铝合金钻杆强度的模拟仿真分析

与传统的钢制钻杆相比,铝合金钻杆具有密度小、比强度高、无磁等优点,因此在钻井作业中具有较大优势。钻杆在井下工作环境恶劣,如与井壁发生碰撞,将导致钻杆变形,降低其强度。笔者通过Ansys LS-DYNA以及Workbench进行仿真,研究Φ147 mm铝合金钻杆与孔壁碰撞后的变形状态,以及产生裂纹后对其强度进行分析。结果表明,Φ147 mm铝合金钻杆在使用过程中,钻杆主体段相对薄弱,在2 m/s的速度下与钻孔壁发生碰撞会产生塑性变形,从而降低铝合金钻杆的性能。钻杆主体段的裂纹长度1 mm时,在载荷作用下,将发生裂纹扩展,导致钻杆断裂。钻杆主体段有裂纹时,在疲劳载荷作用下,有裂纹的钻杆所能承受的载荷是无裂纹钻杆所能承受载荷的五分之一。     

压剪应力场中组合裂纹扩展的动态光弹性研究

本文用动态光弹性方法对震源物理中几种典型组合裂纹的动态扩展过程进行了研究。首次成功地记录了这些组合裂纹在单轴压缩情况下动态扩展过程中的等差线条纹图,并得到了裂纹的扩展路径。根据实验结果,本文确认在远场压剪应力场中扩展张裂纹尖端的K_(Ⅱd)=0,并求出了K_(Ⅰd),得出了在压剪应力场中该等裂纹属稳定扩展的结论。     

焦散线法在压剪裂纹应力强度因子测量中的应用

从理论上分析了焦散线法在压剪裂纹应力强度因子测量中的应用,并利用焦散线法测量了有机玻璃标本中两组预制裂纹的应力强度因子. 该方法可综合考虑裂纹面上的摩擦作用、裂纹之间的相互影响和外载荷. 由于不需要了解边界条件,从而提高了测量的可信度.      

含预制软弱带的岩石破裂过程的数值模拟

考虑到岩石脆性破坏过程中介质的不均匀性之特点，对岩石样品中含预制弱介质条带的岩石样品破坏过程进行二维有限元数值模拟，并对弱介质带的破坏贯通过程、新的断层的产生和有关的地震活动进行了研究．数值模型展示了岩石从变形、微观破坏到整体破坏的全过程以及微震活动的时空分布特征．应力、应变和微震活动的时空分布形象地描绘了岩石变形的局部化和时空迁移等现象，这与实际地壳中所观测到的现象是一致的．此外，模拟结果与实验观测结果也是一致或相似的．      

含能材料损伤裂纹的工业CT图像分析

高聚物粘结炸药(PBX)可看作由炸药晶体及各种添加剂构成的多组份复合材料,为研究温度冲击时裂纹在炸药内部结构中扩展的过程,采用微焦点X射线CT扫描技术获得不同温度冲击条件下,炸药破裂过程中的一系列CT图像.本文根据CT差值图像,由是否出现线状影像判断裂纹的存在,通过变换CT差值图像中像素值的阈值范围分析裂纹的分布特点.基于CT物理原理对裂纹区域进行选取和定量化描述,研究了含能材料CT图像中裂纹形态判定和扩展方式的问题,从理论上探讨了含能材料损伤破坏的细观机理,为今后进一步利用CT进行材料疲劳寿命等相关分析提供一种新的方法.     

自相似和自仿射分形裂纹力学

研究了断裂面分形特征的力学特征，同时研究了自相似和自仿射分形裂纹尖端附近应力和应变的奇异性结构，讨论了二维和三维固体中分形裂纹的3种经典断裂型式和第四种断裂型式。发现分形断裂力学中有6种断裂型式。同时，结果表明J积分与路径有关。阐明了文献中提出修改的、且被证明与路径无关的，积分仅局部与路径无关，而且没有物理意义。可以推测，分形，积分应当是单位裂纹扩展分形测度的势能释放率。我们计算了某些应变硬化材料中分形裂纹应力知应变奇异性的幂。结果显示，分形裂纹尖端的应力和应变比光滑裂纹的应力和应变有较弱的奇异性。     

An evaluation of force-based design vs. direct displacement-based design of jointed precast post-tensioned wall systems

The unique features of jointed post-tensioned wall systems, which include minimum structural damage and re-centering capability when subjected to earthquake lateral loads, are the result of using unbonded post-tensioning to attach the walls to the foundation, along with employing energy dissipating shear connectors between the walls. Using acceptance criteria defined in terms of inter-story drift, residual drift, and floor acceleration, this study presents a multiplelevel performance-based seismic evaluation of two five-story unbonded post-tensioned jointed precast wall systems. The design and analysis of these two wall systems, established as the direct displacement-based and force-based solutions for a prototype building used in the PREcast Seismic Structural Systems （PRESSS） program, were performed at 60% scale so that the analysis model could be validated using the PRESSS test data. Both buildings satisfied the performance criteria at four levels of earthquake motions although the design base shear of the direct displacement-based jointed wall system was 50% of that demanded by the force-based design method. The study also investigated the feasibility of controlling the maximum transient inter-story drift in a jointed wall system by increasing the number of energy dissipating shear connectors between the walls but without significantly affecting its re-centering capability.     

新型预制装配式楼盖抗倒塌试验研究

地震及爆炸荷载下的结构连续倒塌问题对人民的生命财产造成重大威胁,是土木工程领域研究的一个热门方向。为了提高新型预应力空心楼板结构的整体性,防止由于竖向支承构件的失效形成楼板的局部或者连续倒塌,对2块新型预应力空心板足尺模型进行四分点静力加载试验,研究新型预制装配式两跨连续楼板的抗连续倒塌能力。试件均由预应力空心短板通过板端伸出U形筋和胡子筋进行对接连接,板侧纵向拼缝通过胡子筋和植筋与边梁的纵筋进行连接,2个试件的计算跨度相同。本文采用在加载过程中突然拆除中间支座,得到楼板破坏形态、裂缝发展、承载能力、应变、最大变形等试验结果。对试件的受力过程、悬索作用机理进行分析,最后得到楼盖拼缝及板侧边梁连接构造的布置合理,新型预制装配式楼盖采用合适的周边连系和横向拼缝连接可以达到理想的抗倒塌能力。     

应用圆孔柱扩张理论对预制管桩的挤土效应分析

假定预制管桩在沉桩时的挤土过程是一个有初始孔径的圆柱形孔的扩张过程,初始孔径等于管桩的内径,最终孔径等于管桩外径,应用前人提出的圆孔扩张理论对管桩进行弹塑性分析,得到塑性区半径、土体位移等解析表达式,也对实际工程中常遇到的土塞效应对该理论应用的影响进行了讨论,并对某电厂扩建工程中预制管桩施工引起的土体位移进行计算,通过现场监测,验证了上述解析表达式的合理性,得出可以参考该组解析解来预测预制管桩施工的挤土效应的结论。