硼化物基超高温陶瓷材料在热力耦合作用下力学性能研究

以新型天地往返飞行器、高超声速飞行器和火箭推进系统等最具前景的候选材料——硼化物基超高温陶瓷材料的应用为背景,采用有限元法ABAQUS软件对UHTC试件进行数值模拟,得到带有表面贯穿裂纹的UHTC试件在不同加载条件下的应力、应变及应力强度因子的变化规律,为研究材料在热冲击过程中考虑应变速率的影响奠定理论基础。     

压力容器的失效准则分析

压力容器的失效，并无统一的失效标准，而是随着所应用的失效准则的不同而变化的。本文将压力容器的８种强度失效准则，进行归纳整理、比较分析，以利于在用压力容器检验中，准确地进行缺陷评定和失效评定。     

确定岩体斜坡滑动面抗剪强度的动态反分析方法

滑动结构面的抗剪强度在岩体滑坡的稳定性计算中是最重要的参数,也是最难以确定的。基于岩体抗剪强度是多种因素影响下的随机变量这一认识前提下,本文以西柏坡“中共中央解放军总部”旧址滑坡为例提出了确定岩体斜坡滑动面抗剪强度的动态反分析方法,并对该方法获得的抗剪强度的实用性进行了分析。结果表明,反分析方法是获得岩体斜坡滑动面抗剪强度的最经济、合理的途径。     

内排压脚与边坡稳定性的关系

为了研究边坡角及边坡形状与边坡稳定性的关系,采用有限元软件ANSYS模拟了不同边坡角对应的稳定系数,以及不同平盘宽度和压脚高度所形成的等储备强度边坡的稳定系数。模拟中假设材料符合相关联的理想弹塑性本构关系,强度准则符合Drucker-Prager准则,用计算收敛性作为边坡稳定性的准则,用强度折减法得出边坡的稳定系数。为了形成等储备强度边坡,由下到上分步骤进行压脚。先在平面边坡最下台阶压脚,这样提高了边坡稳定系数,在边坡进入临界状态时,最下两台阶的塑性状态相同,则压脚停止;再在最下两台阶同时压脚,在边坡进入临界状态时,最下3个台阶的塑性状态相同,则压脚停止;以此类推,在最下边n个台阶同时压脚,在边坡进入临界状态时,压到与第n+1个台阶的塑性状态相同为止。结果表明,边坡总是从坡脚开始形成塑性区,在重力加载过程中,塑性区以弧形条带向坡顶扩展,形成滑带。最有效的内排压脚是从最下台阶开始形成等储备强度边坡的压脚。     

基于生命周期的轨道交通能耗与碳排放分析

轨道交通的高效低污染特征备受关注,以广佛二期地铁为研究对象,测算广佛二期地铁的能源消费量,以及CO2、CH4、N2O等温室气体(Greenhouse Gases,GHGs)排放量;再基于生命周期理论,采用量化方法对比广佛二期地铁与出租车、私人载客汽车、公交车、私人摩托车4种客运交通工具的能源利用效率、能源强度、碳排放强度;最后,分析广佛二期地铁对佛山市交通行业能耗和GHGs排放的影响.结果表明,广佛二期地铁近期能源消费量为4 562.95 t标准煤,CO2排放量为12 651.57 t,CH4排放量为0.152 t,N2O排放量为0.201 t.与燃油机动车相比,广佛二期地铁具有更高的能源利用效率,同时具有较高的节能减排潜力.研究表明,广佛二期地铁的开通不但是缓解佛山市机动车辆增长的重要方式,而且对城市交通节能减排具有重要意义.     

含多弱层复合边坡滑坡治理三维数值分析

白音华二号矿滑坡区边坡治理工程是针对稳定性差的南帮非工作帮和南排土场构成的复合边坡进行的。滑坡体受多层弱层控制,治理过程中易导致边坡失稳,所以治理工程采取分区开采的条采方案,充分利用边坡治理的三维效应来进行边坡的失稳破坏研究和稳定性分析。选取滑坡区的典型剖面作为研究对象,基于强度折减方法(SRM),应用有限差分FLAC3D软件,在两种开挖条件下,对含多弱层的复合边坡的稳定性规律和破坏机制进行了数值模拟分析,揭示了多弱层对复合边坡的失稳破坏及稳定性的影响。研究结果表明,治理工程中,弱层被揭露一定宽度,滑体沿煤底板弱层水平错动、竖直方向拉裂破坏;随弱层暴露宽度的增加,边坡稳定性明显降低,说明治理边坡具有三维效应;开挖至3-3煤层底板,开挖坡角20°,弱层暴露宽度为400m,边坡的稳定系数刚好达到安全储备系数1.1,建议矿方首选此方案,可以最大限度的回收煤炭资源。     

随机介质理论下隧道围岩渐进破坏过程数值实验研究

将强度折减法引入到隧道围岩安全评价中,结合"浅埋暗挖快速施工双线小间距隧道、盾构下穿立交结构隧道和结构面含有节理、不规则裂隙的山体公路隧道"等工程实例,借助材料真实破坏分析软件RFPA-2D,建立每个强度折减系数下的有限元模型。模型采用了黏弹性人工边界来消除边界条件对计算精度的影响,并借助随机介质理论实现了围岩细观结构单元的非均值性和随机分布的缺陷,揭示了不同工况下隧道围岩的动态渐进破坏过程、基元相变损伤演变机理和岩体结构面破坏特征,认为隧道围岩的宏观破坏是由岩体非线性材料细观单元的非均值性造成的,计算结果借助不同折减步中裂纹发展趋势和单元破坏的数量判断隧道围岩是否失稳破坏,并计算出具有安全储备意义上的安全系数。同时,结合ABAQUS和RFPA-2D两种不同有限元模型,对比分析了随机介质理论和连续介质理论结合强度折减法在隧道围岩稳定性评价中的差异。     

开放系统中碳酸盐矿物(方解石)对四环素的吸附

通过批量平衡法,研究开放系统条件下方解石对四环素(TC)的吸附特性。结果表明:(1)四环素在方解石上的吸附很快,3 h后便渐趋平衡;(2)当pH从7.7增加到9.7时,四环素的吸附率先上升然后下降,在pH(8.3~8.7)范围内存在最大吸附率,由此现象推测,四环素通过其形态(TCH_2~0、TCH~-)与方解石表面形成内层络合物结构;(3)离子强度对四环素的吸附影响甚微,该现象也暗示四环素与方解石表面吸附点位形成内层络合物;(4)四环素在方解石上的等温吸附曲线可以很好地用Freundlich模型来拟合,四环素在25℃时的吸附量大于其15℃时的吸附量,推测其吸附过程为吸热过程。     

辽东湾河口潮间带沉积物及附近土壤硝化和反硝化强度研究

以流入辽东湾的4条入海河流(小凌河、大凌河、双台子河、辽河)河口处沉积物和大凌河附近的水稻田土、玉米旱地和芦苇湿地为研究对象,采用悬浮液振荡培养法,测定河流沉积物及附近的土壤硝化强度和反硝化强度。结果显示,4种不同河口沉积物的硝化强度和反硝化强度差异显著,硝化强度在1.32~4.89 mg N/kg·d之间,且小凌河双台子河辽河大凌河;反硝化强度在5.44~10.47 mg N/kg·d之间,且辽河双台子河小凌河大凌河。大凌河不同利用方式的土壤硝化强度在1.32~2.92 mg N/kg·d之间,河流沉积物最小,土壤反硝化强度在3.79~7.72 mg N/kg·d之间,水稻田土反硝化强度最大。总体上,研究对象的反硝化强度大于硝化强度,反硝化除氮能力强。研究结果对于评价河口潮间带地区沉积物及土壤的氮素转化能力有重要参考。