A thermo-hydro-mechano-chemical formulation for modeling water transport around a ventilated tunnel in an argillaceous rock

Argillaceous rocks are being considered as potential host rocks for deep geological disposal. For the research work in DECOVALEX-2011, 5 participant research teams performed simulations of a laboratory drying test and a ventilation experiment for Mont Terri underground laboratory built in argillaceous rock formation. Our study starts with establishing a coupled thermo-hydro-mechano-chemical (THMC) processes model to simulate water transport in rock around the ventilated tunnel. Especially in this THMC formulation, a three-phase and two-constituent hydraulic model is introduced to simulate the processes which occur during tunnel ventilation, including desaturation/resaturation in the rock, phase change and air/rock interface, and to explore the Opalinus clay parameter set. It can be found that water content evolution is very sensitive to intrinsic permeability, relative permeability and capillary pressure in clay rock. Water loss from surrounding rock is sensitive to the change of permeability in clay which is induced by excavation damaged zone. Chemical solute transport in the rock near ventilation experiment tunnel is simulated based on the coupled THMC formulation. It can be estimated that chemical osmotic flow has little significance on water flow modeling. Comparisons between simulation results from 5 teams and experimental observations show good agreement. It increases the confidence in modeling and indicates that it is a good start for fully THMC understanding of the moisture transportation and mechanical behavior in argillaceous rock.     

板材拉深成形电控永磁压边方法研究

为了克服传统压边方法不能独立施加压边力,电磁压边能耗高且发热量大的问题,提出了一种基于电控永磁技术的压边方法。根据电控永磁技术和拉深成形工艺的特点,研制了带有磁力压边装置的拉深成形模具。采用有限元方法模拟了磁极单元和磁垫的充退磁过程,在进行磁场和力学场耦合分析的基础上,确定了以磁吸力作为压边力施加在成形板坯上的接触压力分布。由有限元软件模拟的电控永磁压边与传统压边作用下板坯的成形效果可知,两种压边方法所得拉深件的应变分布基本一致。采用电控永磁压边方法分别对直径为180 mm和195 mm的08Al板坯（厚度为0.98 mm）进行了拉深实验,拉深高度为48 mm,结果表明,电控永磁压边方法可以实现压边力的独立加载,能够提供足够大的压边力。最后,分别计算了采用传统压边方法、电磁压边方法和电控永磁压边方法的能量消耗,其中,电控永磁压边方法节能效果最好,相对于电磁压边方法,节能高达95%以上。     

面向切屑形成过程的瞬时滚削力模型研究

建立滚齿加工的时变滚削力模型是优化滚齿加工工艺参数、减少滚削力波动、提高加工精度的前提,面向滚齿切屑形成过程建立时变滚削力模型是提高建模精度的最直接的物理方法。针对干切滚齿的切屑形成过程,建立滚刀前刀面运动模型,利用MATLAB生成刀齿运动轨迹的动态链接库。基于SolidWorks进行三维布尔运算,提取未变形切屑几何特征,开发切屑几何模型动态链接库。通过C#调用MATLAB和SolidWorks动态链接库,实现三维运动仿真,进而构建多齿瞬时滚削力模型。通过YK3216CNC滚齿机进行样件加工,结合HNC-SSTT软件进行全行程电流检测,间接测量瞬时滚削力。仿真加工的瞬时滚削力与实测滚削力变化趋势基本一致,表明该模型合理、有效。     

锥形端坯料辊切成形装置设计与实验

为开发锥形端坯料辊切成形装备进而实现轧制无凹心成形,研究了辊刀结构参数对辊切成形质量的影响,并设计了辊切装置的主要结构。通过分析辊切成形过程中辊刀挡板间隙、基圆直径和展宽角三个结构参数对锥形端成形质量的影响规律,确定了辊刀最佳结构参数组合。进而提出了可实现辊刀绕坯料公转的同时逐步自转的差动轮系传动机构,并根据辊切成形工艺要求,确定了差动轮系合理的传动比分配。最后设计并制造了辊切成形装置,完成了锥形端坯料辊切实验。结果表明,通过辊切成形得到的锥形端成形质量较好,且实验辊切锥形端与仿真模拟锥形端尺寸基本一致,验证了锥形端坯料辊切成形工艺的可行性及辊切装置结构设计的合理性。     

整治·控制·试验：广东省村庄规划回顾与思考

村庄规划和建设是我国实现“新型城镇化”的重要任务之一。本文回顾了广东省村庄规划和建设的历程,将其大致归纳为整治型、控制型和试验型三种类型,总结了各个类型的村庄规划编制的背景、内容、经验与问题,提出村庄规划编制应着眼于全域规划、关注产业、强调实施和公众参与四个规划理念,重点在完善村庄规划的内容体系、加快制定覆盖全域的村庄用地分类标准两个方面提高村庄规划编制的技术水平。     

双弹簧支撑ETFE枕式膜结构性能研究

利用压缩弹簧代替充气形成无需充气设备的ETFE薄膜结构,采用数值分析与模型试验方法对双弹簧支撑ETFE枕式膜结构的可行性及结构性能进行研究。数值分析结果表明：膜面形状由膜面初始应力和弹簧弹力之比决定;弹簧刚度对膜面应力影响较小,增大弹簧刚度可减小膜面位移但使荷载作用下弹簧弹力的变化增大;膜面矢跨比对膜面应力影响不大,但减小矢跨比使膜面变形增大。模型试验结果表明：膜面成形可通过调整弹簧弹力完成,方法简便可靠,膜面成形精度较高;加载试验中弹簧支撑系统工作可靠,可以较好地追随并张紧膜面;支撑点处膜面应力集中不明显,试验结果与数值分析结果吻合较好。     

单向张拉膜结构气弹模型试验研究

在均匀流场中进行开敞式单向张拉膜结构气弹模型风洞试验,研究膜结构的流固耦合机理。研究表明：膜的气弹失稳主要由涡激共振引起,膜结构在风荷载作用下变形到平衡位置并围绕该平衡位置进行振动,特定风速下,流体流经平衡位置会产生旋涡。低风速下,膜以一阶模态为主振动,流场中没有任何旋涡;超过一定风速后,振动中出现了某高阶模态的响应,流场中也出现了与该阶模态主频接近的旋涡;随着风速的增大,旋涡的主频与该阶模态频率的差别越来越小进而变化到相等,后又变化到差别越来越大,导致该阶模态的共振响应越来越弱直至消失;随着风速的继续增大,旋涡的频率会与膜的其他阶模态基频接近,导致结构发生其他阶模态的涡激共振。这种涡激共振是一种周期性振荡式失稳,结构的无量纲第一临界风速约为0.84,第二临界风速约为2.27。     

刚性网格索穹顶结构的模型试验研究

通过对一直径6m的刚性网格索穹顶结构试验模型进行预应力张拉成形、竖向对称加载与非对称加载试验,研究该结构模型在静载下的力学性能。应用非线性有限元数值计算方法建立刚性网格索穹顶结构的计算模型,对结构的静力学性能进行理论计算与分析,并与试验结果进行比较。结果表明:在各加载阶段,试验模型节点竖向位移实测值与理论计算结果较接近,拉索索力实测值与计算结果吻合较好,证明模型设计和试验方法合理,理论计算方法正确。     

水泥土处置盐渍地基的强度试验研究

为研究水泥稳定土处置盐渍土软弱地基问题,考虑水泥掺量、含盐量和含水率三因素,进行水泥稳定土28d无侧限抗压强度试验.正交试验分析表明,水泥稳定土中含盐量的多少显著影响其无侧限抗压强度的大小;水泥掺量、含水率的改变对试件的无侧限抗压强度有一定影响,试件强度随着水泥掺量的增加而增大,随着含水率的增大而减小,其变化幅度均不明显;水泥掺量与含水率的交互作用也显著影响着水泥稳定土的无侧限抗压强度.     

不同黏结条件下SMA驱动混凝土柱轴压试验研究

对相同混凝土配合比的5组混凝土柱(1组全黏结SMA(形状记忆合金)驱动混凝土柱,1组半黏结SMA驱动混凝土柱,1组无黏结SMA驱动混凝土柱,1组全黏结SMA未驱动混凝土柱,1组素混凝土柱)进行了轴压试验研究,比较分析了5组混凝土柱的纵向应变、横向应变、极限荷载、裂现荷载等轴压性能.结果表明:SMA混凝土柱抗裂性能大小顺序为:半黏结SMA驱动混凝土柱＞全黏结SMA驱动混凝土柱＞无黏结SMA驱动混凝土柱＞全黏结SMA未驱动混凝土柱;SMA混凝土柱的极限荷载大致相等,并且都比素混凝土柱大;SMA螺旋箍筋与混凝土半黏结将有利于SMA螺旋箍筋对混凝土柱施加预应力;可利用SMA螺旋箍筋对混凝土柱施加较大的预应力,实现对混凝土柱的变形控制.