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混凝土水铣破碎的数值模拟与实验研究
| 论文题名： | 混凝土水铣破碎的数值模拟与实验研究 |
| 关键词： | 混凝土;水铣破碎;射流冲击;细观损伤;有限元模拟 |
| 摘要： | 在载荷、风化、温差等因素的影响下,道路、桥梁、隧道、大坝及各类建筑的混凝土结构表层,通常出现强度降低、裂纹、塌落等现象,需要保持原有的框架和基层,清除损坏表层重新修复。水铣是近年来国际上快速发展起来的一种高压水射流混凝土破碎技术。相对传统机械破碎方式,水铣破碎具有高效、安全、环保等显著优势,但国内外对其作用机理和性能规律研究较少。 从理论分析、数值模拟、实验分析等方面,对混凝土水铣作用机理和性能规律进行了较为系统地研究。 (1)应用岩石破碎学、断裂损伤、细观损伤、混凝土结构学等理论,结合混凝土水铣作用的特点,从射流冲击破碎和水楔破碎作用两个方面对混凝土水铣作用机理,进行了分析与研究。结果表明,水楔破碎起主要作用,当水流静压作用下产生的应力因子大于混凝土的断裂韧度,混凝土表面的宏观裂纹即发生失稳扩张,扩张的裂纹贯通后,混凝土被成块剥落下来。 (2)应用ANSYS软件,建立了宏观开裂和细观损伤有限元分析模型,对宏观裂纹的开裂过程和射流冲击破碎混凝土的动态作用进行数值模拟研究。结果表明,压力是影响混凝土水铣破碎的主要因素,只有泵压超过324Mpa,混凝土才能被破碎,破碎深度随着压力的增大而迅速增大,与作用机理分析结果吻合。 (3)利用高压水射流实验台,进行了混凝土水铣实验研究。结果表明,横移速度、靶距、泵压、给进次数等水力参数对混凝土破碎效果都有影响,泵压对其影响效果最显著,当泵压超过门限压力后,破碎深度h随着泵压P0的升高而呈明显的线性升高的关系。 研究结果揭示了混凝土水铣中的射流冲击和水楔效应两种主要作用机理,明确泵压、流量主要影响因素的作用,建立了混凝土水铣设备设计的初步应用理论基础。 |
| 作者： | 杜晓琳 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 杨林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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