摘要：采用8字形摆动模式开展钢上铝下激光搭接焊试验,利用金相显微镜、扫描电镜、电子万能试验机分析摆动频率对接头宏观形貌、微观组织、断裂特征及力学性能的影响,结合高速摄像及仿真计算探讨各摆动频率对焊缝成形性、熔池稳定性、熔池形貌特征以及接头力学性能变化的作用机制.结果表明,焊缝表面成形性及熔池流动稳定性随摆动频率的增加显著下降,熔池的形貌特征与能量密度分布有直接的对应关系,低频摆动时界面IMC层厚度小且熔池内均匀分布的Al元素具有固溶强化效果,高频摆动时的强涡流作用使得Al元素在界面聚集,并导致界面IMC层厚度增加,而层状相厚度的增加是导致接头剪切拉伸性能下降的主要原因,与未摆动模式相比,接头的最大剪切拉伸力提高了31.5%,8字形摆动可以通过调控界面IMC层厚度显著提高接头的强度及韧性.

摘要：为研究径向应力梯度对隧道岩爆多元灾变信息响应特征的影响,采用自主设计的新型岩爆试验方法与应力路径,研究不同径向应力梯度下岩爆的灾变过程、碎块抛射、声发射信号特性及能量演化特征等多元信息。基于岩爆三维多晶离散元数值分析方法,研究多物理量响应的岩爆孕育演化全过程;探讨径向应力梯度对岩爆破坏的影响机制。研究结果表明:径向应力梯度为20/50/80 kPa/mm,岩样均发生不同剧烈程度的岩爆破坏,岩爆灾变过程为颗粒局部弹射、岩石劈裂成板、板折断裂成块和块片全面弹射。随着径向应力梯度增大,岩样破坏模式由拉伸破坏逐渐转变为剪切–拉伸破坏。岩爆的形成机制归纳为张拉破坏、剪切破坏及拉–剪复合破坏3个渐进过程。随着径向应力梯度的增加,岩样的RA-AF值分布范围及数量逐渐增多,且剪切裂纹区域的分布范围及数量逐渐增大。岩爆碎块多以粗、中和细粒为主,岩爆碎块宏观块体特征反映了岩石破碎程度,岩爆碎块的破碎程度随着径向应力梯度的增大而增大。不同径向应力梯度下,岩样的总能量转化速率>弹性应变能转化速率>耗散能转化速率,且弹性应变能转化率越高、耗散能转化率越低,致使岩爆发生的烈度等级越高;在岩爆能量演化过程中弹性应变能与耗散能存在明显的竞争演化机制。利用数值分析方法再现岩爆孕育演化全过程,亦能反映岩爆多元分区破坏特征。根据岩爆破坏特征可将岩爆划分为破裂剥离型与爆裂抛射型。

摘要：为解决传统编程方法在实现非线性本构模型时的可维护性差、二次开发困难等问题,基于有限状态机(FSM)原理,提出状态模式驱动和数表驱动的两种编程实现方法;通过对两种编程方法的对比,认为FSM结合数表驱动的方法更适合编写非线性本构程序;随后对Davidenkov本构模型滞回曲线进行修正,提出两种滞回曲线构造形式:指向失效点型和指向修正点型。改进的Davidenkov本构模型纠正了“n倍法”模型在失效后,剪应变反向达到上限,而剪应变未进入失效状态的缺点,使得改进的Davidenkov本构模型在模拟土动应力-应变关系时更加合理,尤其是指向失效点模型在多次加卸载作用下,对土体剪切刚度的模拟情况更为精确;为验证基于FSM编制的本构程序具有可维护性强、二次开发简单等特点,依据FSM结合数表驱动的方法编制了Davidenkov及其修正的本构模型程序,以验证该方法的有效性与正确性。

摘要：目的针对内部存在断层的防隔水煤柱在采动影响下应力场持续变化对其稳定性和工作面安全开采造成极大威胁的问题,方法以鹤壁中泰矿业有限公司3309工作面为工程地质背景,采用理论分析、正交试验和FLAC3D数值模拟试验,研究定向爆破应力转移保护防隔水煤柱的影响因素以及不同切顶深度和切顶角度下防隔水煤柱内部应力分布特征。结果结果表明:随着切顶角度和切顶深度增加,垂直应力集中区逐渐向深部转移,但当切顶深度和切顶角度达到一定数值后,继续增加切顶角度或切顶深度对应力集中区位置及垂直应力峰值影响不再明显,对比不同方案防隔水煤柱内部测线数据可知,当切顶深度为15 m、切顶角度为15°时,应力集中区距回风巷距离最远,最远距离为19.76 m,应力峰值最小,最小值为15.65 MPa。结论采用定向爆破技术可以实现切顶卸压应力转移,能够阻断回风巷上覆岩层与防隔水煤柱周边岩层的联系,将防隔水煤柱靠近回风巷一侧应力向深部转移,以减少采动对防隔水煤柱的影响;现场工业性试验结果验证了选定方案切顶深度15 m、切顶角度15°的合理性,防隔水煤柱内部实现了应力转移,选定方案的成功应用有效提高了防隔水煤柱的稳定性,能够满足安全生产要求。研究结果可为类似地质条件下内部存在断层的防隔水煤柱的应力转移保护提供参考依据。

摘要：目的 为了降低减振器安装端头的开发难度,解决模具加工设计中遇到的问题,方法 选取某一减振器安装端头的主板体和外套管为研究对象,利用Dynaform软件进行数值模拟,针对主板体成型选取对其成型质量影响较大的摩擦因数、合模速度、拉延速度和模具间隙为主要因素设计正交试验,以最大减薄率为评价指标求解主板体成型最优冲压工艺参数组合;针对外套管成型采用提前刺破的方法对其成型质量进行优化,并对实际生产的安装端头进行力学、厚度和气密性测试。结果 研究获得主板体成型的最优冲压工艺参数组合即摩擦因数0.145,合模速度2 000 mm/s,拉延速度1 000 mm/s,模具间隙2.1 mm。在此基础上进行数值模拟和生产验证。数值模拟中主板体最大减薄率为17.175%,最大增厚率为53.061%;外套管最大减薄率为13.770%,最大增厚率为58.320%,符合设计要求。生产试验中,力学测试过程中端头表面质量良好,未发生变形、明显起皱和开裂等现象;厚度测试中端头的试验壁厚与模拟壁厚最大偏差为6.8%,和数值模拟结果基本一致;气密性测试中,在内部冲压1.6 MPa,静置30 s情况下,端头未出现漏气现象。结论 研究表明,安装端头的综合性能达到要求,验证了端头成型中工序设置顺序的正确性。研究结果可为减振器安装端头的研发提供一定的理论指导。

摘要：工程应用中,传动零部件不可避免地出现不同种类的缺口。在循环加载过程中,缺口处产生应力集中现象而成为工件的危险部位,会降低工件的整体寿命。因此讨论了渗碳+喷丸复合表面强化工艺对疲劳性能和疲劳缺口敏感性的影响。分别设计了渗碳和渗碳+喷丸复合表面强化的光滑和缺口(应力集中系数Kt=2)18CrNiMo7-6合金钢试样。对渗碳和渗碳+喷丸复合表面强化处理的光滑和缺口试样进行了旋转弯曲疲劳试验,观察了断口形貌并对疲劳缺口敏感系数q和给定疲劳破坏循环数Nf之间的关系进行了分析。结果表明,相比于仅渗碳表面强化试样,渗碳+喷丸复合强化后的光滑和缺口试样的疲劳性能均有所提升,但是对光滑试样的疲劳极限提升幅度较小。渗碳和渗碳+喷丸复合表面强化缺口试样的裂纹源均在亚表面萌生,随疲劳寿命增加裂纹源数量逐渐减少,且渗碳+喷丸复合表面强化缺口试样的裂纹源数量更少。渗碳表面强化缺口试样的应力集中敏感性呈“阶段性特征”,在10^(5)~10^(6)循环周次逐渐变大,在10^(6)~10^(7)循环周次逐渐变小;渗碳+喷丸复合表面强化缺口试样的疲劳缺口敏感性随着Nf的增大逐渐减小。渗碳+喷丸复合表面强化在试样表层的压缩残余应力更大、压缩残余应力层更深,有效地抑制了疲劳裂纹的萌生和扩展,从而提高了试样的疲劳寿命,降低了疲劳缺口敏感性。复合表面强化通过引入压缩残余应力提高试样的疲劳性能、降低材料的缺口敏感性,但是试样在循环加载过程中残余应力会发生释放进而影响其疲劳性能。因此,残余应力在循环加载中的演化情况也值得探究。

摘要：针对水库大坝逐渐老化、自身风险和运行成本不断增加的情况,为了进一步明确水库大坝运行的经济性,构建了一种考虑潜在溃坝损失作用下的水库大坝运行综合成本与综合收益量化模型。首先,综合考虑大坝潜在溃坝的影响,根据ISM理论明确了水库大坝运行成本与收益影响因素之间的相互作用关系,确定了水库大坝运行综合成本与综合收益量化指标;其次,基于DEMATEL法分析了各因素之间的相互作用程度,明确了各成本与收益指标之间相对重要程度;最后,结合技术经济学理论,计算了潜在溃坝损失作用下的水库大坝运行综合成本和综合收益。将所提模型应用于国内某水库,计算了该水库的运行综合成本和综合收益,并对其经济性进行了分析,结果表明:在考虑潜在溃坝损失的情况下,该水库运行综合成本为743.62万元,综合收益为10911.83万元,收益成本比为14.67,运行综合收益远大于运行综合成本,创收能力良好,经济效益显著。

摘要：微型圆柱滚子在加工及装配过程中由于材质不均匀,形状不对称等因素,不可避免地产生微小的动不平衡量,而现有微动不平衡量检测装置存在检测困难,容易损伤圆柱滚子表面等问题。设计了一种基于射流驱动的圆柱滚子微动不平衡量无损检测装置,构建了检测装置的动力学模型,通过力学分析得出检测装置在理论上具有可行性,搭建了圆柱滚子微动不平衡量无损检测试验平台进行试验验证,结果表明,检测装置能够清晰地提取出圆柱滚子的微动不平衡量信号,且不会损伤圆柱滚子表面。

摘要：目的为探究粉砂地基中刚性与弹性阶梯型变截面桩的水平承载机理和变径因素对水平承载性能的影响,进行室内和数值模拟实验。方法分别对刚、弹性阶梯型变截面桩和常截面桩进行水平加载,并利用有限元软件建立不同变径比和变径长度的数值模型。结果研究结果表明,下半段桩径减小阶梯型变截面形式对弹性桩的水平承载性能影响较小,考虑材料利用率情况下,刚性阶梯型变截面桩的单位体积水平承载力比常截面桩提高6.4%,弹性阶梯型变截面桩提升33.28%;水平荷载相同条件下,刚性阶梯型变截面桩的浅层土抗力大于常截面桩的,弹性阶梯型变截面桩的浅层土抗力小于弹性常截面桩的;阶梯型变截面桩的水平承载力随变径比和变径长度的增加而增大,单位体积水平承载力随变径比增加而减小。变径比为0.8,变径长度占比为50%时,弹性阶梯型变截面桩的水平承载力接近于弹性常截面桩;与弹性常截面桩相比,当弹性阶梯型变截面桩变径比为0.8,变径长度占比为40%时,单位体积水平承载力提升最大。结论与常截面桩相比,阶梯型变截面桩的单位水平承载力更高,合理设置变径长度和变径比可以节约成本。研究结果为实际工程中阶梯型变截面桩的应用提供参考。

摘要：目的为了研究深部强矿压工作面水力压裂裂纹扩展规律,方法以余吾煤矿的3号煤层S5207回风巷为工程背景,首先建立水力压裂力学模型,分析最大周向拉应变准则和裂纹扩展准则,其次通过三维数值模拟,分析水力压裂裂纹扩展影响因子D和地应力对水力压裂裂纹扩展规律的影响,并根据现场情况设计水力压裂试验方案,实施水力压裂增透技术,分析现场施工效果。结果结果表明:预制裂纹沿着与原裂纹呈一定角度开裂并向外延伸,其扩展方向最终与最小主应力方向垂直;随着D增大,裂纹与原裂纹的夹角越来越小,当D较大时,裂纹呈现自相似的扩展状态;不同应力场下,裂纹扩展轨迹主要取决于主应力方向,最终与最小主应力方向垂直,水力裂缝为垂直缝,且在裂纹尖端有应力集中现象;现场监测发现,裂纹扩展符合最大周向拉应变准则,裂纹尖端沿着环向拉应变最大的地方扩展,环向拉应变达到最大时裂纹开始扩展,压裂过程中出现了较大环向裂隙,裂纹沿垂直于最小主应力方向延伸,与S5207回风巷的最大水平主应力方向大致相同,与数值模拟结果接近。结论研究结果可为深部强矿压工作面水力压裂提供参考和依据。