WJ-7型扣件弹条静力研究与模拟分析

通过建模模拟WJ-7型扣件在施加不同螺栓预紧力情况下,弹条所受应力变化情况,与WJ-7型扣件在静载试验下所得试验结果做对比。研究发现,对WJ-7型扣件施加不同的荷载,其应力最大值均出现在弹条弯折处后端大圆弧内侧,确定其为应力集中点,即弹条最危险的位置。通过对比不同大小的荷载产生的应力值与弹条的屈服强度相比较,得知25 kN荷载下,弹条所受最大应力为1568.2 MPa,接近WJ-7型扣件的屈服强度,当荷载为27.5 kN时,弹条所受最大应力值超过弹条本身屈服强度,由此得出,WJ-7型扣件安装的最佳应力为25 kN,且分析得出WJ-7型扣件弹条所受应力值与施加荷载成正比关系。     

高速铁路弹条强度的试验分析与数值模拟

WJ-7型扣件弹条技术是高速铁路无砟轨道的关键技术之一,为研究弹条在实际工作时的应力分布状况和强度,首先采用MTS809电液伺服液压试验机对机械加工后的弹条进行拉伸试验,得出弹条的抗拉强度在1 900 MPa左右;然后采用应变电测法测出弹条各测点在不同扣压力下等效应力值;最后使用ABAQUS有限元软件建立完整的扣件模型,对扣件弹条进行数值分析。通过试验和有限元对比得出弹条扣压力与等效应力呈线性关系且弹条后端大圆弧处是应力最大的危险部位;扣压力为30 kN时,弹条后端大圆弧处等效应力为1 929.5 MPa,超过了弹条的抗拉强度。     

WJ-7型扣件弹条试验及疲劳性能研究

通过对WJ-7型弹条进行试验研究,采用两种方法控制施加荷载,一种是施加不同大小的荷载,从32.5 kN开始以2.5 kN为增量增加到37.5 kN;另一种是通过施加不同荷载所对应的位移幅值来控制,将荷载从32.5 kN增加至37.5 kN,其中以25 kN时的平衡位置为中值并作为控制位移。通过线性拟合和指数拟合得出结论可知,在压力控制下,37.5 kN荷载时试样寿命较短,弹条产生塑性变形,弹条扣压力小于正常扣压力值9 kN,中圈位移接近位移上限,弹条失效。32.5 kN荷载时疲劳循环次数增多,但曲线变化趋势不变,弹条最终失效断裂。对于以荷载对应的位移幅值控制的弹条,整体变化情况与压力控制下相似,但扣压力和中圈位移的变化范围相对于压力控制下增大,变化趋势与压力控制下一致,最终均以弹条扣压力9 kN、弹条中圈位移接近上限而失效断裂。     

扣件弹条动力特性现场测试与研究

为揭示扣件弹条在运行过程折断的原因,通过现场测试,得到弹条在客车和货车以不同速度运行下的工作模态,并进行仿真分析,以验证识别结果的正确性。结果表明:不同行车条件下,弹条振动的优势频率是固定不变的。采用省时Ibraham时域法(STD)、复指数法和自回归滑动平均模型(ARMA)分析法对弹条的加速度进行识别,均可以较为准确地得到弹条的工作模态;边界条件不一样,如道钉螺栓扭矩不同,左右侧弹条的工作模态是不一致的;弹条的前两阶固有频率是容易被激起共振的频率,在弹条设计应重点考虑避免之,在现场弹条安装和运行维护时,对道钉螺栓的扭矩要特别注意。     

高压往复式压缩机活塞杆断裂分析

往复式压缩机活塞杆断裂极易造成机组的二次破坏和严重的泄漏、爆炸事故,是化工装置安全生产的重大隐患,本文通过对一起加氢裂化高压压缩机的活塞杆断裂的宏观及微观分析,表明活塞杆断裂失效的主要原因是疲劳断裂和热处理不当;氢腐蚀是促进疲劳裂纹形成和扩展的重要原因,加速了疲劳断裂过程;通过对材料进行光谱分析,表明材料中Si含量严重超标,这对活塞杆的疲劳断裂过程也有一定的影响.并从设计、制造、使用、维护多方面提出相应的改进预防措施.     

扣件式钢管模板支架稳定承载力修正系数研究

通过分析6种单榀试验模型得出扣件式钢管模板支架的稳定承载力修正系数.利用有限元软件ANSYS对单榀试验模型进行模拟,分别得到扣件式钢管模板支架节点为完全刚性和半刚性的稳定承载力,进而得到由有限元计算所得稳定承载力修正系数.试验所得的稳定承载力修正系数和有限元计算所得的修正系数具有较好的一致性.因此,采用稳定承载力修正系数,能够较方便地得出扣件式钢管模板支架节点为完全刚性和半刚性的稳定承载力之间的关系.     

某事故煤气管道弯头断裂原因分析

结合实际事故及发生环境,采用模拟试验及计算推断出煤气管道弯头断裂的原因,结果表明,后建阳台、组装应力和汽车荷载不是均导致弯头断裂的主要因素,弯头断裂是拉应力所致,属于外界腐蚀环境和管道内压共同作用的应力腐蚀断裂破坏.因此,煤气管道在施工过程中应密切关注土层环境对管道的腐蚀作用,作好防腐处理.     

废旧矿用U型钢改形锚索托盘变形破坏 机理及控制对策*

针对矿用U型钢改形锚索托盘受力过程中发生大的弯曲变形和孔口撕裂,导致锚索支护系统失效的现象,推导了U型钢改形锚索托盘弯曲 变形破坏方程,模拟分析了均布荷载作用下改形托盘的力学特征,发现改形托盘4个角发生弯曲变形量最大,纵向路径弯曲变形明显大于横向, 孔口易发生撕裂破坏。通过数值模拟与公式推导得出,两者计算结果的差值较小,进而提出了减小改形托盘发生弯曲变形和避免孔口发生撕裂 的控制对策。在井下进行现场试验,取得了较好的效果。     

3D Voronoi等效晶质模型在岩石破坏细观研究中的应用

基于3D Voronoi图提出一种能够反映岩石矿物晶粒结构的三维精细化建模方法,分析了晶粒排列均匀化程度及大小等微观结构的变化对模型宏观力学性质的影响程度,并进行了晶粒结构优化设计。通过模拟粉砂质板岩单轴压缩和巴西劈裂的破坏过程,以及与室内试验对比验证了其适用性,并从细观角度揭示了岩石的破坏机理。研究结果表明:通过裂纹生长速率大致可以表征室内试验中弹性变形、非弹性变形和峰值后宏观破坏阶段;岩样在单轴压缩和巴西劈裂破坏过程中以拉伸断裂为主,在宏观上表现为脆性断裂;岩样宏观断裂呈现沿晶和穿晶断裂的组合形态,弹性变形阶段裂纹的萌生和扩展以沿晶断裂为主,而穿晶断裂的扩展和贯通往往导致局部失稳,表现为非弹性变形阶段。     

剥落型矿柱与早强胶结充填体相互作用损伤演化分

为了研究矿柱底部严重剥落形成的上宽下窄型矿柱与早强胶结充填体的相互作用,进行了现场地质调查,选用石蜡模拟早强胶结充填体进行室内试验,同时进行数值模型的构建和试验模拟研究。试验结果表明:在加载过程中,破坏主要发生在矿岩中,石蜡充填体由于具有较强的变形能力,没有明显的破坏裂纹;矿岩中的裂纹主要沿矿岩和充填体接触面进行延展,直至延伸至临空面破坏;试样表壁的石蜡薄层表征显示在加载过程中,在试样表壁大的裂纹带附近伴随小裂纹产生。通过相关研究,厘清剥落型矿柱与早强充填体的相互作用机理及破坏规律,以便开展针对性的矿柱补强,确保充填采场安全稳定。     

破碎带宽度对断层活化及煤柱留设的影响研究

为研究不同宽度的断层破碎带对防水煤柱留设的影响,通过对断层活化进行力学分析,得出断层活化的必要条件是断层带内岩石的黏结系数小于等于临界值Cmax,且断层带所受法向应力与剪切应力是影响该临界值的主要因素。利用数值模拟软件,建立不同破碎带宽度的数值模型,对断层活化及煤柱留设进行模拟。结果表明:当工作面距断层60 m内时,由于黏结系数临界值Cmax的迅速减小,断层活化危险性显著提高,且断层破碎带宽度越大,断层越容易发生活化;通过分析采场塑性区分布图,得出煤柱临界尺寸随破碎带宽度的增加而呈线性增长的规律。研究结果对断层合理留设煤柱具有重要的参考价值。     

溜井放矿破坏规律相似性模拟实验研究

以某铁矿3#溜井为研究对象,按照相似模拟试验准则,建立了溜井放矿相似性模拟实验台。通过井筒相似性模拟实验,采用全站仪观测法记录岩层变化情况,研究了不同地质结构下的溜井放矿冲击点分布及其破坏规律。实验过程表明,基于相似模拟试验,采用物理模型的比对换算,可以初步推算实际溜井的冲击点位置和破坏情况。实验结果表明,溜井所在地层存在断层带的地质构造易引发溜井的局部括刷严重。研究结果对于溜井放矿破坏机理的分析和矿山井巷工程合理有效维护有重要意义。     

储氧球罐进出气阀对接法兰开裂情况监控及失效分析

通过化学成分、金相、断口及能谱分析等手段,对储氧球罐进出气阀对接法兰开裂失效的原因进行了分析.分析结果表明,法兰开裂为高锰奥氏体不锈钢材质法兰的沿晶脆性断裂,高锰奥氏体不锈钢不适合作为高颈法兰用钢.     

钻孔间距对水力压裂促抽煤层瓦斯的影响

针对定量确定合理钻孔间距困难问题，基于损伤力学和多场耦合理论，建立了水力压裂和瓦斯抽采的煤层流固耦合模型，包括和水运移场、应力场以及孔隙度、渗透率演化方程，并采用Comsol联合Matlab求解，研究了不同钻孔间距时压裂和抽采过程中煤层弹模、损伤值、渗透率、瓦斯压力、抽采量和压裂贯通时间的变化规律。结果表明:耦合模型可较准确地模拟煤层水力压裂和瓦斯抽采过程；压裂贯通时间与钻孔间距呈指数增长关系；在马堡煤矿，当钻孔间距为4~8 m时，压裂损伤区在抽采孔贯通，渗透率呈“n”型曲线，瓦斯抽采后，瓦斯压力迅速下降，抽采有效区随间距的增加而增大；当钻孔间距为9~12 m时，压裂损伤区未贯通，煤层渗透率呈“m”型曲线，抽采有效区随间距的增加而减小，与间距4~8 m相比，瓦斯抽采量较小。     

韩桥煤矿-330m水平泵房水泵水垢产生成因研究

2003年4月,徐州矿务集团韩桥煤矿-330m水平泵房出现严重的结垢.首先用X-衍射分析仪对水垢成分进行测试,然后对矿井水的水化学和微生物特征分3个不同时段(2003年4月、2003年10月、2004年4月)采样、测试,并利用水质模拟软件PHREEQC计算方解石、文石、白云石的饱和指数.通过综合对比分析,对水泵结垢原因进行了追踪研究.结果表明,水垢主要成分以碳酸盐水垢为主,微生物主要为球菌和杆菌,水泵结垢与微生物无直接关系;矿井停采前,-330m水平水质类型为SO4-Ca-Mg,SO24-质量浓度高达1613·90mg/L,pH=6.71,矿井停采后,2003年4-10月,-330m东巷水质类型变化为SO4-HCO3-Ca-Mg,其中HCO-3、(K Na )质量浓度明显上升,pH值明显上升,尤其在2003年4月达到最高,为8·36.2003年10月-2004年4月,水质类型又变化为SO4-Ca-Mg,pH值下降为6.35～7.02.综合分析认为,矿井地面某造纸厂碱性污水渗漏引起pH值升高是结垢的主要原因.     

滑索运动特性及关键部件受力分析

本文主要研究不同无荷拉力对滑索的运行速度以及承载索拉力变化的影响。首先建立承载索数学模型,获得承载索的静力线型;然后导入动力学分析软件ADAMS进行运动仿真分析,获得运行速度曲线,得到无荷拉力与进站速度之间的关系;最后提取滑具运行过程中对承载索施加的动载荷数据带入线型模型进行有限元分析,得到承载索的拉力变化规律,在此基础上对承载索进行了强度分析以及对滑具轮轴进行了疲劳分析,为滑索安全性设计提供可靠的理论支持。     

基于Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹破坏模式的条带矿柱破坏宽度研究

采用条带法进行地下开采时,条带矿柱的裂纹扩展导致了矿柱的最终破坏,且裂纹多表现为Ⅰ型裂纹与Ⅱ型裂纹复合扩展破坏特征。根据采场矿柱受力条件,确定条带矿柱受两侧采场空区影响时矿柱内Ⅰ-П复合型裂纹尖端的Westergaard应力函数,采用HoekBrown强度准则计算采场作业面围岩破坏区的边界条件,建立了矿柱破坏宽度计算模型。以上横山页岩矿床为研究对象,采用物理相似模拟试验,模拟条带法回采某盘区3个试验区段,利用DIP法分析受地应力及回采扰动作用下矿柱的裂纹发育特征,验证模型的有效性。结果表明,条带及其条带矿柱均为15 m等设计参数条件下,计算模型矿柱破坏宽度理论值分别为17.66 m、15.56 m和10.28 m,试验模拟结果分别为完全大于15 m、约为15 m和10.5~11.0 m,试验结果与依据模型计算的理论值相近。     

基于ANSYS的沉降后浇带裂缝成因分析

为了有效治理沉降后浇带裂缝引起的地下工程漏水问题,以云南某工程为例,使用理论分析与有限元软件ANSYS建立参数模型相结合的方法对后浇带裂缝进行分析,探究后浇带裂缝成因及发展趋势,结果表明:该工程后浇带在荷载作用下产生裂缝的理论最大宽度为0.1 mm,潜在的裂缝发展区域的发展值均小于0.3 mm,实际工程中无须对潜在裂缝进行特殊处理。在选用合适材料对后浇带裂缝处进行处理后,漏水问题得到解决,达到了提高建筑安全的目的,为类似地下工程裂缝的封堵提供一定参考。