关键词： 物联网   公路路面路基   沉降   变形监测   有限元分析   小波神经网络  

摘要： 常规的公路路面路基沉降变形监测方法主要使用Burgers高度拟合修正模型获取土体静动力荷载,易受非线性沉降变化作用影响,导致监测值与实际沉降值偏差过高,因此需要基于物联网设计一种全新的公路路面路基沉降变形监测方法。首先利用物联网技术采集处理公路路面路基沉降变形数据,然后进行公路路基沉降变形监测数值模拟分析,实现了路面路基沉降变形监测。监测分析结果表明,该方法监测的既有线沉降、新建线沉降、附加沉降均与实际沉降拟合,证明设计方法的监测效果较好,具有可靠性,可为降低公路路面行车风险作出一定贡献。

关键词： 基坑工程   双排桩   注浆钢管前撑   有限元   自稳式  

摘要： 上海等软土地区深大基坑支护,传统上需要考虑采用水平支撑体系。自稳式注浆钢管前撑技术是一种新型的支护体系,具有工期短、综合造价低、施工方便等优势,目前工程实践经验和研究成果相对较少。结合上海市某深基坑工程采用注浆钢管前撑和水平支撑体系的实例,详细介绍了钢管前撑的设计方案和施工工艺,采用有限元软件模拟计算,对该技术与传统水平支撑实施情况进行对比分析,结合现场检测和监测数据的反馈,表明注浆钢管前撑技术“时空效应”明显,实测变形和内力较计算值小,支撑承载力有保证,能很好控制基坑变形,可为该技术在类似项目中的推广应用提供借鉴与参考。

关键词： 弃土边坡   竹筋加固   有限元分析   坡体稳定性  

摘要： 攀西地区昔格达土由于工程性质差,容易引发公路临时弃堆体边坡失稳现象。竹筋加固方法具有就地取材方便、价格低廉等优点,在工程应用增多,但对其系统的研究较为匮乏。为此,本文以四川攀西地区某公路一临时弃土场为例,通过理论分析、加筋弃土三轴试验、有限元分析方法,探讨弃土边坡竹筋加固机理及竹筋加固间距对弃土边坡稳定性影响。结果表明:1)竹筋对土体整体性的提升作用明显,与未加筋土体相比,表现出“强”黏聚力的特性,且加筋土体的抗剪强度显著提高;2)筋带间距与弃土场边坡的安全系数呈反比例非线性变化关系,当间距超过1500 mm时,竹筋对边坡加固效应急剧减弱;3)昔格达土筋带间距宜取350 mm。本文研究结果可为此类弃土工程的临时支挡防护提供参鉴。

关键词： 钢丝绳   ABAQUS   断裂   Johnson-Cook损伤  

摘要： 应用微分几何方法建立了钢丝绳一阶和二阶空间螺旋线的方程表达式,构建了6×19S钢丝绳的几何参数模型。对参与捻制的各规格钢丝进行了力学拉伸测试,构建了钢丝绳的弹塑性本构模型,通过缺口拉伸试验结合有限元方法拟合了Johnson-Cook断裂准则的相关参数,获得了拟合参数值,利用ABAQUS模拟了钢丝绳承受轴向载荷后弹性-塑性-断裂的完整过程,探讨了钢丝绳过度加载时的断丝规律以及温升变化规律,结果表明,各股外层丝受到挤压和磨损,承受了更大的接触法向力,最先发生断裂,其次是主股外层细丝难以承受较大拉力开始大规模断裂,最终导致主股粗丝与芯股迅速发生断裂,钢丝绳的接触磨损与过载断裂会带来明显的温度变化,大部分区域的温升在15~30℃。

关键词： 拓宽路基   差异沉降   路床超挖段   有限元  

摘要： 由于改扩建高速公路的新、旧路基性质不同,易出现差异沉降,影响行车安全。为此,依托某改扩建高速公路实例,建立了拓宽路基有限元数值仿真模型,分析了拓宽路基沉降变形规律和主要影响因素。结果表明:随着距既有道路中心点距离的增加,路基沉降持续增大,拓宽部分沉降差异明显,相较于既有路基而言,拓宽路基沉降变形更为明显;随着车辆荷载增大,拓宽路基水平位移和竖向沉降变形均增加,但幅度较小,影响较为有限;路基水平位移变化曲线存在反弯点,在路基改扩建施工过程中,应注意拓宽路基路肩内侧的变形情况,防止开裂现象发生;设置路床开挖段能有效改善拓宽路基沉降变形和水平位移,路床开挖段长度与拓宽路基竖向沉降和水平位移变形均成负相关关系。

关键词： 脊髓型颈椎病   动态MRI(dMRI)   动力位   早期诊断   生物力学  

摘要： 背景:脊髓型颈椎病是导致中老年人功能障碍的进行性加重疾病,早期诊断困难,近年来临床上有学者发现动态磁共振成像(dMRI)技术可更早期发现动力位下的脊髓受压,但其具体生物力学机制亟待阐明。目的:探讨早期脊髓型颈椎病患者在动力位(过伸过屈位)下脊髓的生物力学致压特点,验证颈椎dMRI对早期脊髓型颈椎病诊断的有效性。方法:回顾性分析2022年1-6月在广西中医药大学第一附属医院骨科就诊并拍摄过颈段dMRI患者的病历资料,共纳入16例,分为2组,病理组为8例以黄韧带肥厚为主要征象的早期脊髓型颈椎病患者,男5例,女3例;正常组为8例正常退变人群,男4例,女4例。所有患者均已拍摄颈椎CT平扫、MRI平扫、dMRI平扫。此次研究分为以下3个部分实验进行阐述:①采集两组受试者dMRI图像的DCOM数据,并采集其颈椎CT、中立位MRI图像DCOM数据了解两组受试者在中立位下的骨质及软组织情况;②基于MRI及CT平扫的图像DCOM数据,使用逆向工程软件分别建模正常退变人群、脊髓型颈椎病早期患者的下颈椎(C3-7)三维有限元模型,分析脊髓、硬膜后部的等效应力、等效弹性应变数值,观察应力、应变分布情况;③得出应力、应变数据后进行组间数据对比,分析出早期脊髓型颈椎病在动力位下脊髓致压的力学特点,验证dMRI对早期脊髓型颈椎病诊断的有效性。结果与结论:①两组受试者下颈椎(C3-7)模型在模拟后伸、前屈、中立位时,其脊髓后部的应力、应变数值从大到小依次为后伸位>前屈位>中立位(P<0.05),应变数值从大到小依次为后伸位>前屈位>中立位(P<0.05);②与正常退变人群模型比较,病理组模型在前屈、后伸2种自由度下,其脊髓的等效应力、应变均较正常组模型增大(P<0.05),且脊髓后部应力、应变分布区域不规则;③在中立位下,两组模型脊髓的应变数值无明显差异(P>0.05),应变分布区域均匀规则;④提示在颈椎后伸位状态下,以黄韧带肥厚为主要征象的早期脊髓型颈椎病患者硬膜囊和脊髓后部均受压变形,脊髓的受压形变程度明显大于前屈位和中立位;中立位状态下,早期脊髓型颈椎病患者硬膜受压变形,脊髓无明显形变征象;此次研究从生物力学的角度验证了dMRI对早期脊髓型颈椎病诊断的有效性。

关键词： 公路隧道   衬砌病害   钢带加固   有限元   数值模拟  

摘要： 针对公路隧道运营过程中产生的衬砌病害,以甬台温高速麻岙岭隧道为研究对象,探讨了一种注浆、钢带及柔性网相结合的衬砌加固技术对衬砌脱空病害的改善效果。综合考虑麻岙岭隧道的结构特点、环境条件等因素,对隧道衬砌的脱空病害采用注浆、钢带及柔性网相结合的加固技术,并进行有限元仿真分析,发现拱肩脱空病害对衬砌结构承载能力具有明显弱化作用;采用注浆、钢带及柔性网相结合加固技术后,衬砌结构承载能力及安全贮备显著提高,衬砌病害得到有效遏制,结构承载力得到补强,验证了该加固技术的有效性。因此,所采用的注浆、钢带及柔性网相结合的加固技术是公路隧道衬砌病害的有效解决方案。

关键词： 蠕变疲劳   高温   深度学习   安全评估  

摘要： 压力容器长期处于高温条件下,蠕变与疲劳决定了压力容器的服役寿命。然而,现有方法在进行复杂模型多瞬态工况下的高温蠕变疲劳评定时存在计算量大、效率低下等缺陷。由此,将有限元分析与深度学习方法相结合,以ASME-ⅢDivision 5规范为基础,建立了一种高效的高温压力容器安全评定方法。以高温压力容器下筒体在400~500℃多瞬态工况下的强度校核及蠕变疲劳损伤安全评定为例,并且采用深度学习进行损伤预测评定。结果表明:该高温压力容器下,筒体在满足ASME规范强度校核的前提下,其最大蠕变损伤和最大疲劳损伤分别为0.292和0.003 38,两者皆在蠕变疲劳损伤包络线中,其蠕变损伤和疲劳损失预测的R^(2)分别为0.999 8和0.983 9,经验证,预测的蠕变疲劳损伤依然处于包络线中。

关键词： 摇动电弧窄间隙焊接   侧壁热源   温度场   数值模拟  

摘要： 基于新型摇动电弧窄间隙熔化极气体保护(GMA)焊的电弧偏转现象,将在侧壁停留时的电弧热源分解为电弧分热源和侧壁热源,建立了考虑侧壁热源的热源模型,采用ANSYS软件建立新型摇动电弧窄间隙GMA焊的有限元模型,对考虑侧壁热源和未考虑侧壁热源时焊接接头横截面熔合线轮廓以及热循环曲线进行模拟,并进行试验验证;采用有限元模拟方法研究了考虑侧壁热源时摇动电弧窄间隙GMA焊接过程中的温度场,并与未考虑侧壁热源时的温度场进行对比。结果表明:模拟得到考虑侧壁热源时焊缝横截面左右两侧壁熔合线最高点的深度与试验结果间的差值小于未考虑侧壁热源时;考虑与不考虑侧壁热源2种条件下,焊接接头不同测试点的热循环模拟曲线的变化趋势与试验结果基本吻合,峰值温度的最大相对误差分别为1.8%和3.4%。考虑侧壁热源的热源模型能更加准确地描述摇动电弧窄间隙GMA焊过程中的热源分布特征。考虑侧壁热源模拟得到的底部熔深略小于未考虑侧壁热源时,而侧壁熔深则略大,但尺寸变化均小于0.1 mm;温度场稳定前,考虑侧壁热源时熔池的形成规律与不考虑侧壁热源的基本一致,但接头上表面的熔池尺寸略小,而温度场稳定后,接头上表面的熔池尺寸也基本一致。

关键词： 单点渐进成形   金属板材   实验教学平台   有限元分析  

摘要： 为了满足高层次、复合型、创新型领军人才的培养要求,设计一个单点渐进成形实验教学平台,由成形设备和工艺软件两部分组成,可实现基于设计模型的金属板材单点渐进成形加工。选用304不锈钢作为实验材料,以斜壁圆台形件为目标制件,利用有限元软件对成形过程进行仿真,并在单点渐进成形实验教学平台上开展成形实验。在定义了成形精度的评价标准后,将实际成形数据和有限元仿真结果进行对比,验证了平台的可靠性。该实验教学平台可用于机械制造Ⅱ、先进制造技术与系统等课程的实践教学,丰富了机械工程专业的实验教学内容。