低速側(cè)向撞擊下充壓管道的動力響應(yīng)與失效機(jī)理研究

本課題立足低速撞擊（小于15m/s）,通過動、靜力實(shí)驗(yàn)、三維有限元模擬和理論推導(dǎo)系統(tǒng)研究了充壓管道沖擊動力行為和失效機(jī)理。 管道正向撞擊實(shí)驗(yàn)考察因素涵蓋介質(zhì)類型、充壓水平、撞擊體形狀、撞擊位置，首次清楚揭示了介質(zhì)質(zhì)量和充壓水平共同主導(dǎo)管道動力行為的機(jī)理，并明確對于低速撞擊問題，相比介質(zhì)質(zhì)量，充壓水平起首要主導(dǎo)作用?？缰泻?/4跨處發(fā)生撞擊將引起管道首先在撞擊區(qū)產(chǎn)生局部變形，隨之管段發(fā)生整體彎曲變形，因塑性耗能區(qū)域增大導(dǎo)致失效能量提高；根部位置承受撞擊將引起管道脆性剪切破壞，其對應(yīng)失效能量最小。內(nèi)充壓力介質(zhì)因可有效阻止撞擊區(qū)域局部變形開展，導(dǎo)致管道整體變形比份增大，促使失效模式由撞擊區(qū)域向管道根部轉(zhuǎn)移。內(nèi)壓的升高較小程度上影響管道最終塑性變形，卻顯著改變局部變形與整體變形比值，從而導(dǎo)致管道失效能量的極大降低。刀形撞擊體因與管道接觸面積較半圓形和楔形小，塑性耗能區(qū)域過于集中從而導(dǎo)致失效能量最小。 斜向撞擊下，管道將經(jīng)歷撞擊瞬時局部變形，隨之撞擊體與管道摩擦滑移以及全管段整體彎曲變形耦合過程。摩擦滑移的存在將導(dǎo)致管道截面扁平化范圍較正向撞擊局部變形區(qū)域加大，從而產(chǎn)生更大的塑性耗能能力，導(dǎo)致管道失效能量高于正向撞擊工況。內(nèi)充壓力介質(zhì)的存在將顯著降低撞擊體與管道的摩擦滑移距離，導(dǎo)致失效能量降低。 選用水、空氣和干沙為內(nèi)充介質(zhì)進(jìn)行的四點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)表明，薄壁管道將在加載前期經(jīng)歷截面扁平化，后期在某個截面集中發(fā)展塑性，形成“結(jié)節(jié)”，整體彎曲行為呈現(xiàn)明顯的前期彈性-中期塑性強(qiáng)化-后期軟化特點(diǎn)。內(nèi)充介質(zhì)和壓力水平可以顯著提高管道的臨界曲率和彎矩，其提升程度取決于介質(zhì)性質(zhì)和壓力水平。 基于ABAQUS程序，應(yīng)用其自帶的Surface based Fluid Cavity功能模擬管道內(nèi)充介質(zhì)和壓力水準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)對充壓管道動力響應(yīng)行為的精細(xì)模擬?；诠艿雷冃魏髽?gòu)型，并考慮內(nèi)壓和介質(zhì)質(zhì)量影響，采用實(shí)驗(yàn)測量的彎矩-曲率關(guān)系描述管道彎曲行為，本課題推導(dǎo)了基于線元的管道大變形運(yùn)動方程，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用簡單梁單元進(jìn)行充壓管道動力行為的模擬。 本項(xiàng)目所開展的實(shí)驗(yàn)研究成果清晰、明確地回答了諸如介質(zhì)壓力，撞擊形狀、位置、角度等因素影響充壓管道沖擊動力行為的機(jī)理；基于有限元軟件的數(shù)值模擬為高效分析管道響應(yīng)提供了行之有效的路徑；理論推導(dǎo)的基于梁單元的分析方法為建立簡化、可靠的管道安全性設(shè)計、評價理論提供了新思路。

偶然事件造成的撞擊加載通常會造成充壓管道失效，從而引起災(zāi)難性后果。管道抗撞技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展迫切需要對其可能承受的復(fù)雜撞擊工況以及具有普遍代表意義的響應(yīng)模式進(jìn)行深入研究。本項(xiàng)目擬采用系統(tǒng)試驗(yàn)、數(shù)值模擬、理論推導(dǎo)手段針對充壓管道低速撞擊行為開展研究。首先，針對撞擊角度、位置發(fā)生改變的工況進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)，通過解析管道變形、內(nèi)壓等變量的瞬態(tài)發(fā)展過程，探明撞擊參數(shù)與響應(yīng)模式之間的連接關(guān)系和相互作用機(jī)理。然后，基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)和有限元參數(shù)分析，總結(jié)、歸納管道在撞擊過程中內(nèi)力、變形、能量等參數(shù)的分布特征和演變規(guī)律，揭示對應(yīng)不同撞擊工況的管道響應(yīng)模式和失效機(jī)理。最后，針對高壓管道整體變形特點(diǎn)，基于大變形動力學(xué)控制方程，發(fā)展考慮液固耦合效應(yīng)并適用于管道分析的簡化梁模型計算方法。本項(xiàng)目的研究成果將為全面、清晰的認(rèn)識充壓管道撞擊行為提供試驗(yàn)和理論依據(jù)，同時也將為建立高效的管道安全性設(shè)計、評價理論提供新思路。

本書詳細(xì)介紹了作者取得的關(guān)于強(qiáng)震動作用下順傾和反傾巖質(zhì)邊坡動力響應(yīng)與破壞機(jī)理的研究成果。

具體內(nèi)容包括：①研究了地震動輸入方式、地震動參數(shù)對順傾和反傾巖質(zhì)邊坡表面加速度放大效應(yīng)的影響，揭示了相應(yīng)的地震響應(yīng)影響特征及規(guī)律；②研究了軟弱夾層物理力學(xué)參數(shù)、坡體結(jié)構(gòu)對順傾和反傾巖質(zhì)邊坡表面加速度放大效應(yīng)的影響，揭示了相應(yīng)的地震響應(yīng)特征及規(guī)律；③研究了軟弱夾層厚度、傾角和位置、坡高、坡角對順傾和反傾巖質(zhì)邊坡破壞機(jī)理的影響，揭示了其相應(yīng)的破壞力學(xué)機(jī)制；④以汶川大地震唐家山滑坡為原型，采用巖石相似材料模擬層狀巖石的模型塊，通過逐級加載方式進(jìn)行了順傾巖質(zhì)邊坡的大型振動臺模型試驗(yàn)，分析了順傾巖質(zhì)邊坡的地震響應(yīng)特征、變形破壞機(jī)理和現(xiàn)象，此外通過逐級加載方式進(jìn)行了反傾巖質(zhì)邊坡的大型振動臺模型試驗(yàn)，分析了反傾巖質(zhì)邊坡的地震響應(yīng)特征。

《土壤分離過程對植被恢復(fù)的響應(yīng)與機(jī)理》以重大生態(tài)建設(shè)工程驅(qū)動的植被恢復(fù)為背景，以土壤分離過程對植被恢復(fù)的響應(yīng)為核心，在大量野外調(diào)查、定位監(jiān)測和室內(nèi)控制試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)、凝練了土壤分離過程對植被恢復(fù)的響應(yīng)與機(jī)理的新研究成果。內(nèi)容涵蓋了土壤侵蝕過程及其耦合關(guān)系、植被恢復(fù)驅(qū)動的近地表特性變化對坡面徑流水動力學(xué)特性的影響、生物結(jié)皮對土壤分離過程的影響與機(jī)制、土壤侵蝕阻力對枯落物混入表土的響應(yīng)、根系系統(tǒng)對土壤分離過程的影響、近地表特性對土壤分離過程影響的相對貢獻(xiàn)。具體分析了土壤分離與泥沙輸移的耦合關(guān)系、明確近地表特性對坡面徑流水動力學(xué)特性影響的程度與機(jī)理、量化生物結(jié)皮類型與蓋度對土壤侵蝕阻力的影響、明晰枯落物與表土混合及其季節(jié)變化影響土壤分離過程的機(jī)理、建立植被根系特性與土壤侵蝕阻力間的函數(shù)關(guān)系、確定植物群落近地表特性影響土壤侵蝕阻力的相對大小。

《審計質(zhì)量的影響因素及其形成機(jī)理的博弈研究:基于制度經(jīng)濟(jì)學(xué)視角》根據(jù)實(shí)證研究結(jié)果和相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)論，提出了完善審計質(zhì)量控制機(jī)制的建議。