钢桥十字形焊接细节应力强度因子的参数敏感性研究∗

焊接细节断裂参数与其疲劳裂纹扩展和疲劳性能直接相关，为探讨几何参数和裂纹参数对应力强度因子的影响规律，选取十字形焊接细节为研究对象。借助ANSYS软件建立了含半椭圆形裂纹的三维断裂力学模型，基于位移法分析了应力强度因子，讨论了几何参数（焊缝尺寸、板厚、对接焊缝参数）和裂纹参数（裂纹尺寸和裂纹形状比）对其的影响规律，拟合了裂纹形状修正系数函数。研究结果表明：（1）应力强度因子随对接焊缝余高和腹板板厚的增大而逐渐减小，而基本不受焊脚尺寸、翼缘板板厚和对接焊缝宽度的影响；（2）应力强度因子随裂纹形状比的增大而先增大后逐渐减小，但是随裂纹尺寸的增长而逐渐增大；（3）裂纹形状比和裂纹尺寸对应力强度因子影响最为显著，其影响幅度达18.0%。     

锅炉末级过热器管开裂原因分析

采用宏观检查、几何尺寸测量、化学成份分析、拉伸性能试验、金相组织分析、非金属夹杂分析、硬度试验及碳化物成分分析等方法,对某发电厂锅炉末级过热器管开裂原因进行分析,提出了解决办法。试验和分析结果表明:开裂处管内壁有较深的原始裂纹,在炉内高应力的作用下,管子靠外壁处产生了蠕变孔洞及蠕变裂纹,最终导致开裂。     

复杂应力条件下地基岩石细观破坏研究

为了研究复杂应力条件下的深基坑岩石细观破坏问题,本构方程采用由应变空间导出的弹塑性损伤细观力学模型,借助有限元计算方法,实现了岩石三维破裂过程的数值模拟。采用细观破坏单元网格消去法,实现了有限元模拟裂纹扩展过程;利用位移加载来实现岩石逐渐破裂过程;数值模拟灰岩单轴拉伸及压缩破坏试验、双轴拉伸破坏试验和三轴受压破坏试验,得到其非线性应力—应变曲线和不同载荷阶段弹塑性损伤破裂演化系列图像;分析细观非均匀性对岩石宏观破裂力学行为的影响。研究表明,在复杂应力条件下,随着围压增大,峰值抗压强度明显提高,塑性变形明显增大。本文研究对深基坑施工过程中预防工程事故的发生具有借鉴意义。     

一起发电厂水冷壁管泄漏事故原因分析

针对宁夏某电厂一起水冷壁管泄漏事故,采用了外观、宏观金相、微观金相、化学成分分析,硬度和拉伸试验等检测手段,对事故样管进行检测分析,找出事故原因并提出预防措施。结果表明:水冷壁管在换管焊接过程中未严格执行规范,致使焊口处产生热裂纹和气孔等缺陷,是造成泄漏事故的主要原因。     

桥梁吊索高强钢丝疲劳裂纹扩展试验与数值模拟

反复车辆荷载作用下,斜拉桥斜拉索及拱桥吊杆疲劳损伤问题日益严重。针对大跨桥梁中常用的镀锌高强钢丝,开展了应力比R分别为0.1、0.2、0.3的疲劳裂纹扩展试验,研究了应力比及应力幅对钢丝疲劳裂纹扩展性能的影响,每种应力比下的应力幅分别为140.4、152.1、163.8、175.5MPa。采用分步加载方法,设计不同加载应力幅在试件断裂面留下裂纹扩展时的条纹特征,利用光学显微镜对疲劳断口的疲劳条纹进行观测,得到了不同应力比下裂纹扩展深度与疲劳循环次数的a—N曲线,拟合了高强钢丝的疲劳裂纹扩展速率模型。试验结果表明:钢丝疲劳裂纹呈三阶段扩展,随着应力比R的增大,Paris公式中参数C变小,m变大。运用有限元软件ABAQUS模拟了裂纹扩展过程,定量分析了裂纹扩展径向与表面方向的关系,试验结果与有限元结果吻合较好。试验得到的疲劳裂纹扩展速率曲线,可用于大跨桥梁吊索的抗疲劳、防断裂设计及疲劳寿命评估。     

横向滑坡作用下管道裂纹力学影响因素分析北大核心CSCD

地质灾害和管体缺陷是油气管道安全运行的两大风险,山体滑坡是长输油气管道常见的一种地质灾害,裂纹是管道运行中难以发现却时有发生的管体缺陷之一。当穿越滑坡区的管道遭遇管体裂纹时,多重载荷的作用可能导致管体裂纹加剧甚至断裂失效。基于极限分析设计准则,研究了相关因素对滑坡区管道轴向裂纹的影响,采用有限元法,分析了滑坡宽度、滑坡位移、裂纹位置、裂纹深度比、裂纹形状比以及管道内压对裂纹J积分的影响。结果表明:滑坡宽度越大,J积分越小,滑坡位移越大,J积分越大;裂纹处于12点位置时,其J积分值最大,即轴向裂纹垂直于滑坡面时最危险;裂纹深度比和管道内压的增加均会导致J积分最大值呈指数增加,而裂纹形状比的增加会导致J积分最大值呈线性减小,J积分均在裂纹最深处取得最大值;较大的裂纹深度比会导致裂纹沿深度方向的扩展速度远大于沿长度方向,而较大的裂纹形状比会导致裂纹沿长度方向的扩展速度高于沿深度方向。     

基于岩腔后退的危岩断裂破坏分析——以重庆市万州区太白岩危岩为例∗

硬质岩体危岩的突发性破坏本质是岩体的脆性断裂破坏。以重庆市万州区太白岩危岩为例，将危岩后缘卸荷裂隙的扩展贯通简化为半无限大板的边缘裂纹断裂问题，建立了卸荷结构面接触与非接触的裂纹断裂力学模型，推导了 I 型裂纹、II 型裂纹应力强度因子以及联合应力强度因子表达式，并基于数值模拟手段提出了危岩结构面正应力与剪应力确定方法。万州太白岩危岩 W10 断裂破坏分析结果表明：危岩崩塌失稳受控于岩腔的深度，岩腔深度加大，后缘卸荷裂隙扩展，其力学机制根据岩腔深度变化表现为拉破坏和拉剪破坏；对于危岩 W10， 裂纹联合应力强度因子随岩腔深度的增大表现出先增加后降低再增大的趋势，I 型裂纹断裂应力强度因子具有与联合应力强度因子相同的变化特征；岩腔深度 3~6 m 以及 9~10 m 内，危岩裂纹主要为拉应力集中状态；岩腔深度 6~9 m 时，危岩裂纹处于拉剪应力状态；当岩腔深度为 3.8 m 时，危岩 W10 发生拉剪断裂破坏，断裂扩展角为 29.5°。     

石化装置泄漏易发性预测方法应用研究

石化装置具有连续化、大型化、复杂化、高参数运行和高能量储备的特点，稍有失误或失控，就可能发生泄漏导致火灾、爆炸和毒物污染事故。结合典型石化装置的工艺特点分析了影响其失效的主要因素，应用挪威DNV船级社泄漏频率预测软件LEAK建立了典型石化装置泄漏危险预测模型。对某石化厂脱甲烷塔及其附属管线发生泄漏事故的频率进行了详细的分析和模拟，得到了待评价系统泄漏事故发生的频率、典型泄漏孔径和平均泄漏孔径等基本信息，结合国家和行业相关标准提出了泄漏等级划分建议，在此基础上对该系统检测方案进行了改进。应用表明所构建的典型石化装置泄漏危险预测模型具有良好的可行性。     

反复等向加卸载路径下粉质黏土变形特性研究

黏土的变形特性与应力路径密切相关,直接影响到相关工程的安全性。针对三峡库岸某路基边坡粉质黏土,采用应力路径控制试验系统,开展了两组等向固结应力状态下反复多次的加卸载试验,揭示了土体的体积变形发展规律,发现再固结过程呈现为一条先平缓后变陡的曲线,说明前期固结压力范围内的再加载也会产生不可恢复的塑性变形,且变形速率随加卸载循环次数逐渐减小。最后,结合试验曲线特点,建立了土体再固结系数与加卸载次数及应力状态相关的数学模型,能够较好的模拟反复等向加卸载条件下土样的体变特征,且可预测土体经历更多次加卸载循环中的次固结过程,为土体的持续塑性变形分析和预测提供参考。     

震源应力场的光弹性研究

<正> 在断裂力学中,用应力强度因子表征裂纹尖端奇异应力场的强度,不但能够较好地描述裂纹尖端应力集中的程度,而且由此建立的裂纹扩张判据,能够比较真实地反映低应力脆断情况。测定二维、三维以及动态裂纹强度因子的有效方法是光弹性法,这种方法以其     

江苏油田腐蚀钢管抗震性能试验研究

对在高温高压恶劣环境中工作的原油集输管道进行了材质机械性能和结构强度的试验研究。结果表明：①腐蚀管道材质的强度极限应力σｂ和屈服极限应力σＳ的变化很小,故材质的机械性能无明显变化;②腐蚀管道焊缝的强度极限应力仅为管材强度极限应力的５５１３％;③腐蚀管道因局部点蚀造成的管壁穿孔,使管道的结构强度大幅度下降,塑性降低,延伸率减小,抗震性能明显削弱。试验研究结果给出了油田已建管道震害预测工作的评判依据,并为管道防腐研究提供了新线索。     

含V型切口混凝土梁I、II复合型断裂特性研究∗

通过采用三点弯曲加载，结合电阻应变片法以及数字图像相关法，研究初始缝高比、偏心距以及切口角度对V型切口混凝土梁荷载值和断裂过程区的影响，最后运用有限断裂力学进行理论分析，并与平均应力准则做比较。试验结果说明，起裂荷载和破坏荷载的变化随着缝高比的增大而减小，不同范围内的切口角度对起裂荷载和破坏荷载的影响也有差别，起裂荷载和破坏荷载随着加载偏心距增加而增大起裂时刻和最大荷载时刻的断裂过程区等于裂缝长度，而失稳时断裂过程区远远小于裂缝长度，断裂过程区以切口角度120°为界，具有不同的变化趋势；平均应力准则下的裂缝扩展长度随着切口角度的增加整体呈现下降趋势，无论是临界破坏荷载还是裂缝扩展角度，有限断裂力学准则的理论预测值较平均应力准则更为接近试验结果。     

内置钢骨形式对混凝土桥墩撞击性能影响研究

为研究内置钢骨形式对混凝土桥墩撞击性能的影响,进行了内置角钢、槽钢、钢管3种钢骨形式的混凝土桥墩模型水平撞击试验,得到撞击力时程曲线、位移时程曲线、钢材和混凝土的应变时程曲线。对内置不同钢骨形式的桥墩模型受撞各阶段的力学性能进行了对比分析,并运用力学方法计算了钢骨形式对混凝土桥墩撞击性能的影响。研究结果表明:钢骨形式对混凝土桥墩的撞击性能有一定影响;在相同撞击能量下,内置钢管混凝土桥墩的侧向变形较内置槽钢和内置角钢混凝土桥墩的侧向变形小;内置槽钢和钢管对墩底混凝土压应变增长有较大的抑制作用;内置钢管混凝土桥墩的破坏斜裂缝条数多且分布较宽,延性较好,抗撞击承载力较高。对桥墩底部斜裂缝区的混凝土主压应力和应变计算分析表明,不同钢骨形式改变了桥墩截面几何特性参数,影响了混凝土主压应力值;在相同配钢率情况下,内置钢管混凝土桥墩的墩底混凝土主压应力比内置角钢混凝土桥墩的墩底主压应力减小了24.54%;内置钢管混凝土桥墩的应变放大系数比内置角钢混凝土桥墩放大系数小。试验和计算分析均证实了内置钢管的混凝土桥墩具有较好的抗撞击性能。     

集中荷载下高强箍筋混凝土梁的抗剪性能

通过8根集中荷载下高强箍筋混凝土梁的受剪破坏试验，分析了500MPa箍筋混凝土构件斜截面的剪切承载力及使用阶段的斜裂缝宽度，同时对两组配有蒙皮钢筋的混凝土梁的受剪承载力及斜裂缝宽度进行了对比分析。试验结果表明，此类构件的受力性能与普通钢筋混凝土受剪构件相同，其斜截面受剪承载力仍可按现行《混凝土结构设计规范》有关公式进行计算，并且具有足够的安全储备。同时蒙皮钢筋的配置能够有效地限制裂缝的开展，改善受剪破坏的脆性性能。     

城市供水管网抗震功能可靠度分析

介绍了供水系统功能分析中的经验渗漏模型,在此基础上给出了一个新的改进算法。将建议模型与供水系统水力分析方法相结合,并引入一般结构分析中的一次二阶矩方法,提出了一类求解供水网络节点及系统功能可靠度的方法。对一典型供水管网进行了流分析,将建议模型计算所得结果与常规渗漏模型进行了比较,结果说明建议模型可行,计算结果合理可信。     

城市供水管网抗震可靠性分析与设计优化

考虑管线震害发生的随机性,利用管线在地震作用下反应的二阶矩特征信息,采用带渗漏管网抗震可靠性分析的一次二阶矩方法,以华中地区某市主干供水管网为例,进行了基本烈度条件下的可靠度分析,结果表明,在低、中烈度条件下,供水管网中各节点均处于可靠状态;在高烈度条件下,节点主要处于可靠状态,局部处于严重不可靠、甚至出现断水状态。进一步地,基于微粒群优化算法,以管网年费用折算值为优化目标、管网拓扑结构与管径为优化参数、管网节点可靠度为约束条件,建立了新的供水管网抗震设计优化模型,并将供水管网所在区域的道路信息引入管网优化设计中,提出了管网拓扑的自动生成策略,从而形成了城市供水管网系统智能化抗震设计方法。数值算例表明,基于可靠度的抗震优化设计方法为风险-投资之间的合理均衡提供了理论基础,决策者可以据此选择所期望的最佳方案。     

超临界锅炉吹灰调阀改造

某电厂超临界锅炉吹灰调阀在使用过程中长期存在内漏、调节线性差、卡涩以及阀座裂纹等问题,严重影响了吹灰系统的正常运行。针对吹灰调阀存在的内漏以及阀座裂纹问题,分析了产生内漏和阀座裂纹的原因,从阀门结构、阀芯结构、阀门各部件材质、执行机构等方面进行了改造。吹灰调阀改造后,解决了原有阀门存在的内漏、调节线性差、卡涩问题,吹灰系统安全可靠性大幅提升,对同类型锅炉阀门选型及改造有参考意义。     

穿越逆冲断层的埋地管道非线性反应分析

穿越逆冲断层的埋地管道在地震作用下,容易发生局部屈曲或整体失稳等形式的破坏,研究逆冲断层作用下的埋地管道地震反应规律,对管道抗震设计及施工等具有重要的意义。本文将埋地管线及周围土体从半无限地球介质中取出,分别以空间薄壳单元和实体单元进行离散,采用非线性接触力学方法模拟管、土之间的滑移、分离及闭合现象;采用线性位移加载模拟断层的错动,考虑了系统初始应力状态的影响,对土体未开裂前的管土相互作用系统进行了拟静力数值分析;分析了位错量、土体刚度、埋设深度、径厚比及跨越角度对埋地管道反应的影响,得出了一些有益的结论。     

大寒岭倒转背斜复杂煤层结构冲击地压研究

受大寒岭倒转背斜的影响,大安山煤矿14槽煤后槽形成了极为复杂的煤层结构,其轴部及附近和两翼形成的急倾斜煤层是高应力区,具有冲击倾向性。首先用ANSYS有限元软件建立了包括复杂煤层结构在内的矿山模型,利用单元生死技术模拟轴部及右翼开挖;在此基础上,分析了采场围岩的应力场和位移场,圈定了冲击地压发生的危险区域,分析了冲击地压发生的机理;预测了14槽煤后槽开采的冲击倾向性,并指出在实际开采时,必须采取防冲措施,为避免冲击地压事故的发生提供了技术支持,具有一定的参考价值。