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关键词： 活塞   动力学   危险截面   应力  

摘要： 自转式空气锤作为一种新型气体钻井用井下动力工具,通过边冲击边旋转来破碎岩石。自转式空气锤在试验过程中活塞出现了多次断裂现象。文章通过对自转式空气锤活塞实际断裂情况分析,运用动力学仿真分析活塞冲击钎头过程中的受载情况,根据仿真结果再对活塞结构进行优化,以提高活塞强度,优化后的结构在整个撞击行程中,结构受力呈现下降的趋势,尤其在0.6 ms时刻下降最为明显,即改进后的结构比改进前的结构应力降低了43.9%,改善效果明显。在后续的自转式空气锤现场试验中未出现活塞断裂情况,验证了动力学仿真和结构优化效果。

关键词： GaN on Si   离子注入   应力   RF loss  

摘要： 文章研究了低能氮离子注入对AlN/Si(111)外延结构射频损耗的影响。通过对Si衬底进行氮离子注入处理,实现了对AlN/Si (111)外延结构射频损耗的显著抑制。结果表明当离子注量和能量分别为2×10^(16) ions/cm^(2)和50 keV时,样品射频损耗为-0.43 dB/mm@30 GHz,相比于未离子注入的样品,降低幅度高达50.5%。此外,Raman光谱测试结果显示AlN/Si (111)外延结构的射频损耗对AlN层的应力状态有很强的依赖,减小AlN层张应力有助于降低射频损耗。

关键词： 超高速激光熔覆   细长活塞杆   温度   应力   变形  

摘要： 目的针对细长活塞杆在超高速激光熔覆过程中产生变形的问题,开展热-结构耦合的数值模拟和试验研究。方法采用高斯热源和单向耦合方式,建立细长活塞杆超高速激光熔覆的热-结构耦合仿真分析模型,探讨活塞杆在不同功率和扫描速度下瞬态温度和应力分布的演化过程。构建超高速激光熔覆细长活塞杆变形的试验测试方案,提出9组激光熔覆工况参数,并将试验测试结果与有限元仿真进行对比。结果在激光功率相同时,熔池形貌随扫描速度的增大而发生变化,其等温线呈现彗星状,活塞杆表面上的温度变化曲线要经历3个峰值,然后冷却至室温,最后趋于稳定。熔池区域的等效应力值最大,且会随激光光源的轴向移动而发生演化,而涂层与基体结合界面处的等效应力在极短时间内会经历先升后降的多次循环,然后趋于稳定。沿活塞杆轴向的等效应力呈现两端高、中间低且顶尖端最大的趋势,等效应力值均随激光功率的增加而增大,其应力差值与活塞杆的变形量相对应。当功率为3500 W、扫描速度为25 m/min时,应力差值最小,且变形量也最小。结论热应力是引起活塞杆轴向应力分布变化的主要影响因素,轴向等效应力的差值决定着活塞杆变形量的大小,所得结论可为细长轴类零件表面处理的超高速激光熔覆工艺参数选取提供指导。

关键词： 工程力学   课程思政   CDIO   改革  

摘要： 作者总结多年《工程力学》教学经验,将课程思政理念和CDIO工程教育模式共同引入到工程力学课程教学改革中,突出思政教育资源渗透和成果导向型项目训练,对课程教学模式进行了初步设计和思考。实践证明,此双理念指导下的课程改革更符合中国特色社会主义下应用型本科高校学生学习特点,可更好地实现人才德育和工程技能培养双目标。

关键词： 地铁车站   侧墙混凝土   现场监测   温度场   应力   有限元分析  

摘要： 为实现对地铁车站侧墙混凝土裂缝的有效控制,通过预埋温度和应力传感器的方法,对侧墙施工过程进行监测,并将实测数据和Midas civil有限元模型的模拟结果进行比较分析,总结侧墙施工过程中温度场和应力场的规律。现场监测和数值分析表明:早期混凝土水化热反应较快,浇筑完成后仅用20 h即达到最大值,夏季温度较高,降温速率较缓慢,约为–0.40℃/h,且中间层降温速率相对较快;压应力达到最大值的时间与温度达到最大值的时间较接近;进入收缩变形阶段,拉应力在出现0应力的临界情况后随温度的继续下降逐渐增大,在浇筑后50h,各测点的拉应力基本趋于稳定;利用有限元模型计算得到的模拟结果与现场监测数据相差较小,验证了方法在预测裂缝产生方面的有效性。研究成果可以为实际工程中的裂缝控制提供参考。

关键词： 电工钢   应力   磁畴演变   能量最小化   磁滞模型  

摘要： 电工钢等磁性材料是构成电力变压器、中高频变压器等电气设备磁路的关键材料,其磁滞特性决定着设备损耗,磁滞特性的本质体现为磁化过程中电工钢内部磁畴畴壁的移动和磁畴的翻转,而外应力的引入会改变电工钢磁畴结构。该文针对磁场和应力耦合作用下取向电工钢磁滞特性的模拟问题,借助应力磁光克尔显微镜观测了应力影响下磁畴动态磁化规律,揭示电工钢内部磁畴动态演变机理。在此基础上,利用图像处理技术获取了耦合外作用下畴壁移动的位移、速度以及加速度等特征量,并以磁畴能量最小化为理论基础,以畴壁移动加速度作为特征量构建表征模型用以模拟电工钢的磁滞特性。结果表明:提取的特征量可直观地了解电工钢内部磁畴在不同应力下的演变过程,基于畴壁移动加速度特征量的磁滞模型能够有效描述电工钢在不同应力下的磁滞特性。研究成果建立了磁畴磁化特征量与材料宏观磁滞特性的映射关系,为磁性材料改性研究提供一定理论支撑。

关键词： 钢箱梁   应力   模拟   顶推   变形  

摘要： 钢箱梁顶推施工技术是桥梁建设中常见的施工技术之一,而小半径曲线钢箱梁的直线顶推施工是钢箱梁顶推施工中比较特殊的一种,因为由于钢箱梁小半径的特殊性,在进行一定量的顶推之后都需要对钢箱梁进行平面内的旋转调整使其中心线与设计中心线重合。而在调整之前钢箱梁前后端的曲线段悬挑会使钢箱梁处于偏载状态,影响钢箱梁整体的受力与变形。鉴于此,以长平枢纽互通A匝道桥为例,对小半径曲线钢箱梁的顶推施工进行施工模拟,来保证顶推施工的安全性。模拟结果表明,在整个曲线顶推过程中,最不利状态下的最大应力、变形、支反力处在3个不同的危险工况下,最大应力σ_(max)=137.9 MPa≤[σ]=210 MPa,发生在支撑位置,满足受力要求;最大变形u_(max)=-98.033 mm,钢导梁前端设470 mm上墩措施,导梁竖向挠度满足施工要求;最大支反力F_(max)=236.0 t,需对支架结构临时措施进行局部加强,防止产生不理想应力及变形。

关键词： 折射率   应力   细芯光纤(TCF)   拉锥   传感器  

摘要： 折射率与轴向应变的监测是工程应用的重要组成部分。为了实现大量程的折射率、应变双参量测量传感器,提出了一种基于锥形细芯光纤(thin-core fiber,TCF)传感器。首先在两段标准单模光纤(single-mode fiber,SMF)之间熔接一段长度为2 cm的TCF,然后在TCF中心放电并拉锥,制作得到一个全光纤马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer,MZI)。在实验中,利用丙三醇溶液替代氯化钠(NaCl)溶液可扩大折射率的测量范围。实验结果表明,在1.3511—1.3803范围内,折射率的最高灵敏度为-20.95 nm/RIU;在1.3843—1.4466范围内,折射率的最高灵敏度可达-294.32 nm/RIU。在0—2727με的应力范围内,表现出-0.6 pm/με的应变灵敏度,说明该结构在折射率量程大且灵敏度高的前提下,也维持着较强的鲁棒性。该器件制备简单、结构紧凑,在折射率和应力测量等领域具有一定的应用价值。

关键词： 深水气井   测试管柱   封隔器   载荷   力学评估   应力分析  

摘要： 深水气井测试过程中管柱受力影响复杂,封隔器失封风险高,封隔器失效会直接影响测试作业安全。基于测试管柱及封隔器受力研究现状,以南海某深水气井为例,建立了深水气井测试封隔器全过程力学行为评估方法,评估了封隔器在管柱下入、坐封、测试以及管柱解封过程中的受力状态及影响规律,并提出了封隔器安全控制措施。研究表明,对封隔器轴向受力影响程度从高到低依次是深水气井测试制度、测试液体系、测试过程中对管柱施加的预提力、产量。通过BD21-X井现场应用,经过封隔器全过程受力计算和控制措施分析,有效保障了现场测试管柱封隔器密封有效,测试作业安全顺利,可为深水气井测试设计及应用提供技术支撑。

关键词： 露天矿边坡   稳定性   数值模拟   安全系数   岩体质量评价   应力  

摘要： 基于现场工程地质调查与室内岩石物理力学试验数据,对大西沟铁矿边坡岩体质量进行评价,确定了岩体的物理力学参数。采用数值模拟方法,对露天矿不同开采阶段的边坡应力、位移、滑移带及安全系数进行了分析,研究结果表明:边坡安全系数随台阶高度下降不断降低;自然条件下,边坡开挖不同阶段安全系数均在1.8以上,边坡稳定性较好。降雨对边坡的稳定性影响显著,饱和状态下终了边坡的安全系数降至1.36,但高于GB 51016—2014《非煤露天矿边坡工程技术规范》规定的安全系数(1.25~1.20),说明矿山采场边坡设计参数合理。研究结果可为矿山后续安全设施设计提供参考依据。