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相似文献
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1.
针对单螺旋型、并联双螺旋型2种埋管形式能量桩在温度-荷载联合作用下开展现场原位试验,分析2种埋管形式能量桩的换热效率、桩体应变、桩体轴力、侧摩阻力等热力学变化规律。结果表明:并联双螺旋型能量桩升温时温度分布较单螺旋型能量桩更均匀,2根桩的换热功率分别稳定在9.44 kW和9.70 kW,桩体平均每延米瞬态热交换值分别为726.2 W/m和746.2 W/m;桩体最大和最小应变分别位于桩体中上部和桩端位置;升温过程中,桩侧摩阻力分布呈上负下正,中性点均位于桩体中上部;2根桩由升温产生的附加压应力分别达到7.29 kPa和6.33 kPa,由降温产生的附加拉应力分别达到-4.06 kPa和-4.75 kPa,单螺旋型能量桩由温度引起的下拉荷载比并联双螺旋型能量桩增加了885 kN,在实际工程中应给予重点关注。  相似文献   

2.
为探究外界条件对砂土在冻融过程中的温度及水分迁移的影响,分别控制水分补给状态、冷端温度以及土体的初始含水率进行单因素研究。以顶端单向冻结的方式,对冻融过程中土体不同高度处的温度及含水率进行监测。试验结果表明:随着冻结锋面的下移,温度影响范围内各高度处的温度均有所降低,含水率也呈现出不同程度的减少;高冷端温度冻结下,不同系统状态土样各高度的温度及含水率变化基本一致,水分补给对砂土的水分重分布影响不大;温度对土体的冻深及水分迁移量有显著影响,温度低冻深大,相同高度处的含水率存在差异,温度低水分迁移量大;不同初始含水率冻融后土体温度变化趋势相同,初始含水率本身对土体的水分迁移量不存在影响,但从客观上减缓冻结锋面的推进速度,增大了水分迁移量。  相似文献   

3.
《滁州学院学报》2020,(2):31-35
为了更深入地了解碎石挤密桩复合地基的承载能力及承载力特征值,以安徽皖北地区某高速公路路基段采用碎石挤密桩处理的人工填土地基的试验段工程为例,通过现场单桩荷载试验确定复合地基的承载力特征值,运用碎石桩桩体重型动力触探试验的方法,反向检测碎石桩的施工质量,从而验证挤密桩复合地基处理效果,并分析了荷载和重型动力触探试验的研究结果。研究结果表明:各试验点的荷载压力与沉降量关系趋势规律相同;随着荷载达到200kPa之后,沉降开始加快,关系曲线仍光滑连续,无激变拐点。各试验点在15m以内的动力触探锤击数均达到30击,表明碎石挤密桩复合地基的整体承载力提高显著。通过现场试验研究了碎石挤密桩复合地基的承载能力特性,其研究结论为今后类似工程提供一定的理论与实践参考。  相似文献   

4.
针对现有摩擦摆支座抗拔能力不足的问题,提出一种适用于大跨空间结构的抗拔型摩擦摆支座,并研究其力学性能.首先建立新型支座的理论模型,并推导等效摩擦系数计算公式;然后通过ABAQUS进行支座参数分析,研究支座摩擦系数、曲率半径等关键参数对其等效阻尼比和耗能量的影响;最后分析支座在轴拉和偏心受拉极限状态下的稳定性.结果表明:...  相似文献   

5.
目的:仿生非光滑表面具有降低表面摩擦阻力的作用,传统的非光滑结构有沟槽和凹坑等。本文旨在研究变异卵圆形凹坑非光滑表面的气动摩擦减阻特性及其减阻机理。创新点:1.以仿生学理论为基础,提出变异卵圆形凹坑结构模型,突破现有非光滑结构类型的局限;2.采用参数构造的方法研究变异卵圆形各构造参数对表面摩擦阻力减阻的影响。方法:1.采用半径、半轴和坑深3个尺寸参数对变异卵圆凹坑结构进行几何定义,并将非光滑结构以一定纵向间距按矩形排布布置在仿真模型底部;2.以3个尺寸参数和纵向间距设计"三水平四因素"正交实验,在不同气流流速下进行数值模拟仿真;3.通过速度矢量、边界层厚度变化和压力分布研究变异卵圆形凹坑非光滑表面的气动摩擦减阻机理。结论:1.变异卵圆形非光滑表面具有一定的气动摩擦减阻效果,和光滑表面相比,在空气来流速度为24 m/s时,有10%的减阻效果;2.正交实验分析表明,4个试验因素对减阻效果的影响从大到小排列分别为:半径、坑深、半轴和纵向间距;3.变异卵圆形凹坑表面增加了边界层的厚度,降低了近壁面区域的速度梯度,减少了剪切力,从而起到了减少摩擦阻力的效果。  相似文献   

6.
目的:能量桩在工作状态下的热力学响应十分复杂,同时受到桩顶荷载、桩侧摩擦以及温度等多重因素的影响。当群桩中出现部分能量桩不工作时,将造成上部结构的额外应力与变形。因此,本文重点探讨摩擦型能量桩群桩中部分能量桩在加热制冷作用下的热力学响应,并与单桩的热力学效应进行对比分析。创新点:1.通过建立摩擦型能量桩群桩模型试验,探讨桩侧摩擦对能量桩群桩的影响规律;2.利用能量桩群桩与单桩对比,揭示能量桩群桩与单桩热力响应特性的区别;3.揭示部分能量桩加热制冷作用对能量桩群桩的影响机理。方法:1.建立摩擦型能量桩群桩及单桩的模型试验;2.将能量桩群桩与单桩进行对比,研究能量桩群桩与单桩热力响应特性的区别;3.进行能量桩群桩部分加热制冷试验。结论:1.对于长期工作的能量群桩,可以将其视为一个长宽高与整个群桩相同的热交换体,其表面温度与群桩的平均表面温度一致。2.能量桩单桩在加热过程中,由于桩底受到的限制较大,所以桩顶位移大于桩底位移。3.能量桩单桩在制冷过程中,由于土体及桩体收缩,会出现明显的下沉。4.能量桩群桩桩帽在加热过程中,桩帽的位移与群桩的上半部分长度相关;在本文的试验中,由于群桩上半部分受土的限制较小,因此其位移与桩自由膨胀的位移一样。5.能量桩群桩在制冷期间,群桩的下沉量级要比单桩的大。6.在制冷过程中,能量桩群桩在群桩效应作用下,内部桩的桩底热位移较大。7.能量桩群桩在部分加热的情况下,会出现不均匀沉降,且在加热期间,沉降主要受到不工作桩的牵制影响;而在制冷期间,沉降主要受工作桩的下沉影响。8.摩擦型能量桩的热引起的桩身轴力是与桩侧的土压力大小相关的;由于群桩在群桩效应作用下,桩侧土压力要小于单桩,因此群桩的热引起的桩身轴力要大于单桩。  相似文献   

7.
目的:集成路堤竖向小直径引孔高压旋喷桩技术的施工工艺,分析其对既有高速公路沉降病害的处治效果,研究路堤在施工过程中的变形特性。创新点:提出路堤竖向小直径引孔高压旋喷桩技术,并通过现场试验和理论研究分析其对既有高速公路沉降的处治效果。方法:1.通过两组现场试验,对处治前后路堤竖向变形(图6~8)、地基内超孔隙水压力(图10)和深层土体水平位移(图11)的变化特性进行分析与研究;2.引用Wu et al.(2016)的理论解答(公式1)构建单桩引起的路堤隆起变形与路堤荷载和注浆压力之间的关系,为工艺参数调节提供依据,并利用实测数据加以验证。结论:1.竖向小直径引孔高压旋喷桩技术能够在较短的时间内抬升路堤和加固地基,从而有效降低既有高速公路的工后沉降速率,处治效果明显。2.路堤隆起变形的大小主要与路堤荷载和注浆压力有关,且随着与桩中心距离的增大而减小;通过合理调节注浆压力可以防止路堤因隆起过大而发生破坏。3.施工期内,高压旋喷会导致超孔隙水压力和深层土体水平位移显著增大;随后,超孔隙水压力逐渐消散,深层土体水平位移也发生一定的回弹。  相似文献   

8.
目的:海底地层钻探机器人作为一种新型的海底地层地质调查手段具有广阔的应用前景。本文旨在分析并设计一种新型的自推进式螺旋钻头,以减小机器人在地层中运动时的前端阻力。创新点:1.通过理论建模分析,推导出新型自推进螺旋钻头的螺旋升角与土壤钻屑排出运动的关系;2.建立仿真模型,成功模拟钻头在海底土壤中的钻进过程,并通过其贯入力和扭矩分析其自推进效果;3.设计试验装置,成功模拟钻头在土壤中的钻进过程,并通过其贯入力和扭矩进一步验证其自推进效果。方法:1.通过理论推导,构建螺旋叶片升角与土壤钻屑排出运动之间的关系,得到具有设计优势的新型自推进钻头。2.通过Abaqus有限元仿真软件,采用耦合欧拉-拉格朗日方法进行钻头钻进过程的仿真分析,可视化观察钻头钻进过程对周围土壤的扰动范围(图9);对比自推进钻头与传统锥形钻头在相同转速下轴向贯入力上的差别,确定其自推进效果的优势(图10)。3.通过试验,进一步验证所设计的自推进钻头在配制的模拟海底土壤中的减阻钻进效果(图14)。结论:1.自推进钻头钻进过程对周围土壤的影响范围小于传统锥形钻头;2.自推进钻头能够靠排出土屑提供推进力,因而有着更小的钻进阻力;3...  相似文献   

9.
目的:为促进化肥减量增效,设计一种用于水稻侧深施肥的双向螺旋式排肥器,并利用仿真分析验证其排肥性能。方法:依据螺旋输送机构设计原理对双向螺旋式排肥器进行设计,建立其EDEM模型,仿真模拟排肥过程获得排肥试验数据,通过单因素方差分析不同排肥转速对排肥均匀性变异系数的影响,并分别对单圈排肥量和排肥量的理论值仿真、试验值比较分析,判断排肥性能。结果:在高速插秧机正常行进速度0.5 m/s下,排肥转速对排肥均匀性变异系数影响显著(P<0.01),且排肥轴转速为90~120 r/min时,排肥均匀性变异系数稳定处于2.7%~4.9%;单圈排肥量和排肥量的理论值、仿真试验值误差均在2.38%以内。结论:设计的双向螺旋式排肥器结构合理、排肥均匀性良好,为双向螺旋式水稻侧深施肥机精准排肥提供参考。  相似文献   

10.
本文作者利用自行研制的激光测氢装置,测量了焊接接头和U型试样中的氢分布,并且推导了U型试样弯曲部分(塑性变形区)的应变、残余应力计算公式。结果表明:在焊接接头中,1.沿熔深方向上,氢分布是不均匀的。最高氢含量在熔合线附近;2.氢的具体分布情况,取决于焊缝金属和母材原始含氢量,以及金相组织。在U型试样中,1.计算应变的公式ε_θ~ρ=(tθ)/(πr_0)和应力公式σ_θ=F((tθ)/(πr_0))~n可以用来计算无明显反弹的U型试样弯曲部分的应变量和残余应力值。1Cr18Ni9Ti(C.R.)钢的F=990MPa、n=0.146;2.氢分布明显受应力和应变的影响。应力、应变值愈大,含氢量愈高。  相似文献   

11.
目的:自由面流动中的大变形、复杂几何边界等问题一直备受工程界的关注。本文基于拉格朗日观点,采用移动最小二乘的无网格技术数值模拟流场,研究溃坝流、孤立波传播及液舱晃荡等复杂变形的自由面流动,验证该方法的准确性与可靠性。创新点:1.通过不可压缩Navier–Stokes方程,采用投影法推导出压力与速度之间的关系;2.借助移动最小二乘法的思想,对压力泊松方程进行离散求解。方法:1.通过理论推导,得出不可压缩流动中压力与速度之间的泊松方程式,并采用移动最小二乘法离散求解该偏微分方程;2.采用数值计算,对自由面流动问题中的三个典型算例进行模拟;3.将数值计算结果与文献中的试验结果进行比较。结论:1.基于移动最小二乘的无网格法能够较准确地模拟自由面流动中的液体迸溅、翻滚、破碎以及入水等强非线性现象,在处理大变形流动问题时体现出较好的灵活性及较强的自由面模拟能力;2.对比分析数值计算结果与试验现象,得到一致性较好的结果,验证了该无网格法的准确性与可靠性。  相似文献   

12.
为探究大功率调速型液力偶合器流场内部流动规律,建立了偶合器内/外特性同步测试试验台,利用粒子图像测速(PIV)技术对偶合器内流场进行测量,分析流场在不同工况条件下、不同流道区域的速度及涡量场分布,建立内外特性的关联关系。结果表明:额定工况时,偶合器内流场流动平稳,随着转速比的降低,流动逐渐趋于紊乱;过渡工况时,流场出现环流转换的趋势,对应于外特性力矩出现大幅度跌落;制动工况时,流场速度方向变化最为剧烈,涡轮入口处液流不断冲击涡轮叶片压力面,使吸力面附近逐渐出现大面积的低速区,最终在速度梯度较大的涡轮入口流道中部靠近吸力面处形成多处漩涡。  相似文献   

13.
目的:成型后的金属内胆复合材料气瓶,即III型复合材料气瓶(以下简称气瓶),需采用自紧工艺来提高疲劳寿命。最佳自紧压力是自紧工艺的重要参数。本文旨在建立确定最佳自紧压力和气瓶渐进失效的有限元方法,研究自紧后气瓶纤维和基体损伤演化规律,并探讨自紧后气瓶复合材料层和金属内衬层的应力变化。创新点:1.建立针对三维气瓶的Hashin失效准则和指数型损伤演化的渐进失效模型,并通过ABAQUSUMAT隐式有限元方法确定气瓶最佳自紧压力;2.通过渐进失效分析,揭示自紧后的气瓶纤维和基体损伤的损伤演化规律,并阐明自紧对气瓶渐进失效的影响。方法:1.基于连续损伤力学,建立三维Hashin失效准则和指数型损伤演化的渐进失效理论模型;2.通过ABAUQS-UMAT二次开发用户子程序实现渐进失效理论模型,并开展气瓶渐进失效计算;3.通过平板拉伸算例以及与气瓶试验数据对比,验证模型的准确性。结论:1.基体损伤首先出现在螺旋层,而纤维损伤首先出现在环向层。2.除了自紧后的泄压阶段和自紧后重新加压至压力值等于自紧压力的升压阶段,有无自紧的气瓶损伤演化规律基本一致;而在上述泄压和升压阶段,基体损伤保持不变,说明经过自紧后的气瓶在工作压力下存在基体损伤。3.当内压压力低于自紧压力时,自紧工艺才会影响气瓶应力分布;且随着压力的升高,基体损伤不变,内衬应力减少,纤维应力增加;此外,经过自紧的气瓶在工作压力下最大环向和轴向内衬应力减少且出现在筒体部分的两端。  相似文献   

14.
目的:精密冲压工艺过程中环境变量的波动导致工件出现破裂和皱褶等缺陷。探讨精密冲压工艺过程中环境变量(工件材质、冲压速度、压力、模具间隙和温度变化等)对冲压质量的影响,研究适应性工艺设计方法,提高精密冲压工件的质量。创新点:1.通过马尔科夫模型方程,推导出环境变量与精密加工波动公差之间的关系;2.建立试验模型,成功模拟适应性冲压工艺过程。方法:1.通过实验分析,推导出冲压过程中的晶粒流动和强度变化对成型零件的尺寸公差波动产生较大的影响(图2和3);2.通过理论推导,构建环境变量与加工波动公差之间的关系,得到适应性的工艺参数调节方案(公式16);3.通过仿真模拟,运用适应性设计方法在精密冲压过程中对工艺参数进行适应性调节,验证所提方法的可行性和有效性(图5)。结论:1.精密冲压过程中工艺参数需要根据不同的环境变量进行调节;2.环境变量与加工波动公差之间存在映射关系,运用隐马尔科夫模型实现关联表征;3.运用适应性设计方法对精密冲压工艺参数进行调节,加工波动公差明显减小,工件质量得到提高。  相似文献   

15.
目的:本文选取一大型肋环人字型索穹顶结构模型为试验对象进行主动控制试验研究,验证主动控制方法应用于索杆张力结构的可行性。创新点:1.提出通过改变索杆张力结构的形状来提高结构承载性能的方法,并基于非线性力法提出索杆张力结构形状控制和内力控制的计算模型。2.设计具有长度可调拉索单元的肋环人字型索穹顶模型进行主动控制试验研究,并将结构响应的试验结果与理论计算结果进行对比。方法:1.以结构形状和杆件内力为控制目标建立求解主动单元调控量的计算模型,编制计算程序进行主动单元调控量的计算;2.通过对具有拉索长度可调单元的肋环人字型索穹顶进行模型试验研究,考察结构主动调控过程和主动控制过程的结构响应情况。结论:1.基于非线性力法推导索杆张力结构的结构响应计算公式,推导结果可应用于结构主动控制的计算中;2.对具有拉索长度可调单元的肋环人字型索穹顶进行模型试验研究,结果表明利用本文提出的理论方法得到的控制方案可达到所设定的结构控制目;3.试验值与理论计算值数据吻合良好,验证本文理论计算模型的正确性和应用于实际结构的可行性。  相似文献   

16.
目的:研究斜坡内浅埋管道隆起破坏时滑裂面与场地倾角的关系以及倾斜场地土体隆起抗力的变化规律。创新点:推导出无粘性土场地中管道隆起破坏滑裂面倾角解析计算式。方法:利用莫尔圆极点法分析倾斜场地土体的应力状态,基于Rankine土压力理论、摩尔库伦强度准则和极限平衡条件,解析求解倾斜场地管道隆起时两侧的滑裂角,并推导相应的土体隆起抗力峰值计算式。结论:1.倾斜场地管道两边的滑裂面呈非对称破坏模式,滑裂面整体向坡脚方向偏转,且地表变形影响范围大于水平条件。2.管道埋深比(H/D)一定时,滑裂面偏转程度随场地倾斜程度的增大而增大;场地倾角一定时,滑裂角偏转程度随H/D的增大而减小;当H/D4时,可以忽略场地倾角的影响。3.当H/D1时,隆起抗力峰值随场地倾斜程度的增大而减小。4.现有的油气输运管道设计规范中,均未考虑场地倾斜的影响,且管线最小埋设深度仅0.5 m,存在安全隐患。  相似文献   

17.
目的:奥氏体不锈钢(ASS)在深冷压力容器中应用广泛。ASS较高的应变硬化特性有助于其产生应变强化。在应变强化过程中,保载时间是影响材料最终变形量的关键参数。基于室温蠕变应变弛豫理论,本文旨在提出一种S30408深冷压力容器应变强化过程中的保载时间预测方法。创新点:1.根据室温蠕变应变弛豫理论,保载过程即为材料在室温蠕变中应变速率逐渐减缓、材料结构逐渐稳定的过程;本文据此获得了保载时间的计算模型。2.结合材料试验与容器试验,将计算模型中涉及的多个微观变量转换为唯一宏观变量——圆柱壳上的最大环向应力,可为常规工业生产提供定量的、具有实际可操作性的技术支持。方法:1.根据室温蠕变应变弛豫理论,建立蠕变本构关系,得出保载时间计算模型。2.通过材料试验,考虑实际生产中的特定条件,将保载时间计算模型的多个微观变量简化为唯一宏观变量。3.通过在多个工业规模的容器上进行实验,比较验证所提计算方法的可靠性。结论:1.室温蠕变应变弛豫理论可以用于描述应变强化保载过程中的材料变化。2.容器保载时长,即材料应变弛豫时长,与其所承受的最大应力有关。3.所提出的保载时间计算方法可以为容器保载时间提供可靠预测;其平均绝对误差为7.53%,且绝大部分情况下偏于保守。  相似文献   

18.
目的:压缩性和渗透性是垃圾填埋场竖向隔离墙材料的2个重要指标。本文旨在探讨不同凹凸棒土添加量对砂-凹凸棒土隔离墙材料压缩性和渗透性的影响,并在Kozeny-Carman方程的框架下建立经验公式来预测砂-凹凸棒土隔离墙材料的渗透系数。创新点:1.系统全面地研究了不同凹凸棒土添加量对砂-凹凸棒土隔离墙材料压缩性和渗透性的影响;2.建立经验公式,预测砂-凹凸棒土隔离墙材料的渗透系数。方法:1.通过固结试验和刚性壁渗透试验,得出不同凹凸棒土添加量对砂-凹凸棒土隔离墙材料压缩性和渗透性的影响(图3和4,表1);2.通过公式推导,建立经验公式来预测砂-凹凸棒土隔离墙材料的渗透系数(公式(3)和(4))。结论:1.压缩指数(Cc)和回弹指数(Cs)均随回填料中凹凸棒土含量(Ap)的增加而增大,且Cc和Cs与Ap均有很好的线性关系:Cc=0.0062Ap+0.0161(r2=0.9914),Cs=0.0009Ap-0.0058(r2=0.9888)。2.用Casagrande和Taylor方法计算的固结系数(Cv)值均随回填料中凹凸棒土含量的增加而降低。3.利用太沙基固结理论计算的回填料渗透系数(ktheory)随回填料中凹凸棒土含量的增加而降低;在有效固结压力σ′100 k Pa的情况下,只有凹凸棒土含量Ap≥30%,ktheory才会低于10-9 m/s;用刚性壁渗透试验测得的渗透系数kf与ktheory有相同的变化特征。4.基于试验数据提出了2种预测砂-凹凸棒土回填料渗透系数的方法,其中方法 2更好;由于这些方法都是经验公式,所以它们能否应用于原位场地或其它类型回填料仍需进一步的研究。  相似文献   

19.
目的:探究季铵型聚合物CO_2解吸附过程温度和CO_2浓度等变量对解吸附热力学和动力学的影响;研究空气CO_2捕集供给植物增产的耦合方法,降低空气CO_2捕集与利用的能耗与成本。创新点:1.基于变湿吸附技术,探究了季铵型聚合物CO_2解吸附过程的热力学及动力学特性;2.获得了CO_2作为气肥供给植物增产的关键影响参数;3.建立并优化了空气CO_2捕集与植物利用的耦合模型。方法:1.通过CO_2吸附平衡与动力学实验,获得季铵型聚合物CO_2解吸附的平衡常数和动力学常数的影响参数;2.通过植物CO_2吸收实验,获得CO_2供给植物增产过程中CO_2浓度和光照强度对吸收速率的影响;3.通过理论推导,构建解吸附CO_2浓度与吸附剂质量、温度以及吹扫气流量等的关系,获得空气CO_2捕集与植物增产的耦合模型并计算CO_2捕集的能耗与成本。结论:1.季铵型聚合物材料吸附CO_2的平衡常数随温度的升高而降低;吸附、解吸附动力学常数随温度的升高而升高。2.CO_2供给植物增产的最佳浓度和光照强度为1000 ppm和8000 lux。3.基于优化的空气捕集与植物利用的耦合算法,CO_2的捕集能耗与成本分别为35.67 k J/mol和34.68 USD/t。  相似文献   

20.
目的:船用螺旋桨性能评估中常用的雷诺平均方法(RANS)存在许多难题,特别是在处理边界层发展、尺度效应、翼尖和轮毂涡等复杂流动现象时。本文使用动态大涡模拟(DLES)、延迟分离涡模拟(DDES)和应力混合涡模拟(SBES)三种尺度解析模拟(SRS)方法,以提高流动特性预测的准确性。创新点:1.通过SRS方法详细地描述螺旋桨流场的不规则和多尺度湍流结构;2.通过粒子图像测速(PIV)试验,分析缩比螺旋桨的真实流场。方法:1.考虑叶片的周期分布和计算消耗,提取1/5的螺旋桨计算区域,并采用局部网格细化方法,获得分辨率足够高的网格模型(图1);通过仿真结果与已有试验数据的对比,验证SRS方法在螺旋桨性能预测方面的可行性与有效性(图3)。2.通过搭建PIV试验装置(图4),得到缩比螺旋桨在特定横截面上的速度和涡量分布情况下的尾流演变(图9和10),从而分析SRS方法对流场结构的捕捉能力。结论:1.通过定量和定性分析发现,SRS方法在预测特征参数和捕捉流场信息方面表现良好,特别是值得重点关注的SBES模型;2.作为一种可视化流场分析工具,PIV测量方法可以为螺旋桨等旋转机械的设计和性能改进提供一定的参考依据。  相似文献   

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