多层石墨烯的粗粒化分子动力学模型与力学性能

为了有效研究多层石墨烯等石墨烯集合体的力学性能,避免由于实验难度大、全原子计算成本高等带来的困难,基于Tersoff势函数提出一种可用于计算大规模石墨烯的粗粒化分子动力学方法。该方法计算时只需输入原子坐标,大大减少了模型的数据处理,提高了计算效率。通过与全原子模型计算结果比较,本文提出的粗粒化分子动力学方法可以准确预测多层石墨烯的拉伸破坏性能,对制备高性能石墨烯纤维有一定的指导意义。     

任意裂纹面荷载作用下界面断裂分析

为研究裂纹面上作用的荷载对裂纹稳定性的影响,本文基于比例边界有限元方法提出裂纹面作用有任意方向、任意大小面荷载的界面应力强度因子求解模型.界面裂纹具有复数形式的应力奇异性指数,在任意裂纹面荷载作用下其奇异应力场更为复杂.应用本模型,径向的位移和应力可解析求解,无需网格细分即可自动反映裂尖的应力奇异性.裂纹面上的任意荷载首先可分解成平行于裂纹面以及垂直于裂纹面的分量,并进一步分解成有限项幂函数的和.对每个幂函数荷载解析求解,基于线性叠加原理获得结构在全部荷载作用下的解.该模型对各向同性材料和各向异性材料均适用.文中通过板承受裂缝面荷载时的应力强度因子求解的多个算例对该模型进行了验证和应用,对板的几何尺寸和双材料参数进行了敏感性分析,并应用于重力坝坝踵界面裂缝在水压力作用下的应力强度因子求解.     

分级加载条件下的锯齿状结构面剪切松弛特性

为研究结构面的剪切应力松弛特性,采用水泥砂浆浇筑成不同角度的结构面试样,利用岩石双轴流变试验机对规则齿形结构面进行不同剪切应力水平下的松弛试验,试验结果表明:结构面剪切应力松弛曲线可以分为瞬时、减速和稳态3个阶段;依据松弛曲线特征,考虑模型参数的时间相关性,将粘滞系数看作是与时间有关的非定常参数,建立非线性Maxwell松弛方程,与试验曲线拟合结果比较理想,得到了初始粘滞系数与剪应力水平的关系;根据松弛应力随剪应力水平的变化规律,及蠕变确定长期强度的机理,提出了应力松弛试验确定长期强度的方法,即松弛应力峰值对应的剪应力为结构面的长期强度.     

地聚物砂浆高温后抗拉和粘结性能及退化机理

为考察地聚物砂浆在有耐高温要求的混凝土结构加固领域的应用可行性,开展了常温下和高温后地聚物砂浆的抗拉强度试验以及地聚物砂浆与普通水泥砂浆及普通混凝土基体的粘结性能试验,并与普通水泥砂浆的抗拉及粘结性能进行试验比较;通过热重分析-差示扫描量热分析(TG-DSC),探究了地聚物砂浆的高温强度退化机理.试验结果表明:地聚物砂浆与水泥砂浆及混凝土之间的常温粘结强度分别达2.15 MPa及1.7 MPa,经300℃高温后残余粘结强度仍有1.5 MPa左右,远高于普通水泥砂浆的粘结强度;超过300℃以后地聚物砂浆的强度急剧退化,这主要是因地聚物砂浆高温脱水、微观结构遭受破坏引起.基于上述试验结果,可将地聚物砂浆用于300℃以下高温环境的混凝土结构修补加固.     

去应力退火对DZ125合金再结晶行为的影响

为了获得具有优异高温力学性能的定向凝固高温合金,减少定向凝固叶片在生产过程中产生再结晶的现象,对经过喷丸后的DZ125合金进行了去应力退火处理,随后对其进行了不同温度下的热处理.利用扫描电子显微镜观察了DZ125合金的微观组织.结果表明,当表征喷丸强度的Almen值为0.25 mm时,依次进行870℃/500 h去应力退火与1 000℃/4 h热处理后,DZ125合金中仍存在少量胞状再结晶.经过1 150℃/4 h热处理后,胞状再结晶层厚度约降低30%;经过1 230℃/4 h热处理后,等轴状再结晶层厚度总体约降低了30%.当Almen值为0.17 mm时,在870℃下进行不同时间的去应力退火处理与1 230℃/4 h热处理后发现,随着退火时间的增加,再结晶层厚度逐渐降低,当退火时间为500 h时,再结晶层厚度约降低50%.     

液压缸结构设计的有限元分析

针对某液压机在使用中其液压缸出现过早失效的情况,根据液压缸受力特点,对液压缸的缸筒中段按厚壁圆筒进行常规强度校核,经过校核后发现无法解释其过早失效原因.之后利用ANSYS有限元方法进行分析计算,获得液压缸在此条件下的应力、应变分布云图及最大应力集中所在位置,得到其过早失效的原因,并针对其原因提出改进措施,经过重新分析计算后,液压缸结构设计在满足使用要求的前提下,也进一步优化了液压缸的结构设计.     

纤维增强珊瑚混凝土的力学性能研究及破坏形态分析

采用天然珊瑚碎屑作为粗骨料,研究在水灰比为0.4的条件下不同掺量的碳纤维、聚丙烯纤维和剑麻纤维珊瑚混凝土的基本力学指标。试验表明,随着纤维掺量的增加,珊瑚混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、弹性模量均呈现先增加后减小的趋势,总体来看,最优碳纤维掺量为2 kg/m3,最优聚丙烯纤维掺量也是2 kg/m3,最优剑麻纤维掺量为4.5kg/m3。当掺入纤维过量时,珊瑚混凝土分散性降低,从而增加浆体薄弱界面,无法发挥其增强、增韧的效应反而使其强度有所下降。纤维材料能明显改善珊瑚混凝土的脆性,增加韧性,使其抗折性能显著提高,改变珊瑚混凝土的破坏形态,试件破坏时依然能保持良好的整体性。     

大型泵站机组飞逸转速的确定及电机强度设计

以杭州三堡排涝工程为例,针对水泵机组设备重要参数飞逸转速确定进行分析,用最终确定的参数对电动机制造设计计算复核,经过建模计算,分析认为对电动机机械强度安全是有裕度的,能确保设备安全.同时也从工程角度说明选定合理的技术参数是经济可靠的工程建设原则,对其他同类工程建设有借鉴意义.     

等幅干湿循环条件下膨胀土的低应力抗剪强度特征

为研究膨胀土的真实强度特征,采用室内常规直剪试验,对等幅度干湿循环条件下的重塑膨胀土进行低应力抗剪强度测试。研究了重塑膨胀土低应力抗剪强度参数随循环次数、循环幅度的变化关系,并建立了包含初始含水率、循环幅度、干湿循环次数为变量的粘聚力的非线性特征函数。试验结果表明：在相同循环幅度和初始控制含水率下,膨胀土的粘聚力随循环次数的增加而衰减;在相同循环次数和初始控制含水率下,膨胀土的粘聚力随循环幅度的增加而衰减;内摩擦角与循环幅度和循环次数之间的关系无法用函数来表达;本文建立的非线性粘聚力衰减函数是利用室内简单试验得到的,可用来计算等幅度干湿循环条件下膨胀土的粘聚力。     

红壤坡面侵蚀发生的临界条件

采用可移动式降雨侵蚀槽进行放水冲刷试验,研究了红壤坡面侵蚀产沙强度与坡面径流能耗的关系,并分析得到土壤侵蚀发生的临界平均径流能耗值.研究结果表明:运用能量守恒原理得出坡面径流能耗,在4种不同坡度条件下,径流能耗越大,坡面产沙强度也越大;在径流能耗相同的情况下,坡度越大,产沙强度越大;建立坡面产沙强度(Dr)与径流能耗(△E)之间的关系,两者存在良好的线性关系:Dr=2.842 5△E-15.172,可用此进行坡面产沙强度的估算;土壤侵蚀发生存在有一定的临界径流能耗,在试验研究的范围内,可得到红壤坡面侵蚀发生临界平均径流能耗为5.34J/min.