接触面弹塑性损伤模型在面板堆石坝应力变形分析中的应用

本文建立粗粒土与结构接触面弹塑性损伤模型及其数值格式，可以较好地描述垫层料等粗粒土与结构接触面的静动力学特性；编制程序，模拟接触面试验结果，采用不同接触面模型及参数对某高面板堆石坝的应力变形进行三维有限元分析。面板与垫层料接触面的本构模型及参数对面板应力变形影响很大，接触面弹塑性损伤模型及其数值格式适用于面板堆石坝的应力变形分析，不仅能够较为合理全面地描述土与结构接触面的体应力应变关系、剪应力应变关系及其耦合力学特性，而且还能模拟混凝土面板和垫层土接触面之间的滑移和脱开的不连续性。     

钙质结核土分形特性及表观特征研究

钙质结核土是由含有细粒的粘性土和粗颗粒的钙质结核组成的典型二相粒度土,钙质结核土的粒径分布规律目前尚无全面的系统的研究。以江苏宿迁地区钙质结合土为研究对象,进行了颗粒分析试验,基于分形理论,研究了钙质结核土粒径分布和粒径分形特性,对其分布规律进行了深入分析,并且对钙质结核的表观特征进行了细观研究。通过三维扫描技术,得到结核球形度与粒径具有一定的负相关性,球形度能够较好的评价结核的磨圆特征,其与结核粒径之间的关系可用于随机重构颗粒的细观特征研究。     

堆石料动力变形特性的尺寸效应研究

开展了反应堆石料尺寸效应的大、中型动三轴试验研究,分析了试样尺寸与堆石料剪切模量和阻尼比的变化关系.基于动三轴试验成果进行了反映堆石料尺寸效应的细观数值模拟研究.首先分析了细观参数对数值模拟结果的影响,得出了细观剪切模量、细观泊松比和细观摩擦系数与试样宏观动剪切模量和阻尼比的变化关系.其次进行了不同试样尺寸的堆石料细观数值模拟研究.数值模拟过程中不同试样尺寸采用的试验级配采用相似级配法进行制备,试验过程中控制试样的孔隙率相等.根据细观参数与颗粒直径之间的变化关系,通过数值模拟分析得出了试样最大动剪切模量和阻尼比随颗粒最大直径的变化的规律,建立了反映堆石料尺寸效应的最大动剪切模量计算公式.     

排水沥青混合料细观有限元数值模型研究

针对排水沥青混合料细观有限元数值模型构建过程中的若干问题,以排水沥青混合料为研究对象,利用 CT 图像扫描技术、数字图像处理技术和有限元数值模拟技术,构建排水沥青混合料细观有限元模型,并给出了二维颗粒多边形简化、三维颗粒多面体简化、混合料网格划分及优化等问题的解决策略,结合具体沥青混合料试件,验证了该细观数值模型的有效性.以此为基础,从细观角度深入分析排水沥青混合料的组成,为研究排水沥青路面细观结构特性与宏观特性之间的关系做铺垫.     

新拌RCC单轴压缩试验的PFC模拟及细观参数反演

为从细观角度研究碾压混凝土(RCC)坝料的压实机理,需确定被压RCC的细观参数,本文通过颗粒流程序(Particle Flow Code,PFC)模拟新拌RCC单轴压缩试验来反演细观参数。首先,为真实模拟实际RCC的配比和骨料级配,提出了基于筛分统计的各级颗粒数目确定方法,并采用三维扫描技术进行不规则骨料的精细建模;接着,提出了新拌RCC单轴压缩的PFC模拟方法,并建立了代替复杂PFC正分析过程的BP神经网络;最后,以单轴压缩物理试验的应力应变曲线作为标定目标,提出了基于自适应差分进化算法的参数反演方法。实例表明,反演的参数经PFC模拟所得压缩曲线与物理试验曲线吻合较好。本文所建PFC模型及反演的细观参数可为进一步研究RCC的振动压实过程与层间结合的细观机理提供基础。     

混凝土材料破坏过程的二维离散元模拟

采用数值方法研究混凝土材料的破坏过程.用颗粒流程序PFC2D对混凝土试件单轴压缩破坏全过程进行模拟.采用PFC2D颗粒流程序中接触本构模型,并选择平行粘结模型用以模拟混凝土材料的强度特征.分析了数值试验中的应力一应变曲线以及体积应变的变化规律,讨论了应力.应变曲线下降段以及两倍峰值应变时试件的破坏特征,详细分析了颗粒尺寸、颗粒数目等细观参数对模拟结果的影响,从而为确定数值模型合理的颗粒数目和尺寸提供依据.同时把数值模拟结果与试验结果进行对比分析.结果表明,基于离散元法的混凝土材料破坏模拟具有显著的优点,可以真实地模拟裂纹的生成、扩展以及破坏的全过程.     

土工织物反滤系统土体结构稳定性模拟试验研究

通过土颗粒成拱结构的模拟试验和细粒土结构稳定性反滤试验,对土颗粒成拱结构的稳定情况及满足保土条件下滤层孔径的上限进行分析,对反滤系统的极限保土状态进行了研究。玻璃球和不同级配砾石在不同开孔形状、大小及开孔数量的滤层上进行的系列模拟试验以及粉土的反滤试验研究表明,由于被保护颗粒成拱作用,在相对较大孔径滤层上的土体也能保持较好的结构稳定性。研究结果可为反滤设计中使用较大孔径的土工织物滤层以减少淤堵提供参考依据。     

土与水工结构接触面模型研究

为了研究土与混凝土接触面的力学性质,对其剪切过程中应力应变曲线的数学模型进行分析。把接触面结构势能分为摩擦势能和粘聚势能两部分,从能量耗散的角度分析接触面剪切破坏机理。从数学特征方程的角度揭示传统双曲线模型的缺陷。根据能量耗散假定,建立接触面应力应变新模型,并给出实验数据的拟合参数。根据库伦准则,推导接触面剪切模量的表达式;根据土与混凝土接触面试验结果统计,建立各参数的确定方法,推荐初步的取值范围。算例模拟说明新模型的正确性。研究成果可供相关的工程设计参考。     

干湿循环下红土力学性质劣化的多尺度试验

针对干湿循环下红土力学性质劣化的多尺度效应,开展了重塑红土的压汞试验、扫描电镜试验、细观裂隙试验和三轴剪切试验,分析了土体微细观结构损伤及宏观力学性质劣化规律,探讨了土体力学性质劣化的多尺度机制.研究结果表明:(1)重塑红土微观结构受干湿循环影响损伤明显,土颗粒丰度稍有增加,颗粒多被改造为近圆形和圆形;颗粒定向频率有所...     

弹性模量对坝体混凝土防渗墙应力变形影响分析

虽然Goodman单元广泛运用于接触面的模拟,但是其法向连杆刚度构造特征使其存在着接触面两侧单元相互嵌入和法向应力计算偏差两大缺陷。通过对Goodman接触面单元在受压时法向应力偏差和接触面相互嵌入这两个缺陷进行分析和修正,提出了改进Goodman单元接触面的方法:单元厚度为s,当受压法向位移小于s时采用弹簧连接,大于s时采用刚性连杆连接。利用改进Goodman单元来模拟接触面,对采用低弹模混凝土防渗墙的某土石坝进行了数值计算分析,同时分析了弹性模量对坝体混凝土防渗墙应力变形的影响。     

不同添加剂对AgSnO2In2O3触头材料电性能的影响

采用内氧化法工艺制备了不含添加剂及分别含添加剂CuO或TeO2的3种AgSnO2In2O3触头材料。应用模拟继电器试验设备检测了这3种材料在AC230 V、25 A阻性负载条件下的电寿命、熔焊力、电弧能量、燃弧时间、质量侵蚀率等相关电性能参数,并对检测结果及试验后铆钉触头样品进行了分析。研究发现:与不含添加剂的AgSnO2In2O3材料相比,添加剂CuO对材料的电寿命影响不大,而添加剂TeO2明显提高了材料的电寿命;含添加剂的两种材料的熔焊力和电弧能量均有了不同程度的降低,但它们的质量侵蚀率却明显增加。     

堆石坝离散元模拟中缩尺碾轮等效荷载确定

在采用离散元模拟堆石坝料碾压施工过程时,考虑到计算效率,需要对施工仓面进行缩减,并需缩小碾轮尺寸。与实际碾轮荷载等效是保证离散元碾压模拟与实际碾压具有相同压实效果的前提,作用于碾轮上的荷载与碾轮尺寸有关,故需准确确定作用于缩尺碾轮上的等效荷载。文章提出了以坝料孔隙率相等为依据的缩尺碾轮等效荷载确定方法。首先,采用PFC（particle flow code）软件,建立能反映堆石坝料级配、颗粒形状、接触特性的坝料二维和三维模型,并考虑到PFC二维模型孔隙率与工程实际孔隙率的差异,建立了二维模型孔隙率与工程实际孔隙率间的定量关系。然后,根据压实能力系数相同,导出缩尺碾轮等效荷载的确定公式,进而依据实际孔隙率相等的原则,对该公式进行修正,从而建立了不同碾轮尺寸与作用荷载的定量关系。实例验算表明,该方法所计算得到的等效荷载作用在缩尺碾轮上的坝料碾压效果能够与真实尺寸碾轮的碾压效果一致,从而可为缩尺情况下离散元碾压模拟提供依据。     

Contact charging between metals revisited

The theory of contact charging between metals was established in 1951 by Harper and confirmed experimentally in 1975 by Lowell who measured the net charge after separation of pure metals in contact and related it to the contact potential difference and capacitance of the surfaces using a specialized measurement technique. It is generally assumed that these contact charges can be ignored for metals used in common industrial processes because of charge backflow on separation. A series of experiments carried out on commonly used industrial materials shows that net charge does exist on spherical metal balls rolling out of a metal tube into a Faraday pail. The experiments were carried out using three different tube materials (copper, brass, aluminum), five different ball materials (copper, brass, aluminum, steel, and stainless steel), for ball diameters ranging from 0.24 to 1.27 cm. The surfaces of the materials were only rinsed with water and dried. Analysis of the results shows general agreement with the Harper theory and confirms the presence of net charge on metals separated in this simulated industrial operation, i.e., moving metal parts off a conducting conveyor. This process is analyzed from the point of view of possible discharge hazards and the reasons why this phenomenon is not more widely observed in industrial processes are discussed.     

Experimental Investigation of Electrostatic Effects in the Adhesion of Dry Dusts

It is supposed that in two-stage electrostatic precipitation, electrostatic forces arising from contact potential differences are important in the adhesion of talc, silica, flyash, and similar materials. ThiS idea is based on observation indicating that these particles have surfaces with different work functions. If these electrostatic forces are dominant, a rough correlation should exist between adhesive force and charge transfer during a contact, and the magnitude of the charge transferred should be sufficient to account for the measured forces. Described are the design and construction of an apparatus to measure the adhesive force between small particles and the charge transferred during that contact, and the results of those measurements. Adhesive forces of 1O-9 N and charges of 11 electrons can be measured. Adhesive forces for a specific set of materials vary over an order of magnitude. Charge transfer is usually only tens of electrons except for some tests with gallium arsenide. No material tested shows any correlation between force and charge transfer, and in some cases the charge is too small to account for the measured force. The charge transferred during an adhesive contact does not appear to affect the adhesion in the materials tested.     

新电磁兼容标准条件下的功率因数校正电路的设计分析

电磁兼容标准是强制性的,因此满足特定的电磁兼容标准是功率因数校正技术研究的重要内容.低成本小功率的开关电源设计以满足电磁兼容标准为目标,电流谐波限制标准的要求不同对于电路的设计有很大的影响.由于IEC1000-3-2电磁兼容标准的变化,许多过去标准中划分为D类装置设备在新版本标准中划分为A类,通过分析计算,按照新标准重新计算的开关电源磁元件尺寸可大幅度地减小,进一步降低成本和提高性能价格比.本文以有源单级功率因数校正电路和无源LC功率因数校正电路为例,对新电磁兼容标准条件下功率因数校正电路进行设计分析.实验结果与理论预期十分接近.     

边坡深层抗滑稳定动力分析

岩体结构面在循环加载条件下的力学特性直接关系到上部结构的稳定安全.本文结合边坡动力抗滑稳定工程算例,采用有限元接触分析方法,对岩休结构面的理想弹塑性模型、简化非线性模型、考虑剪胀和磨损等现象的复杂非线性模型的计算结果进行了对比分析.接触面的理想弹塑性模型低估了接触面的变形能力,计算出的位移偏小,屈服区范围偏大,安全系数偏小.简化非线性模型的刚度随变形的增加而减少,增强了接触面的变形能力,计算出的位移增大,屈服区范围偏小,安全系数偏大.天然岩体结构面具有峰值剪切和剪胀特性,在循环加载条件下,峰值摩擦角、剪胀角会逐步磨损,考虑这些复杂特性后,模型计算结果处于理想弹塑性模型和简化非线性模型之间,更准确地模拟了接触面的受力变形特性.     

新型银基导电陶瓷复合电接触材料

针对目前触点材料领域的现状和存在的问题及低压电器对触点材料的应用要求,提出了一种研究触点材料的新思路,制成了银基导电陶瓷触点材料。实验结果表明,该材料具有优良的机械性能和电性能,完全可能成为AgCdO的替代品,同时其优良的机加工性能对AgSnO也具有很大的挑战性。     

一种新颖的功率因数校正控制技术研究

介绍了一种固定关断时间控制的功率因数校正电路,其主要特点是通过外部简单电路来控制开关管,使其关断时间恒定,且使峰值电流跟踪正弦基准,从而使功率因数校正电路在大电流下工作在电流连续模式(CCM),而在小电流下工作在电流断续模式(DCM)。与传统的临界连续的功率因数校正电路相比,采用该控制方法的功率因数校正电路不但能输出更大的功率,而且有更高的效率。实验表明,采用这种固定关断时间的控制方法,功率因数校正(PFC)的输入电流可满足IEC1000-3-2ClassD的要求。     

铁硅铝粉芯在功率因数校正电路上的应用

电感铁芯是PFC电路中不可缺少的器件.电感磁芯材料的选择是影响PFC电路性能的关键因素之一.本文通过对不同铁芯电感材料性能与价格比较后，认为铁硅铝粉芯材料是APFC电路中最佳适用材料.     

继电器触点失效分析以及新型触点材料

触点作为继电器核心部件之一,直接决定了继电器的工作可靠性,触点材料的成分及制备工艺对触点的性能有很大影响。介绍了触点材料的基本结构、在工作过程中的4种状态及可能出现的失效类型,并简单介绍了两种新型触点材料。