摘要：随着黏度较大的油藏陆续投入开发,油藏黏性对储层砂岩力学特性的影响研究意义重大。基于柱坐标系建立射孔试验的三维颗粒流数值模型,考虑不同黏性的流体运动对砂岩力学响应的影响,反映油井的出砂过程。砂岩的宏观应力曲线说明流速相同时,随着黏滞系数的增大,切向应力和偏应力均增大,使得砂岩剪切破坏的几率增大,砂岩更容易屈服破坏而出砂。另外,砂岩黏结应力图说明油井附近的应力较大,且随着黏滞系数增大,黏结张拉应力的增大是局部的,而剪应力的增大是全局的,且变化趋势更明显;颗粒的旋转也说明随着流体黏性的增大,颗粒旋转增大,砂岩形成离散颗粒而出砂的几率增大。上述结果与实际开采中的砂岩力学响应吻合,说明了在相同的外界条件下,黏性越大的流体运动对砂岩受力的影响越大,出砂越明显,该成果对不同黏性的油藏开采采用有效的防砂方法提供了重要的科学依据。

摘要：对于预应力碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced composite,CFRP)筋高性能混凝土(High per-formance concrete,HPC)梁,建立了预应力CFRP筋的组合壳单元模型和GFRP筋的分层壳单元模型,结合相关准则研究了预应力CFRP筋HPC梁的几何非线性和材料非线性,分析了反复荷载作用下HPC梁的非线性力学响应。结果表明,单调荷载作用下预应力CFRP筋HPC梁的跨中挠度和CFRP筋应变的计算结果与试验数据均吻合良好,证明了所提出单元的有效性和研制程序的正确性;反复荷载作用下预应力CFRP筋HPC梁的受拉区配筋种类对HPC梁的力学响应具有显著影响,且梁体破坏时CFRP筋和GFRP筋均未达到相应的极限强度,所得结论供HPC梁设计参考。

摘要：由于具有能量密度高、循环寿命长、质量轻、节能环保和自放电低等优点,锂离子电池近年来在交通工程、航空航天、新能源、机械工程等工业领域得到广泛应用。但锂离子电池在服役过程中不可避免会遭受机械滥用,引发电池内部短路,从而导致热失控,甚至发生着火和爆炸等灾难性后果。因此,亟需开展机械滥用下锂离子电池的力-电-热响应特性和安全性预测方面的研究。本文首先介绍锂离子电池的结构及工程应用,综述了各种机械滥用下锂离子电池力学性能的国内外研究现状,阐明了不同工况下锂离子电池的失效机理;其次,从耐撞性和安全风险预测的角度出发,对锂离子电池的耐撞性指标、安全性评估的研究现状进行了评述;最后,在机械滥用及多物理场耦合下以更全面的视角展望了锂离子电池的未来发展前景,可为锂离子电池多功能结构一体化设计提供一定的参考。

摘要：基于传热学、力学、材料学等学科理论,运用ABAQUS有限元分析软件建立带缝状态下的CRC+AC复合路面结构热力耦合模型,并通过实体工程实测弯沉及温度证实热力耦合模型的可靠性,利用建立的热力耦合模型研究沥青层厚度、轴载、行车速度、连续配筋混凝土层微裂缝宽度对CRC+AC复合式路面结构沥青面层力学响应的影响规律,设计正交试验研究沥青面层力学响应各影响因素的敏感性,分析沥青层表面和底部的应力演化特性及开裂诱因。研究结果表明:各影响因素对沥青层表面的横向应力和纵向应力影响较小,沥青层厚度和CRC层微裂纹对沥青层表面剪应力影响较小;当车辆轴载由100 kN增加到160 kN时,沥青层表面剪应力增加约24.10%,当行车速度由60 km/h增加到120 km/h时,沥青层表面沥青层表面剪应力减小12.00%;当沥青层厚度由6 cm增加到14 cm时,沥青层底横向拉应力降低88.90%,纵向拉应力降低88.70%,剪应力降低56.70%;当车辆轴载由100 kN增加到160 kN时,沥青层底横向拉应力减小56.6%,纵向拉应力减小62.10%,剪应力增加85.50%;当行车速度由60 km/h增加到120 km/h时,沥青层底横向拉应力增加13.80%,纵向拉应力增加18.50%,剪应力减小11.50%;当裂缝宽度由0.5 mm增加到1.3 mm时,沥青层底横向拉应力增加40.20%,纵向拉应力增加60.10%,剪应力增加2.56%;沥青层底面拉剪应力影响因素显著性从大至小依次为沥青层厚度、车辆轴载、CRC微裂缝(纹)宽度、行车速度,沥青层表面拉剪应力主要影响因素为沥青面层厚度、车辆轴载,在工程实践中,要合理设计沥青面层厚度,充分考虑车辆轴载,以控制沥青层早期开裂。

摘要：利用分离式霍普金森压杆和多种显微表征方法,研究了不同热处理状态和加载路径下挤压WE43镁合金的室温动态力学响应行为。结果表明挤压WE43镁合金的各向异性较弱,其真应力-真应变曲线都为“C”形,屈服强度和极限强度都具有正的应变速率敏感性。不同热处理状态和加载路径下,挤压WE43镁合金都产生了较多的形变孪晶,同时伴有少量的孪晶交叉。孪晶虽然对热处理状态和加载路径都不敏感,但能够促进胞状位错亚结构的形成。当加载应变速率增至4120 s^(-1)时,在绝热温升及其诱导的动态回复作用下,孪晶密度反而降低。孪生和非基面滑移相协调是室温下挤压WE43镁合金的主导变形机制。基于经典J-C本构,采用应变和应变速率的多项式函数对应变硬化项和应变速率硬化项进行修正,构建了不同热处理状态和加载路径下挤压WE43镁合金的力学本构模型。拟合结果与实验的偏差均在±10%以内,相关系数R和平均相对误差AARE分别为0.952和3.28%。

摘要：随着铁路钢桥跨径的增大,铁路采用柔性保护层的研究受到重视。从铁路钢桥桥面系的结构组成及荷载传递特点出发,建立高速列车-轨道-环氧沥青柔性保护层-桥梁耦合体系有限元模型。通过典型铁路钢桥面系算例分析可见,保护层竖向位移、横向拉应力、纵向拉应力及钢板与保护层间剪应力峰值均出现在ZK特种活载中心作用于距横隔板1/4跨处(定义两横隔板之间距离为一跨);最大竖向位移发生在荷载作用的中心区域;最大横向拉应力出现在轨枕两侧以及纵肋上方对应的区域;钢板和保护层间最大纵向剪应力分布在荷载下方轨枕对应的保护层区域。此外,通过室内试验,验证环氧沥青柔性防水保护体系的抗拉和抗剪切强度满足理论分析结果和规范的要求。列车荷载作用下环氧沥青柔性防水保护层的力学响应及其分布规律,可为同类铁路钢桥桥面系保护层设计提供理论依据。

摘要：深部岩体工程中,锚杆在围岩变形后处于高承载应力状态,受到爆破振动、矿震等动载荷作用后极易失效,因此,亟待研究动力扰动下锚杆的力学响应机制。基于SHPB试验平台,自行研发了一套研究锚杆动力响应的试验装置,开展动力扰动下全长黏结锚杆的力学响应特性研究。结果表明:初始动载荷作用下锚杆滑移量随着入射能的增加而增加,锚杆中应力波的波峰值随着传播距离的增加而逐渐减小,当应力波传播至锚杆最里端时,应力波峰值衰减较大;第2次动载荷后锚杆SG1处与SG2处应力波峰值差明显比第1次减小,表明动载荷下锚固界面从锚杆外端开始损伤;锚杆失效与锚固界面损伤有关,锚杆承载后初次受到动载荷的影响导致锚固界面产生损伤,损伤锚固段又受到外部载荷(如二次冲击、岩体挤压)作用时会进一步劣化,其不能抵抗围岩的变形而失效。研究结果为揭示锚杆支护失效行为,采取合理的设计与施工提供新的思路。

摘要：为研究降雨条件对顺层边坡坡体内部力学响应特征的影响，结合叠加喷洒降雨技术和光纤光栅监测技术，开展不同降雨类型及支护条件下顺层边坡的地质力学模型试验，分析雨水入渗对于坡体位移、孔压力以及支护结构受力的影响等。试验结果表明，对于无支护边坡，在短时间暴雨条件下，位移和孔压力变化主要发生在降雨期间的坡体表层附近，坡体表层前端处雨后位移的增幅较大且孔压力的消散较快，坡体稳定性的主要影响因素是超孔压的累聚和消散；在长时间小雨条件下，位移和孔压力的影响范围逐渐向深部扩展，雨后位移仍保持较大的增长速率但孔压力消散较慢，坡体稳定性的主要影响因素是雨水入渗软化软弱夹层。相对于无支护边坡，有支护边坡的坡体位移和孔压力均显著减小，这主要是由于支护结构的施加限制坡体表面裂缝的扩展，从而减弱雨水的入渗，在总降雨量相同的情况下，短时间暴雨条件时支护结构的受力较快达到稳定，长时间小雨条件下支护结构的受力调整的速率较慢，在降雨试验结束6h后，坡体前端推力最大值出现的位置不同，前者最大值出现在顶层，后者最大值出现在中层，且后者相应位置处的数值是前者的1．5～1．7倍。试验成果对于类似边坡工程的施工设计及加固维护具有参考意义。

摘要：为揭示移动荷载作用下公路隧道复合式路面结构力学响应,通过现场试验与有限元法相结合及模型精度验证的手段,基于响应面试验设计方法分析有仰拱和无仰拱的隧道复合式路面力学响应。结果表明,无论有仰拱,还是无仰拱,轴载对各项力学指标的影响最大,混凝土基层厚度对各项力学指标的影响较小,水平荷载对混凝土面板板底拉应力和沥青面层层间剪应力的影响较大、对沥青面层层底拉应变影响较小;无仰拱时围岩模量对各项力学指标的影响大于有仰拱;有仰拱时混凝土面层厚度对沥青面层层底拉应变的影响大于沥青面层厚度,混凝土面层厚度对沥青面层层间剪应力的影响大于基层厚度,无仰拱时影响相反;有仰拱隧道复合式路面结构轴载换算系数得到混凝土面层设计轴次是现行规范的1.8倍,无仰拱是1.3倍;有仰拱、无仰拱时混凝土面层疲劳寿命分别比设计轴载大17和8个数量级,沥青面层疲劳寿命均比设计轴载大1个数量级。研究结果可为隧道复合式路面结构设计研究提供参考。

摘要：原生岩体的整体强度由力学性质最弱的岩层决定。为了研究构造区域软弱夹层泥岩的力学特性及变形规律,设计了4种应力路径下的三轴压缩试验,分析了应力路径和围压对软弱夹层泥岩力学特性及变形规律的影响,提出了应力路径和围压作用下软弱夹层泥岩力学特性及变形规律表征参量。研究结果表明:①软弱夹层泥岩随着围压的增加呈塑性流动、应变强化的特性;②卸压极限承载强度可以表征不同应力路径下卸载过程中的岩石承载能力;③当卸载过程中轴向应力和径向应力均减小时,软弱夹层泥岩的径向应变最大、承载能力最弱;④卸载过程中,软弱夹层泥岩的变形特征符合恶化规律,且弹性模量和泊松比的恶化程度可以分别用一次、二次方程表征。