钻孔原位剪切测试系统设计

为了解决传统原位土体强度测试探测深度浅与过度依赖经验公式等问题,提出了钻孔原位剪切测试系统构想,并设计了样机,整个测试系统由孔内切削子系统和孔内变径剪切子系统组成,前者能够在钻孔内任意位置锚固并切削土环,后者能够对土环进行剪切试验,并通过传感器记录剪切力和剪切位移;基于模型箱钻孔剪切试验和室内直剪试验,进一步检验了钻孔原位剪切测试系统的可靠性。研究结果表明：模型箱钻孔剪切试验的剪切面平行于剪切力的方向,应力-应变曲线符合基本规律;黄土在模型箱钻孔剪切试验和室内直剪试验中均出现应变软化现象,且黄土的峰值剪切强度随含水率升高而下降;在室内直剪试验中黄土发生了脆性破坏,而在钻孔剪切试验中黄土表现出塑性破坏,在相同的孔隙比、含水率与加载压力下,钻孔剪切试验的峰值强度比室内直剪试验大,原因在于室内直剪试验剪切面的应力分布不均匀,而钻孔原位剪切试验的剪切面受力稳定且保持不变,与室内直剪试验相比,钻孔原位剪切测试系统具有更高的测试准度。     

基于全尺寸台架试验的中低速磁浮列车悬浮架强度评估

为评估某中低速磁浮列车悬浮架构架是否满足强度要求,利用自主研发的全尺寸中低速磁浮强度试验台对该悬浮架构架开展了静强度与疲劳强度试验,基于有限元和多体动力学仿真结果,确定了悬浮架构架的应力集中部位与承载特性;据此,在悬浮架构架上合理布置了系列测点,测量了车辆在超常载荷、模拟主要运营载荷和模拟特殊运营载荷3类工况下悬浮架构架的应变响应信号,根据悬浮架构架不同部位的材料特性,通过转换计算评估了悬浮架构架的应力水平。研究结果表明：在静强度试验中,悬浮架构架的较大应力点主要分布于托臂拐角、支撑轮安装座与防侧滚梁连接处、停放制动滑橇安装座等处,而在疲劳强度试验中的薄弱点主要为纵梁与托臂连接的焊缝处;相比于列车的常规运行工况,在悬浮失效、超载落车制动等特殊运行条件下,悬浮架构架的静强度和疲劳强度的应力幅值分别增加了1.06和4.77倍;所有测试工况下悬浮架构架受到的最大拉应力、最大压应力分别为67.22、-20.30 MPa,且最小安全系数为1.71,说明悬浮架构架满足结构强度要求;所有测试数据结果均在各自材料的Goodman-Smith疲劳极限图包络线内,说明悬浮架构架满足疲劳强度要求;经渗透探伤查验,悬浮架构架的任何位置上均未发现裂纹,验证了悬浮架构架疲劳强度评估结果的可靠性。     

碳纳米管增强火山灰基地聚合物的制备与性能表征

为研究多壁碳纳米管对火山灰基地聚合物的增强效果与机理,通过显微观察和图像识别对比了不同超声时间多壁碳纳米管分散液中团聚体的数量和面积,确定了适宜的超声分散时长;以不同顺序混合分散液、碱激发剂溶液和火山灰制备地聚合物,通过所得浆体的稠度试验、硬化试件的三点弯曲试验、单轴压缩试验研究了不同掺量、不同种类的多壁碳纳米管对地聚合物工作性能与力学性能的影响,并利用扫描电子显微镜-能谱仪、压汞试验对地聚合产物的微观形貌和孔隙结构进行表征。分析结果表明：随着超声时间的增加,多壁碳纳米管的分散效果改善明显,45 min超声后超过85%的团聚体面积减小至0~100 μm²,总团聚体面积占比小于1%,且平均面积小于50 μm²;先添加多壁碳纳米管分散液再添加碱激发剂溶液的材料混合顺序更有利于纤维的均匀分散和地聚合物工作性能的保持;多壁碳纳米管在0.10%质量掺量时,对火山灰基地聚合物流动度影响不大,且能够有效提升其力学性能;功能化的多壁碳纳米管由于具有更强的亲水性和润湿性,对浆体工作性能的影响更轻微,对硬化试件力学性能的提升更显著,28 d时抗折、抗压强度较参照组最高可分别提升31.0%、15.9%;微观检测结果显示,多壁碳纳米管在地聚合物中发挥了桥接、填充、成核作用,因而实现性能的改善。     

基于客运专线路基动静强度的全风化花岗岩路用性能

为了扩大客运专线路基基床底层及以下部分路基本体填料的使用范围,基于客运专线路基动静强度要求,对全风化花岗岩及水泥改良土进行了静强度、动三轴试验,分析其静强度特性,以及在列车重复荷载作用下的动力特性,研究其临界动应力、累积塑性变形等变化规律及影响因素,论证其水泥改良土作为客运专线路基基床底层及以下部分路基本体填料的可行性和适用范围,确定化学改良土的强度指标控制标准.     

新型隧道结构纵向连接筋对支护性能影响研究

隧道工程中,纵向连接筋多为焊接或者插入式连接,但纵向连接筋对隧道支护性能影响尚不明确,没有相关试验分析。基于此问题,按照初支二衬联拱隧道新型支护体系,设计采用不同纵向连接筋形式初期支护构件,采用MTS大型拟动力加载系统进行室内加载试验,对采用纵向连接筋构件的力学特性进行研究,得到如下结论:(1)纵向连接筋在初期支护中稳定型钢、参与结构受力,加强隧道支护承载能力及抗变形能力,提升隧道整体性、稳定性;(2)纵向连接筋插入式连接在提升构件承载力及抗变形能力要优于焊接连接,该影响主要体现在加载后期;(3)该试验对比了几种不同纵向连接筋构件受力及变形情况,根据试验结果可确定纵向连接筋最优设置形式,为实际工程提供参考。     

北京轨道交通衔接理念及设施设置原则

论述轨道交通综合效益的充分发挥,离不开其他交通方式的合理衔接.从分析国外交通衔接经验入手,结合我国的交通特点和北京的交通衔接实践,总结提炼出交通衔接特性及理念.在此基础上,结合北京的城市和交通特征、轨道交通网络特点、各衔接方式的功能定位,提出分年限、分区域、分优先级的衔接设施设置原则,为各条线路的具体衔接规划提供参考依据.     

半刚性基层与沥青面层粘结性能影响因素

借鉴国外LPDS剪切试验方法, 通过自行设计的室内直剪试验和斜剪试验, 以剪切强度和单位剪切强度(剪切强度与破坏变形的商) 作为评价指标, 研究了沥青混合料、粘层材料、半刚性基层材料、沥青混合料与粘层材料的界面、粘层材料与半刚性基层的界面对沥青面层和半刚性基层之间抗剪切强度的影响。分析结果表明: 提高沥青混合料公称最大粒径和压实度将有利于增强层间粘结性; 高强度、粗糙、密实型的半刚性材料也将有效改善基层与沥青面层的粘结性; 粘度不是选择粘层材料的主要因素, 应结合工程实际, 通过试验选择粘层材料的品种与剂量; 基层表面清理是提高层间粘结性的重要措施, 透层油应在基层清理后撒布, 剂量宜为0.3~0.6 L·m^-2; 在层间热沥青上撒布一定的单一粒径, 较粗规格, 且与沥青粘附性较好的碱性碎石不仅具有工程意义, 对提高层间粘结水平也有较明显作用。     

轻质耐压壳体减重研究

本文结合几种材料的特性,对壳体的结构做了力学分析,研究了轻质耐压壳体的减重方向。研究中发现,隔板的设计对壳体的重量影响很大,因此详细分析了凹凸两种形式端板的力学特性,发现同等厚度条件下,凸型隔板的变形量小、安全系数高。分析对比了铝基合金、复合材料、钛合金的材料特性、加工特性、国内开发现状以及成本,认为现阶段应以铝基合金的改进为主,并关注其他材料的进展对壳体进行减重设计。     

单向复合材料高应变率下材料特性的研究

在船舶领域,复合材料及夹芯复合材料板梁结构已大量应用在舰船结构中,尤其游艇及复合材料高速艇上.在运行过程中,这些结构有时很可能会受到如砰击、碰撞等动态载荷或高速冲击载荷.然而到目前为止,大多数的结构设计所用到的材料特性仍基于低应变率情况下的准静态测试结果.该文研究了高速艇等结构中的纤维增强复合材料高应变率情况下的材料特性,通过引入一种粘弹性模型来模拟并分析研究对象.并在世界先进的INSTRON高应变率材料试验机上设计并完成了相关试验,验证了该枯弹性模型、确定了模型中的材料参数.该粘弹性模型然后被用来研究分析应变率对单向复合材料机械特性的影响.     

船舶球鼻首声呐导流罩连接结构设计及模型试验

  目的  新型舰船与钛合金球鼻艏导流罩一般采用螺栓连接,由于受艏部砰击和波浪载荷等交变载荷的影响,需要对钛、钢连接结构进行疲劳性能分析。  方法  首先,通过有限元法对实船钛、钢连接结构进行受力分析,并对钛、钢法兰连接螺栓的应力进行计算,然后,基于疲劳累积损伤理论和S-N曲线法计算得出钛、钢连接结构的疲劳寿命,同时根据实船钛、钢连接结构的受力分析,制定与之对应的疲劳试验方案,进行钛、钢连接结构的疲劳试验。  结果  结果表明,钛、钢连接接口螺栓的疲劳强度理论计算与试验结果基本一致,对钛、钢连接的疲劳性能分析方法合理。  结论  所建立的钛、钢连接接口疲劳性能分析方法可为钛和钢连接的连接型式、螺栓的选型及连接结构优化提供有益的参考和借鉴。