粉土界面恒刚度循环剪切试验研究

竖向循环荷载作用下桩土界面的作用机理是研究桩土摩擦疲劳的关键。针对循环荷载作用下桩-粉土界面的剪切性能,使用改进的剪切试验装置在恒刚度条件下进行循环剪切试验,研究循环次数、累积位移和法向刚度对其摩擦疲劳性能、循环后单调剪切性能的影响。试验结果表明,粉土在循环剪切过程中,法向应力和剪应力在初始10个循环内随循环数增加快速衰减,随着循环进行,逐渐趋于稳定;单次循环内在剪切位移方向变化时,土体呈现表现出剪缩-剪胀-剪缩交替现象,总体变形呈现剪缩的趋势;循环荷载作用下,粉土界面的法向应力和剪应力随法向刚度增大衰减速率增大,达到稳定的累积循环位移越小;粉土循环后的单调剪切、法向应力恢复的单调剪切的剪应力比小于首次单调剪切试验值,且法向应力恢复的循环后剪切试验的剪胀程度较小,表明循环剪切过程中界面处粉土颗粒棱角破碎,颗粒变得光滑。在对试验数据分析的基础上,提出了与累积位移、法向刚度和初始应力相关的无量纲累积位移,建立了法向应力和界面摩擦角随累积位移的衰减方程。     

一种新的聚丙烯酰胺后水解技术

以丙烯酰胺(AM)单体为主要原料,采用后加碱水解工艺,制备了抗温抗盐型聚丙烯酰胺。考查了p H值、AM含量及水解温度和水解时间对聚合产物性能的影响。实验证明最佳的工艺条件为:AM含量为23%,溶液p H值为6.20~6.40,水解温度为85℃,水解时间为80min。     

自升式钻井平台锁紧机构设计与力学行为分析

自升式钻井平台广泛采用蜗轮蜗杆驱动的齿形楔块锁紧系统,国内外对钻井平台齿轮齿条升降系统稳定性研究较多,但对其锁紧后齿条的应力应变研究相对较少。为满足钻井平台齿形楔块式锁紧系统锁紧方案要求,设计出一种异形蜗轮蜗杆锁紧单元。在锁紧状态下对锁紧系统进行力学分析,得出平台转移载荷,并运用ANSYS对齿面接触做有限元分析,结果与变形协调方程所求应变趋势基本一致,与实际情况相符,同时证明锁紧齿条块变形量呈指数增长。利用Pro/E对锁紧系统建模,导入ADAMS对锁紧系统进行运动分析,结果表明其传动平稳,同步性好,冲击载荷小。研究结果可为齿形楔块式锁紧系统设计提供参考依据。     

双曲柄七杆机构混合摆动颚式破碎机机械增益

分析双曲柄七杆机构混合摆动颚式破碎机的机构组成和工作原理,研究和探讨机械增益理论在该机器上的应用,量化计算机械增益在一个运动周期中呈现的特点。     

旋切式PDC钻头水力结构优化

旋切式PDC钻头比常规PDC钻头的结构更复杂,工作原理也比较特殊,常规的数值模拟方法不能全面描述旋切式PDC钻头水力结构及井底流场特性。鉴于此,采用标准k-ε模型和离散相模型(DPM)对旋切式PDC钻头井底流场进行仿真模拟,并对钻头的水力结构进行优化设计,对优化前后旋切式PDC钻头的井底流场进行对比分析。研究结果表明:刀盘形状的改变有利于工作流体的流动,可以降低刀盘附近岩屑颗粒的质量浓度;采用带有曲率的喷嘴可以增强旋切式PDC钻头刀盘区域的井底清洗效果;当采用曲率为1/50的喷嘴时,刀盘区域的井底清洗效果最好;当采用中心喷嘴直径12. 0 mm和边缘喷嘴直径8. 8 mm的组合方案时,旋切式PDC钻头的清洗和携岩能力达到最优。研究结果对未来页岩气开采方式的研究具有一定的指导意义。     

轮轨高频动力作用模拟中接触模型的影响分析

轮轨高频动力分析模型目前多沿用了传统的赫兹接触模型,其在高速轮轨系统上的适用性尚未得到验证。针对赫兹接触工况,建立基于多体动力学的车轮-轨道耦合动力学和车辆动力学模型,其中轮轨法向接触由赫兹弹簧表征,作为对比也建立基于显式有限元的三维高速轮轨瞬态滚动接触有限元模型,采用可考虑三维接触几何的"面-面"接触算法精确求解轮轨接触。对比150～500km/h速度范围内典型钢轨短波波磨(波长20～140mm、波深0.01～0.20mm)激励下的高频轮轨力结果,发现三种模型预测的幅值存在显著差异,但未发生轮轨脱离时(波磨尚浅),三种模型预测的幅值均与波深线性正相关。具体而言,相较于瞬态滚动接触模型,车轮-轨道耦合动力学和车辆动力学模型预测的垂向轮轨力更大,其特征幅值的最大差值分别为静轮重的39.2%和88.4%,三种模型预测波长30mm波磨的临界波深(恰好发生轮轨脱离)相应地高于0.2mm、0.14mm和0.05mm。开展高速、高频轮轨动力分析时,传统的赫兹接触弹簧会带来不可忽略的计算误差。