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关键词： 埋地管道   冻土   融沉   应力分析  

摘要： 冻土区埋地燃气管道在位移载荷的作用下易出现变形甚至断裂等问题。首先,建立不同埋地深度、不同管长的管-土相互作用模型,在ANSYS Geometry中进行模型处理;其次,对管道进行静力学分析,得到不同位移载荷及埋地深度下管道的变形与应力大小;最后,研究分析冻土融沉区管道的变形及应力变化规律。结果表明,冻土融沉区管道最大等效应力值出现在融沉土体与未融沉土体交界处;相同位移载荷下,随着埋地深度的增加,管道变形、最大应力逐渐减小;在管道长度相同情况下,随着位移载荷的增大,管道变形、最大应力逐渐增大,两者成正比例关系。

关键词： ISI Web of Knowledge   Scopus   学术期刊   工程力学  

摘要： 1.《工程力学》是中国科学技术协会主管、中国力学学会主办、清华大学土木工程系承办的学术期刊。2.本刊为Ei Compendex、Scopus及ISI Web of Knowledge文摘数据库收录期刊。万方数据库、中国知网、重庆维普、超星、EBSCO数据库全文检索。3.本刊于2019年和2024年两度入选“中国科技期刊卓越行动计划梯队项目”

关键词： 铝合金   电弧-搅拌摩擦加工复合增材   数值模拟   温度场   应力场  

摘要： 目的针对电弧增材制造铝合金缺陷多、晶粒粗大、力学性能低的难题,采用电弧-搅拌摩擦加工复合增材制造的新工艺,研究层间搅拌摩擦加工对电弧增材制造铝合金温度场与应力场的影响。方法通过建立铝合金电弧(Wire and Arc Additive Manufacturing,WAAM)-搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing,FSP)复合增材的热力耦合模型,对单独电弧增材制造和WAAM-FSP复合增材过程中的温度场和应力场进行对比,分析层间FSP对电弧增材制造铝合金温度场和应力场的影响。结果在WAAM过程中,2319铝合金最高温度达到1575℃;在堆积下一道次时,前一道增材层峰值温度超过2319铝合金的液相线,使增材层发生部分重熔。层间FSP使增材试样峰值温度由1575℃升高至1619℃,在第一层增材时,层间FSP使工件的温度升高至约395℃。后续电弧增材及层间FSP对已增材层产生的温升影响随层数的增加而降低。此外,引入层间FSP后,增材构件起弧端、基板与堆积层交界处的应力集中面积减小,使熔敷层内峰值应力值降低约20 MPa。结论层间搅拌摩擦加工可降低增材工件的冷却速度以及温度梯度,同时层间FSP过程中产生的热力耦合作用使增材构件中的应力分布更均匀,解决了增材件中应力集中的问题。

关键词： 7A52铝合金   激光-MIG复合焊接   热源模型   温度场   应力场  

摘要： 目的探究7A52铝合金激光-MIG复合焊接过程中温度场变化、熔池演变行为及材料形变缺陷形成的耦合机制,为优化复合焊接工艺参数与抑制焊接缺陷提供有力依据。方法使用Abaqus有限元分析软件,采用圆锥体热源与双椭球热源组合模型,对中厚板7A52铝合金激光-MIG复合焊接进行数值模拟,通过焊接实验验证数值模型的可靠性。结果实际焊接过程中的最大变形量约为2 mm,模拟最大变形量为1.72 mm,模拟温度峰值达2050℃、等效应力峰值达301 MPa,数值模拟的焊缝截面尺寸形貌与实际焊缝截面的基本一致。结论所选用的组合热源模型适用于铝合金的激光-MIG复合焊接,实验优化后得到了最佳的焊接工艺参数,采用优化后的焊接工艺参数能有效抑制焊接过程中温度非均匀分布与残余应力集中引发的材料形变缺陷。

关键词： 抗震性能分析   弹塑性时程分析   损伤   屈曲稳定分析   有限元分析   应力分析  

摘要： 中铁丝路中心为8度区132m的超限高层,该结构具有楼板不连续、高位转换、结构高度超限、软弱层、穿层柱等结构超限问题。为解决上述问题,对塔楼进行多遇地震性能分析、设防地震性能分析、罕遇地震弹塑性时程分析、楼板应力分析、转换节点有限元分析、穿层柱屈曲稳定分析。分析结果表明:多遇地震下结构的各项抗震性能指标均满足规范要求;构件配筋设计时采用多遇地震和设防地震包络值可满足设定的抗震性能目标;结构构件的弹塑性损伤、钢筋和钢材的塑性变形、构件的性能等级均在合理范围;不连续楼板可以可靠传递地震力、转换节点安全可靠、穿层柱的计算长度可以满足承载力要求。

关键词： 改良土   应力场   电阻率   承载比  

摘要： 为检测将水泥与干土的质量比为8%的水泥改良土作为重力式码头墙后回填物的承载力,基于无侧限抗压强度试验、抗剪强度试验、点荷载试验及承载比试验等室内试验,采用无损检测方法电阻率法,研究单应力场作用下,含水率分别为7.7%、9.7%、11.7%、13.7%、15.7%、17.7%、19.7%的水泥改良土试件的力学性能变化规律以及电场响应特性。试验结果表明:1)不同含水率下,试件电阻率均随荷载和位移的增大先迅速减小后趋缓;高含水率试件的初始电阻率较含水率低的试件小,含水率越大,试件最终位移越大。无侧限抗压强度与初始电阻率、破坏电阻率的相关性较高,可采用电阻率法评价水泥改良土的力学强度特性。2)在剪切试验中,不同含水率下水泥改良土试件的最大电阻率均随法向应力增大而减小,试件电阻率随剪切位移的增大而增大,抗剪强度随破坏电阻率的增大而减小,破坏电阻率随含水率的增大而减小,最大抗剪强度随含水率的增大而先增大后减小。3)在干湿循环下点荷载试验中,试件的单轴抗压强度随含水率的增大而先增大后减小,二者呈高斯函数关系;试件的电阻率随含水率的增大而减小,二者呈指数函数关系。在无侧限抗压强度试验中,试件的单轴抗压强度随电阻率的增大先增大后减小,二者呈二次抛物线关系。4)在承载比试验中,承载比随试件含水率的增大而先增大后减小,二者呈高斯函数关系;试件的电阻率随含水率的增大总体减小;承载比随试件电阻率的增大而先增大后减小,二者呈二次抛物线函数关系。

关键词： 地铁隧道   暗挖   地裂缝   模型试验   地表沉降   围岩   应力   数值模拟  

摘要： 地裂缝是一种特殊的城市地质灾害,对西安地铁工程施工安全与长期运营构造成了威胁。为了揭示地裂缝场地地铁隧道施工围岩扰动影响规律,以西安地铁6号线穿越地裂缝带为工程背景,采用几何比例尺为1∶20的物理模型试验,并结合数值模拟技术,研究了隧道穿越地裂缝带暗挖施工过程中的围岩响应特征。结果表明:地表沉降与围岩应力变化随开挖步长呈反“S”型,其发展大致分为微变形、急剧变形和稳定变形3个阶段;施工过程中,地表沉降与围岩应力的峰值均出现在地裂缝处,且随着与地裂缝距离的增大而减小,受地裂缝影响的范围为上盘20.1 m、下盘18.6 m;开挖方向决定了围岩应力与变形的大小,从地裂缝下盘至上盘开挖方式引起的地表沉降与围岩应力均要略小于从地裂缝上盘至下盘开挖方式;开挖过程中围岩在地裂缝处出现应力松弛,围岩应力增加最大值可达3.05 kPa(对应原型值为61 kPa)。

关键词： 下保护层开采   冲击地压   降载减冲   弹性能   应力场  

摘要： 为了评价下保护层开采的可行性以及其对深部高风险煤层的降载减冲效果,以华丰煤矿4煤、6煤开采的冲击地压防治为背景,对下保护层开采应力场及弹性能量释放规律开展研究,提出上下层工作面合理布局方式,并通过工程实践数据评价防冲效果。结果表明:4煤工作面应布置在6煤开采后形成的W形卸压区内,卸压范围为上保护角86°~95°,下保护角63°~65°;被保护的4煤大能量矿震比例、矿震能量和频次较之前下降显著,降低到原来的4%~21%,保护层开采降载减冲效果显著。

关键词： 构造裂缝   应力场   火山岩   构造期次   查干花次凹   松辽盆地  

摘要： 研究火山岩构造裂缝的特征和成因,预测其分布规律,对指导火山岩气藏勘探具有重要意义。本文以松辽盆地查干花次凹火石岭组火山岩为目标,综合利用构造演化、岩心、成像测井、岩石物理实验和断层等资料,分析构造裂缝特征,明确其形成期次,并建立工区的三维地质模型,运用Petrel软件的地应力模块开展应力场模拟。研究表明:构造裂缝主要形成于断陷期与反转期,断陷期裂缝倾角高,多数被充填,主要为无效缝,反转期裂缝倾角低,部分被充填,主要为有效缝,反转期裂缝切割断陷期裂缝。反转期最大主应力为水平主应力,方向近东西向,最大应力值为114.5 MPa;断陷期最大主应力为垂向主应力,最大水平主应力方向近南北向。应力场模拟结果表明,现今最大水平主应力方向大致为东西向,与区域性挤压应力方向一致,断陷期最大水平主应力方向大致为南北向,应力方向与断层走向基本一致;地应力受断层的影响发生偏向,在断层分布密集的区域应力方向杂乱,在断层分布稀疏的区域应力方向与主应力方向基本一致,在断层的端部出现明显的应力集中现象。综合研究认为现今最大水平主应力值较高的区域发育有效缝,能改善储层渗流条件,应优选应力值较高和应力方向基本一致的区域进行钻探。

关键词： 空腹式石拱桥   加固改造   结构受力   应力   有限元模型  

摘要： 以湖北省五峰土家族自治县五峰镇某空腹式石拱桥加固改造为工程背景,利用Midas Civil建立施工阶段有限元模型,对改造施工中主拱圈位移、应力计算分析,同时通过优化施工步骤,探究施工步骤对主拱圈结构受力的影响.结果表明,石拱桥改造施工过程中,最不利施工阶段为实腹段拱上侧墙拆除、拱上填料挖除,此时拱脚位置拉应力达到0.32 MPa;拱上侧墙、拱上填料在纵桥向分段施工将导致主拱圈产生超出块石砌体弯拉强度的拉应力,建议石拱桥腹拱、横墙段的拱上侧墙、拱上填料施工与实腹段的拱上侧墙、拱上填料施工同时进行,方可将主拱圈拉应力控制在块石砌体弯拉强度范围内.