爆炸消除焊接残余应力的数值模拟

焊接残余应力及其控制技术是重大工程结构物(例如反应堆、潜艇等)建造中关注的核心问题之一。爆炸法消除残余应力是近年来发展起来的高效、低成本的1种新技术,但对其机理的研究仍然相当缺乏。本文利用非线性有限元软件ABAQUS对爆炸消除焊接残余应力技术进行了数值模拟,同时考察了焊缝中夹杂的裂纹缺陷对爆炸载荷的响应。研究对象为70 mm厚的超厚钢板对接焊缝,焊接坡口为X型。本文主要完成了以下2项研究工作。1)将盲孔法测得的焊接残余应力分布预置到模型中,计算了爆炸载荷作用下不同布药方式时焊接残余应力的再分布,并将其与对应的实测结果进行比较。研究结果表明,金属材料的塑性流动是爆炸消除焊接残余应力的根本因素。2)在模型的焊缝区引入面状裂纹来表征焊缝中的凝固裂纹,利用ABAQUS用户自定义子程序开发的基于虚拟裂纹闭合法的三维断裂单元,计算能量释放率对爆炸载荷的响应。研究结果表明,爆炸载荷并不一定会导致裂纹的扩展。因此,本文的研究方法和结果对于爆炸消除焊接残余应力在工程应用领域具有指导意义。     

隧道开挖中的应力旋转和裂隙塑性变形问题研究

通过对隧道开挖过程进行三维数值模拟,分析了隧道开挖过程中主应力方向的旋转变化,研究了主应力旋转与隧道裂隙塑性变形的关系,验证了"考虑应力主轴旋转的广义塑性原理"的正确性,并将数值模拟结果和相关试验成果进行了对比,得出了一致性的结论。研究结果表明,应力旋转基本在隧道开挖前后10 m左右的距离内完成,隧道开挖过程中的应力旋转可以引起裂隙塑性变形的突变,且对竖向和斜向裂隙的影响较大;可以根据应力旋转的变化规律合理地选择支护时机,依据应力旋转对裂隙的影响对隧道的重点部位进行超前加固。     

可回收锚索锚固段应力分布及锚固长度研究

以深圳地铁3号线停车场基坑工程为背景,根据可回收锚索锚固段受力状态,讨论锚索的锚固段黏结应力分布规律．研究表明,可回收锚索的黏结应力沿锚固段并非均匀分布,而是呈指数曲线形式分布,在此基础上提出基于锚固段黏结应力实际分布状态进行锚固段长度设计的方法,并应用到锚索支护参数设计中．工程实践表明,所提出的锚索锚固段长度设计方法是合理可行的．     

公路隧道初期支护结构与围岩特性分析

以湖北某高速公路隧道为工程背景,针对IV级围岩,利用有限元程序,通过数值模拟的方式,分析了采用台阶开挖和环形开挖时初期支护结构的变形和应力特征,结果表明:采用环形法所产生的应力和位移总体较台阶法小,从安全的角度考虑,环形开挖较好.此外,在初期支护后,应该对隧道的局部位置进行加强处理,以免出现初期支护的局部破损、降低其整体性.     

橡胶沥青同步碎石应力吸收层的设计研究

针对橡胶沥青同步碎石应力吸收层的使用特性,在McLeod经验设计法的基础上,提出了以抗剪强度作为力学设计指标,并形成了橡胶沥青同步碎石应力吸收层的力学—经验设计法,同时给出设计示例;对采用两方法设计的应力吸收层进行了性能对比。研究结果表明:力学—经验法设计能设计出具有更高的抗剪强度、抗拉强度和动稳定度的同步碎石应力吸收层,值得推广应用。     

橡胶沥青在道路中的应用概况

橡胶沥青混合料较传统沥青混合料具有减薄路面、降低噪音和延长道路使用寿命的技术经济优势,在我国的道路工程中具有广泛的应用,如橡胶沥青应力吸收层、橡胶沥青抗滑表层、半柔性路面等。介绍了橡胶沥青的生产工艺、技术指标和物理性能的影响因素、橡胶沥青混合料在道路工程中的推应用情况及不足之处。     

关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨

结合工程实例,阐述了泥质页岩在隧道开挖过程中应力重分布的变化特征以及对洞室稳定性的影响,进行了喷层应力、围岩与初期支护间应力、围岩内部位移、二次衬砌应力量测及爆破震动测试等项目的重点监测。     

外塌陷角坐标系与摩尔极限应力圆

外塌陷角坐标系是以岩体外塌陷角α和主应力p 0为因变量的岩石力学运算系统。摩尔极限应力圆是以岩石内摩擦角φ和主应力σ1,σ3为因变量的岩石力学运算系统。2个系统的基础力学参数存在对应转换关系。外塌陷角坐标系表示岩体自然塌陷、岩石试验、围岩运动力学关系具有真实统一性。摩尔极限应力圆在岩石试验中能反映岩石基本力学性质,但是几何图形表示的应力不符合一般应力定义,基本公式存在缺陷,岩石试验主、次应力与围岩主、次应力没有建立对应关系。     

基于有限元方法的应力吸收层延缓反射裂缝分析

半刚性材料目前占到我国各等级公路路面基层材料用量的95%以上,半刚性基层沥青路面虽然具有板体强、抗冻性好等诸多优点,但是容易出现反射裂缝.国内外对半刚性基层沥青路面反射裂缝的防治包括增加沥青面层厚度、在基层与面层之间增加级配碎石层或应力吸收中间夹层等多种方式.这些措施的侧重各有不同,综合利用多种防裂措施与方法可以达到最佳的防裂措施.力图通过三维有限元建模分析,分别考虑层间连续和层间光滑两种状态,施加正荷载和偏荷载,用以分析典型路面结构中路面厚度对面层底部受力状态的影响,得出单纯增加路面厚度并非最佳防裂手段,并论证了保持良好层间粘结对与延缓反射裂缝的重要意义.并通过荷载作用下加铺应力吸收层的路面结构的力学分析,提出了合理的应力吸收层厚度和模量,指出应力吸收层与半刚性基层粘结良好的重要性.