序言

2021, 43(6): 0-0.

摘要 ( 76 )

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段塞流诱导柔性立管振动响应实验分析

朱红钧, 高岳, 赵宏磊, 胡洁, 刘文丽

2021, 43(6): 1-11. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.10.16.02

摘要 ( 147 )

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在气液两相循环实验系统中开展了水动力段塞流诱导的悬链线型柔性立管振动响应测试，利用高速摄像非介入测试方法同步捕捉了柔性立管的振动位移与管内的段塞流动细节，预测了气体表观流速对水动力段塞流诱导柔性立管振动响应的影响规律，分析了振幅响应、模态权重、频谱变化以及管内流动特性。结果表明，随着气体表观流速的增大，振动幅度逐渐增大，模态交互作用逐渐增强，尽管高阶振动模态权重不断增大，但一阶模态在立管振动响应中始终占据主导；对于较小的气体表观流速，振动响应主要归因于短段塞的不稳定流动，对于较大的气体表观流速，振动响应主要取决于长段塞的流动频率；气体表观流速增大使管内流动速度、段塞长度逐渐增大，而持液率逐渐减小。

干湿交替对砂岩断裂特性影响试验研究

董世明, 淦志强, 华文

2021, 43(6): 12-21. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.09.30.03

摘要 ( 140 )

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周期性的水岩相互作用对岩石的物理力学性能有较大的影响，被认为是影响岩土工程安全稳定性的重要因素之一。以典型的均质青砂岩为试验对象，利用中心裂纹圆盘试件开展了砂岩I~II复合型断裂试验，研究了干湿交替作用对砂岩I~II复合型断裂特性的影响；通过观测干湿交替后砂岩微观结构的变化特征，探讨了干湿交替作用的劣化机理；并结合复合型断裂则对试验结果进行了有效评估。研究表明，砂岩的纯I型，纯II型以及I~II复合型断裂韧度均随着干湿交替次数的增加而逐渐减小；其劣化趋势基本一致，但劣化程度略有不同。当加载角较大或II型分量主导时，干湿交替作用对砂岩断裂韧度的劣化影响更为显著。考虑了T应力影响的广义最大周向应变准则和广义最大周向应力准则都能对试验结果进行很好的预测。在纯II型时，基于广义最大周向应变准则的理论预测值比基于广义最大周向应力准则的理论值更接近试验值。

基于反双曲正弦函数的循环本构模型

朱一林, 王凯

2021, 43(6): 22-32. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.10.11.01

摘要 ( 146 )

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为改善本构模型对循环变形应力-应变滞回环的预测能力，基于反双曲正弦函数提出了一个新的随动硬化律。在该硬化律中，背应力分为长程、中程和短程3部分，并且每部分都符合“A-F”硬化律的演化形式（即包含线性项和动态恢复项）。在长程和中程背应力中，动态恢复系数逐渐演化以描述大变形瞬态包辛格效应，并且系数中引入了棘轮系数以描述材料的棘轮行为；在短程背应力中，线性项和动态恢复项分别由两部分组成，其中一部分只在反向屈服发生时起作用以描述小变形下反向屈服塑性模量降低的行为。在单调加载时，该随动硬化律可以积分为一个反双曲正弦函数，并且调控单调加载响应、棘轮变形演化和滞回环形状的参数互不耦合。基于该随动硬化律，在次弹性大变形框架下建立了循环本构模型，并考察了其对棘轮变形和应力-应变滞回环的预测能力。

高温环境2A12–T4铝合金多轴疲劳失效规律研究

崔仁浩, 张健萍, 贺元骅, 阳邦

2021, 43(6): 33-41. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.10.09.01

摘要 ( 156 )

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许多工程结构在服役过程中往往承受着复杂的多轴疲劳载荷和热力耦合作用，仅靠常温情况下的单周载荷来简化复杂多轴载荷状态的失效预测方法将不再适用。为研究2A12–T4铝合金的高温多轴疲劳失效规律，本实验在175℃环境温度下，选取等效Von-Mise应力幅值，通过间断式加载记录不同拉扭加载循环下的裂纹萌生与扩展情况，研究特定加载路径对裂纹萌生与扩展的影响。实验结果表明，相位差为0时，裂纹萌生方向沿MSSA平面；在相位差为45°时，裂纹萌生传播方向与最大切应力平面方向相近，最大切应力在裂纹萌生过程中起到主要作用；在λ=0.5、φ=0和λ=1.0、φ=0两种情况下，裂纹萌生初期沿着最大切应力平面方向传播，传播过程中存在第I阶段向第II阶段转变的过程；在λ=0.5、φ=45°和λ=1.0、φ=45°两种情况下，不存在明显的第I阶段向第II阶段转变的过程；对比4种加载方式下的疲劳裂纹萌生期与疲劳寿命比，发现切应力比重的增大加速裂纹的萌生过程，相位差的存在阻碍了裂纹的萌生过程。

基于广义最大周向应变准则的断裂特性研究

华文, 潘鑫, 淦志强, 董世明

2021, 43(6): 42-53. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.10.05.03

摘要 ( 175 )

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裂纹尖端应力场的非奇异性常数项（T应力）对脆性或准脆性材料的断裂特性及裂尖塑性区的形状和大小都有显著的影响。为了探究T应力对脆性或准脆性材料I~II复合型断裂特性的影响规律，基于先前研究中提出的计及T应力影响的广义最大周向应变准则进一步讨论了T应力、裂纹尖端的临界距离r₀和泊松比ν对中心裂纹圆盘试件的裂纹扩展路径以及临界应力强度因子的影响规律，并利用该准则对基于中心裂纹圆盘试件的断裂试验结果进行了有效评估。结果表明：与传统的最大周向应变准则相比，中心裂纹圆盘试件中由于负T应力的存在，会使得裂纹开裂角的绝对值减小，同时使得临界应力强度因子（断裂韧度）的值增加。考虑了T应力影响的广义最大周向应变准则能很好的对试验结果进行预测；并且在纯II型时，基于广义最大周向应变准则的理论预测值比基于广义最大周向应力准则的理论预测值更接近试验值。

氢原子渗透对管线钢微裂纹扩展的影响研究

徐涛龙, 何恭震, 张毅, 冯伟, 王炜

2021, 43(6): 54-61. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.09.30.01

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管线钢在发生氢致开裂过程中，氢原子通过吸附、渗透等方式进入金属并聚集在微裂纹和微孔中，并与缺陷产生相互作用，对钢材的力学性能产生极大影响。为研究氢原子渗透对管线钢裂纹开裂行为的影响，采用分子动力学方法，首先建立含缺陷的铁素体型管线钢的铁素体-渗碳体微观片层结构，随后研究在单轴拉伸载荷作用下，处于300 K温度下不同氢原子浓度对铁素体-渗碳体层间裂纹扩展的影响，获取其力学性能曲线，并观察微观结构不同受载阶段的演化特征。结果显示，随着氢原子浓度的增加，铁素体-渗碳体片层结构的峰值应力将随之减小，且氢浓度越高，峰值应力降低幅度越大。氢原子的引入仅仅会改变裂纹扩展的速度，而不会对裂纹扩展方向产生变化。模型进入塑性应变时，大量位错及相变集中在裂纹右侧，从而阻碍右侧裂纹开裂，并且氢原子的引入也会阻碍FCC相和HCP相向BCC相的转变。研究可为深入探索管线钢氢致开裂行为的微观演化机理提供理论参考。

高强钢丝蚀坑尺寸对应力集中效应的影响

吴梦雪, 尹力, 唐德发

2021, 43(6): 62-70. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.10.22.01

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斜拉桥拉索钢丝的力学性能对腐蚀极为敏感，腐蚀使钢丝表面产生的蚀坑会导致应力集中，削弱钢丝局部的疲劳抵抗能力，从而吸引疲劳裂纹从这里成核，这通常是斜拉桥拉索承载力和使用寿命降低的直接原因。为研究钢丝蚀坑尺寸的影响，基于数值模拟的方法，建立三维蚀坑模型来探讨蚀坑的长、宽、深对应力集中的影响。采用ANSYS建立高强钢丝的有限元实体模型，基于蚀坑的不同尺寸比例，即蚀坑深宽比、长宽比，模拟了深窄形和开放形蚀坑。通过有限元软件计算所得数据拟合出蚀坑尺寸因素与应力集中系数的曲线，根据所得曲线，拟合出蚀坑处应力集中系数随不同尺寸比变化的近似计算公式。基于蚀坑的应力分布图和应力集中系数随尺寸比的变化规律，探讨了蚀坑的长、宽、深对应力集中效应以及蚀坑处应力分布的影响，并横向比较了3个尺寸因素对应力集中效应的影响程度，结果表明，高强钢丝应力集中系数会随蚀坑深宽比或宽深比的增加而增加，而随蚀坑长度的增加而减小。此外，蚀坑长度的变化对高强钢丝应力集中系数的影响最为显著，蚀坑深度次之，而蚀坑宽度的影响最弱。

滑坡下成品油管道力学响应研究

蒋宏业, 兰旭彬, 王金荣, 胡海洋, 王涛

2021, 43(6): 71-83. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.12.04.02

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针对于管道横穿滑坡体存在的潜在危害，基于光滑粒子流体动力学与有限元耦合算法（SPH-FEM）构建土-管-油完全耦合模型，综合考虑材料、几何及接触非线性，分析土-管-油作用机制，并探讨滑坡体位移、埋深及径厚比等主要因素对管道力学行为的影响。研究表明，相比于简化为内压的油管（存在内压的空管），当考虑管内成品油存在时，均存在滑坡作用下管道典型的损伤行为，但在满管输送工况下，管内成品油的作用由滑坡初始时刻的“抗变”转变为“助变”，且对管道位移形变产生更大的影响，与简化空管相比，其位移增加了10.63%（应力增加了4.96%）；随滑坡体位移、滑坡规模的增大及埋深的减小（对于敷设于滑坡中部的管道），会产生更大位移及塑性形变区域；对于穿越滑坡区的管道，可适量增加壁厚以增强管道极限承载能力。研究所得成果可为保障管道安全运行及滑坡灾害下管道防护给予理论指导与技术支持。

大型厂站模块陆地运输易损性分析

李虎, 王传平, 刘涛, 兰旭彬, 库尔班艾力·吐拉甫江, 刘鑫瑞

2021, 43(6): 84-93. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.05.04.01

摘要 ( 115 )

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大型厂站模块的陆地运输作为建造过程中的重要环节，其整体结构的完好，决定着现场能否实现顺利投产。基于此，本文针对运输过程中发生的紧急制动等多种工况，利用ANSYS模拟软件中mass单元，建立刚性耦合，实现模块内构件的简化，分析运输过程中形变情况；并将模块重量与加速度进行组合，兼顾结构破坏结果及运输中的损伤积累，获取不同重量下发生不同损伤状态时的概率曲线。结果表明，在紧急制动和加速过弯中加速度分别为a 6 24 m/s²和a 6 3 m/s²时，模块形变由其重量产生的惯性力主导，且随着加速度增大，上部横梁出现较大形变；运输过程保持匀速（匀加、减速）状态及对称的捆绑约束，可避免加速度变化而产生较大形变；不同工况下，模块损伤概率曲线走势基本相同，且随着重量和加速度的增大，发生损坏的概率逐渐增加，此外，在相同条件下，加速过弯更易致使模块损坏。

MWCNT/EP膜片的力-电特性和无线应变传感器

徐强, 袁卫锋

2021, 43(6): 94-101. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.09.29.03

摘要 ( 124 )

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将多壁碳纳米管（MWCNT）添加到环氧树脂（EP）中，其随机分布会形成一个复杂的导电网络。由于MWCNT在EP基体中的形状各异，个体或曲或直，相互之间或分离或交叉，使得MWCNT/EP纳米复合材料具备了电感、电阻和电容的特性。本研究提出了MWCNT/EP纳米复合材料的RLC内部等效电路，测试了0.6 wt.% MWCNT/EP纳米复合材料薄膜对电磁信号的响应。研究发现，MWCNT/EP纳米复合材料薄膜可在特定频率的电磁波激励下产生谐振，且谐振频率随着纳米复合材料的应变发生偏移，从而证明了利用MWCNT/EP纳米复合材料制备无线应变传感器的可行性。通过对MWCNT/EP纳米复合材料薄膜的力-电特性实验和理论分析，提出了开发标签式射频应变传感器的思路。

高低刃脚异形钢围堰水力作用数值研究

唐煜, 杨松, 胡攀, 景聪

2021, 43(6): 102-110. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.10.12.01

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建造桥梁深水桥墩多采用围堰施工，作用于围堰的水荷载是控制围堰结构设计及其下沉施工安全性和稳定性的关键因素，当前设计规范对围堰水力作用的考虑十分粗略。为探明某桥墩高低刃脚异形钢围堰施工过程中的水荷载特征，采用计算流体动力学方法分析围堰绕流流场，基于河道横断面地形资料足尺构建三维流体域，运用重叠网格技术高效建模模拟钢围堰下沉过程。研究结果表明，围堰两侧存在局部流动加速且呈不对称分布，围堰深水侧水流速度相对更大，围堰下方下游侧流速随河流深度增加呈降低趋势；围堰外表面压强除迎流侧为正压外，其余大部分均为负压，各区域负压随着下沉深度增加而逐步增大；下沉初期绕流场受围堰及护筒双重影响，随着围堰逐渐下沉至河床底，护筒影响逐步消失；流场各区域湍流强度随着下沉深度的增加整体呈现出先增大后减小的变化规律，最终最大湍流强度区域稳定于堰尾。围堰阻力系数及侧向力系数几乎不受来流流速影响，进一步验证了其无量纲性；阻力及侧向力随来流流速增大而增大；阻力随入水深度增大而增大，侧向力也整体表现出类似规律，但在入水深度8 m处受围堰异形区段三维流动效应影响，出现侧向力局部极小值的反常现象。

B型套筒角焊缝力学性能模拟实验

成志强, 胡聪, 段金伟, 吕志伟, 杨涛

2021, 43(6): 111-118. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.10.15.03

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X80钢管道的环焊缝缺陷一般采用B型套筒补强的方法。为了进行B型套筒角焊缝力学性能模拟实验，并探究超声冲击对其力学性能的影响，设计多组X80钢材质的品字形角焊缝试件，用以模拟补强管道的拉伸、弯曲、低周疲劳工况。采用万能实验机和疲劳实验机，测得超声冲击处理前后试件的最大拉伸力、最大弯曲载荷和拉伸力-循环次数曲线。实验结果表明，超声冲击处理角焊缝，对B型套筒结构的抗拉强度、弯曲强度、疲劳强度基本没有影响；在管道环焊缝完全开裂的极端情况下，B型套筒角焊缝能承受的极限弯矩约为管道母材的69%。实验结果可为确定B型套筒的适用条件提供基础数据。

基于负刚度原理的低刚度及间隙模拟技术研究

徐钦炜, 王斐

2021, 43(6): 119-125. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.09.10.02

摘要 ( 149 )

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针对颤振专业的相关地面试验和风洞试验中支持系统低刚度以及间隙非线性模拟困难的问题，开展了低刚度及间隙模拟技术的研究。研究中通过分析正负刚度并联支持系统的力学原理，获取了系统的刚度表达式以及在平衡位置处的零刚度条件。据此设计了一种正负刚度并联系统，并开展相关试验。试验表明，该系统刚度呈非线性，并且与理论分析结果吻合。在此基础上，讨论了利用该系统模拟飞行器翼面间隙的可能性，设计了一种基于正负刚度并联机构间隙模拟装置，并开展相关试验。试验结果表明，该间隙模拟装置不仅可以较好地模拟间隙，还可以通过调整相关参数调整间隙的大小。通过此项研究，探索了一种新型的、可应用于各类飞机或颤振风洞模型的低刚度以及刚度非线性支持系统模拟技术，具有良好的工程适用性和应用价值。

螺栓连接大变形梁非线性振动特性的实验研究

张珂, 张毅雄, 冯志鹏, 黄旋, 陈果

2021, 43(6): 126-133. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.09.27.01

摘要 ( 148 )

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柔性机械臂、大型可展开天线等机械结构的动作精度受运动过程中大变形几何非线性和连接处接触非线性的影响十分显著。以含螺栓连接结构的大变形梁作为研究对象，针对动力学建模和振动特性开展了实验研究，通过数值计算验证了实验发现的非线性振动特性。搭建了含螺栓连接柔性大变形梁的实验台架，开展了敲击和正弦激振的实验测试。实验结果表明，螺栓连接的柔性梁较连续梁的（无螺栓连接）模态频率降低，阻尼增加，反映出随着激励能量增大，模态频率降低的非线性模态特征。改变螺栓连接位置会显著影响结构的模态频率，其变化规律可由求解线性矩阵特征值定性反映。

X80管道凹痕缺陷失效准则对比分析

伍颖, 田中旭, 李林涯

2021, 43(6): 134-142. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.10.22.06

摘要 ( 190 )

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为了提高油气管道凹痕缺陷安全评价的准确性，将金属材料的韧性失效准则应用到管道凹痕的损伤评价中。以X80管道凹痕为例，采用有限元法计算不同工况下3种失效准则的管道损伤量并作对比分析。研究发现，管道损伤量随凹痕深度的增加而增加；当凹痕深度大于6%管道外径时，管道损伤量的增长速率减小。其中，Oyane韧性断裂准则计算出的损伤量最大，临界空穴扩张比判据理论次之，而X-W损伤失效准则计算的损伤量最小。此外，通过研究凹痕缺陷的类型对损伤量的影响发现，Oyane韧性断裂准则能更好地反映管道凹痕区域的应力集中。研究结果表明，Oyane韧性断裂准则更适合用于深度较大以及不同种类的管道凹痕缺陷的评估。为进一步研究韧性失效准则在管道凹痕评价中的应用提供参考。

反应堆堆内构件流体激振力的数值模型研究

冯志鹏, 黄旋, 刘帅, 沈平川, 蔡逢春

2021, 43(6): 143-151. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.09.09.05

摘要 ( 171 )

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针对反应堆堆内构件流致振动分析评价中如何合理获取流体激振力的关键技术难题，开展了典型反应堆堆内构件三维流场分析的数值模型研究。研究基于计算流体动力学方法，首先，根据反应堆堆内构件的结构特点和运行工况参数，将实际结构的关键部件、物理边界提取并做适当简化，在合理降低计算规模的同时，又充分保留其流场特征；其次，综合考虑计算资源和计算效率，采用结构网格和非结构网格相结合的混合网格划分方式以及分区化的网格尺寸策略，将流场十分复杂但并不关注其细节的堆芯段采用多孔介质模拟，使划分的网格能够捕捉流场特征，进而建立了适用于工程的三维流场分析模型，并对预测结果较好的3种湍流模型进行了对比研究。获得了反应堆堆内构件的三维流线和压力分布特征、典型测点压力脉动的时程与功率谱密度（PSD）特性、3种湍流模型对反应堆堆内构件流体激振力的预测情况、作用于吊篮表面的流体激振力特性。结果表明，大涡模拟（LES）模型可以较好地预测反应堆堆内构件的流体激振力，同时又具有一定的保守性，作用在反应堆堆内构件的流体激振力符合宽带随机性，可为反应堆堆内构件流致振动分析评价提供关键参数和输入载荷。

氢冷器回路调节阀开闭过程流场及噪声特性

张宇, 何超, 袁少波

2021, 43(6): 152-161. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.09.09.04

摘要 ( 128 )

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为研究某核电站常规岛氢冷器回路调节阀在关闭和开启过程中的流场特性及引发的水力噪声特性，使用计算流体力学方法捕捉流场中的流动细节。通过六面体和四面体混合网格对管道和调节阀流体域进行离散，采用压力基求解器结合半隐格式求解连续性方程和动量守恒方程（N-S方程）得到压力和速度场，使用标准k-ε湍流模型对N-S方程进行封闭。阀门开闭过程由并行化用户自定义函数和动网格方法进行控制，噪声特性通过声学类比模型获得。结果表明，在调节阀的运动过程中，其内部流场具有周期性，调节阀流场水力噪声类型为典型的宽频噪声，且内部噪声水平高于调节阀下游区域约8%；调节阀整体噪声水平随开度的降低逐渐升高，且阀门内外的噪声水平差距逐渐增大。

基于虚拟质量的飞机颤振快速分析方法

王斐, 冉玉国, 李秋彦

2021, 43(6): 162-168. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.09.10.01

摘要 ( 166 )

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针对研制初期，飞机结构设计参数存在严重不确定性，颤振设计工作难以快速有效推进的问题，开展了方案设计阶段飞机颤振快速分析方法研究。采用虚拟质量法，通过在原结构一定位置施加虚拟质量，建立可覆盖局部结构参数变化的统一模态振型，然后将此虚拟质量从质量矩阵中移除，以防止影响原结构的动力学特性，并采用虚拟质量模态振型对不同参数下的质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵以及气动力矩阵进行广义化，建立虚拟质量模态空间下的颤振方程，并采用g法求解，得到不同参数下的飞机颤振速度。建立了一种飞机颤振快速分析方法，在面对大量参数开展敏感性研究分析时，能有效减少模态分析次数，提高飞机方案设计阶段分析效率。通过算例对比分析可知，该方法计算精度与传统方法基本一致，满足工程需求。

高速铁路车轮的磨损与疲劳研究

朱振宇, 王清远, 戴光泽, 朱一林

2021, 43(6): 169-182. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.10.23.04

摘要 ( 253 )

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近20年来，高速铁路得到了日新月异的发展，然而，对于高速铁路的关键性行走部件车轮，由于其服役环境是开放性的，并且伴随不断增加的车速及轴重，给车轮带来更加严峻和复杂的损伤。从轮轨接触问题出发，综述了高速铁路车轮主要损伤行为（磨损、疲劳）的现象及特点。由于轮轨接触面开放性的机械热交换作用而导致的车轮表面及近表面结构的热弹性不稳定性，是造成磨损的根本性原因；然而，与磨损缓慢的损伤过程不同，由材料成分和服役过程中机械载荷引起的应力大小和方向上的反复变化，诱发了疲劳源的萌生与裂纹扩展，且形式多样、破坏性更大。通过运用材料的塑性流变特性对车轮近表面的热弹性和内部织构的分析，归纳、总结了与磨损、疲劳等力学性能劣化相关的车轮材料组织、结构的响应特征，为车轮成型设计与服役安全评估提供了理论支撑。

风力发电机定子振动测试及响应分析

李源, 曹国豪, 马武福, 梁臣, 胡鑫

2021, 43(6): 183-190. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.10.29.02

摘要 ( 212 )

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为了解决大型风力发电机组的振动和噪声问题，以某直驱型风力发电机为研究对象，使用加速度传感器对发电机定子在运行状态下的轴向加速度进行了测试。随后利用有限元软件建立等效模型，进行模态分析和响应分析，得到发电机定子的固有频率、振型和共振频率值，并将有限元仿真结果与测试结果进行分析。实测结果表明，在运行过程中，发电机定子在6点钟方向的轴向加速度远大于9点钟方向的轴向加速度，并且轴向加速度在发电机转速为9.5 r/min时达到峰值，模拟结果表明，发电机定子的响应频率为23 Hz，该频率为电机轴向加速度最大值相对应基频的3倍，并且在该频率下，发电机定子6点钟和9点钟方向的位移比值与实测加速度比值接近。该研究可为风力发电机的实际运行、振动测试和仿真模拟提供参考。

基于多米诺的橇装天然气处理厂事故后果研究

刘明明, 张洪杰, 朱琳, 李文倩, 郑子龙

2021, 43(6): 191-200. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.05.12.07

摘要 ( 124 )

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针对橇装设备的紧密性导致某一设备失效后引起的事故后果十分严重的情况，从橇装化处理厂出发，首先根据RBI公式计算出处理厂内各个橇装设备的失效概率，以失效概率最大的设备为失效设备进行爆炸模拟，然后根据Probit法计算周围设备的失效概率，得出初始事故（一次事故）的事故后果；再对失效概率为100%的设备进行二次爆炸模拟，再根据改进的Probit法计算周围设备的失效概率，得出二次事故的事故后果；最后比较一次事故与二次事故的后果严重程度。结果表明，橇装化处理厂一次事故的最大影响半径是49.5 m，二次事故最大影响半径扩大到161.2 m，而且还有发生三次事故的可能性；设备发生一次事故和二次事故后作业区的人员受伤概率都为100%，有关部门要对作业区加强防护。

窄安全密度窗口重力置换漏喷函数研究

王存新, 许佳欣, 李勇, 李皋, 肖东

2021, 43(6): 201-208. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2020.10.31.01

摘要 ( 147 )

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由于重力置换的原因，钻遇裂缝性地层时，井下经常发生漏喷同存，造成井下复杂情况，增大井控难度，损害地层，影响生产。建立了重力置换数学模型，并基于此形成了高压含气层窄安全密度窗口重力置换漏喷函数，利用地层-井筒耦合流动可视化实验装置对漏喷函数进行了验证。实验结果表明，建立的漏喷函数的计算结果与实验数据吻合度较高。当钻遇裂缝性地层时，无论是采用欠平衡钻井、平衡钻井工艺，还是过平衡钻井工艺，均无法避免重力置换现象的发生，但是将井筒压力维持在近平衡（微过）状态，能够显著降低重力置换现象的严重程度。研究成果对研究钻遇裂缝性地层时的井底复杂的物质交换规律及井筒压力的安全控制具有重要的指导意义。

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2021, 43(6): 209-220.

摘要 ( 74 )

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