理想弹塑性锚杆拉拔理论分析

假定拉拔时锚固体与周围岩土体之间的剪切位移荷载传递符合理想弹塑性模型,推导出锚杆抗拔力的解析算式．根据埋设于淤泥质土层中锚杆的拉拔破坏性试验数据,采用该公式计算锚杆抗拔力,并与实测值对比,两者较为吻合．     

充气锚杆在黏土中的群锚效应试验研究

为揭示充气锚杆在黏土中的群锚效应,采用自行设计的充气锚杆及其拉拔试验装置,在黏土地层中进行了多组拉拔试验。根据充气锚杆的根数不同、不同的布置形式以及间距变化设置不同试验组,并对其试验结果进行了对比分析。试验结果表明:双锚情况下,随着锚杆间距的增大,其承载能力呈现先增大至一最大值后又开始减小,锚杆的最优间距为6.84D(D为充气锚杆扩大段等效直径);三锚和四锚情况下,群锚的平均极限承载力均小于双锚;应力场干涉叠加对群锚气囊变形产生一定的影响,当锚杆间距大于限值(25cm)时,会使得扩大头端面和扩大头侧面承载力随着间距的增大先增加后减小,最后接近单锚状态;当锚杆间距小于限值(25cm)时,应力场干涉叠加会削弱扩大头端面和扩大头侧面承载力,甚至低于单锚状态。     

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结合新疆高昌故城土建筑遗址保护工程,将土工长丝这种新型锚杆应用于墙体加固. 基于全长粘结式锚杆的Mindlin解,对其抗拔力进行了理论分析,推导出抗拔承载力计算公 式,通过现场试验,对理论分析结果进行了验证,并就影响锚杆抗拔承载力的因素及其破坏 模式进行探讨. 试验结果表明,土工长丝锚杆可以满足土建筑遗址墙体加固的要求;通过加 肋改变锚杆表面状态对锚固力的提高非常显著.     

全长粘结式锚杆的非局部摩擦分析

本文对Oden等提出的非局部摩擦模型进行了修正,得到了修正后的非局部摩擦模型.并应用于全长粘结式锚杆问题.文中利用Mindlin问题的位移解导出的全长粘结式锚杆沿杆体表面所受的剪应力的弹性解,对全长粘结式锚杆进行非局部摩擦分析,得到了在修正后的非局部摩擦模型下的全长粘结式锚杆的侧剪应力.文中修正的非局部摩擦模型下的全长粘结式锚杆的剪应力分布规律与试验得到的结果以及局部摩擦模型(库仑模型)下的计算结果进行了对比,结果表明修正的非局部摩擦模型下的计算结果与实验更符合.因此在描述此锚杆剪应力时,非局部摩擦模型比局部摩擦模型(库仑模型)更接近的实际.     

变截面圆柱体扭转问题和Saint-Venant扭转问题的一种新解法 (Ⅰ)变截面圆柱体扭转问题

根据应力线分布的几何性质,本文提出了一个解任意边界形状变截面圆柱体扭转问题的简单方法.利用文中导出的应力函数公式与已知的边界条件,通过图解迭代逼近,可以调整坐标线之一的几何形状,使其由初始假设与应力线形状相合实则偏离的状态逐渐变化过渡到互相重合,从而可依应力公式确定出应力解. 文中直接求得了截顶圆锥体、非完全薄壳球体和迴转椭球体扭转问题的准确解,它们与已知准确解相同~[1].文中还对一个半圆凹槽圆柱体的扭转进行了计算,并与文献[2]—[4]进行了比较,结果表明本文解法的准确度甚佳.     

新型长方体形囊式空气弹簧耐压强度研究

耐压强度是空气弹簧的重要性能指标,而长方体形囊式空气弹簧的耐压强度少有深入研究。基于对帘线的受力分析,建立了描述耐压强度的理论模型,详细分析了充气状态下囊体的受力情况,并提出了囊体耐压强度的简化计算公式。本文进行了样机试制,试验中测得空气弹簧耐压强度为6.5MPa,而理论计算值为7.46MPa,相对误差为14.8%。耐压强度试验结果与理论计算值吻合良好,验证了理论模型的准确性。     

结构设计竞赛中纸质杆件相关参数确定及极限承载力研究1）

为确定纸质杆件的材料参数,并研究白卡纸杆件极限承载力的影响因素及杆件极限承载力计算方法,制作多组白卡纸杆试件并进行加载试验.测得白卡纸的泊松比为0.137 3,弹性模量为5.5GPa.杆件的抗压极限承载力受杆件的厚度、内径、长度、截面形状、白卡纸纹理方向以及涂胶宽度的影响;结合压杆稳定相关理论,由数据拟合得到白卡纸杆件极限承载力的近似计算方法;通过公式计算结果与试验结果比较,证明其准确有效.     

结构设计竞赛中纸质杆件相关参数确定及极限承载力研究

为确定纸质杆件的材料参数,并研究白卡纸杆件极限承载力的影响因素及杆件极限承载力计算方法,制作多组白卡纸杆试件并进行加载试验.测得白卡纸的泊松比为0.137 3,弹性模量为5.5 GPa.杆件的抗压极限承载力受杆件的厚度、内径、长度、截面形状、白卡纸纹理方向以及涂胶宽度的影响;结合压杆稳定相关理论,由数据拟合得到白卡纸杆件极限承载力的近似计算方法;通过公式计算结果与试验结果比较,证明其准确有效.     

高气液比垂直管流连续携液实验

在可视化管流实验架上, 采用压缩空气和雾化液体作为实验介质, 模拟连续携液过程并测试 实验参数; 采用高速摄像仪捕捉到气流中液滴实际形状------椭球体. 实验发现: 圆球体模型、 椭球体模型计算结果与实验值分别偏差10{\%}, 58.3{\%}. 分析椭球体受力状态并结合实验数据导出了新的椭球体数学模型, 按照新模型计算的结 果与7口产水气井生产情况一致.     

小攻角下轴对称细长体的充气肩空泡试验研究

在减压水洞中进行的空泡试验研究受到各种条件因素的制约,充气空泡的研究是对减压水洞试验的一个很好补充。本文在小型重力式水洞中对轴对称细长体的充气空泡的特征、形态、底压力和水动力等作了尝试性研究。部分结果和自然空泡的测量结果及有关计算结果作了比较,得到了有益的结论。     

Asymptotic models for a long,elastic cylinder

We study asymptotic expansions for the displacement field of a long elastic cylinder under various constitutive assumptions. We show that under simple hypotheses it is possible to derive from the equations of continuum mechanics two known beam equations and several different string models. Some of the string models correspond to those studied by S. Antman and R. Dickey. We also show that under our assumptions the problem of asymptotic expansion can be reduced to that of algebraic geometry.Research partially supported by NSF Grant DMR-8612369.     

Iterative solution of a non-linear boundary value problem for a rotating string

The problem of determining the motion of a rotating inextensible string of length l, free at one end and fixed at the other can, under certain assumptions, be treated by solving a non-linear boundary value problem. p]In this paper, two Picard-type iterative schemes are constructed and the sequences generated are proved to converge to a positive solution of that non-linear boundary value problem. Additionally, one sequence converges to the solution from above, the other from below. Moreover, the iterative scheme can be used to solve the inverse problem of determining the angular velocity of the rotating string, given two observations (at one point in time) of position of the string.     

粗糙表面之间接触热阻反问题研究

当两个固体表面相互接触时,由于接触面粗糙度的影响,界面间就形成了非一致接触,这种接触导致热流收缩,进而产生接触热阻. 目前的理论研究主要集中在正问题研究,对反问题的研究相对较少. 接触热阻反问题研究是通过研究部分边界温度、热流和部分测量点的温度来反演得到界面上的接触热阻. 反问题研究在很多工程领域都有应用,如航空航天、机械制造、微电子等,是工程中确定接触热阻一种快速有效的方法. 本文采用边界元法和共轭梯度法研究了二维空间随坐标变化的接触热阻反问题. 为了验证方法的准确性和可行性,假定在已知部分测量点温度和真实接触热阻的情况下,反演计算得到界面的温度和热流,进而得到接触热阻,并与真实接触热阻进行比较. 结果表明采用边界元法和共轭梯度法在无测量误差的情况下,可以准确反演获得界面的真实接触热阻. 若存在测量误差,反演计算结果对测量误差极其敏感,反演结果误差会由于测量误差的引入而被放大. 为处理这种不适定性, 采用最小二乘法对反演计算结果进行校正,结果表明采用最小二乘法能够避开反问题中一些偏离实际值较大的测量点,显著提高反演计算结果的准确性.      

扇形截面杆扭转的应力分析

柱体扭转的基本方程为非齐次偏微分方程,在极坐标系下,利用分离变量法及傅立叶级数展开法,求出了扭转应力函数,进一步即可计算出扇形截面杆在外力偶作用下,扭转角和横截面上剪应力的精确解答。这种方法为精确解法,在各种机械及其他工程设备中,对受扭转作用的扇形截面杆设计,有一定实用价值。     

混凝土断裂过程及尺寸效应分析

为研究混凝土裂纹断裂过程和最大承载力计算方法,通过实验机对四种不同尺寸混凝土紧凑拉伸断裂试件进行了加载过程实验,并对其中一个试件进行应变片跟踪测试.由实验结果分析得到了一系列关系曲线,如试件的载荷-加载点位移关系曲线,断裂损伤区变形随载荷变化曲线;并且计算了不同尺寸断裂试件的应力强度因子.结合计算粘聚裂纹应力强度因子的公式与断裂准则,完成了对承载力理论值的计算,并将其与实验峰值平均值进行对比,其结果是两者相比误差较小,表明此种计算裂纹结构最大承载力方法是可行的.     

刚性根式基础水平承载性能分析

根据Winkler地基梁理论, 分析根式基础及根键水平受力特性, 并建立计算模型. 利用 载荷传递法推导根式基础弹性解答, 计算其水平向承载性能, 获得井身位移、弯矩、剪力和 土反力随深度的分布规律. 结果表明, 根式基础承载性能优于沉井基础, 可使顶部水平位移 减少35%~45%, 承载力提高45%~55%. 载荷传递法结果在弹 性范围内与试验数据接近, 故可用于工程计算.     

Bearing Load Measurement in a Hydropower Unit Using Strain Gauges Installed Inside Pivot Pin

To determine a machine’s mechanical condition it is of importance to know the radial bearing forces in the machine. Radial forces are caused by magnetic pull forces in the generator, clamped shafts, mass unbalance and flow properties around the turbine. Measuring the shaft displacement in the bearing or the bearing housing acceleration is not sufficient for status determination of a vertical hydropower unit. It is the magnitude and frequencies of the radial forces in combination with structure properties which give information as to whether a measured value is harmful or not. This paper presents an alternative method for measurement of radial bearing load in a hydropower unit. The method presented in this paper is based on strain measurements on pivot pins. The pivot pins are placed behind the bearing pad and the radial loads acting on the pad propagate through the pivot pin. New pivot pins were purchased and equipped with strain gauges. The new pivot pins were calibrated and a transfer function between applied load and measured output voltage was identified for each pivot pin. After calibration the pivot pins were installed in a vertical hydropower unit. Measurements were performed for several different operating modes of the hydropower unit. To verify that the measured load levels were of right order of magnitude, the radial bearing loads were calculated from numerical simulations of bearing properties and shaft eccentricity measurements. The two methods for determining bearing load showed almost the same results. This indicates that either method can be used to determine bearing load.     

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通过对套铣筒这种特殊结构钻柱的分析,在现有钻柱力学模型研究的基础上,针对 套铣筒结构特点(大筒径、薄壁筒型钻柱),建立套铣筒与井壁接触力学模型,通过分析套铣 管柱在井下屈曲状态以及与井壁接触压力的计算,对套铣筒进行力学分析以及摩阻力计算.     

基于遗传神经网络的锚杆极限承载力预测的研究

针对BP人工神经网络具有易陷入局部极小等缺陷,提出了将遗传算法与神经网络结合,同时优化网络结构的权值与阈值的思想,建立了基于遗传算法的锚杆极限承载力预测的遗传神经网络模型。该模型以低应变动测的5个变量作为输入变量来对锚杆极限承载力进行预测,并与BP神经网络预测结果进行比较。数值算例表明,遗传神经网络在锚杆极限承载力预测中具有较高的计算效率和识别精度。     

定向井有杆抽油系统动态性能分析方法

由于杆管间库仑摩擦的影响,定向井有杆泵抽油系统动态参数预测模型是一个非线性的偏微分方程,求解复杂。鉴于此,提出了一种新的分析方法。该方法以定向井有杆抽油系统中的抽油杆柱作为研究对象,根据三次样条插值模拟得到的定向井的井眼轨迹,利用静力有限元法计算出了油管对抽油杆柱的支反力,进而得出了杆柱与油管之间的库仑摩擦力;给出了杆柱单元的受力分析;建立了有限元形式的杆柱系统动力学方程并利用状态空间法对其进行了数值求解,获得了悬点示功图。文末给出了两口油井的预测实例,并将预测结果与实测结果进行了对比。对比结果表明本文所提的分析方法是正确和有效的。