历经单调荷载历史混凝土动态受压损伤特性的研究

研究了历经不同单调荷载历史后混凝土试件在不同应变速率（10-5/s、10-4/s、10-3/s）下的动态单轴受压试验,对比分析了混凝土应力-应变全曲线,并采用改进后的Weibull统计模型分析了单轴受压损伤特性。试验结果表明：在相同荷载历史下,随着应变速率的提高,混凝土峰值应力及弹性模量明显增加,峰值应变变化不明显;在相同的应变速率下混凝土峰值应力、峰值应变和弹性模量随荷载历史幅值的增加而降低,历经85%的单调荷载历史幅值后,混凝土残余强度降低显著;当单调荷载历史低于某一槛值时,荷载历史对混凝土强度影响较小,但是加载历史高于某一槛值时,混凝土损伤变量随应变速率的提高而增加,混凝土极限抗压强度明显降低。     

混凝土尺寸效应的动态率相关性试验研究

为了研究应变速率和尺寸对混凝土动态力学特性以及变形规律的影响,对150mm、300mm、450mm的立方体混凝土试件分别进行了10?-5/s、10-4/s、10-3/s、10-2/s四种应变速率下的单轴压缩试验。试验结果表明,相同尺寸的混凝土峰值应力随应变速率的提高而增大;相同应变速率下混凝土的峰值应力、峰值应变均随混凝土尺寸的增大而减小;相同应变速率下, 混凝土的弹性模量随混凝土尺寸的增大而增大;不同尺寸混凝土的峰值应力不能仅根据规范中考虑的折减系数进行换算。     

自然状态和水饱和状态混凝土动态损伤的对比分析

为了研究自然状态和水饱和状态混凝土的强度及动态损伤特性,进行了不同应变速率下（10-5/s、10-4/s、10-3/s、10-2/s）单轴受压试验,并构建损伤模型对比分析了自然状态和饱和水状态混凝土的动态损伤。结果表明：在高应变速率下,水饱和状态混凝土损伤值明显增大,强度增加幅度较自然混凝土状态的高;低应变速率范围内,自然状态混凝土强度增加幅度较水饱和状态混凝土的低,应变速率为10-5/s时自然状态混凝土损伤值最大。     

循环加载混凝土损伤特性试验研究

为了研究混凝土在循环加载情况下的损伤特性,采用真三轴材料试验机,对 的标准圆柱体混凝土试件在应变速率为10-5/s、10-4/s和10-3/s下进行单轴动态受压试验,研究了在循环加载下混凝土的峰值应力、峰值应变及弹性模量,并选取基于Weibull统计分布改进后的损伤本构模型进行损伤拟合验证。结果表明,在相同循环加载历史的情况下,随着应变速率的提高,其损伤变量值明显降低,其损伤应变槛值逐渐增大。该改进后模型可以有效描述单轴循环加载状态下混凝土的损伤过程。     

历史荷载作用对混凝土受压动态力学性能的影响

对历经单调加载历史和循环加载历史后的混凝土,进行了应变速率为10-5、10-4、10-3/s下的单轴压缩试验。试验结果表明：（1）历经单调加载历史的混凝土,随着应变速率的提高,峰值应力、峰值应变、弹性模量均增加;（2）历经循环加载历史的混凝土,随着应变速率的提高,峰值应力和峰值应变均增加,而弹性模量则减小;（3）在应变速率为10-5/s时,历经单调加载历史比历经循环加载历史的混凝土的峰值应力和峰值应变大,但弹性模量相差很小;在应变速率为10-3/s时,历经单调加载历史比历经循环加载历史的混凝土的弹性模量大,但峰值应力和峰值应变相差很小。     

AISI-1035钢高温变形下的本构建模研究

基于Gleeble-3500热模拟实验,分析了AISI-1035钢分别在不同热压缩温度(1073,1173,1273 K)、不同热压缩速率(0.3,3.0 s-1)下的变形流动规律及微观组织演变规律,并建立了AISI-1035钢在1073~1273 K下的双多元非线性回归本构模型。实验结果表明:AISI-1035钢的应力幅值随着变形温度的升高以及应变速率的降低而减小;不同变形条件下的应力应变曲线在经过峰值应力后均出现了软化现象,并且高应变速率下动态再结晶的发生使得应力软化比较显著;高应变速率下诱发的局部温升导致应力幅值上升缓慢,从而使得峰值应变水平提升。微观组织分析结果表明:较高的应变速率诱发的局部温升以及动态再结晶促使AISI-1035钢的晶粒尺寸差异较大,热压缩变形温度越高,晶粒粗大现象越明显。所建立的模型预测趋势与实验数据比较吻合,能够较好地反映AISI-1035钢在1073~1273 K下的流动特性。     

自然湿度及围压作用下的混凝土率效应试验研究

利用大型多功能静动力三轴仪系统地进行了混凝土常规三轴静动态抗压性能试验,分析了混凝土在不同水压(0、2、5、10 MPa、)中受不同加载速率(10~(-5)、10~(-4)、10~(-3)、10~(-2)/s)作用下的力学与变形特性。试验结果表明,混凝土的强度随应变速率的增大而增大,随围压增大而增大;峰值应变总体随应变速率增大而增大,随围压增大变化不明显;弹性模量随加载速率的增加总体呈增大的趋势,与加载环境的相关性较小;混凝土的破坏形态与应变速率及加载环境的相关性均较小。     

基于流固耦合的船式拖拉机船壳的结构强度分析

为计算船式拖拉机的船壳在实际工况下的应力及应变,运用流固耦合理论和有限元方法对船壳进行结构强度分析。分别计算船壳在不同载荷下的最大等效应力及变形量,进一步研究船式拖拉机工作速度对船壳最大等效应力和总变形量的影响,并对船壳进行强度校核和刚度评价。结果表明:船壳最大等效应力和变形量受水田支反力影响较大,受流体压力影响较小;船壳的最大等效应力及变形量随着速度的增加而增大,船壳的最大等效应力增大的速率较大。强度校核结果表明:当速度超过7m/s时,船壳在工作时有可能发生破坏;船壳刚度评价都符合标准要求。     

丘陵山地无人车振动特性试验研究

为探索丘陵山地无人车振动特性,以丘陵山地无人车为研究对象,进行了振动特性试验。在无人车车体选择11个测试点,设计6组试验方案,综合分析测点位置、发动机油门大小和路面不平度对无人车振动特性的影响。试验结果表明,测点3（车架左前部）是无人车整车最合适安装传感器位置,在无人车正常行走、油门1/2位置、挂1档工况下,加速度最大值为47.4 m/s2,加速度最小值为-50.36 m/s2,加速度平均幅值为5.092 m/s2,加速度有效值仅为6.864 m/s2,说明该测点振动表现稳定;其他合适的测点为测点4和测点9。发动机油门大小对于加速度最大值、加速度最小值、加速度平均幅值、加速度方根幅值、加速度有效值均有显著影响,同一测点下,油门1/2和油门3/4相比较初始油门,加速度平均幅值增大297.1%和322.8%。路面不平度对于无人车振动有显著影响：在水泥路面上,无人车底盘加速度值最小,而在沙壤土、黏土和干沙土三种路况下,底盘加速度值分别增加81.23%,77.91%和1.31%。同时提出降低发动机高频振动、增加阻尼、传感器工作时降低行驶速度等减振措施。     

流固耦合作用下斜流泵转子动力学特性研究

为了研究斜流泵转子系统的动力学特性,以某型号的斜流泵作为研究对象,采用计算流体力学软件CFX 2021R1和有限元分析软件ANSYS Workbench 2021R1平台,对斜流泵转子系统的干湿模态固有频率和振型、临界转速以及基于流固耦合的瞬态动力学进行了求解,研究了叶轮叶片不同位置的变形与应力分布,对比分析了不同流量工况对叶轮叶片变形与应力分布的影响。结果表明：湿模态下转子固有频率会下降,同时随着阶数的增加,固有频率下降程度逐渐明显,第3阶模态时下降程度最小,下降率Δf为9.82%,第6阶模态时下降程度最大,下降率Δf为44.31%。计算所得第2阶模态的临界转速为7.369r/min,远大于转子工作转速,说明转子系统在工作转速下运行时不会发生共振,符合转子动力学的设计要求,能够稳定运转。叶轮叶片背面与工作面总变形量的变化趋势和变形量基本一致,叶片工作面出口叶顶位置变形量最大,幅值达到2.6755mm,各个位置处工作面变形量都大于背面,最大变形量差值为0.0358mm,叶顶处变形量都大于叶根处,最大差值为1.0177mm;叶片工作面进口叶顶处与背面处应力变化趋势和应力幅值大致相似,叶片工作面进口叶顶处与出口叶根处应力幅值都大于相应背面处,而在叶片背面出口叶根处应力幅值大于工作面处。叶片出口处测点应力幅值明显大于进口处测点,叶片背面出口叶根处等效应力最大,最大幅值约6MPa。不同流量工况下叶片变形量的变化趋势相似,随着流量增大,叶轮叶片各位置处变形量逐渐减小。0.6Q时叶片变形量随时间变化波动最大,最大变形量为3.0672mm,出现在叶片出口叶顶位置;在叶片叶顶处,随流量增大,应力波动逐渐减小,叶片叶根处,Q时应力幅值波动最大,进口与出口应力波动最小处分别出现在0.6Q与0.8Q流量工况,各位置最大等效应力为12.456MPa,叶根处每一个应力波动结束后,0.6Q与0.8Q应力曲线会额外多一次小波动,因此应避免泵在小流量工况下运行,并且应加强叶轮叶根处叶片厚度。研究结果可以为斜流泵转子系统运行稳定性分析以及叶轮叶片的结构优化设计提供参考。     

聚丙烯纤维对渠道矿渣混凝土力学性能影响的研究

为降低渠道衬砌混凝土的脆性,将聚丙烯纤维、粒化高炉磨细矿渣、聚羧酸系超塑化剂加入普通混凝土中。共采用体积含量占混凝土的0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%和0.8%八个掺量的聚丙烯纤维,以及矿渣替代水泥量的35%、45%、55%、65%、75%五个掺量的矿渣组成的21个混凝土配合比。试验结果表明,掺加矿渣和聚丙烯纤维使硬化混凝土密度减小;对于大多数配合比的矿渣混凝土,聚丙烯纤维降低了抗压强度,提高了抗折强度和劈拉强度;其中0.2%~0.4%的聚丙烯纤维和45%~55%的矿渣是最优掺量。进一步以电镜扫描图(SEM)显示的混凝土基体微观结构解释了其宏观力学性能。     

基于流固耦合的离心泵蜗壳振动特性优化

针对具有超厚叶片的离心泵叶轮与蜗壳匹配问题,采用双向耦合方法对3种蜗壳结构产生的振动位移和振动速度进行了数值模拟。计算结果表明,由于叶轮与隔舌之间的流场动静干涉作用,蜗壳受到交替的激振力作用,在不同时刻振动位移和振动速度分布呈周期性变化;蜗壳基圆直径与叶轮直径的比值D3/D2对蜗壳振动有明显的影响,当D3/D2≤1.013时,超厚叶片出口压力诱导蜗壳振动强烈;当D3/D2逐渐增大时,蜗壳振动明显减弱。在设计工况下,方案A（D3/D2=1.013）振动位移最大值为4.288×10-6m,振动速度最大值为8.547×10-4m/s;方案C（D3/D2=1.19）振动位移最大值为2.923×10-6m,振动速度最大值为5.253×10-4m/s;优选方案B（D3/D2=1.13）的振动最小,其位移和速度最大值分别为2.56×10-6m和4.823×10-4m/s,仅约为方案A的60%。该结果也验证了径向力的作用规律与蜗壳振动特性的直接关联性。     

塑性混凝土三轴受压本构关系试验研究

试验研究了掺黏土和膨润土龄期(540 d)的塑性混凝土三轴受压本构关系。根据定侧压三轴试验拟合不同围压下的塑性混凝土应力-应变曲线,对比发现(σ1=0.4 MPa,σ2=0.6 MPa)、(σ1=0.4 MPa,σ2=0.8 MPa)中高侧向围压下的应力-应变曲线基本一致,中高侧向围压下的应力-应变曲线上升段斜率及峰值压力比(σ1=0.2 MPa,σ2=0.4 MPa)低侧向围压的应力-应变曲线上升段斜率和峰值压力大,此外还提出了塑性混凝土定侧压情况下的峰值割线模量计算公式及三轴受压本构关系模型,为塑性混凝土三轴受压条件下数值仿真分析提供了依据,进一步推动塑性混凝土的工程应用。     

基于ANSYS的木薯茎秆静力学仿真研究

以木薯茎秆力学试验为基础,应用计算机仿真手段模拟分析了木薯茎秆在失效极限状态下的力学状况。使用万能试验机对木薯茎秆的主要力学成分(木质部、韧皮纤维)进行拉压试验,分别测定了木质部和韧皮纤维的多组弹性模量数据。研究表明:1韧皮纤维处的XY方向切应力在-0.002 195~-0.000 231Pa范围内,木质部处XY方向切应力在-0.000 231~0.000 014Pa范围内,XY方向最大切应力位于木质部与韧皮纤维交接处为-0.002 195Pa,XY方向最小切应力位于木质部为0.000 14Pa;YZ方向与XZ方向切应力呈现对称性,茎秆在YZ、XZ方向的切应力主要集中在-3.07E-10~-4.58E-11Pa范围内,YZ或XZ方向最大切应力-2.42E-9Pa,YZ或XZ方向最小切应力4.59E-11Pa。2模型横向受压时的XY、YZ、XZ方向切应力值分布呈现各自不同的规律,但都对称分布;XY方向切应力最大值为±1.746 49Pa,最小值为±0.194 054Pa;YZ方向切应力最大值为±0.4562Pa,最小值为±0.005 063Pa;XZ方向切应力最大值为±0.260 701Pa,最小值为±0.028 967Pa。     

混流泵启动过程空化特性的试验研究

为了研究混流泵在不同流量和不同进口压力工况下启动过程中的空化特性,采用不同的启动时间,对一台叶顶间隙为0.25 mm的混流泵模型的启动过程进行了高速摄影试验研究.主要研究了模型在4种流量(0.80Q_d,0.90Q_d,1.00Q_d和1.05Q_d)工况下,启动时间分别为10,15,20 s下的空化现象.试验结果表明:在混流泵启动过程中,初始阶段由于速度很小,压力没有达到水的气化压力,因此没有出现空化现象;当启动时间达到稳定点后,首先在叶轮叶顶处出现了空泡,随后扩散至叶轮流道,发生严重空化;在相同流量下,泵的进口压力越小(即空化数越小),空化发生的越严重;在进口压力和流量相同时,不同的启动时间下,模型泵在启动过程中,泵内的空化程度随着时间逐渐发展加剧,达到稳态时,空化最为严重.     

泵站高性能混凝土试验研究

探讨了粉煤灰、高效减水剂及引气剂掺量对混凝土性能的影响,为南水北调东线工程泵站混凝土提供施工配合比。通过掺入粉煤灰、高效减水剂及引气剂,配制了不同强度等级的高性能混凝土,研究了C20、C25、C30 3种不同强度等级混凝土力学性能、耐久性能及体积稳定性,并用SEM法表征混凝土界面过渡区。研究表明,掺入粉煤灰、高效减水剂及引气剂后,混凝土立方体抗压强度均达到设计指标;在较高水胶比条件下,混凝土抗压、抗拉强度及抗压、抗拉弹性模量,和混凝土抗渗性能均随着粉煤灰掺量增加而略有提高。粉煤灰、高效减水剂及引气剂掺量分别不超过胶凝材料用量的30%、1%及0.015%时,所配制的C20、C25、C30混凝土满足泵站混凝土高性能化的要求     

高比转数混流泵非定常流场压力脉动特性

为了研究高比转数混流泵内部流场的压力脉动情况,采用大涡模拟方法对泵内三维非定常湍流场进行数值模拟,通过对监测点数据的分析得到了叶轮进口、叶轮出口、导叶中间和导叶出口4个截面的压力脉动的时域和频域情况,探讨了产生压力脉动的主要决定因素,同时也对不同流量下的压力脉动情况进行了对比．研究表明:这4个截面的压力脉动幅值从轮毂到轮缘均逐渐增大;叶轮进口截面压力脉动时域图规律性不明显,叶轮出口截面时域图在整个周期内呈现4个小周期,叶轮转动频率控制着叶轮进出口的压力脉动,且其影响随着流体远离叶轮而逐渐减弱;在导叶中间截面和导叶出口截面,叶轮对流体压力脉动的影响逐渐减小,压力脉动以低频振动为主,脉动幅值也大为减小;在不同流量下的压力脉动表现为小流量下幅值较大以及流量对主要频率影响较小,大流量工况下压力脉动情况要优于小流量工况．