拱肩裂纹对隧道稳定性影响的数值分析与试验研究

文章利用Abaqus软件,分析了拱肩裂纹对直墙拱形隧道整体稳定性和强度的影响,归纳了模型的破坏规律;数值模拟计算出了隧道周边各点的Tresca应力和裂纹尖端的应力强度因子YI和YⅡ,并采用模型试验对模拟结果加以验证。结果表明,拱肩处的贯通裂纹会降低直墙拱形隧道的整体稳定性及强度,随着裂纹与侧壁夹角θ的变化,裂纹对隧道的影响程度有所不同,当θ=130°时,裂纹对直墙拱形隧道的整体稳定性及强度影响最大,裂纹尖端的无量纲应力强度因子YⅡ也最大,应力集中现象最为明显。     

圆管外表面轴向椭圆裂纹应力强度因子的有限元研究

采用1/4节点奇异单元,建立了求解圆筒外表面轴向椭圆裂纹应力强度因子的断裂力学分析模型,分析了应力强度因子随圆筒外径与内径比k=ro/ri、椭圆率a/b及裂纹的相对深度a/t的变化规律,并结合VB编制出了求解圆筒外表面椭圆裂纹应力强度因子的自动分析软件。     

三通内拐角椭圆裂纹应力强度因子分析

应力强度因子K1是缺陷结构安全评定参数,三通内拐角椭圆裂纹应力强度因子计算十分复杂。用ANSYS软件建立内压载荷下三通内拐角椭圆裂纹有限元模型,计算了不同几何结构参数下裂纹的应力强度因子K1,拟合了裂纹前缘的形状因子F计算公式。结果表明：内压下三通内拐角椭圆裂纹前缘形状因子最大值出现在主管或支管表面位置;三通主管壁厚增加,形状因子F减小;内压下椭圆裂纹有扩展为圆形裂纹的趋势。     

关于管道裂纹应力强度因子的计算

论述了管道裂纹（包括轴向裂纹和纵向表面半椭圆裂纹）在复杂应力条件下应力强度因子计算的权函数方法。分析和算例表明，该方法可准确、有效地计算管道裂纹在各种应力条件下的应力强度因子。     

内压载荷下X80管道裂纹应力分布规律研究

为了研究内压作用下管道裂纹应力场分布规律,以含有表面裂纹的X80管道为研究对象,对不同形状、不同方向、不同内压、不同尺寸的含裂纹管道进行仿真分析和实验验证。结果表明:裂纹尖端处应力远大于裂纹中心应力。裂纹形状对应力影响作用较小,随着裂纹方向与管道轴向夹角增大,裂纹尖端应力先增大后减小,随着管道内压、裂纹深度、裂纹长度的增大,裂纹尖端处应力随之线性增大。其中,裂纹长度对裂纹尖端应力的影响小于管道内压和裂纹深度。     

三轴压缩条件下千枚岩力学及扩容特征分析

岩石在变形破坏中具有扩容特征.文章以千枚岩为研究对象,通过室内岩石常规三轴压缩试验,揭示了节理夹角为5°～45°影响下小角度节理千枚岩的强度与扩容特征.结果表明:(1)岩石的特征点应力随围压的增大而增大,其扩容特征随之减弱;(2)岩石的峰值应力随节理面与最大主应力夹角的增大而减小;在节理夹角为5°～45°范围内,闭合应...     

弯管内壁环向裂纹应力强度因子K_I有限元分析

应力强度因子KI是缺陷结构安全评定的必要参数。利用有限元分析软件ANSYS自顶向下建模方法得到弯管内壁环向裂纹模型,并对KI进行计算与分析。结果表明:随裂纹深度a及裂纹半角θ的增大,KI都是先增大后平缓;KI与纵向裂纹角θ1无关;KI随环向裂纹角θ2的变化有3个波峰,自弯管外侧起分别为60°、180°与300°。因此,当a>4 mm,θ>20°且裂纹位于θ2的波峰位置时,结构处于最危险状态,需给予足够关注。     

裂纹位置与深度对围岩岩体稳定性的影响分析

在隧道掘进过程中,天然地应力的平衡状态将会受到破坏并进行应力重分布,在构造应力场或自重应力场作用下将会引发裂纹的起裂、扩展和贯通,从而导致隧道的失稳坍塌。文章采用数值模拟和室内模型试验方法对比分析了裂纹位置、长度、深度等因素对马蹄形断面隧道围岩结构稳定性的影响。其中,数值模拟分析了隧道围岩的破坏形式及对裂纹尖端应力强度因子的计算,隧道模型试验研究了裂纹对隧道模型抗压强度的影响。结果表明:(1)数值模拟结果与模型试验结果较为吻合;(2)裂纹位于马蹄形隧道的拐角处或裂纹倾角为45°时,对隧道的稳定性削弱作用最大;(3)隧道围岩内裂纹的长度越长,隧道模型的抗压强度越小;(4)裂纹长度达到一定程度时,裂纹深度对隧道的危害性作用基本呈线性增加的趋势;(5)裂纹缺陷对隧道围岩应力重分布及破坏形式有较大的影响。     

测试应力腐蚀临界应力强度因子的新方法

应力腐蚀临界应力强度因子的测试方法是基于线弹性继裂力学理论和应力腐蚀理论提出的一种新的测试方法。该方法采用精密电子元件测试所需应力值,并利用显微镜测得的直径,通过计算便可获得应力腐蚀临界应力强度因子值。实践表明：该方法具有操作简单、应用灵活、成本低等优点。     

碳纤维加固病害RC梁的力学性能研究

文章运用ANSYS软件,建立“实体一弹簧．壳”的有限元模型,对碳纤维板加固带有初始裂纹的纯弯曲病害钢筋混凝土梁（RC梁）的力学性能进行研究。结果表明：经碳纤维板加固后,病害RC梁的极限承载力、钢筋屈服荷载、开裂后的整体刚度均有明显提高,且碳纤维板越厚,加固效果越显著。此外还能有效抑制裂纹扩展、改善梁底受力状况,减小裂纹尖端应力强度因子,提高构件剩余疲劳寿命。     

推制弯头用芯棒设计和推制过程中断裂问题的分析

通过推制弯头过程中管坯和芯棒(工装)的应力分析,运用塑性加工和金属(钢管)二次加工理论,建立了芯棒强度计算公式,解决了芯棒尺寸与管坯尺寸的合理匹配问题,同时确定了特种管件的制造工艺。     

沥青混凝土公路界面裂隙研究

为了减少沥青公路界面裂隙发育对路面的整体破坏,文章利用断裂力学理论结合二维ANSYS有限元模型,对沥青混凝土公路界面裂隙进行研究,结果表明:车轮荷载下裂隙表现出张拉型与剪切型同时作用的复合型扩展模式;沥青路面裂纹初始长度越大,其应力强度因子初始值越大,而其扩展相同距离的疲劳扩展寿命变得越来越小。     

深埋隧洞围岩应力分布与破坏机理

深埋隧洞围岩高应力破坏机理是研究深埋岩体力学特性和深埋地下工程实践中被关注的一个重要认识问题,深埋条件下围岩应力和围岩强度之间的矛盾更加复杂和典型,也成为认识问题的基本出发点。文章介绍了深埋隧洞开挖时不同部位围岩应力的变化路径;通过对比锦屏辅助洞出现的围岩破坏现象,分别论述了导致边墙松弛型破坏、应力集中部位的片帮破坏和岩爆破坏的围岩应力变化特征,在一定程度上解释了这些破坏的内在机理;并通过采用数值方法再现脆性围岩V型破坏形式,分析探讨了脆性围岩高应力破坏的局部化问题;指出了深埋岩石力学研究中的几个重要环节,如岩体力学特征的尺寸效应和应力路径效应等对准确认识深埋隧洞高应力破坏内在机理的重要意义。     

长输管道对接焊缝裂纹的原因分析及对策

为了研究长输管道施工中部分对接焊口焊接裂纹产生的原因,从管道母材的化学成分、机械性能及管端宏观尺寸的偏差情况,焊材化学成分及性能的符合性、施工工艺的执行情况进行了分析,根据分析情况采取了针对的对策,并进行实践验证。结果表明:直缝埋弧焊钢管母材管端的局部直径和圆度偏差造成焊口错边,施工的强力组对使焊口产生较大的组对应力,又因工装选择不合理,致使焊缝根部焊量少、强度不足,最终产生局部焊接裂纹。     

应力吸收层的有限元模拟分析

为研究荷载作用对应力吸收层厚度和模量的影响,文章采用二维有限元对应力吸收层进行了下基层裂缝尖端I型和II型应力强度因子的计算。结果显示:车辆荷载作用不易导致半刚性基层裂缝上的沥青层发生张开型的反射裂缝;未设置应力吸收层的裂缝尖端的应力强度因子比设置应力吸收层的裂缝尖端的应力强度因子大0.011 6 MPa·m~(1/2),应力吸收层结构削减了基层裂缝尖端剪应力的奇异性,可以延缓基层既有裂缝向沥青扩展;半刚性基层裂缝尖端应力集中因子KⅡ的大小对于应力吸收层的材料模量比结构厚度更为敏感。综合考虑应力吸收层的应力吸收功能,应力吸收层厚度推荐为2cm,而应力吸收层模量的选择则推荐为400~600 MPa。     

氮气储罐用钢Q370R的焊接工艺

氮气储罐的设计材料为低合金高强钢Q370R。通过焊接性分析,Q370R有冷裂纹倾向,没有热裂纹和再热裂纹倾向。Q370R碳当量一般为0.42%左右,有淬硬倾向,应焊前预热。当钢板厚度超过32 mm时,焊接拘束应力增大,应进行焊后消除应力热处理。根据等强度原则选择埋弧焊焊丝H08Mn Mo A和焊条J557R做为焊接材料分别进行的焊接工艺评定的各项力学性能合格,以焊接工艺评定获得的工艺参数焊接的氮气储罐完全达到了设计要求。     

岩质边坡砂岩裂隙特征对应力应变特征的影响试验研究

为研究含初始裂隙的岩质边坡砂岩的力学特征,文章设计了裂隙倾角、裂隙数量、裂隙深度三个因素影响下的含初始裂隙砂岩三轴力学试验,并基于试验结果开展了应力应变分析。结果表明：裂隙倾角、裂隙数量两因素均不会影响砂岩应变破坏特征,保持同一围压下,两因素下的试样应力应变曲线趋势具有一致性;裂隙深度会影响试样破坏特征,裂隙深度>0.08 mm时,试样塑性强化显著;围压效应仍是试样变形破坏的最主要因素;裂隙数量、裂隙深度与试样破坏强度呈负相关,裂隙数量增多,试样破坏强度受之影响愈显著,但裂隙深度梯次变化下,破坏强度降幅具有均衡变化特征,各深度下试样降幅接近;而裂隙倾角与试样破坏强度呈正相关,裂隙倾角与加载面的分布关系改变了破坏强度的变化趋势。研究成果可为岩质边坡危害处理提供试验依据。     

半刚性路面Top-Down裂缝及其应力强度因子分析

为了研究荷载应力和温度应力对半刚性沥青路面Top-Down裂缝扩展的影响,文章基于断裂力学理论,运用有限元方法,建立弹性层状连续的二维路面结构模型,分析高温状况荷载的超载比例、既有裂缝长度和低温状况既有裂缝长度对裂缝尖端应力强度因子的影响,计算时考虑了路面非均匀温度场和温度与沥青混合料弹性模量关系。结果表明超载比例增加、既有裂缝长度增加都会导致裂缝尖端的应力强度因子线性增加,低温状况温度应力作用比高温状况荷载应力作用更易加速Top-Down裂缝的扩展。     

干湿循环含低应力条件下百色膨胀土抗剪强度试验研究

浅层坍滑是膨胀土边坡在大气干湿循环作用下必然发生的地质灾害,常给膨胀土地区工程建设带来极大困扰。为探究特定边界条件下膨胀土的真实强度,文章开展了干湿循环含低应力条件下百色膨胀土常规饱和慢剪试验,对比分析了摩尔库伦直线、双直线、广义幂函数法拟合所得抗剪强度参数及低应力段三法拟合值与实测值的差异,得到随循环次数增加,三法拟合所得抗剪强度参数均呈大幅衰减,且衰减主要体现在粘聚力(或纵轴交点值)的大幅降低上,内摩擦角虽有减小,但降幅不大;低应力段抗剪强度实测值与摩尔库伦直线法拟合值差异大,而双直线、广义幂函数法差异小,表明低应力下膨胀土强度包线具有明显非线性特征,验证了已有研究成果的合理性。     

关于管道钢的应力腐蚀开裂问题

管道应力腐蚀开裂是从潜伏在管道表面上的小裂纹发展起来的,引起应力腐蚀开裂必须同时具备三个条件,即拉应力、特定的腐蚀环境和敏感的管道材料。管道内表面接触Ｈ２Ｓ、ＣＯ２会形成腐蚀性介质,造成硫化物应力腐蚀开裂。埋地管线外壁在保护涂层和阴极保护失效的情况下,也会引起外壁应力腐蚀开裂。中性ｐＨ值应力腐蚀开裂４个因素条件即防腐层、土壤、温度和阴极保护电流的状况。建议要考虑管道裂纹的内检测工具的通过,加强对国