多年冻土区利用加筋措施减小路堤变形试验研究

结合青藏铁路多年冻土区试验段工程实例 ,阐述冻胀和融沉是影响修建于多年冻土上的铁路路堤和行车安全的主要因素 ;分析路堤内铺设土工格栅的作用机理 ;通过实测数据说明修建路堤对多年冻土上限的影响以及评价不同加筋方式对减小路堤变形的作用     

青藏铁路安多段多年冻土斜坡路基地温特征分析与预测

通过对青藏铁路安多段多年冻土斜坡路基试验点地温的监测,分析2003年12月~2006年10月3个冻融周期内的地温变化特征,指出由于路基的坡向不对称与几何形态的不对称所导致的斜坡路基温度场呈强烈的不对称。从3年人为上限的变化看出,路基已基本进入热平衡状态;用有限元模拟路基修筑后2年的人为上限变化,与实测对比,验证了模型建立的合理性,并通过计算预测未来30年的温度场,得出多年冻土有向季节性冻土退化的趋势。     

沙漠地区道路涵洞周围流场规律及积沙特征研究

涵洞作为沙漠地区道路工程路基的重要组成部分之一,是保障道路安全的重要基础设施。但沙漠地区道路涵洞较易发生风沙灾害,故对其进行系统全面研究非常必要。通过对不同来流风速大小和不同来流方向下涵洞进行三维数值模拟,对比分析不同风速、不同来流方向下的涵洞周围积沙特征,并总结相关结论。研究结果和结论:对比不同来流方向下的涵洞流场特征,得出来流与涵洞夹角为20°时涵洞对洞前洞后流场影响最大,洞前有大面积增速区,洞后速度下降最为迅速。对比不同来流大小及方向下的涵洞周围积沙特征,可知随来流风速增大涵洞前积沙先增大后减少;洞腔内部随风速增大积沙会有所增多;洞后积沙随风速增大会明显增加。同一风速下夹角增大洞前积沙明显增多,且夹角越大洞前积沙横移越明显;洞后积沙随夹角增大会明显减小。     

基于三维理论的TC4ELI钛合金疲劳裂纹扩展研究

TC4ELI钛合金以其优异的力学和抗腐蚀性能广泛应用于深海耐压结构。在深海交变载荷作用下,钛合金结构的初始微缺陷易发生疲劳扩展,进而会导致灾难性破坏。因此,耐压结构逐渐采用损伤容限设计理念来保证安全。然而,传统的二维损伤容限设计理念过于保守,不利于三维深海耐压结构的轻量化设计。本文对TC4ELI钛合金的疲劳裂纹扩展进行了系统研究,发现在二维理论框架内材料的裂纹扩展速率依赖于试件厚度和应力比。而基于三维断裂理论,同种材料裂纹扩展速率与厚度和应力比无关。在此基础上,将得到的材料常数用于裂纹扩展模拟,实现了不同试件厚度和载荷下的疲劳寿命与裂纹尺寸的准确预测。     

铁路侧向导沙沙障流场演化规律研究

铁路沿线的侧向导沙工程主要应用于风沙来流的侧向输导,使线路免受风沙危害。应用CFD数值模拟方法研究铁路沿线羽毛状侧向导沙沙障周围的流场演化规律特征,通过研究不同主风向与沙障夹角以及在风速改变时沙障周围的流场分区特征,揭示侧向输导沙障周围的流场机理。研究结果表明:羽毛排周围流场显著区别于其他挡风沙构筑物的流场规律,回流区随着主风向与羽毛排夹角的增大而增大,当主风向与羽毛排夹角小于30°时,流场分区显示降速区即积沙区在迎风侧一侧而偏离线路;羽毛排周围的回流区会影响羽毛排前方的速度大小,使速度廓线产生波动,主风向与羽毛排的夹角小于30°时波动较小,利于风沙侧向输导,使过境风沙流向远离线路方向运动。     

基于动网格的铁路沿线孔板式沙障流固耦合数值模拟

孔板式沙障是新型多孔的阻风沙构筑物,具有很好的阻风沙功效,但孔板式沙障的应用必须考虑其在风荷载作用下的流场特征以及力学特性。对孔板式沙障进行三维流固耦合数值模拟,分析其在固定孔隙率不变的情况下,孔径变化时沙障周围流场特性以及孔隙率不变孔径变化对沙障位移、应力特征的影响,并总结相关规律特征。研究结果和结论:不同孔径沙障在障后均无涡流区仅有大面积减速区,且减速区随孔径减小而增大,减速效果也随之增强;孔径的变化对沙障的受力特征和变形位移分布无影响,仅对其量值有影响;沙障立柱受力最大位置在距柱底(4.5±0.025)cm,且孔径越小其最大值越大;来流首次接触沙障时会产生"冲击效应",其"冲击效应"最大值为沙障变形的最大值即最危险值,孔径越小,其"冲击效应"最大值越大,稳定状态下的位移值也越大。     

青藏铁路多年冻土区路基温度场的模拟与预测

在多年冻土区修建铁路站场路基，打破了原来天然地表与外界的热力平衡，地下温度场将重新分布．根据此特征可推断多年冻土的发展演化趋势以及评定路基的稳定状况．结合青藏铁路某段站场路基实际监测数据，利用ANSYS软件对2002年～2030年地下温度场进行有限元数值模拟．模拟计算结果表明：路基下冻土上限发生上移，多年冻土得到了保护；在年平均气温增长0．02℃的条件下，试验段内冻土人为上限和未受路基影响的冻土天然上限均逐年下降；同时，路基阳坡、阴坡两例地下温度场分布特征的差异构成了路基不均匀变形和路面裂缝的潜在威胁．     

电弧送丝增材制造TC4钛合金力学性能研究（英文）

钛合金是深海潜水器耐压结构的主要候选材料。电弧送丝增材制造技术（WAAM）凭借其高效率、低成本、高灵活性等优点,在深潜器耐压结构部件上极具应用前景。然而,增材制造钛合金的力学性能问题阻碍了其进一步发展。本文选取电弧送丝增材制造TC4钛合金材料开展试验得到其相关力学性能参数,并进一步建立疲劳裂纹萌生寿命的有限元预测模型,通过与试验结果对比验证此模型在预测增材制造TC4钛合金材料疲劳裂纹萌生寿命时的可行性。试验结果表明：电弧送丝增材制造TC4钛合金的弹性模量、抗拉强度、泊松比等性能与传统TC4锻件的相近,但疲劳性能差距较大;本文建立的疲劳裂纹萌生寿命预测模型与试验结果误差不超过40%,具有一定的参考价值。     

非对称钢桁梁节段荷载可分配式吊具研究

随着大型吊装设备性能的日益提高和装配化施工工艺的日渐成熟,桥梁预制拼装法施工工艺的应用愈加广泛。预制拼装法对结构的平衡性具有很高的要求,而非对称钢桁梁节段为非平衡结构,且在大跨径桥梁的设计和施工中应用广泛,故非平衡结构的吊装稳定性成为预制拼装法施工的一大难题。加劲梁吊装过程的安全和稳定与起吊设备吊具的结构形式密切相关。依托金安金沙江大桥对非对称钢桁梁节段的吊具进行研究设计,开发出可稳定吊装非平衡结构的荷载可分配式吊具,以满足钢桁梁吊装需求。     

电加工绝缘转台结构设计

设计了一款可用于电加工的绝缘转台.对原有数控机床的直驱转台进行改造,避免在机床工作台临时添加额外转台.在其内腔增加供电结构,使其可以在工作台面供电,对机床绝缘转台结构进行详细说明.设计绝缘方案,对绝缘性能进行理论计算,并按设计方案进行现场试验测试.进行实际电加工实验,测试机床转台实际加工效果及加工后工作台情况.该电加工转台可实现真正的多轴电火花加工,其结构紧凑,适用于各种电加工环境.