滑坡-抗滑桩土拱效应三维数值模拟研究

土拱效应的变化规律对地质灾害治理具有十分重要的意义。基于堂梨树滑坡，研究不同埋深下土拱效应的主应力及荷载分担比变化规律。结果表明:①桩后端承土拱体现为小主应力拱，拱脚为桩后侧面，拱形呈M形；桩间端承土拱体现为大主应力拱，拱脚为桩间侧面，拱形呈抛物线形；滑坡推力主要由桩后端承土拱承担。②桩体埋深不同，土拱的承载能力、分级承担比例及土拱形状均会发生改变，承担荷载与土拱拱层厚度和分布范围呈正相关。     

载重车辆翻新轮胎生命周期评价与分析

为有效评定轮胎翻新对社会、环境及企业的影响程度,基于生命周期理论,确定载重车辆翻新轮胎生命周期组成,构建翻新轮胎生命周期能量消耗模型、碳排放模型及经济性模型;提出轮胎翻新、机械粉碎、低温粉碎、燃烧分解、燃烧发电等5种再利用方式的能量替代模型、碳削减模型及成本利润模型;提出翻新轮胎生命周期能量消耗、碳排放及经济性评价指标;定量分析翻新轮胎生命周期各个阶段的能量消耗、碳排放量及成本利润,获得翻新轮胎5种再利用方式的能源恢复率、碳削减率及利润成本比。结果表明:翻新轮胎生产阶段的能量消耗、碳排放量均最大,运输阶段的能量消耗、碳排放量均最小;5种再利用方式中轮胎翻新的能量回收效果、碳削减率及经济性均较为理想,是废旧轮胎再利用的有效途径。     

自由充气及旋转工况下翻新轮胎应力分析

为深入了解工程翻新轮胎在使用中出现的胎面磨损加剧、崩花掉块、胎面脱层、被压爆、刺爆等失效形式,确定26.5R25工程车辆翻新轮胎各层应力约束条件及剪切应力约束条件、计算机几何模型、有限元分析模型。对工程车辆翻新轮胎自由充气、自由旋转工况的各层综合应力及剪切应力分布状况进行数值模拟分析,获得工程车辆翻新轮胎在自由充气及自由旋转工况下各层的应力、剪切应力、弹性应变及应变能量密度分布及变化规律。结果表明:工程翻新轮胎胎体层(0.81 MPa)及胎面层的胎肩部位所受应力最大(2.23 MPa),带束层次之(0.42 MPa),胎体层及带束层为主要承力部件,缓冲层与带束层之间存在较大的剪切应力(0.001 MPa)。翻新前要加强胎体层及带束层的质量检测,翻新时要加强带束层与缓冲层的粘合强度。研究成果可为工程翻新轮胎的结构设计、使用性能及动力性能、失效机理分析等提供重要理论指导。     

基于生命周期理论的工程翻新轮胎经济性模型及评价

在确定工程翻新轮胎生命周期系统基础上,构建了基于生命周期理论的工程翻新轮胎成本分析模型、利润分析模型、环境成本-环境利润分析模型,提出了经济评价指标;对生产阶段、运输阶段、使用阶段及再利用阶段(普通翻新、石墨烯增强翻新、机械粉碎、低温粉碎、燃烧分解、燃烧发电等)工程轮胎的成本-利润进行了分析与评价。结果表明:工程轮胎生产阶段的成本最高,运输阶段的成本最低;再利用工程轮胎的利润成本比以采用石墨烯增强体增强翻新方式的为最高,采用普通翻新方式的次之,采用燃烧发电方式的最低。     

基于ANSYS的工程车辆翻新轮胎振动模态有限元分析

工程翻新轮胎在使用过程中会有无数个振动,但一些频率较低的振动将会对其失效破坏产生较大影响,如果轮胎在100Hz以下共振,将会产生较大破坏。因此,分析工程翻新轮胎低阶振动频率及振型对实际应用的意义较大。构建工程车辆翻新轮胎的计算机几何模型、接触对模型、有限元分析模型,采用Lanczos法对工程翻新轮胎进行模态分析,数值模拟分析轮辋约束及地面接触约束两种工况下的前20阶固有频率和振型。得出以下结论:轮辋约束工况下,1、2、5、6、9、10、15、16、17阶振型为圆形,3、4、7、8、18、19、20阶振型为椭圆形,11、12阶振型为三角形,13、14阶振型为四边形,其中2~5阶、11~20阶振型的变化幅度较大;静态接地工况下,1、2、3、4、5、6、9、10、13、14、20阶振型为圆形,7、8阶振型为椭圆形,11、12阶振型为三角形,15、16阶振型为四边形,17、18、19阶振型为五边形,其中3~5阶的振型变化幅度较大。研究成果可为工程翻新轮胎的结构设计、使用性能及动力性能、失效机理分析提供重要理论指导。     

基于径向刚度法的车辆翻新轮胎使用寿命判定

为了有效判定车辆翻新轮胎的剩余使用寿命，需要科学确定废旧轮胎胎体橡胶老化程度对翻新轮胎使用寿命的影响。在分析废旧轮胎胎体橡胶老化规律的基础上，通过橡胶老化试验测试及回归分析，确定了胎体弹性模量随着橡胶老化年限增加近似线性增大的影响规律；结合计算机仿真技术及试验测试技术，基于轮胎径向刚度法提出了翻新轮胎剩余使用寿命不安全系数计算方法，其计算数值大小与翻新轮胎径向刚度和新轮胎径向刚度之差成正比，与新轮胎径向刚度值成反比；构建了由橡胶加速老化系统、弹性模量测取系统、承载-变形计算机模拟系统和承载-变形测试系统等组成的翻新轮胎剩余使用寿命判定系统；基于径向刚度法和判定系统提出了车辆翻新轮胎剩余使用寿命判定规则，确定了翻新轮胎胎体剩余使用寿命判定具体流程；根据剩余使用寿命不安全系数计算方法和判定规则，将翻新轮胎确定为可正常使用、需降速使用和需报废处理3个级别，并利用11.00R22.5载重车辆翻新轮胎进行了剩余使用寿命判定与评价，依据判定规则分别计算了不同使用年限3条翻新轮胎的剩余使用寿命不安全系数，确定出3条翻新轮胎所对应的级别，判定与评价结论与实际使用情况相吻合。研究结果表明：废旧轮胎胎体橡胶老化程度对翻新轮胎剩余使用寿命影响显著，翻新轮胎径向刚度与剩余使用寿命之间存在较大影响关系；废旧轮胎胎体橡胶老化程度越严重和径向刚度越大，翻新轮胎的剩余使用寿命将会越短。     

工程翻新轮胎自由充气及自由旋转工况下的变形特性研究

构建了工程车辆翻新轮胎几何模型、有限元分析模型及变形特性试验系统,对翻新轮胎自由充气、自由旋转工况的变形特性进行了仿真及试验研究,并与国家标准进行对比分析,获得了自由充气、自由旋转工况翻新轮胎的径向变形、侧向变形等特性规律。结果表明:工程车辆翻新轮胎在自由充气工况下,径向变形和侧向变形均随着充气压力的增大而增大;自由旋转工况下,轮胎的径向变形与旋转速度成正比关系,侧向变形与旋转速度成反比关系;2种工况下翻新轮胎与同型号新轮胎的变形特性相似,但径向变形稍小于新轮胎。     

工程车辆翻新轮胎接地力学特性分析

为进一步明确翻新轮胎的力学性能并提高其使用寿命,构建工程车辆翻新轮胎静态接地工况三维模型、轮胎与地面接触模型、静态接地工况有限元分析模型及承载-接地力学特性试验系统。分析结果表明:静态接地工况、接地压力及接地摩擦力在轮胎与地面接触区域内中心位置达到最小值,沿轮胎滚动方向及宽度方向呈现不同程度增大的"V"型分布规律;当载荷较小时,接地印痕形状近似为圆形,随着载荷不同程度地增大,其形状变化由近似圆形到近似椭圆形,再到近似矩形,最后到近似马鞍形的变化规律;当胎压一定时,随着载荷的增加,接地面积逐渐增大,增大趋势呈现非线性变化规律;工程翻新轮胎胎肩部位接地压力及接地摩擦力均最大,该部位较容易发生橡胶崩花掉块、撕裂脱层的失效损坏现象。