基于沥青路面结构力学行为的车辙深度控制标准

为了进一步规范沥青路面车辙深度的控制标准, 研究了车辙深度对路面结构的影响; 考虑车辙断面特征, 建立了车辆跨越车辙时的动荷载计算模型, 并以冲击系数量化了车辆对路面结构的冲击效应; 通过数值仿真研究了车辆荷载作用下路面结构的内部损伤, 探索了不同车辙深度下路面使用性能的衰减规律。研究结果表明: 车辙深度对路面结构的冲击效应不可忽视, 冲击系数随着车辙加深线性增加, 基于冲击效应的车辙深度应不大于11 mm; 沥青混合料层的最大拉应变位于上面层层底, 与车辙深度正相关, 中面层和下面层的拉应变与车辙深度负相关, 但应变水平显著低于上面层, 基于面层弯拉破坏的车辙深度应不大于15 mm; 最大剪应力出现在上面层层底, 随着车辙深度的增加缓慢增大; 车辙深度处于5~10 mm, 各面层的剪应力整体变化较小, 当其从10 mm增加到25 mm时, 上面层0~1 cm深度处的剪应力增加了14.5%, 增速明显超过中面层和下面层剪应力的减小速度, 基于面层剪切破坏的车辙深度应不大于10 mm; 车辙深度对无机结合料稳定层拉应力的影响不大; 车辙深度超过15 mm后应关注路基顶面压应变的变化, 防止路基出现大的变形。      

花岗岩残积土边坡水平拱高竖向变化规律

边坡抗滑桩土拱高度决定了桩及桩间措施的受力分配。本文研究土拱高度沿桩长方向的变化,为边坡抗滑桩及桩间措施的精细化设计提供理论基础。首先采用数值模拟技术,研究土拱高度沿桩深方向的变化规律;继而结合理论分析,建立桩间土拱的力学模型,并提出可考虑埋置深度的桩间土拱高度计算方法。研究结果表明,土拱高度在桩顶及以下不同深度处变化明显,滑面以上桩顶以下4.5m范围内有土拱,滑面以下可不考虑土拱影响。      

沥青路面表面裂纹扩展模拟及影响因素分析

用基于线弹性断裂力学的有限元法，计算了3种深度路面表面裂纹分别在5种载荷(工况)作用下的应力强度因子及裂纹起裂角，模拟了表面裂纹向下扩展的路径，并分析了路面结构层组合和温度对沥青路面表面裂纹扩展的影响．结果表明，温度、结构层厚度和面层弹性模量对裂纹扩展有明显的影响，且表面裂纹深度越大，影响越显著．     

青藏高原机场跑道多年冻土地基温度场特征

对比了青藏高原多年冻土地区机场跑道地基温度场与公路路基温度场, 分析了其地基温度分布、温度沿深度的变化以及地基最大融化深度, 研究了宽幅沥青混凝土道面机场跑道地基温度场特征, 对比了不同道面宽度条件下其地基温度分布、不同时间地基温度沿深度的变化以及跑道中部及道肩的最大融化深度, 并基于道面宽度、时间建立了沥青混凝土道面机场跑道道中地基融化深度的表达式。研究结果表明: 多年冻土地区机场跑道地基温度场与公路路基温度场存在明显差异, 机场跑道地基融土核位置更低, 且全部位于天然地面以下, 而公路路基融土核位置相对较高, 可以通过抬高路堤使融土核全部位于路堤内, 便于通风管等温控措施的施工, 可见由于机场跑道无路堤、道面幅度宽等特点, 使得多年冻土地区公路与铁路建设的现有研究成果不能完全应用于机场跑道建设中; 对于沥青混凝土道面的机场跑道多年冻土地基, 随着道面宽度的增加, 跑道地基稳定性降低, 道面宽度每增加1%, 地基0℃等温线约下降0.17%, 地基融土核最高温约上升0.46%, 道中地基融化深度约加深0.19%, 但当道面宽度超过35 m时, 道中地基融化深度趋于平稳; 相对于道中地基温度场, 道肩受道面宽度的影响较小, 当道面宽度超过25 m时, 其地基融化深度趋于平稳; 道中地基融化深度表达式相关系数为0.988 6, 相对误差在1%以内。      

基于ANSYS的钢轨疲劳裂纹深度红外热波定量测量研究

钢轨疲劳裂纹深度定量测量是主动式红外热波技术缺陷检测研究的新方向.在分析钢轨伤损类型的基础上提出红外热波斜裂纹深度定量测定的方法.基于热传导的一维模型,分析了温度-时间二阶对数微分法的原理.利用ANSYS加载热流密度法模拟测量过程,采用温度-时间二阶对数微分峰值法计算裂纹深度.结果表明所建立ANSYS热波模型对于测量深度在6mm以内的裂纹具有较好的真实性,可作为实际检测裂纹深度的理论基础.     

基于主动热成像技术的苹果表面缺陷分类方法

针对苹果在分级中缺陷检测及缺陷种类的判断,提出了苹果的擦伤、撞伤、虫孔及腐烂等缺陷检测方法,利用红外热像图中的线轮廓温度曲线来判断果梗、花萼;主动加热过程中虫孔处与果体外温差相对较小,擦伤、撞伤及腐烂处的导热系数不同,从而导致其在红外热像图中对应表面上的点的温度随时间的变化曲线也不相同,据此提出了利用温度变化曲线来区分不同缺陷种类的方法。     

缺陷对EA4T车轴钢疲劳性能的影响

为了研究和准确评估不同尺寸的缺陷对EA4T车轴钢疲劳性能的影响，采用钻孔法在光滑试样表面人为引入缺陷，使用旋转弯曲疲劳试验机对光滑试样和不同尺寸缺陷的试样进行疲劳试验，以获得不同试样的疲劳极限；使用扫描电镜（SEM）观察断口形貌，使用Neuber公式（基于缺口敏感性）和修正的El-Haddad模型（基于断裂力学方法）评估带缺陷试样的疲劳极限. 研究结果表明:当试样等效缺陷尺寸小于59.64 μm时，其疲劳极限与光滑试样相同，都为360 MPa；当等效缺陷尺寸大于59.64 μm时，缺陷会降低光滑试样的疲劳极限，并且引入缺陷尺寸越大，疲劳极限越低；基于Neuber公式预测的疲劳强度能得到较为保守的疲劳强度估算值，而修正的El-Haddad模型可以更好地预测和评估不同尺寸的圆孔型三维缺陷对EA4T车轴钢疲劳强度的影响.      

铸造缺陷对铸钢节点钢结构力学性能的影响

为了研究铸钢件中铸造缺陷的等级大小、位置分布对其静力性能、疲劳性能的影响，通过Solidworks软件建立了包含铸钢节点的钢桁架结构的实体模型，根据已有研究成果确定了铸钢节点上缺陷的尺寸与位置；对带有不同铸造缺陷的桁架结构进行静力加载，通过分析结构的应力分布、位移分布情况确定铸造缺陷对其静力强度、静力刚度的影响；对带有不同铸造缺陷的桁架结构进行等幅疲劳加载，通过铸钢节点的修正应力疲劳寿命（S-N）曲线求得模型的局部疲劳寿命，明确铸造缺陷对结构疲劳性能的影响. 研究结果表明:当铸钢节点的不同位置含有相同大小的铸造缺陷时，不同模型的应力极值最大相差11.7%，不同模型的疲劳寿命相差两个数量级；当铸钢节点的同一位置含有不同大小的铸造缺陷时，不同模型的应力极值最大相差1.7%，不同模型的疲劳寿命相差一个数量级；以上两种情况对结构整体和局部的位移分布均没有明显影响；当铸钢节点中铸造缺陷的分布发生变化时，不同模型间应力极值的变化率为8.8%，不同模型的疲劳性能均劣于只包含单个铸造缺陷的模型.      

固定辙叉心轨轨顶降低值优化

为合理选取固定辙叉心轨轨顶降低值,基于车轮踏面在翼轨和心轨间过渡时的轮轨接触几何关系和动力相互作用,提出了心轨关键断面降低值的选取及评价方法.以LMA型车轮踏面列车直逆向通过60 kg/m钢轨12号固定辙叉式道岔为例,用该方法对心轨轨顶降低值进行了优化.结果表明:心轨关键断面降低值的确定,在满足固定辙叉区轮载过渡的安全性和心轨承载断面强度要求的同时,应提高列车运行的稳定性;断面降低值越小,产生的轮轨相互作用越小,有利于提高行车性能,但需考虑此时轮轨作用位置是否超出心轨结构承载能力范围;60 kg/m钢轨12号固定辙叉心轨顶宽20和50 mm断面处,可分别取3和0 mm降低值作为优选方案.      

康定Ms5.8级地震冷竹关坡体内地震动响应特征

为了揭示坡体内不同水平深度峰值加速度变化特征及地震触发大型滑坡形成机理,在冷竹关沟两岸安置强震监测台阵,对斜坡内部不同深度地震动响应进行监测研究.2014年11月25日康定Ms5.8级地震触发了位于坡体内部不同深度的五台强震监测仪,数据揭示:自坡体表面水平向内,各监测点水平向峰值加速度逐渐减小,且0~45 m的表层向内峰值加速度下降幅度较大,在坡体内部的下降幅度变小,洞深99 m处的水平向峰值加速度约为洞口监测仪的60%;水平向加速度反应谱也表明自坡面向内各监测点加速度幅值逐渐减小,标准反应谱的动力放大系数都小于3.5;傅里叶频谱也表明自坡面向内各监测点幅值逐渐减小,且越靠近洞口傅氏谱频率成分越复杂.      

Calculation of Temperature Field During Laser Transformation Hardening of Cylindrical Bodies

IntroductionLaserTransformationhardeningtechniquehasbeensuccessfullyusedinindustryformanyyears.AlotsoftheoreticalworkshasbeendoneforheatflowduringthelasertfansformationhardeningofflatworkPieces["].Cyindricalbodiesarewidelyusedinindustrysuchaslocomotivecrankshaft,steelrollervalyeseat,enginecyinder.IftheschcesoftheseworkPiecesaretreatedbylasertheirwearresistancewiIIimProvealot.UptillnowmanyexPerimentalworkshasbeendoneforlasertransformationhardeningofcyindricalbodies,butfewtheoreticalworkshav…     

高纬度多年冻土区路面类型对路基热稳定性影响分析

基于附面层理论,引入焓值建立伴有相变的二维非稳态温度场数值模型,分别对水泥混凝土和沥青两种路面下路基温度场的变化规律进行分析。研究结果表明,水泥混凝土路面下路基温度场明显低于沥青路面,不同深度处路基的温度场变化存在一定的滞后性,随深度的增加路基内温度场比路基基底以下的温度场变化幅度大;路表温度明显低于路基的内部温度,并在路基内部形成融土核;水泥混凝土路面融化深度小于沥青路面,融化速率趋于平稳,因此,在多年冻土区采用水泥混凝土路面比较有利。     

Numerical simulation of non-destructive testing of stainless steel composites plate by infrared thermography

The non-destructive testing (NDT) of debonding in stainless steel composites plate (SSCP) is performed by infrared thermography, finite element analysis (FEA) software ANSYS is taken as the simulative tool, and 2D simulative model has been set up to investigate effect of the thickness of coating and/or substrate on the detectibility of debonging in SSCPs. Two parameters, namely the maximum defect temperature difference and defect appearing index, are defined to evaluate the detectivity of defects, and their computational methods and formulas are given respectively. The preliminary changing tendency of the maximum defect temperature difference and defect appearing index with the thickness of coating and/or substrate is found by numerical simulation.     

注射器针头缺陷在线检测技术与虚拟仪器实现

针对国内绝大部分企业采用人工目视进行一次性注射器针头缺陷检测的现状,开发了一种基于虚拟仪器的针头缺陷在线检测系统。系统通过NI公司的[c]FP-PWM-520模块控制步进电机,利用LabVIEW的IMAQ VISION软件包进行数字图像处理,包括滤波、图像增强、自动阈值化、形态学处理、定位和模板匹配等。试验表明,该系统可以满足目前企业中各种规格的针头缺陷在线检测需求。     

露石水泥混凝土路面降噪特性

为了分析露石水泥混凝土路面的降噪特性,采用轮胎落下法,通过调整不同的粒径、不同的级配,成型不同构造深度、不同表面特性的水泥混凝土路面板试件,对其进行室内路面噪声试验,分析路面表面纹理与路面噪声的关系。研究结果表明,路面构造深度与路面噪声有二次相关关系,表面露石纹理使频率在1．25kHz以上的噪声有较大幅度的降低,且有频率越高噪声降低幅度越大的趋势,频率在1．6kHz时,光面混凝土路面板噪声水平为87dB(A),而露石水泥混凝土路面板噪声为80dB(A),降低7dB(A)。可见合理的露石水泥混凝土路面可明显降低路面噪声,是一种很有发展前途的环保路面。     

Mechanical properties of perfect and defective zigzag single-walled carbon nanotubes under axial compression

Axial buckling behavior of perfect and defective zigzag single-walled carbon nanotubes(SWCNTs) is studied by molecular dynamics(MD) simulations.Different effects of three typical categories of defect on the axial buckling properties of SWCNTs are investigated.MD simulation results show that the buckling behavior of defective tubes is quite different from the perfect tube.The critical buckling load of zigzag SWCNTs is significantly reduced with different defect appeared in the tube wall,and the effective elastic modulus are also slightly but distinguishingly influenced by individual defect.It is revealed that an Stone-Thrower-Wales defect could induce greater decrease of the rigidity a single vacancy defect or a double vacancies one.The harmful effects of defects do not depend simply on the size of the defective area,but related strongly to the buckling modes of the defective SWCNTs which specifically differ from each other due to the different defect structures.     

Prediction of hydrodynamic forces on a moored ship induced by a passing ship in shallow water using a high-order panel method

A three-dimensional high-order panel method based on non-uniform rational B-spline (NURBS) is developed for predicting the hydrodynamic interaction forces on a moored ship induced by a passing ship in shallow water. An NURBS surface is used to precisely represent the hull geometry. Velocity potential on the hull surface is described by B-spline after the source density distribution on the boundary surface is determined. A collocation approach is applied to the boundary integral equation discretization. Under the assumption of low passing speed, the effect of free surface elevation is neglected in the numerical calculation, and infinite image method is used to deal with the finite water depth effect. The time stepping method is used to solve the velocity potential at each time step. Detailed convergence study with respect to time step, panel size and Green function is undertaken. The present results of hydrodynamic forces are compared with those obtained by slender-body theory to show the validity of the proposed numerical method. Calculations are conducted for different water depths and lateral distances between ships, and the detail results are presented to demonstrate the effects of these factors.     

桥梁墩柱三维绕流特性精细化研究

为了深入研究桥梁墩柱水流力的特点及产生机理,对典型桥墩模型考虑自由液面影响时的三维绕流展开了精细化研究. 采用ANSYS FLUENT 作为数值模拟工具,研究了整个墩柱阻力和升力特点,并将墩柱模型从柱底到柱顶划分为5个分段,对比了各个分段阻力、升力特点及沿着水深的变化规律,进一步分析了自由液面、底部边界对漩涡结构的影响,阐述了流场三维特性与墩柱水流力之间的关系. 研究结果表明:墩柱水流力沿着水深是非一致分布的,墩柱分为5段（c1～c5）,其中c1～c4分段阻力均值与圆柱整体受力的比值分别约为25%、30%、25%、20%,c5分段处于空气中受力贡献近似为0;另外阻力振幅、升力振幅中下部较大,而底部、中上部、液面处较小;漩涡交替脱落导致墩柱左右两侧自由液面交替起伏,自由液面对漩涡产生抑制作用,自由液面处产生多个尺度不同的漩涡,这与液面下仅有两个交替脱落的漩涡是不同的;墩柱中下部漩涡脱落比其余位置有所滞后,导致柱体不同分段处升力有明显的相位差;墩柱升力振幅与阻力均值分别为5.511 N和3.695 N,相差不大,升力引起的桥墩或桥梁的振动不可忽视.      

寒区隧道温度简谐波传热特征与影响因素的敏感性

为探究寒区隧道温度场的时空演化规律, 以波的视角从时间尺度和空间尺度建立了寒区隧道温度简谐波径向传热模型, 基于傅里叶传热定律推导了寒区隧道温度简谐波径向传热表达式; 依托兴安岭公路隧道温度测试结果, 验证了温度简谐波径向传热表达式的可行性, 分析了温度简谐波沿隧道径向深度的分布特征与随冻融周期的变化规律; 采用系统稳定分析法, 研究了温度简谐波对各影响因素归一化的敏感度因子。研究结果表明: 沿隧道径向深度0.00~4.00 m, 温度振幅呈负指数函数形式衰减, 变化范围为11.67℃~0.45℃; 温度相位移呈正比例函数形式增大, 变化范围为0.00~75.24 d; 年平均温度呈线性升高的趋势, 变化范围为-0.62℃~1.98℃; 受隧道区气温逐年变暖趋势的影响, 隧道进口端壁面年平均温度从2016~2019年升高了约0.75℃, 年平均温度随冻融周期逐年增大, 2.00 m深度内年平均温度受冻融周期影响较大, 超过2.00 m年平均温度受冻融周期影响相对较小; 隧道进口端壁面温度振辐从2016~2019年衰减了1.48℃, 温度振幅随冻融周期逐年衰减, 2.00 m深度内温度振幅衰减较快, 超过2.00 m温度振幅衰减较慢; 隧道进口端壁面日相位从2016~2019年延迟了7.20 d, 日相位随冻融周期逐年增大。温度简谐波对各影响因素的敏感性由高到低依次为壁面温度振幅、壁面年平均温度、围岩含冰率、围岩含水率、围岩孔隙率、骨架颗粒的质量热容量与导热系数。      

路面雷达检测技术初步研究

路用探地雷达的基本原理是向地下发送脉冲形式的高频电磁波。电磁波在地下介质传播过程中．当遇到存在电性差异的地下目标体,如空洞、路面结构层分接口等时,电磁波便发生反射,返回到地面时由天线接收。在对接收到的雷达波进行处理和分析的基础上,根据接收到的雷达波形、强度和双程走时等参数可推断地下目标体的空间位置、几何形态。采用地质雷达对路面脱空缺陷雷达检测进行初步研究,得到了路面脱空缺陷识别方法。