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【目的】分析真三轴应力条件下黄土的剪切屈服和强度破坏规律,为黄土塑性变形和强度稳定性研究提供参考。【方法】利用自主研发的真三轴仪,对西安黄土进行了控制中主应力比值的真三轴剪切试验,分析不同固结围压(50,100,150,200kPa)和中主应力比值(0,0.1,0.3,0.5,0.7,0.9,1.0)条件下体应变与应力比的关系,探讨不同中主应力比值对屈服和破坏状态的体应变、应力比差异,研究子午平面和π平面上屈服线和破坏线形状及塑性应变的增量方向。【结果】不同中主应力比值下,屈服状态体应变ε_(vy)为0.53%~3.30%,应力比(q/p)_y为1.34~0.33;破坏状态ε_(vf)为5.13%~15.9%,(q/p)_f为1.67~0.70。子午平面内屈服线斜率远低于破坏线,π平面内屈服线和强度线相似且呈曲边三角形状,塑性应变矢量与强度面呈非正交关系。【结论】通过黄土真三轴试验验证了三维应力条件下黄土处于剪切屈服和破坏状态时应力和应变差异性。 相似文献
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【目的】分析西安Q3黄土固有的各向异性特性,为黄土结构性及其各向异性特性的关系研究提供依据。【方法】分别从竖向裂隙向(δ=90°)、卸荷边坡走向(α=0°)和边坡倾向(α=90°)3个方向制取陕西西安Q3黄土试样,通过原状黄土、重塑黄土及饱和黄土无侧限抗压试验和三轴固结排水试验,研究其强度和变形参数在不同围压和不同方向的差异,测试其强度、构度以及灵敏性,分析破坏应力、抗剪强度及切线模量等各向异性特性。【结果】西安Q3黄土垂直向的初始结构特性明显强于水平正交的两个方向,差距可达150%,而水平正交两个方向差异不大;破坏应力和抗剪强度规律相似,其差异具体体现在黏聚力方面,而摩擦角的差异性不大,且原状黄土抗剪强度与构度指标有较好的线性关系;垂直向的初始切线模量与水平正交两个方向存在较大差异,垂直向δ=90°与水平向α=90°初始切线模量之比平均约为1.81。【结论】外荷作用下黄土内部颗粒重组,黄土初始结构特性有所改变,应重视黄土地基工程中各向异性的存在。 相似文献
3.
【目的】探讨裂隙含水层中地下水井流问题的精确计算方法,为裂隙含水层中地下水渗流的精确计算提供理论支持。【方法】建立了裂隙含水层中的地下水井流模型,就具有普遍性的Forchheimer非线性渗流规律,通过Boltzmann变换,对非线性渗流模型进行了求解。【结果】从理论上求解出了裂隙含水层中非线性渗流区域内渗流速度和水头降深的解析表达式,并通过引入无量纲时间、紊流因子和井流函数,对所求解析解进行了化简。【结论】揭示了裂隙含水层中非线性流的客观存在,建立了非线性渗流模型并进行了求解。 相似文献
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【目的】探讨水田高地隙喷雾机轮履复合动力底盘结构可行性,解决现有水田喷雾机陷深大、田间行驶通过性差等问题,满足南方地区水稻种植模式和农艺要求。【方法】对动力底盘的转向及行驶性能进行理论分析,对履带与轮式行走装置的关键部件以及整机传动系统进行设计,应用有限元软件在静态负载工况下对履带梯形支架进行分析,得到满载状态下履带行走装置的载荷分布和薄弱部位,根据分析结果对行走装置进行优化。【结果】确定底盘离地间隙950 mm,履带宽20mm。在静态满载工况下,履带梯形支架所受最大应力发生在轮毂连接处,为128.87MPa;最大位移量发生在承重轮连接处,为1.05 mm;满足强度性能要求。田间试验结果表明:行驶速度1～3 km/h,水田行驶最小转弯半径3 380 mm,前轮陷深115 mm、后履陷深63 mm。【结论】轮履复合动力底盘结构具有可行性,整机工作性能满足水田作业要求,本研究结果对研发新型水田高地隙喷雾机具有一定参考价值。 相似文献
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【目的】分析水平双向动剪应力、相位差对水泥土变形和动强度特性的影响规律,为水泥土桩复合地基在地震荷载作用下的破坏机理研究提供理论参考。【方法】在双向动剪应力为15.8,16.8,17.8,18.8,20.4kPa以及相位差为0°,45°,90°条件下,对水泥土进行水平双向动单剪试验,测定不同试验条件下水泥土的变形和动强度。【结果】动剪应变发展过程中存在明显的转折应变,且转折应变与破坏剪切次数的对数具有良好的线性关系;以转折应变作为水泥土的破坏标准,水泥土动强度与破坏剪切次数呈良好的反比例函数关系。3种相位差下导致水泥土破坏的临界动强度为15.2kPa。相位差为0°时,水泥土动强度最高;相位差为90°时,水泥土动强度最低。【结论】水平双向动剪应力和相位差对水泥土的动强度及动变形有较大影响。 相似文献
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【目的】研究冻融作用下土的物理力学性质的变化,构建一种同时考虑荷载效应和冻融循环的损伤模型,为预测冻土地基反复冻融作用下的沉降变形提供理论基础。【方法】以青藏铁路沿线常见的粉质黏土为研究对象,制备了20组同一目标含水量(16%)和干容重(1.30g/cm3)的重塑试样,开展了3种正压力(100,200和300kPa)下的直接剪切试验,剪切变形速率控制为0.8mm/min。以粉质黏土的抗剪强度数据为基础,采用3种常用的分布函数(正态分布、对数正态分布和Weibull分布),分析了粉质黏土的抗剪强度分布特征。之后基于Weibull概率密度函数和Lemaitre等效应力原理,推导出三维应力条件下冻土的本构关系;采用Drucker-Prager强度准则反映荷载所致土结构损伤,并选取冻融数次后弹性模量描述冻融循环所致结构损伤,最后提出了一种同时考虑冻融作用和荷载效应的损伤变量,并嵌入冻土损伤本构关系,构建了损伤模型。采用冻融试验数据和三轴剪切试验数据,验证该模型的合理性。【结果】相比于正态分布和对数正态分布,粉质黏土的强度数据更符合Weibull分布规律,曲线吻合程度和最大偏差均最小。验证试验结果表明,构建的损伤模型的计算结果与试验结果的相关系数均高于0.70,说明该模型能够较好地描述粉质黏土冻融数次后的应力应变特征。【结论】成功构建了一种同时考虑荷载效应和冻融作用的损伤模型,这为统计损伤本构关系的研究和有效的工程应用提供了参考依据。 相似文献
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【目的】通过模拟热压贴面工艺,揭示高密度纤维板(HDF)基材在二次热压过程中性能的变化。【方法】控制HDF基材的二次热压工艺条件(热压温度分别为160,180,200和220℃;热压压力为1MPa;热压时间分别设定为30,45和60s),研究热压对HDF板材的厚度、内结合强度(IB)、静曲强度(MOR)、弹性模量(MOE)及24h吸水厚度膨胀率(TS)的影响。根据HDF板材的显微结构,提出了板材中纤维排列的"叠层"和"‘品’字"模型,并结合上述试验,对板材性能变化进行阐释。【结果】经历二次热压后,由于HDF板材受到压缩、内部胶接点受到破坏,板的厚度显著减小(最高压缩率达到8.39%);热压温度越高、时间越长,板材IB、MOR和MOE的降低和TS值的上升越明显。【结论】二次热压工艺对HDF基材性能具有显著影响,建议热压温度不高于180℃、热压压力约1MPa、热压时间小于30s。 相似文献
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【目的】为了计算液力变矩器在高转速工况下的受力与变形,避免与周围的结构产生干涉,对液力变矩器在离心载荷作用下的强度进行分析.【方法】借助三坐标测量仪对某车用液力变矩器进行逆向求解并建立模型,基于液力变矩器离心载荷的求解过程,利用ANSYS软件对液力变矩器的结构强度进行计算,得到了100~2 500r/min转速条件下液力变矩器的应力应变情况.【结果】液力变矩器泵轮与涡轮的应力主要集中在叶片的焊接点与壳体外环,最大应力分别为为20.155 MPa和24.031 MPa,最大应变主要分布于壳体外环,分别为6.0431×10~(-3) mm和5.45×10~(-3) mm.应力应变随着转速的增加而增加,且在相同转速时,涡轮的应力应变相对较大.【结论】研究结果可为液力变矩器的结构设计与车辆传动系统的空间设计提供参考依据. 相似文献
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柑橘机器人夹持损伤有限元预测及试验验证 总被引：2，自引：0，他引：2
【目的】研究作业机器人不同夹持条件下柑橘的内部应力变化,预测并分析柑橘的夹持损伤。【方法】测定柑橘各组分的力学参数;根据柑橘结构建立其所对应的有限元模型,模拟机器人不同指面夹持柑橘的过程;利用自行设计的末端夹持平台对柑橘实物进行夹持验证试验。【结果】柑橘的纵向果皮和果肉的弹性模量分别为11.408和0.277 MPa,极限应力分别为1.250和0.048 MPa。模拟试验中,得到柑橘果皮和果肉的等效应力分布图;柑橘果皮应力大于果肉;由于果肉的极限应力小于果皮,果肉的损伤先于果皮;相同夹持力下,弧指比平指对柑橘果皮和果肉作用应力小;平指夹持力为23 N时,果肉出现损伤,但弧指夹持力为45 N时,果肉才出现损伤;当夹持力分别为12、23、34、45、56、67 N时,平指比弧指夹持的柑橘果肉损伤率分别大0、10%、30%、40%、20%、20%。夹持试验结果验证了模拟预测试验。【结论】可实现柑橘夹持损伤预测和评估,可为柑橘作业机器人的减损结构设计提供依据。 相似文献
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为保证高地隙喷雾机底盘的可靠性,针对开发的高地隙喷雾机底盘及其轮距可调特性,建立了底盘驱动桥的三维模型,基于ANSYS软件对其静态结构强度进行了有限元分析研究,并对分析结果进行了试验验证。静强度分析结果与试验测量结果基本吻合。同时,结果表明,横管截面尺寸和壁厚对驱动桥的静强度有显著影响,采用截面尺寸为180 mm×130 mm、横管壁厚为15 mm的驱动桥完全能满足高地隙喷雾机底盘结构的强度要求,其产生的最大总变形对底盘性能的影响也可忽略。 采用该驱动桥时,底盘单侧轮距调出量从0 mm增加到400 mm,驱动桥产生的最大等效应力从159.7 MPa增大至285.17 MPa,驱动桥产生的最大总变形从1.04 mm增大至2.52 mm。该结果为保证轮距调节范围内高地隙底盘驱动桥强度的可靠性和满足变形范围要求提供了理论依据和数据支撑。 相似文献
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菌草茎秆剪切力学特性试验与分析 总被引：1，自引：0，他引：1
《福建农业学报》2020,(3)
【目的】为解决现有菌草收获及加工设备在使用过程中容易出现品种间适应性差和切割效率低等问题,迫切需要对菌草茎秆剪切力学特性进行深入研究。【方法】利用万能试验机对菌草茎秆进行剪切试验,研究生长期、品种和茎秆高度等影响因素对剪切强度和比剪切能的影响程度以及不同条件下菌草茎秆的剪切力学性能变化规律。【结果】不同品种菌草茎秆在剪切试验中破裂所产生的受力载荷—位移曲线相似,可分为4个不同的阶段:近似线性增长阶段、振荡变化阶段、近似指数增加阶段、失效破坏阶段;茎秆剪切特性受品种和茎秆高度的影响极显著(P0.01);生长期对茎秆剪切特性的影响不显著(P0.05);各因素对菌草茎秆剪切强度影响的主次顺序是品种茎秆高度生长期,对比剪切能的影响主次顺序为茎秆高度品种生长期。【结论】不同品种菌草间剪切力学特性差异显著,其中巨菌草抗剪能力最强,以巨菌草的剪切性能作为参考设计菌草后处理设备,有利于提高设备品种间适应性和切割效率。 相似文献
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【目的】探索X型宽尾墩消能技术中X型宽尾墩体型设计及其与堰面的关系。【方法】在参考传统宽尾墩体型设计方法的基础上,利用水工水力学工程模型试验研究方法,结合已建索风营水电站及在建思林、大朝山等工程经验,对X型宽尾墩体型设计中顶扩面、收缩面、底流面及其与堰面间的位置关系等进行了系统分析研究。【结果】分析了X型宽尾墩的体型及水流特点,提出其在堰面的相对位置及布置原则;X型宽尾墩体型的设计应根据其消能技术的特殊要求,综合考虑顶扩面、收缩面及底流面与堰面的关系予以分析和确定。【结论】随着X型宽尾墩相关研究的深入,其应用潜力必将在水工消能流域得到更大发挥。 相似文献
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【目的】分析球形水窖空间结构的应力分布情况并进行几何尺寸优化,避免建设者根据经验来确定球形水窖的厚度、构造及混凝土标号,以节省建窖材料,同时防止应力不足而发生破坏。【方法】利用基于ANSYS平台新开发的窖体有限元分析软件,对实际中窖壁厚度为4和11 cm的混凝土薄壳球形水窖进行空间结构应力分析,同时以水窖耗材量最小为目标函数,以许用应力和变形量为约束条件,对其进行几何尺寸优化。【结果】计算得出窖壁厚度为4和11 cm的水窖最大拉应力分别为1 380.00和447.31 kPa,最大压应力分别为5 153.20和1 896.70 kPa;优化出空窖不利工况下容积为20,30和40 m3的球形水窖窖壁最佳厚度,即栗钙土地区分别为0.051,0.061和0.065m,黄土地区分别为0.050,0.059和0.062 m。【结论】经软件优化计算后的球形水窖结构,既能满足强度和刚度的要求,同时也最大限度地节约了材料用量;利用新开发的窖体结构优化分析软件,能够对球形水窖进行空间应力分析与结构优化,可以作为球形水窖设计软件。 相似文献
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【目的】基于改进库伦被动土压力理论,研究不同运动速度和侵入深度情况下无黏性离散颗粒对竖直推土板的阻力影响规律。【方法】采用改进的带翼刚性竖直推土板进行室内物理力学试验,分析不同侵入深度(2,3和4cm)和推动速度(1,0.5cm/s)下无黏性离散颗粒对竖直推土板阻力的影响规律,采用数值模拟的方法建立相应的离散元模型,分析离散颗粒在推土板作用下剪切带的变化规律。【结果】室内试验表明,侵入深度为2,3,4cm时推土板的计算位移分别为0.15,0.11和0.08m,阻力增量分别为3.4,2.5和4.1N,增长率分别为22.7,22.7和51.3N/m。在相同情况下,推动速度对阻力的影响不明显。数值试验表明,因推土板推移而产生的剪切带与相对水平方向存在一个典型倾角,该倾角随位移变化。根据剪切带的变化规律和惯性数的分布规律,提出了预测推土板所受阻力的数学模型。【结论】实例验证表明,所建立的连续介质模型能很好地预测无黏性离散颗粒对竖直推土板所产生的阻力,且精度较高。 相似文献
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湿载条件下黄土结构性损伤演化特性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】分析压缩和增湿条件下黄土结构性损伤的演化规律,为黄土地区的工程建设提供参考。【方法】对含水率为2%,5%,10%,18%,21%,25%的原状土及重塑饱和土(含水率为44%)进行侧限压缩试验,测定并分析不同含水率条件下黄土的孔隙比与压缩应力的关系。【结果】基于对试验结果的分析,当湿度较小时,原状黄土仍具有较高的结构强度,曲线比较平缓;反之,当压缩应力大于结构强度时,黄土的结构已经被破坏,压缩变形逐渐增大。基于应力分担的概念,建立了一个描述湿载条件下黄土结构性损伤演化特性的参数,并进一步分析了湿载条件下黄土结构性损伤的演化规律,表明随着湿载作用的增强,黄土结构性逐渐减弱,宏观上表现为抗力的减小。【结论】损伤演化规律能为黄土地区工程的设计和施工提供一定的参考,在工程设计和施工中,应充分考虑黄土结构的特殊性并提出相应的防护措施。 相似文献
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两种日光温室钢骨架结构安全性能分析 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】对两种传统日光温室骨架结构(钢拱架结构和钢桁架结构骨架)的安全性进行力学分析.【方法】以甘肃省酒泉市的气象条件为例,利用建筑结构计算理论及ANSYS计算软件,两种温室骨架均采用Q235钢,钢拱架拱杆为壁厚3.25mm的DN25镀锌钢管;钢桁架上弦杆为壁厚3.25mm的DN25镀锌钢管,下弦杆为φ12圆钢,腹杆为φ10圆钢;温室结构跨度8m,脊高4m,骨架间距1.0m;前屋面形式为二折式,即前半部分为弧长约为5m的拱形结构,后半部分为长度约为3m的直杆,采光前屋面角66°,直杆与水平面夹角15°,后屋面仰角45°.【结果】在荷载作用的两种工况下(工况1:恒载+使用活荷载+屋面集中活荷载+雪载;工况2:恒载+使用活荷载+屋面集中活荷载+风载),钢拱架结构应力薄弱部位的实际最大应力均超过了材料的强度设计应力值215 MPa,骨架多处部位受力不安全,故该钢拱架存在安全隐患;钢桁架结构骨架所有截面处的应力均小于材料的强度设计应力值,受力安全,该结构安全可用.【结论】钢桁架结构的日光温室,适合大面积推广应用. 相似文献
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【目的】探索含沙量变化对U型渠道挟沙水流垂线流速分布的影响,进而从理论上完善挟沙水流流速分布规律。【方法】通过U型渠道水槽试验,测定水流中含沙量为1.12～500kg/m3时,最大流速所在位置的变化,同时引入卡门常数κ,来反映含沙量对垂线流速分布的影响。【结果】当水流含沙量s<300kg/m3时,随着含沙量的增加,最大流速点的位置逐渐下降,在主流区、底流区和表面区,挟沙水流均遵循对数流速分布规律,但κ的变化规律不同;当含沙量s≥300kg/m3时,水流的流型发生了变化,表面区、主流区水流不再遵循对数流速分布规律,底流区虽仍遵循对数流速分布规律,但κ的变化规律与s<300kg/m3时不同,κ的变化趋势总体随着含沙量的增大而减小。【结论】U型渠道挟沙水流遵循对数流速分布规律,κ的变化规律与普通明渠不同,应该分别对待。 相似文献
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【目的】研究裂缝对渗流场影响的数值模拟方法,为岩石、混凝土等材料裂缝渗流场的变化研究提供支持。【方法】在等效连续介质模型框架下提出渗透系数张量修正法,并基于流量等效原理推导出修正单元的渗透系数张量矩阵。应用有限元分析软件,分别建立裂缝位于构件边界和构件内部时的分析模型,应用渗透系数张量修正法得到的渗透系数张量表达式定义裂缝单元的渗透特性,将模拟所得渗流场与裂缝真实存在的数值分析结果进行比较,并通过改变修正单元的尺寸分析渗透系数张量修正法对单元尺寸的依赖性。【结果】修正单元为10倍裂缝宽度时,与精确解相比,各分析模型所得渗流量及相应断面孔隙水压的误差均小于0.5%。就单元尺寸依赖性而言,为满足工程精度要求,从渗流量角度分析,修正单元的尺寸应不大于600倍裂缝宽度;从孔隙水压角度分析,修正单元的尺寸应不大于200倍裂缝宽度。【结论】所建立的等效处理方法合理可行,当修正单元的尺寸不大于200倍裂缝宽度时,无论是渗流量还是孔隙水压,该处理方法均能满足工程精度要求。 相似文献
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【目的】根据渠道地基的运行特点,对浸水条件下的膨胀土渠道地基进行离心模拟试验。【方法】将模型离心加速度增加到60g,然后浸水并保持水头8.5 cm,再用各种传感器测量浸水过程中模型的表面位移、内部土压力和吸力。【结果】在上覆水压力作用下,膨胀土先发生压缩,然后由于水分浸入发生轻微膨胀,并导致侧压力系数逐渐增大。试验后对模型含水量和干密度的测定表明,模型内形成了含水量梯度,干密度随深度逐渐增加而增大。【结论】模型变形和内部土压力变化是模型内部含水量变化的结果,同时也受上覆压力影响;基质吸力主要与含水量有关,受重力加速度变化的影响较小。 相似文献
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【目的】研究高水压力环境下混凝土内部孔隙结构的变化特征,揭示混凝土经高压水力劈裂损伤的微观机理。【方法】将混凝土试件于105 ℃下恒温持续干燥115.5 h直至试件达到干燥状态,待试件自然冷却后,利用恒定水压加载系统对干燥后的混凝土在不同高孔隙水压力（0,1,2,3 MPa）下进行加载,采用X ray CT扫描仪对试件进行扫描,基于VG Studio MAX 2.2分析平台模拟三维重构后分析其内部孔隙的个数、直径、体积、球度及离散性。【结果】各组试件面层孔隙率的离散性随高孔隙水压力的增加而降低;与高孔隙水压力作用前相比,作用后试件的孔隙率提高,其中1,2,3 MPa水压力下试件的孔隙率较作用前分别增加了2.79%,8.38%,23.46%;高孔隙水压力作用后的孔隙数较作用前均有所增加,但孔隙数随水压力增大呈先升后降的趋势,2 MPa水压力下的孔隙数最多,为69 259个;不同大小的孔隙中以孔径≥0.5～＜1.0 mm孔隙出现比例最大,在0,1,2,3 MPa水压力作用下试件该孔径孔隙数量分别占孔隙总数的52.28%,61.87%,62.03%和59.72%;在不同水压力下,孔隙球度随孔隙直径的增大呈现下降趋势。【结论】高孔隙水压力增大可使混凝土内部孔隙结构发生改变,孔隙总体积随之增大。 相似文献