厚硅片的高速激光切片研究

基于激光切片原理的分析,给出了厚硅片的高速激光切片方法,采用平凸腔补偿工作物质的热透镜效应,利用Nd∶YAG棒本身的自孔径选模作用,获得了光束质量因子M²等于4.19的50 W 1.064 μm激光输出。选取合适的扩束倍数、重复频率和出气孔直径,当切割0.75 mm厚的硅片时,切片速度达400 mm/min;当切割两层叠放的0.75 mm厚的硅片时,切片速度达到100 mm/min。切片的切口光滑,切缝较窄,重复精度高,切片质量好,达到用传统方法难以达到的切片效果。     

大体积混凝土防裂智能监控技术及工程应用

防裂是混凝土坝建设中的一个重要任务。绝大多数混凝土坝裂缝都与温度应力有关,因此温度控制是防裂的主要手段。本文在总结国内几十座混凝土坝温控防裂实践经验的基础上,以现有温控防裂理论为技术支撑,紧密结合大体积混凝土温控防裂工作中的关键技术问题,采用理论分析、数值计算、软硬件研发、室内试验、现场试验等多种手段,通过深入研究形成了智能化监控感知—分析—控制的三步曲架构,开发了一套具有完整自主知识产权的大体积混凝土防裂智能化监控系统。该系统在鲁地拉、藏木、锦屏一级等工程获得成功应用,以混凝土温控施工监控的智能促进温控施工的精细化,达到大体积混凝土防裂的根本目的。     

特高拱坝封拱后温度回升及影响研究

特高拱坝普遍存在封拱后温度回升现象。为清楚认识温度回升的原因、幅度、过程及影响,总结了特高拱坝内部封拱后温度变化情况,采用以后期水冷停水时刻作为起点的混凝土龄期,通过拟合及仿真反馈建立了大坝混凝土后期温升模型。以小湾拱坝为例,采用建立的后期温升模型进行仿真分析,结果显示:(1)后期温度回升主因是混凝土自身发热;(2)小湾拱坝后期温升明显,普遍有6~12℃,上升至最高温度约4~7年,回落至稳定温度约需40年;(3)考虑温度回升时大坝温度荷载与设计温度荷载存在差异,平均温度明显偏高,同时上下游温差减小;(4)后期温度回升使大坝存在整体向上游变形的增量,对坝体各向应力均有影响,坝趾产生拉应力增量,坝踵产生压应力增大,同时内外温差加大,在长期运行过程中可能会带来表面裂缝。     

高拱坝短期变形和应力预测预警方法及工程应用

针对高拱坝预测预警能力不足的问题,提出了短时间内基于监测数据和全坝全过程仿真的混合预测模型。在此基础上建立了包含坝体变形和关键部位应力的预警指标体系,能够明确给出各部位变形和应力预警阈值。在小湾拱坝初次蓄水期中的应用结果表明:变形和应力预警指标的阈值设置比较合理,能够对异常情况给出警报,实用且合理有效。研究成果为高拱坝安全运行提供了有效的预测和预警思路。     

混凝土坝全过程多场耦合仿真分析

高坝的工作性态与施工及运行过程密切相关,受到自基础开挖、大坝浇筑、蓄水运行过程中的温度场、渗流场、应力场的不断变化和耦合作用影响。本文介绍了混凝土坝三场耦合作用全过程仿真分析方法,可以模拟基础开挖、大坝浇筑、混凝土水化发热、混凝土硬化、温度控制、接缝灌浆、分期蓄水、环境温度变化等8个过程,开发了温度、渗流、应力三场耦合全过程仿真分析软件SAPTIS。针对小湾、溪洛渡、锦屏等特高坝进行的研究分析表明,采用全过程多场耦合分析方法,可以很好地吻合大坝温度变化、变形过程和应力状态,解释温度回升、横缝开合、库盘下沉等现象和大坝的变形时空特性,预测大坝倒悬超标、局部开裂等风险,为大坝的高质量建设和安全运行提供技术支持。     

堆石混凝土坝温度应力仿真分析及温控措施研究

堆石混凝土筑坝技术要推广应用到高坝工程中,其温控问题需要研究。本文结合堆石混凝土坝的材料特性和施工工艺,分析了堆石混凝土坝的温控特点,运用大型结构多场仿真与非线性分析系统软件SAPTIS,对堆石混凝土坝不同温控措施下的温度场和应力场进行了仿真分析,提出了堆石混凝土坝的温控措施,可供同类工程参考。     

基于试验和仿真的混凝土早龄期抗裂特性方法研究

目前的混凝土抗裂性能研究方法存在不足,无法考虑工程实际中混凝土温度变化过程,不能考虑混凝土结构所受的约束状态,更不能考虑早龄期阶段的抗裂特性。针对这一问题,中国水利水电科学研究院自主开发了混凝土开裂全过程仿真试验系统,该系统既可以进行混凝土全龄期抗裂性能研究,试验得出真实温度历程、不同约束度条件下的混凝土材料参数,特别是3天龄期前的参数,还可以进行仿真计算,与试验结果相互验证,分析混凝土的真实抗裂特性。该研究方法已在乌东德特高拱坝建设过程中成功应用,为评价低热水泥混凝土抗裂特性和温控曲线优化提供了科技支撑,也为混凝土抗裂性能评价提供了新的方法和思路。     

滚动轴承早期故障诊断的时域新方法

信号的时域平均方法适合于滚动轴承的故障诊断,但在实际应用中它要求精确地确定感兴趣周期分量的周期,否则效果不佳．一种新的信号时域平均分析方法——梳状滤波矩阵法,以类似扫描的方式,通过绘制二维灰度图,能精确计算出信号中感兴趣周期分量的周期,为信号时域平均方法的工程应用铺平了道路．首先介绍一般梳状滤波器理论及梳状滤波矩阵法的具体实现方法,最后给出了仿真和实验实例．     

多孔连续介质渗透压力对变形应力影响的数值模拟方法探讨

渗流场对应力和变形影响计算中渗流荷载普遍采用渗透体积力+浮托力方式,这是一种简化近似算法,即忽略了渗透压力作用下固体介质自身的变形。这种近似对于土、砂等细颗粒离散介质的误差是可以忽略的,但对于混凝土、裂隙岩体等多孔连续介质或等效孔隙介质则因忽略了孔隙压力对固体介质变形的影响,夸大了浮托力的作用,导致变形和有效应力失真。本文从孔隙水压作用下的应力应变关系出发,将孔隙压力的作用按初应变(或初应力)推导有限元渗透荷载公式(孔隙压力初应力/应变法)。用算例比较了不同方法对结果的影响,结果表明,渗透体积力+浮托力的算法,有效应力和变形误差过大,有些情况下会得到错误的变形结果。而孔隙压力初应力/应变法,可以正确地得到渗流场中渗透压力作用下的应力和变形。     

锦屏一级特高拱坝工作性态仿真与反演分析

锦屏一级拱坝坝高305 m,运用有限元仿真分析方法模拟了锦屏一级特高拱坝自第一仓混凝土浇筑至蓄水运行全过程,基于监测资料对后期发热温升、坝体与基础弹性模量等主要热力学参数进行了反演分析,并对下一阶段蓄水的工作性态进行了预测。计算结果表明,锦屏一级拱坝后期发热温升约为5~6℃,短期蓄水过程中混凝土和地基弹性模量约为设计初始值的1.65倍左右。在水位上升至1 880 m时,径向最大变形出现在1 730.0 m高程的PL13-4监测点。预测值与监测值吻合较好,证明仿真分析成果能基本反映大坝实际工作性态,分析结果也为其他特高拱坝的设计提供了参考。