双丝电弧喷涂Ni-Al过程金属熔滴行为

对双丝电弧喷涂Ni-Al过程进行了研究。利用VOF双相流模型和标准k-ε模型,分析了不同直径熔滴在不同雾化气体压力下的变形和破碎过程,以及Weber数对熔滴破碎过程的影响。同时对不同速度的熔滴撞击基体的变形和凝固温度场进行了详细分析,揭示了双丝电弧喷涂粒子速度的飞行动力学规律。计算结果显示:双丝电弧喷涂熔滴破碎形式为一次破碎和二次破碎形式及爆炸式破碎形式。Weber数与雾化气体压力呈近似线性关系。提高雾化气体压力可以提高熔滴飞行速度,改善熔滴雾化效果。双丝电弧喷涂粒子在雾化气体中的初始加速较快,然后趋于平缓和稳定。当喷涂粒子加速飞行距离为200 mm,且粒子的粒度范围为5~50μm时,喷涂粒子的飞行速度仅能达到初始气流速度的15%~45%。熔滴的形态、凝固层变化和温度场变化一致,并获得了熔滴冷却速度范围为3.1×107~7.6×107 k/s。     

局部承压圆钢管混凝土柱力学性能研究

为了研究不同截面形状垫块作用下圆钢管混凝土柱的局部承压性能,进行了14个试件的试验研究,考察了垫块截面形状、局部承压面积比和端板厚度对局部承压圆钢管混凝土柱破坏形态、荷载-变形曲线及承载力的影响。结果表明,垫块截面形状对局部承压圆钢管混凝土柱破坏形态的影响较小,但方形垫块作用试件的承载力和荷载-变形曲线的初始斜率略高于圆形垫块作用试件。在确定钢材和核心混凝土本构模型的基础上,建立有限元模型对局部承压圆钢管混凝土柱的力学性能进行了模拟,总体上模拟结果与试验结果符合较好。最后,根据研究结果修正了以往圆钢管混凝土柱局部承压承载力的计算方法。     

落石冲击作用下埋地管道力学响应

在丘陵或多山地区,频繁发生的滑坡灾害严重威胁埋地管道的安全,势必需要提高埋地管道设计标准,提出合理预防措施.在建立管-土非线性接触力学模型基础上,分析了滑坡落石冲击作用下大孔径薄壁管道的动态响应.在此基础上,研究了落石冲击速度、管道埋深、管道径厚比、管沟填充土类型等工程因素对埋地管道力学响应的影响规律.结果表明：相同体积下,椭球形落石产生冲击力大于球形落石;相同形状的落石,体积越大,管道产生变形越大;管道破坏为局部失效,失效区域约占管道截面的1/6.根据分析结果,提出了具有工程应用价值的建议.     

大空心率中空夹层钢管混凝土构件的抗撞性能研究

大空心率中空夹层钢管混凝土构件的抗撞击性能有其自身特点,利用有限元软件ABAQUS建立考虑初始几何缺陷的中空夹层钢管混凝土构件的侧向撞击模型,对比了不同初始几何缺陷组合下空心率范围为0.2～0.9构件的抗撞击性能;在此基础上讨论了初始几何缺陷对空心率为0.8构件撞击响应的影响,并对影响大空心率构件撞击响应的主要参数进行分析;最后基于参数分析结果和静态荷载作用下的荷载-局部压痕关系,给出大空心率中空夹层钢管混凝土构件在侧向撞击荷载作用下撞击力-局部变形简化预测公式。结果表明：与无几何缺陷构件相比,考虑初始几何缺陷时构件的撞击力平台值降低,局部变形增大,当空心率达到0.8时,几何缺陷的不利影响最显著,构件的撞击力平台值下降10.6%,跨中局部变形增大20.4%。提高名义含钢率和减小内钢管径厚比可有效减小初始几何缺陷对该类构件抗撞击性能的不利影响,而改变材料强度对该类构件抗撞性能影响相对较小。给出的简化计算公式可以较好地预测有无初始几何缺陷的大空心率构件在侧向撞击荷载下的撞击力-局部变形曲线。     

砂土单调剪切特性的非圆颗粒模拟

针对纯圆颗粒模拟的缺陷,利用颗粒流"团颗粒"方法开发了形状近似椭圆的"椭圆团颗粒",研究了颗粒形状变化对数值试样宏观剪切特性的影响及其细观机理;分析了加荷过程中平均接触数的变化规律以及颗粒形状对临界接触数的影响;对比了纯圆颗粒和椭圆团颗粒的不同颗粒旋转特性,并初步探讨其机理;分析了剪切过程中椭圆团颗粒试样的组构各向异性演化规律。结果表明,颗粒形状对试样的强度和变形特性具有重要影响,其在细观机理上与平均接触数有关;剪切荷载作用下椭圆团颗粒试样呈现明显的组构各向异性,颗粒长轴逐渐趋于水平定向,接触法向逐渐偏于加荷的大主应力方向。     

颗粒形状对电阻脉冲检测的影响机理研究

针对电阻脉冲检测技术(RPS)的现有相关理论无法适用于分析非球形颗粒信号幅值的情况,采用数值模拟方法探究了颗粒形状和非球形颗粒角度对RPS信号幅值的影响机理。模拟结果表明:椭球颗粒所产生的RPS信号幅值随椭球颗粒赤道半轴与极半轴之比的增大而增大;扁长形椭球颗粒所产生的RPS信号幅值随椭球颗粒角度的增大而增大;扁圆形椭球颗粒所产生的RPS信号幅值随椭球颗粒角度的增大而减小。因此,颗粒阻挡电场的最大投影面积对RPS信号幅值有重要影响。     

冷弯薄壁钢柱在一致升温情况下的失效分析

采用ANSYS软件对在一致升温情况下的冷弯薄壁短柱进行有限元数值模拟分析。分析结果表明:随着温度的升高,理想短柱的极限承载力的退化速度高于材料极限强度的下降速度,低于钢材弹性模量高温软化速度。研究表明:柱截面的宽厚比影响柱在高温下的极限承载力退化速度;长细比对柱影响较小。通过对比初始局部缺陷柱与理想柱的极限承载力,得到了升温过程中具有初始局部缺陷柱相对于理想轴压柱的极限承载力修正系数曲线。对于求出的柱高温下极限承载力退化系数曲线,给出了冷弯薄壁短柱抗火设计和验算方法。     

冷弯薄壁型钢的屈曲性能综述

随着冷弯薄壁型钢的应用越来越广泛,关于冷弯薄壁型钢构件的屈曲性能的研究就显得尤为重要。文中主要介绍了初始缺陷、长细比、截面形状对冷弯薄壁型钢柱的屈曲性能影响和截面形状、开孔对冷弯薄壁型钢梁的屈曲性能影响的研究现状。提出了存在的不足和下一步的研究方向,为冷弯薄壁型钢结构技术的推广奠定基础。     

截面形状对早龄期混凝土构件时变变形的影响研究

在有效厚度相同的前提下设计了两种不同截面形状的混凝土试件,测量了为期181 d的收缩与徐变变形,研究了截面形状对早龄期混凝土时变变形的影响。试验结果表明:现行规范中所使用的有效厚度并不能全面阐释构件的截面形状和尺寸对混凝土时变变形的影响。在相同有效厚度条件下,相对于方形截面柱,薄板的早期时变变形发展速度快,后期当混凝土内部的水分与外界环境达到平衡以后,截面形状对时变变形的影响变弱,长期来看在相同应力比条件下不同截面形状混凝土试件的时变变形基本一致。由此可知,在高层建筑结构施工过程中需重视截面形状对其竖向变形差的影响。     

管道撞击钢筋混凝土板试验研究与数值模拟

针对管道破裂对邻近建筑结构的影响,开展了管道撞击钢筋混凝土板试验研究,获得了端部封闭和未封闭管道垂直撞击钢筋混凝土靶的开坑深度及不同位置的应变时间历程曲线及加速度时间历程曲线,并利用有限元软件进行了仿真计算,分析了管道撞击速度和撞击角度对钢筋混凝土板冲击响应和破坏形态的影响。结果表明：端部未封闭管道垂直撞击造成的钢筋混凝土开坑面积和开坑深度最大,钢筋混凝土板出现钢筋被剪断的现象;端部未封闭管道撞击角度的变化会对撞击力和撞击位置上下两侧的开坑深度均有影响,且上侧的开坑深度对角度的变化更为敏感。研究结果可为建筑物内管道设计和维护提供参考。