻应变仪研究空心复合绝缘子不同位置区域的最大应变和残余应变规律。试验结果表明弯曲负荷下空心复合绝缘子缠绕管受拉侧和受压侧最大应变区域都出现在离下端部附件上边缘距离45 mm处附近,这与GB/T 21429—2008(IEC 61462:1998,MOD)中应变片的粘贴位置一般推荐在离其距离30 mm稍有不同,且下端部附件对试样底部区域的影响也不尽相同,随着离下端部附件上边缘距离的增加,受拉侧受端部附件影响依次从强到弱,而受压侧依次为弱-强-弱,两侧都在距离其约45 mm处影响最小。在弯曲负荷4.5×MML(最大机械负荷)之前,不同粘贴位置区域的残余应变与最大应变百分比都小于2.5%,处在可逆的弹性阶段;空心复合绝缘子缠绕管受拉侧和受压侧的弯曲负荷与应变曲线尾部走势略有不同,具体表现在受拉侧曲线斜率逐渐增加,而受压侧曲线斜率逐渐减小,以致最后管壁两侧断裂损坏现象也不尽相同。     

静动应力下正常固结黏土循环特性研究

利用动三轴仪对天津正常固结饱和黏土进行循环剪切试验,重点研究静偏应力与动应力组合作用下土体动变形、动弹性模量及动孔压的变化规律。结果表明静偏应力对黏土循环特性影响显著。静偏应力为0时,土体产生拉应变,其随动应力增加不断增大,量级为10-3。静偏应力大于0时,土体产生压应变,此时若动静应力比小于1,压应变随动应力增加不断增大;若动静应力比大于1,压应变不断减小。相同静偏应力下,动弹性模量随动应力增加不断减小;相同动应力下,动弹性模量随静偏应力增加不断减小,且土体更易发生应变软化。静偏应力为0或为拉时,动孔压在-1~1 kPa范围波动。     

高压瓷绝缘子的强度与瓷件尺寸的关系

瓷棒的三点弯曲试验和实心及空心绝缘子的悬臂弯曲试验的破坏应力表明,随着绝缘子直径增大,开始时破坏应力急剧下降,当绝缘子具有较大直径时,破坏应力趋近一定值.对于采用悬臂弯曲试验的不同尺寸高压绝缘子,提出了一种新的计算平均韦伯尔系数的方法,求得其具有代表性的值为7.     

应力主轴旋转的交通荷载下软粘土特性试验

以交通荷载作用下的地基土为研究对象,基于空心圆柱仪(HCA)加载特点,研究饱和软粘土在不同围压条件下,主应力轴旋转的复杂应力状态下的试验特性。研究表明:在循环加载过程中,以轴向应变εz和径向应变εr为主,扭剪应变γzθ和切向应变εθ次之;轴向应变表现为较明显的压缩应变,径向应变表现为较明显的拉伸应变;相同频率与动应力水平相当条件下,循环加载过程中,围压越大,累积轴向应变、累积径向应变、累积孔压的增长均越小,且各自随振次的增长率也均越小。     

硫酸盐干湿循环下ECC的轴压力学行为

针对干湿循环作用下高延性水泥基材料(ECC)的硫酸盐侵蚀问题,开展了不同侵蚀周期下ECC小尺寸圆柱体试件的单轴压缩试验,从轴压应力-应变曲线、轴压强度、峰值应变、弹性模量和泊松比等多重力学指标的角度研究了受蚀ECC的轴压力学行为.结果表明:侵蚀初期的材料峰值轴向应变逐渐提高,侵蚀后期小幅降低,而径向应变呈先减小后增大趋势;硫酸盐干湿循环作用不会对ECC压应力-应变曲线的初始线性段产生影响,而对曲线的非线性上升段和应力下降段影响显著;随侵蚀周期延长,ECC抗压强度大幅提高,但基材强度未见明显增长;应力下降段中,受侵蚀ECC的应力陡降特征明显区别于侵蚀前ECC的平缓下降;在本文研究的周期范围内,未见硫酸盐侵蚀对ECC弹性模量和泊松比的劣化作用.     

220kV空心瓷绝缘子下端开裂缺陷的探讨

瓷件下端开裂是造成220kV空心瓷绝缘子烧成过程中报废的最主要缺陷之一。生产实践表明,在满足产品设计要求的前提下,尽量减少台阶的高度,可减少因收缩不同在台阶与主体结合部位产生的轴向剪切应力,有效地解决了下端开裂问题,使空心瓷绝缘子的瓷检合格率提高到92%以上。     

应力–冻融耦合作用下砂岩变形与损伤特征研究

寒冷地区工程岩体承受应力和冻融循环的共同作用。在长期应力–冻融耦合作用下,岩石力学性能会产生显著弱化,造成工程岩体灾害。为了研究应力–冻融耦合作用下砂岩的变形和宏细观损伤特征,首先采用砂岩试样开展冻融循环试验,研究无应力作用下砂岩冻融循环过程中的冻融变形规律。然后提出一种基于颗粒流和颗粒膨胀的岩石冻融循环数值模拟方法,并采用该方法开展应力作用下岩石冻融循环数值模拟,研究轴向应力作用下岩石冻融过程中的变形和破裂演化规律。研究结果表明：无轴向应力时,随着冻融循环次数的增大,砂岩的轴向和径向应变先增大后基本保持不变;冻融循环过程中砂岩试样轴向和径向应变存在显著差异,试样径向应变大于轴向应变,砂岩试样轴向和径向应变的差异随着冻融循环次数的增多先增大后减小;轴向应力不为0时,试样轴向应变随冻融循环次数的增大逐渐减小,径向应变随冻融循环次数的增大逐渐增大;在冻胀力作用下,试样表面附近的裂纹密度大于试样内部的裂纹密度;冻融循环过程中,轴向应力会抑制裂纹沿与试样轴线夹角较大的方向起裂和扩展;冻融循环过程中,试样内的破坏以拉伸破坏为主;基于颗粒流和颗粒膨胀的数值模拟方法能够较好的模拟冻融循环过程中砂岩的...     

弯曲应力状态下Si3N4材料的力学特征

本文研究了陶瓷材料在纯弯曲应力状态下的受拉区和受压区的变形,和弹性模量及泊松比的差异。实验采用四点弯曲、样条上下表面贴正交应变片的方法。结果表明陶瓷材料在弯曲时的拉弹性模量大于压弹性模量,拉泊松比小于压泊松比,而且这种差异随着应力的增加而增加。文中导出了中性层的位置。对于精细陶瓷,当忽略拉、压弹性模量的差异,按传统方法计算弯曲强度的误差不大于5%。     

不同应变速率下混凝土劈拉性能试验研究

对尺寸为φ150 mm×150 mm圆柱体混凝土试件在不同加载方式(轴向加载、径向加载)、不同应变速率(10~(-5),10~(-4),10~(-3),10~(-2)s~(-1))下进行劈拉试验。分析混凝土力学性能随应变速率变化的规律,结果表明:混凝土劈拉强度随着应变速率的增大而增大;径向加载时,混凝土的劈拉强度比轴向加载时混凝土的劈拉强度高;轴向加载时混凝土的劈拉强度对应变速率更为敏感,混凝土的动态劈拉强度与应变速率的对数呈近似线性关系;混凝土吸能能力随着应变速率的增大而增大;轴向加载时,混凝土的吸能能力对应变率更敏感;与理论对比分析,径向加载曲线拟合精度更高,更符合实际受力情况;通过试验验证,发现改进的Mazars模型能很好地描述混凝土劈拉本构关系。     

应力路径对饱和黄土孔压的影响研究

利用SLB-1型应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪,对陕西杨凌Q3饱和黄土进行了常规三轴压缩、减压三轴压缩和等p应力路径的各向等压固结不排水三轴试验,探讨和分析了应力路径对饱和黄土孔隙压力的影响,试验结果表明:不同应力路径作用下,饱和黄土的孔隙压力随着轴向应变的增大而不断增大;当土体的轴向应变较小时,孔隙压力基本上不受初始固结围压的影响,而当轴向应变超过5%之后,饱和黄土所受的初始固结围压越大,主应力差越大,其孔隙压力也会越大。     

供热管道应力分布式实时监测方法与原型试验

为了定量评估供热管道的结构安全,提出一种基于分布式光纤传感器的供热管道应力状态实时监测方法,介绍监测系统的实施方案。根据管道弯曲变形、热膨胀变形的力学机理及其与弯曲应力、轴向压应力的作用关系,建立利用应变监测数据提取轴向名义应变、轴向压应变,进而量化供热管道应力状态的理论基础。利用某直埋供热热水管段进行原型试验,对方法的有效性进行检验。原型试验表明:监测系统可实时获得工作管纵向应变曲线,提取轴向名义应变,实现供热管道锚固段、过渡段的识别。利用纵向应变、轴向名义应变以及运行温度、内压的监测数据,可以定量获得工作管弯曲应力、轴向压应力及环向应力。对监测数据的分析发现,当量应力的最大值可能出现在过渡段内,与工作管弯曲应力的分布有关。根据监测结果可实时评估供热管道结构安全,根据当前状态修正管道运行参数,弥补了现有监测手段难以真实反映供热管道应力状态的缺陷。     

金属薄壁圆柱壳轴压试验研究

对在轴压作用下充液的金属薄壁圆柱壳屈曲前沿柱壳不同高度的轴向和径向应变以及上端液体的内压变化进行了研究,找出了轴向和径向应变的变化规律,试验发现：轴压和内压基本呈线性规律;径向应变变化以中点上下基本对称,轴向应变变化大致呈均匀分布。     

深部开挖洞室围岩分层断裂破坏机制 模型试验研究

根据对深部岩体的地应力特征分析和对洞室围岩受力变形特点的分析,提出深部开挖洞室围岩分层断裂破坏机制:由于深部开挖工程中岩体地应力数值较大,且最大地应力方向可能与洞室轴线平行,从而使洞室围岩在较大的轴向压应力作用下产生较大的朝洞内的膨胀变形,并在围岩内产生较大的径向拉应变.该拉应变的分布特征是在洞壁处较小,在介质内较大,当洞壁介质内的拉应变值达到其极限值时,那里的围岩便发生断裂,这种断裂可以产生一层或多层,决定于轴向压应力数值的大小.上述认识采用洞室模型试验结果作了验证.研究结果不仅对民用深部开挖工程具有重大指导意义,对国防工程中的某些方面,如导弹发射井等也有重要启示作用.     

空心复合绝缘子疲劳负荷下的破坏特性

空心复合绝缘子是高压电器的重要外绝缘部件,同时承受机电热等多种应力.空心复合绝缘子的长期疲劳性能对配套主机设备安全运行意义重大,但相关研究很少.以500 kV典型规格的空心复合绝缘子为试验对象,分别进行了2组有无1000次弯曲疲劳对比试验,研究了不同弯曲负荷下的端部连接结构破坏形式.试验数据表明,两组试验的最终弯曲破坏...     

抗裂圆环的干缩应力分析 Ⅵ.不均匀干燥时钢芯壁厚的影响及抗裂性能判据

在弹性力学基本方程的基础上,研究了不均匀干燥时钢芯壁厚对径向位移分布、径向应变分布、环向应变分布、径向应力分布和环向应力分布的影响规律,并将其结果与均匀干燥情况进行了比较。通过比较发现,当钢芯壁厚较薄时,不均匀干燥时的最大环向拉应力大于均匀干燥时的最大环向拉应力;当钢芯壁厚较厚时,不均匀干燥时的最大环向拉应力小于均匀干燥时的最大环向拉应力。临界钢芯厚度随水泥基材料弹性模量的增大而增大。     

HPFRCC常规三轴受压强度和变形特性

通过常规三轴受压强度和变形特性试验,研究了围压以及PVA纤维掺量对高性能PVA纤维增强水泥基复合材料(HPFRCC)受压性能的影响.结果表明:随着围压的增加,HPFRCC的轴向极限抗压强度以及峰值应变均显著提高;PVA纤维掺量对HPFRCC抗压强度的影响较小,在低围压受力状态下使用PVA纤维增强HPFRCC要比在高围压受力状态下更能发挥纤维的增强阻裂作用,而且PVA纤维掺量对应力-应变曲线下降段也有一定影响.根据试验数据建立了HPFRCC的轴向极限抗压强度、轴向峰值应变与围压之间的关系.     

35kV支柱瓷绝缘子机械性能研究

高压支柱瓷绝缘子是发电厂和变电站常用电气设备之一,其质量直接影响着电网安全运行。支柱瓷绝缘子主要对刀闸支柱和硬管母线起机械支撑和绝缘作用,弯曲破坏负荷和扭转破坏负荷是支柱绝缘子重要的性能指标。以35 k V支柱瓷绝缘子为样品,对绝缘子样品进行弯曲破坏验、扭转破坏试验和冻融循环试验以及瓷柱的微观结构分析。试验结果表明:支柱瓷绝缘子扭转破坏负荷和弯曲破坏负荷试验后,发生断裂的瓷柱断面位置和形状有明显的不同;冻融循环试验后支柱瓷绝缘子的扭转破坏负荷未见明显变化,而弯曲破坏负荷明显降低;通过XRD图谱发现,试品支柱绝缘子的瓷柱材料为硅质瓷; SEM测试结果发现瓷柱中有较多的分布不均的带状气孔,气孔的形状和数量不仅影响绝缘子的机械性能,还与其抗温度变化的性能有一定的相关性。     

受压瓷绝缘子的强度与瓷件尺寸的关系

内部受压空心绝缘子的破坏圆周应力可用有限元分析计算.前文已叙述了用破坏应力和不同尺寸绝缘子的受应力体积来计算韦伯尔系数的新方法.发现破坏应力和前文从瓷棒的三点弯曲和绝缘子的悬臂弯曲试验所得到的破坏应力都遵循通用韦伯尔方程式的应力—体积关系.结果表明,韦伯尔系数7.0和单位体积强度12MPa/m~3是实验用上釉硅质瓷的典型值.     

复杂应力路径下含瓦斯煤渗透性变化规律研究

 通过含瓦斯煤渗透特性试验研究,系统分析复杂应力路径下含瓦斯煤渗透性的变化规律,建立含瓦斯煤渗透率与轴向压力、围压、瓦斯压力、围压升降、全应力–应变过程等之间的定性与定量关系,深入探讨各种不同应力路径下含瓦斯煤渗透性的控制机制和变化规律。结果表明,应力路径对含瓦斯煤的渗透率有重要影响：(1) 含瓦斯煤渗透率随着轴向压力和围压的增大而减小,随瓦斯压力的增大而增大。(2) 含瓦斯煤渗透率与轴向压力、围压和瓦斯压力均呈指数关系变化。(3) 围压升、降过程中,含瓦斯煤渗透率会受到一定程度的损害,其损害程度可以用最大渗透率损害率和渗透率损害率来表征。同时,三维压缩条件下含瓦斯煤会发生二次密实效应。(4) 三轴压缩下全应力–应变试验过程中,含瓦斯煤的渗透率呈“V”字型变化趋势;渗透率随煤样的应变先减小后增大,然后达到最大值,并且渗透率的增幅小于其减幅。     

双向循环荷载下饱和软黏土变形特性的试验研究

利用GDS双向振动仪进行不排水三轴试验。循环荷载分别被简化成单向(轴向)正弦波和双向(轴向和径向)正弦波形式。对比研究径向振动对萧山软黏土变形特性和循环强度的影响;给出不同轴向循环应力幅值和不同径向循环应力比(径向应力幅值与轴向应力幅值之比)情况下的轴向应力-振次曲线。研究表明:在变形发展初期,不同径向循环应力比的应变曲线比较接近;随着应变的增大,应变曲线之间的差别越来越大;且径向循环应力比越大,轴向应变发展越快;轴向循环应力越大,不同径向循环应力比的应变曲线之间的差异越大;将5%定义为破坏应变,给出不同径向循环应力比的动强度曲线;双向循环荷载作用下的循环强度曲线要比单向循环荷载作用下的曲线低,但是,当径向循环应力比超过0.5时,不同循环强度曲线之间的差别非常小;径向循环应力对最小极限循环强度的影响非常小,因此双向循环荷载作用下的最小极限循环强度值可以用单向循环荷载作用下的结果代替。