益新矿中心大空孔掏槽爆破扩腔过程数值分析

为了更好的应用中心大空孔掏槽爆破技术,根据益新煤矿爆破工况,运用有限元软件LS-DYNA,深入分析爆破过程中应力波的传播、有效应力和应力场的变化,研究其扩腔过程及岩石破碎机理。结果表明:爆炸应力波首先在炮孔连线方向相遇叠加并形成一条直线型的加强带,然后传至空孔并发生复杂的反射和叠加,最后在岩体中扩散;空孔外围的应力场分布呈现"圆形-菱形-圆形-方形"的变化规律;中心大空孔掏槽爆破有利于炸药能量的均匀分布和槽腔的形成与扩展。现场验证表明:该项技术大大提高了煤矿巷道的掘进速度,取得了较好的经济效益。     

冷却塔爆破拆除失稳机制与变形破坏特征研究

冷却塔为高耸薄壁结构,爆破拆除失稳机制复杂。依托H 70 m钢筋混凝土冷却塔爆破拆工程,通过多点无线高清摄像观测、支撑区动应变监测等手段,研究了冷却塔爆破拆除失稳过程中塔体的变形破坏特征和支撑区人字柱的应力演变机制。研究结果表明:切口区人字柱爆破时,首先产生向上的脉冲荷载,脉冲荷载沿塔壁传向支撑区人字柱,使其首先承受动态拉伸荷载;随后,支撑区人字柱首先整体向下压缩,然后发生回弹震荡;重力矩重新分配后,靠近切口区的人字柱承受应变率为10~(-3)/s~10~(-2)/s量级的动态附加压应力,人字柱与圈梁连接点产生压剪破坏;随着人字柱破坏范围的扩大,塔体转动轴逐渐后移,支撑区后部人字柱最终在圈梁节点处发生弯折破坏。     

反应堆压力容器用SA508Gr.4N钢的热变形行为

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,在温度为1050~1250℃、应变速率为0.001~0.1s-1、真应变量0.16的条件下,研究和分析SA508Gr.4N钢高温塑性变形及动态再结晶行为。结果表明:SA508Gr.4N钢的高温真应力-应变曲线主要以动态再结晶为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加,属于温度和应变速率敏感材料;在真应力-应变曲线的基础上,建立材料热变形本构方程,较好地表征了材料高温流变特征,其热激活能为383.862kJ/mol;其硬化率-应力(θ-σ)曲线均呈现拐点且-dθ/dσ-σ曲线出现极小值;临界应变随应变速率的增大与变形温度的降低而增加,且临界应变(εc)与峰值应变(εp)之间具有一定相关性,即εc/εp=0.517;临界应变与Z参数之间的函数关系为εc=8.57×10-4 Z0.148。     

单向拉伸条件下补片参数对复合材料胶接修复结构的影响

建立含中心半穿透圆孔的损伤金属板修补结构的三维有限元模型,以应力集中系数(Stress Concentration Factor,SCF)和挠度w作为复合材料胶接修复效果的指标,分析单向拉伸条件下,正方形补片的长度、厚度和铺层方式对修复效果的影响。结果表明:补片长度取孔直径的3.5倍、厚度取孔深度的0.6~0.8倍、铺层方式取0°/90°铺层时,复合材料单面修复含损伤裂纹板的效果较好。根据分析结果制备了实验件,进行了单向静拉伸实验,修补实验件的破坏强度比未修补实验件提高了10.1%。     

激光热处理对1Cr5Mo钢焊接接头组织结构的影响

利用CO_2激光对1Cr5Mo耐热钢焊接接头进行表面热处理,通过4XC型光学显微镜对激光热处理前后焊接接头各区显微组织和晶粒度等级进行分析,并采用X射线应力仪测定激光热处理前后焊接接头残余应力和残余奥氏体的分布规律。结果表明:经激光热处理后1Cr5Mo耐热钢焊接接头表面晶粒发生细化,焊缝区、熔合区、过热区和正火区晶粒等级由9级、9.8级、8级和10.7级提升至10级、10.2级、8.5级和11级,组织结构薄弱区域由过热区、焊缝区和熔合区减少为过热区,均匀性得到了明显改善;激光热处理消除了焊接接头表面残余拉应力,形成了深度约为0.28mm的残余压应力层,残余奥氏体含量有所提高,分布更均匀,有利于改善其力学性能。     

CrMoWV钢的应力松弛行为及其预测

以12Cr-1Mo-1W-0.25V耐热钢550,600℃的8760h松弛实验数据作为对象,研究短时间松弛数据准确而有效预测长时间松弛应力的方法。在采用松弛模型对长时间松弛应力进行直接拟合外推时,发现模型参数与所采用拟合数据的时间长度呈规律性的变化。提出考虑模型参数规律变化的时序参数法,以高精度预测长时间松弛应力。通过对比时序参数法与直接拟合外推法的预测结果,认为时序参数法在用短时间松弛数据预测长时间松弛应力上具有明显优势,预测结果的准确性较直接外推法高。     

爆炸荷载下缺陷介质裂纹扩展规律数值分析研究

利用爆炸加载数字激光动态焦散线试验系统,同时借助ABAQUS有限元分析中内聚力模型数值计算方法,研究了爆炸应力波作用下缺陷介质裂纹扩展规律,并将试验结果与数值计算结果进行了对比。研究表明:在爆炸应力波作用下预制缺陷两端产生了两条翼裂纹A、B,扩展长度基本相同,方向垂直于预制缺陷。两条翼裂纹的扩展基本是对称的,只是在尾端发生轻微翘曲;翼裂纹扩展速度先增大至峰值又振荡减小,之后又增大至第二个较小的峰值,然后又减小,这种变化趋势和裂纹尖端应力强度因子KⅠ保持一致;扩展角β为85°时,计算结果较为接近试验,内聚力模型为动态裂纹扩展的研究提供了一种有效的方法。     

不同炮孔堵塞材料对矿山露天爆破效果的影响

通过矿山目前采用的单一材料堵塞的冲孔分析,利用控制变量法和对比分析法,定性地研究炮孔中应力和时间的变化规律,结合现场爆破试验,将炮孔堵塞分6种情况进行试验研究,最终得出:混合材料的炮孔堵塞相比单一材料的炮孔堵塞,具有抗剪强度高、炸药能量在炮孔中作用时间长和炸药做功能力增大等特点。现场混合材料堵塞能有效地降低冲孔现象的发生,提高炸药利用率和减少炮孔上部大块的产生。     

X80管线钢在含硫酸盐还原菌的土壤环境中的应力腐蚀开裂行为研究进展

X80管线钢因具有高强度、高韧性、抗脆断等性能,已成为现代油气运输中应用最为广泛的钢材之一。X80管线钢在埋地土壤环境中不可避免地受到应力和SRB(Sulfate-reducing bacteria)的共同作用,近年来有关X80管线钢在含SRB的土壤环境中的应力腐蚀开裂已成为一个研究重点。综述了应力腐蚀开裂和SRB腐蚀的影响因素,总结了关于应力和SRB协同作用对X80管线钢腐蚀行为影响的研究现状,分析了现行研究的缺陷和不足,并针对这些问题对今后的研究进行了展望。     

SiO2溶胶和Al(H2PO4)3封孔处理对等离子喷涂Fe基合金涂层性能的影响

为降低热喷涂涂层孔隙率,提高涂层耐蚀性,分别采用SiO_2溶胶和Al(H_2PO_4)_3对等离子喷涂层Fe基合金涂层进行封孔处理。采用扫描电镜对比考察了封孔处理前后涂层微观形貌的变化,利用能谱仪分析了封孔处理后涂层内部封孔剂的分布状态,用X射线应力测定仪测试了涂层封孔前后残余应力的变化,使用电化学工作站获得了封孔处理前后涂层的极化曲线并对比考察了涂层的耐蚀性。结果表明,SiO_2溶胶和Al(H_2PO_4)_3均可在Fe基合金涂层表面形成一层封闭膜层,并通过毛细作用以涂层孔隙为通道进入涂层内部,从而显著降低孔隙,对涂层起到密封作用,并改善涂层致密性。经SiO_2溶胶和Al(H_2PO_4)_3封孔处理后,涂层表层拉应力由291 MPa分别降到45 MPa和105 MPa,自腐蚀电流密度分别降低2.9%和72.3%。