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关键词： 注热开采   气水相渗   残余水饱和度   应力   驱替压差   温度  

摘要： 注热开采能够促进煤层气解吸,是提高煤层气开采效率的有效途径之一,日益引起人们的重视。中国拥有丰富的煤层气资源,在实际的注热开采煤层气工程中,地下水和煤层气同属于流体且共存于地层,会随着开采深度不断增加,有效应力、孔隙压力和温度等因素发生持续变化,同时煤储层中煤层气与地下水之间也会在采动影响下相互作用,所以这些因素对煤层气开采会产生较大的影响,因此,需要深入研究热力耦合及气体吸附对无烟煤气水相渗特性影响规律,它对优化注热开采技术和提高煤层气开采效率具有重要意义。 本文以陕西榆林神木市孙家岔镇海湾村河畔煤矿所产的煤样为研究对象,利用Meso MR12-060H-1核磁共振分析仪,实验分析了煤样的孔裂隙分布特征。采用TCXS-Ⅱ型煤岩气水相对渗透率测定仪,开展了不同温度与应力耦合情况下气水相渗实验,研究了热力耦合作用下气水相对渗透率曲线变化规律。此外,采用甲烷和氦气实验研究了气体的吸附性对煤岩气水相渗的影响,揭示了温度、应力以及吸附解吸作用对煤岩气水相对渗透率的影响规律。 （1）核磁共振T2弛豫图谱及孔径分布图均能说明试验的煤样主要以微小孔和中大孔的发育为主;微小孔喉在数量上占据主导地位,而中孔喉虽然较微小孔喉少,但仍然比大孔喉和裂隙更为常见。 （2）采用甲烷气体进行热力耦合作用下气水相渗实验,分析得到在体积应力为18MPa条件下,温度由20℃升高至80℃,残余水饱和度和等渗点饱和度均减小,气水共渗范围变宽。虽然煤岩结构受到体积应力的约束,但温度的上升仍促使气相渗流能力增强。温度为80℃条件下的煤岩,随着体积应力由12MPa增大到18MPa,残余水饱和度和等渗点饱和度均呈上升趋势,气水共渗范围由窄变宽。体积应力的增大会导致煤岩岩心骨架改变,压缩孔裂隙空间,造成气水两相渗流能力减弱。与体积应力相比,煤岩对温度的响应更为敏感。在温度为80℃,体积应力为18MPa中,气水两相的渗透能力显著优于温度为20℃,体积应力为12MPa时的渗透表现。 （3）分别采用甲烷、氦气气体在不同驱替压差作用下进行气水相渗实验,结果表明,随着驱替压差由3MPa增大到5MPa,残余水饱和度减小,等渗点饱和度增大,等渗点相对渗透率减小,气水共渗范围变宽。驱替压差作用下甲烷气相渗流能力相较于氦气偏强,驱替压差的增大会增强吸附性更强的气体气相渗流。 （4）在不同温度、有效应力作用下采用甲烷、氦气气体进行气水相渗实验,其气水相渗特征变化规律与热力耦合作用下气水相渗实验规律相同,但对比甲烷与氦气实验结果发现,甲烷气相在煤储层中的渗流能力弱于氦气,有效应力的增大会抑制吸附性更强的气体气相渗流。高温会增强吸附性较强的甲烷气体解吸能力,导致甲烷气相渗流能力增强。即吸附性强的气体在高温环境更利于提高煤层气开采效率。 图31表33参104

关键词： 点苍山   晚新生代   构造运动   应力分析  

摘要： 点苍山地体位于三江构造带,长期以来受到青藏高原构造运动的影响,地体中不同程度的变质岩矿物组成及野外构造样式保留了其演化阶段的相关信息,岩体中锆石U-Pb年龄在一定程度上限定地质构造时期,进而将构造变质过程的特定热历史联系起来。讨论点苍山地区左旋走滑运动终止时间及其所伴生变质作用相关研究进行补充,细化点苍山构造演化期次,建立晚新生代点苍山演化模式。利于进一步认识本研究区演化阶段、其受到红河—哀牢山构造带和青藏高原运动的作用,有助于提高该区域各地质体之间相互作用过程及运动机制的认知水平。 本文以点苍山长石片麻岩类中自形石榴子石和锆石为研究对象,通过电子探针(EPMA)和质谱仪(LA-ICP-MS)分析石榴子石成分;等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)获取锆石U-Pb年龄数据,并结合锆石阴极发光图像,通过Win-Tensor软件对野外断层、节理数据进行处理分析,讨论晚新生代以来点苍山地区古构造应力场特征,结合古地震和震源机制解分析现代构造应力环境,再根据石榴石地球化学、锆石年代学证据划分了该地区晚新生代的构造演化阶段 结果表明,自形石榴子石是晚期退变质降温过程中再结晶,其变质程度为低角闪岩相-绿片岩相。结合区域地质背景、地质演化过程及锆石的U-Pb定年和微量元素分析,本文认为点苍山片麻岩揭示了 27 Ma之前该区域经历了由深熔作用引起的由增强到减弱的岩浆热事件,之后又经历剪切走滑导致的以绿片岩相-低角闪岩相变质作用为主的降温过程并伴随岩浆侵入,24.5～23.45 Ma点苍山的挤压隆升促使变质作用开始减弱。变质带岩石的构造样式说明点苍地体在中新世处于脆-韧性转换变形阶段,是持续隆升和剥蚀的结果。点苍山地区第四纪之前构造应力场应该以NNE-SSW伸展的应力特征,第四纪以来转变成NE-SW向伸展,以正断层为特征,近现代为近SN向的伸展作用。本论文的研究结果指示了点苍山地区响应青藏高原构造演化,对其运动所产生的效应进行多次调整.最终形成现今的构造格局。

关键词： CMT   温度场   应力场   熔滴过渡   稀土镁合金  

摘要： Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金因其具有高比强度,高耐热性以及良好的加工性能等特点广泛应用于航空航天、汽车制造、3C电子产品等领域。然而使用传统的方法制造镁合金零件,如铸造和轧制难以成形复杂的零件结构。因此近年来冷金属过渡焊(Cold Metal Transfer,CMT)增材制造镁合金逐渐成为研究的热点,可以实现复杂结构金属构件的快速成形。本论文以Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金为研究对象,针对解决Mg-Gd-Y-ZnZr合金成形过程中产生宏观气孔以及应力开裂的问题,进行了有限元模拟与实验研究,通过模拟与实验结合系统研究了不同工艺参数对于成形件熔滴过渡、缺陷以及残余应力的影响,以及不同工艺条件下成形件各层微观组织和各项性能。最后通过模拟指导实验进行降低成形件缺陷。主要研究内容和结果如下: (1)研究了工艺参数对于CMT成形Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金熔滴过渡行为的影响以及熔池内部流场以及气孔逃逸的影响。熔池内的流场受多种因素影响,包括Marangoni效应、表面张力以及液态金属桥的断裂造成的冲击。送丝速度的变化对焊道尺寸有显著影响,送丝速度越高焊道尺寸越大。9 m/min的送丝速度导致熔池内部流速和搅动最为剧烈这是回落的液桥冲击熔池导致的。研究发现熔池温度上升可以减少液桥的表面张力从而降低断裂的液桥对熔池的冲击。此外随着送丝速度的提高,气泡可以更容易从熔池中逃逸。最终,通过与实验数据对比,验证了模型的准确性。 (2)研究了Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金CMT成形过程中温度场分布以及熔池尺寸和液相寿命的变化。对于不同层材料的微观组织进行了表征并进行了性能测试。同时研究了工艺参数对材料微观组织的影响。随着成形层数的增加,初始温度从第一层的22℃增加至第十层的365.25℃,熔池宽度由第一层的10.1mm明显扩大至第十层的11.5mm,熔池深度由第一层的5.4mm明显扩大至第十层的8.1mm,熔池长度由第一层的6mm明显扩大至第十层的18mm。熔池宽深比从1.87下降至1.41。热累积的增加导致熔池尺寸的增加,在热累积程度不再变化后,熔池尺寸将不再变化。细晶区液相寿命从0.02s增加至1.46s,650℃时冷却速率从2295℃/s降低至51℃/s,粗晶区液相寿命从0.18s增加至2.26s,650℃时冷却速率从1395℃/s降低至36.5℃/s。实验发现,当层间冷却时间大于400s时,零件成形不会产生塌陷。同时各层晶界处形成了大量的强化相可以显著改善成形件各层的硬度、抗压性能。 (3)研究了工艺参数对于CMT成形Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金成形件残余应力、内部组织以及力学性能的影响。结果表明残余应力主要集中在增材区域的外壁面上以及增材区域中心。成形件高度方向的应力分量为残余应力的主要组成部分。应力最大位置在第一层。成形高度越高成形件各层外壁面残余应力越大。通过模拟发现,送丝速度越大,残余应力越大。焊接速度越低,残余应力越大。残余应力最低的工艺参数是送丝速度8m/min,焊接速度8mm/s。成形件各层织构较弱,晶粒无明显取向。第一层的位错密度最大,硬度与压缩性能最好。

关键词： 有限元分析   牙种植体   螺纹结构   应力  

摘要： 目的 通过有限元分析法来研究种植体螺纹长宽比与形状对周围骨质的影响。方法 运用SolidWorks 21.0以straumannBLT 4.1×10 mm种植体为原型，并将螺纹的长宽比和螺纹的形状作为变量设计种植体，对1例65岁下颌无牙颌男性患者的口腔颌面锥形束CT(cone beam computer tomography, CBCT)进行提取分析，且利用ANSYS17.0分析软件模拟正常咬合对种植体施加轴向载荷，采用ANSYS 17.0分析软件对种植体的Von Mises应力分布进行分析。结果 种植体的螺纹深度对周围骨骼的影响大于螺纹宽度。螺纹深度与植入骨周围的应力变化呈负相关，而螺纹宽度与植入骨附近的应力改变呈正相关；在四种不同的螺纹形状中，在两种不同的载荷下，V形螺纹形状对周围骨骼产生的应力最低，而圆形V形螺纹形式对周围骨骼的应力最高；在这两种载荷下，皮质骨比小梁骨承受更大的应力。结论 比值0.4∶0.2是所有实验组中种植体应力最低的一组；V形螺纹结构种植体在垂直与斜向载荷下的皮质骨应力最小。

关键词： 岩石   微波   温度   应力   解析解  

摘要： 岩石破碎在隧道开挖、矿物加工、采矿等基础工程中必不可少,采用微波加热劣化岩石性能提高机械破碎效率在实际工程应用中具有广阔的发展前景。为了推动该项技术发展,提供更加可靠的理论指导,迫切需要根据实际处理岩石的电磁及物理性能,给出最优微波照射参数设置,这对微波辅助破岩机理的理论分析也提出了更高的要求。考虑实际微波辅助破岩中电场强度是由边界条件决定的非均匀分布,因此理论模型需要满足非均匀分布热源。使用分离变量法求解理论模型时,缺少可以满足多相介质中非均匀分布热源的正交函数系,本文通过两相介质界面处连续条件,构造了可以满足多相介质下的非均匀分布热源的新的正交函数系,并使用该正交系给出了非均匀分布热源下两相介质球对称模型的温度场和应力场解析解。经过与数值解在多种情况下的误差分析确定理论解的有效性,用该理论解对具有不同介电性能、热传导性能、及热膨胀性能的两相矿物在多种微波功率密度和微波作用时间情况下的温度场和应力场进行了分析,考虑了最佳的微波功率密度与微波作用时间产生的机理,并给出了黄铁矿-方解石界面开裂的能量最大化利用方案。本文主要研究内容包括三个部分,总结如下: (1)针对含有非均匀分布热源的两相介质球对称模型,两种介质分别为黄铁矿和方解石。假设温度场与应力场是单向耦合。在常系数的模型下,采用分离变量法给出了满足模型中心和最外侧边界条件的通解。特征值由两种矿物间的连续条件确定,研究发现黄铁矿与方解石内的通解在各自的区域上不具有正交性,但通过连续条件可以在整个黄铁矿-方解石区域上得到一种间断的正交函数系。通过该间断的正交函数系恰好可以满足温度场的连续条件和任意的初始温度分布。 (2)基于分离变量法求得了可以满足任意初始温度分布的解析解后,采用热传导方程中处理热源项的正交函数系展开的方法,求得了可以满足非均匀分布热源的两相介质球对称模型的温度场,基于热弹性力学中的球对称模型以及两相介质单骨料模型的位移场和应力场的边界条件和连续条件,建立和求解了两相介质球对称模型下的应力平衡方程、几何方程和物理方程等。给出含有非均匀分布热源的应力场解析解。基于常系数情况下的温度场解析解,进一步给出了含有非均匀分布热源的一维变系数模型的温度场解析解。研究发现热传导方程中的变系数项按照已知的正交函数系展开后,变系数模型可以采用分离变量法求解。给出含有非均匀分布热源的两相介质变系数模型的温度场的公式化精确解。 (3)对比解析解与数值模拟结果高度一致,具体指在4种给定的不同初始条件和不同参数的组合情况下误差均小于5%。根据不同情况下的温度场和应力场分析得到以下结果:吸波矿物的热膨胀系数对整个微波加热过程中的应力分布规律有较大影响。低吸波矿物中的热膨胀系数对应力的分布规律影响较小。温度峰值可以决定应力场峰值的上限,在温度峰值确定的情况下,在方解石内,温度梯度决定应力场的峰值能否达到上限,同时温度梯度还决定应力峰值的位置。拉应力峰值出现在方解石的界面附近。在本文的两相矿物的球对称模型中,固定的微波能量作用下,最佳的微波功率密度与微波作用时间的组合,所产生的温度和温度梯度能恰好使得拉应力峰值达到上限,基于此,根据方解石的抗拉强度给出能使矿物界面开裂的,微波能量最大化利用的方案。

关键词： 岩溶隧道   水环境   应力场   承载力   数值模拟  

摘要： 国家十四五规划加大了公路建设,到2025年全国公路总里程达到约4.5万公里,西南地区公路桥隧占比达60%-70%,其中岩溶隧道修建难度大,岩溶隧道修建中可能遇到地面塌陷,涌水,暗河,地表沉降等问题,因此对岩溶隧道的研究有十分重要的意义。本文依托陶家隧道,研究了富水岩溶隧道开挖对隧道周围地下水环境影响及周边围岩应力应变响应,并对全断面注浆效果和后期二衬结构的安全性进行了分析。本文对隧道开挖对水环境和隧道影响的研究可为岩溶地区隧道相关工程提供一定参考。 主要研究工作及成果如下: (1)对陶家隧道进行了基本介绍,详尽地描绘了其周边的气象特性、地形地貌、地质构造、水文地质条件,结合陶家隧道周围地形地貌特征,地下水的补给、径流和排泄特征,分析了富水岩溶区域隧道开挖过程中可能遇到地质风险。 (2)通过FLAC3D数值模型分析了富水岩溶隧道开挖过程中对隧道周边地下水环境的影响和隧道围岩应力应变及渗流场的响应,结果表明:随着季节降雨量不同,隧道开挖对周位地下水影响不同,地下水位下降深度均超过5m,在1200mm年平均降水量时对隧道周围水位影响变化最大,对隧道范围影响为隧道上方40m,左右影响范围15m。 (3)分析了不同季节水位变化下,全断面帷幕注浆对隧道围岩注浆前后应力场、渗流场及沉降的影响,分析了全断面帷幕注浆的加固效果,同时对不同开挖步距时拱架应力应变分析,结果表明:在最高地下水位线,1200mm年平均降水量时采取全段面注浆后取得明显效果,采用三台阶法,2米开挖步距时,隧道位移变化减少。 (4)分析了隧道塌陷后渗水压力对二衬的影响,研究了不同注浆范围和二衬厚度对运营期间结构安全的影响,提出了合理的加固措施,结果表明:涌水量增加,作用于二衬上水压力增大,原设计40cm二衬厚度不满足隧道稳定性要求,在P10抗渗等级下,采取90cm二衬厚度时满足二衬稳定性要求。

关键词： N80Q钢   Chaboche本构模型   UMAT子程序   稠油热采   套管应力  

摘要： 针对稠油油藏热采井因高温环境引起的管柱疲劳损伤和力学性能退变预测的难题,本文在耦合损伤的Chaboche材料本构模型框架下,以热采管柱常用材料N80Q钢为例,通过确定和匹配该材料在模型中的力学性能参数,建立适用于热采管柱力学性能分析的本构模型。通过用户子程序接口耦合有限元分析平台,开展热采管柱在服役工况下的强度分析。主要研究内容及结论如下: （1）确定适用于热采管柱材料的本构模型,分析归类本构模型中材料参数的含义和类别。依据蒸汽吞吐热采井的运行工况,考虑管柱服役工况下的静载荷特征、循环载荷特征以及耦合损伤的力学性能演变特征,选取耦合损伤的Chaboche粘塑性统一本构模型。将材料参数整合为描述弹性性能的参数（E、u、K0）、描述塑性性能的参数（η、m、n、a、d）和描述循环特性硬化阶段参数（β、γ、7π、ω、r0、b、c、p、w、B1、B2）以及描述损伤演化参数（A_f、A_t、k_t、r_t、a_t）。 （2）热采管柱材料本构模型参数的确定。以热采管柱材料N80Q钢350℃下力学性能为例,选取拉伸试验、标准拉压疲劳试验和高温蠕变试验采集的曲线,用于材料参数确定和比照验证。通过拉伸曲线和疲劳试验的初始曲线以及分别在350MPa和450MPa的蠕变试验曲线,初步确定描述弹性性能的参数（E、u、K0）和描述塑性性能的参数（η、m、n、a、d）;通过对称循环载荷下,应变幅分别为0.3%、0.5%、1%、1.5%的滞回曲线,确定描述循环特性硬化阶段参数（β、y、π、ω、r0、b、c、p、w、B1、B2）以及描述损伤演化参数（A_f、A_t、k_t、r_t、a_t）;通过疲劳寿命分别为1、0.3N_f、0.5N_f下的疲劳试验曲线,进一步优化以上所有材料性能参数。发现:通过确定的材料参数建立起的本构模型,可以比较好的描述管柱材料的力学性能,与文献结果相符。所确定的参数可以较为精准的描述应变幅低于1%的工况,对于应变幅大于1%的载荷,所描述的材料应力应变关系较试验结果,屈服强度偏高,塑形描述过大,但也处于工程应用的可接受范围内。 （3）热采管柱材料本构模型的可靠性验证。计算非对称载荷下,平均应变0.5%,循环次数为0.5N_f时,应变幅分别为0.5%、0.7%、1.2%、1.5%的滞回曲线,并将结果与实验滞回曲线进行对比,验证该本构模型对热采管柱材料的适用性。发现:本构模型可以对应变幅为0.5%、0.7%的滞回曲线很好的进行描述,但是在应变幅为1.2%、1.5%时,验滞回曲线进行对比,验证该本构模型对热采管柱材料的适用性。发现:本构模型可以对应变幅为0.5%、0.7%的滞回曲线很好的进行描述,但是在应变幅为1.2%、1.5%时,本构模型描述的精度就会低于应变幅为0.5%、0.7%的描述,但是对于整个变形阶段的最大应力描述还是比较准确的,这是因为本构模型适用于小变形的工况。 （4）基于本构模型的热采管柱力分析:基于ABAQUS有限元软件所提供的用户子程序接口,利用FORTRAN语言,将耦合损伤的Chaboche本构模型编写成用户子程序UMAT,对编写的子程序进行调试、编译;建立蒸汽吞吐工艺下管柱模型,调用UMAT子程序分析注汽温度分别为150℃、200℃、250℃、300℃、350℃下的热采管柱的力学性能。发现:注汽温度越大,热采管柱内外壁发生温度变化就越大,管柱所受的热应力就越大,当注汽温度为350℃时,管柱发生塑性破坏。

关键词： 应力场   网格搜索法   目标函数   联合反演  

摘要： 地壳应力场是地球动力学研究和矿产安全开发的重要资料,但目前获取三维应力场的各种方法大多只用一种观测资料;原地应力测量的方法虽然多种多样,但某种方法下的结果不会受其它方法结果的约束。不同方法得到的应力场结果是各自独立的,若是用不同方法在同一地区获取的应力结果之间存在差异,将很难判断哪个结果更可靠。本研究主要探索一种方法,该方法能将多种计算应力场的相关资料联合起来,共同约束一个应力场结果,并验证多种观测资料约束下的结果会更加可靠。 论文主要内容包括以下部分:(1)总结研究现状,归纳目前获取应力场的各种方法及原理,认识所用资料的适用性。有地质学家通过地质擦痕,共轭断层等推测应力场,有各种原地应力测量方法得到实地测量结果,还有地震学家采用震源机制,断层滑动方向等进行应力场反演。将这些资料进行分类,最终将各种资料分为三轴观测资料、二轴观测资料、单轴观测资料及定性断层资料。(2)阐明网格搜索法原理,包括设计网格搜索法应力场模型空间,改善网格搜索法目标函数,使得多种观测资料能共同对结果进行约束。(3)介绍观测资料预测值的计算原理与数学公式,阐明目标函数中各物理量的正演计算过程。(4)编写Matlab程序,包括程序运行说明,设计各种实验进行结果对比。在逐次添加不同类型数据进行联合反演实验时,随着新类型的数据加入,分析结果的变化,发现多种资料共同约束后对应力场结果具有改善作用。(5)搜集天山地区各项数据,将程序代码进行实地应用,分区计算天山地区应力场后发现,天山地区应力场压轴倾角较小,天山大部分区域呈现近南北向的挤压,与前人计算的应力场结果相似。 本研究完成了定量断层数据、震源机制解数据、断层定性数据以及原地应力测量的结果等观测资料进行联合反演应力场的研究,验证应力场反演结果在多种观测资料的约束下能更可靠、更稳定。编写出使用多种资料共同反演应力场的程序。

关键词： 选区激光熔化   航空薄壁件   温度场   应力场   表面质量  

摘要： 铝合金薄壁件具有材质轻、强度高、耐腐蚀性好及疲劳强度高等特点,可实现航空装备的轻量化、长寿命、以及优良的力学特性。采用传统的加工工艺面临复杂结构成形难、生产效率低及材料浪费严重等问题,而选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术采用“点-线-面-体”的成形机制且无需采用辅助装置的成形方式可以较好的解决这些问题。然而,SLM成形过程涉及复杂的物理化学变化,且材料周期性的受到快速加热和冷却,使得产品易产生与温度演化和应力演变高度相关的裂纹、孔隙、变形等缺陷。因此,探究SLM成形过程温度及应力演变规律,进而优化工艺参数以及扫描策略实现宏观调控薄壁件变形与表面质量问题是本文的主要研究内容。具体如下: 首先,本文搭建SLM成形AlSi10Mg薄壁件仿真模型,通过全因子实验通过测试薄壁件熔池尺寸、残余应力及表面形貌分析对仿真模型进行校正与验证,保证仿真模型的可靠性;然后,深入分析AlSi10Mg薄壁件成形过程温度场演变机制与加工工艺之间的联系。研究结果表明:SLM成形过程道内、层内存在预热现象,在激光热源换向时,会形成多个热影响区;不同工艺参数下,熔池的峰值温度随着激光功率的增加而增大,随着扫描速度的增大而减小,增减幅度分别为19.6%和8.2%,而扫描间距对熔池热行为影响较小;熔池尺寸、熔池寿命和激光功率呈正相关,和扫描间距、扫描速度呈负相关。分区扫描监测点的峰值温度及层间重熔效果最佳,层间换向扫描的重熔效果较差;较短的扫描线不利于产生均匀的温度分布,不同扫描长度对中间节点的峰值温度、熔池特征影响最大。 然后,在温度场研究的基础上,进一步分析加工工艺对薄壁件残余应力分布及热应力演变的影响。其中,粉末床热源中心点呈压应力,四周呈拉应力;激光扫描方向的应力大于垂直方向,是造成零件损坏的主要应力。加工过程热应力受能量密度影响,能量密度越大,热循环退火作用释放应力越明显;残余应力随着激光功率、扫描速度和扫描间距的增大呈增大趋势;分区扫描成形件的残余应力较小,应力主要集中在区域搭接处;层间换向扫描成形件的残余应力最大,残余应力峰值处于易产生缺陷的零件侧面;残余应力和扫描长度呈正相关,结合三向应力,当扫描长度为1.2 mm时,成形件的应力分布最佳。 最后,在得出薄壁件成形过程热力演变理论的基础上,结合实验对薄壁件的表面质量进行研究,通过观察不同工艺成形薄壁件表面SEM图发现,较大激光功率或者较小扫描速度和扫描间距使作用于粉床的激光能量密度增大,零件表面出现过烧、飞溅现象;反之,激光能量密度不足,粉末熔化不充分,出现球化、孔隙等现象;综合分析得到最佳工艺参数组合为激光功率340W,扫描速度1200mm/s、扫描间距140μm。

关键词： 既有框架桥   顶出施工   挖土厚度   顶推力   应力   应变  

摘要： 以上海局萧甬铁路73号桥改扩建工程为例，采用逆向顶推技术拆除既有框架桥。为了研究拆除既有下穿式框架桥顶出过程中框架桥自身及土体应力-应变的变化规律，文章采用ABAQUS有限元软件建立了依托工程框架桥与土体的三维模型，并进行了数值分析研究，根据实际顶推拆除施工中框架桥两侧路基挖土厚度的变化情况，模拟了挖土厚度分别为0 m、1 m、2 m的三种框架桥顶出工况。研究结果表明，三种工况的顶推力-位移曲线均可以分成两个阶段，在第一阶段末静摩擦力转为滑动摩擦力时，顶推力到达最大值；顶出过程中框架桥底部的应力分布近似于正态分布，应力随路基挖土厚度的增大而减小；路基挖土厚度的增大可以降低框架桥侧面的土压力，有效减小路基在顶推过程中的变形；在整个顶推过程中，框架桥体的最大应力、应变小于结构体的混凝土的极限应力、应变。相比传统的人工拆除、机械拆除和绳锯法，这种顶出拆除的方法具有经济、安全和社会效益高的优势，值得借鉴和推广使用。