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排水用PVC轴向中空壁管力学性能及结构优化分析
1
作者
唐鹏飞
胡少伟
+3 位作者
刘国安
叶宇霄
潘福渠
侯兆光
《工程科学与技术》
北大核心
2025年第3期192-200,共9页
轴向中空壁管具有节省材料、轻便易施工、成本低等众多优点,对其进行结构创新可进一步提高其优势。基于外压、内压、抗冲击和埋地模型试验及仿真分析,分析拱形孔轴向中空壁PVC管的基本受力特性,再通过有限元对不同孔形的结构壁管和实壁...
轴向中空壁管具有节省材料、轻便易施工、成本低等众多优点,对其进行结构创新可进一步提高其优势。基于外压、内压、抗冲击和埋地模型试验及仿真分析,分析拱形孔轴向中空壁PVC管的基本受力特性,再通过有限元对不同孔形的结构壁管和实壁管进行对比分析,研究结构壁孔形的影响机制,最后分析管壁布局形式对管道刚度和强度性能的影响。结果表明:随着变形的增大,实壁管外压承载力与结构壁管的比值逐渐增大,说明结构壁管刚度退化较快;外压、内压、抗冲击和埋地力学性能均表明管壁的孔形具有圆形孔>拱形孔>矩形孔的效果;圆孔中空壁管截面惯性矩相对较大,抗变形能力在中空壁管中最高;孔心偏内可提高刚度;由于轴向中空壁管的特殊受力形式,圆孔中空壁管的孔角弧长增加有效壁厚,且减少应力集中,因此荷载作用下应力相对较低。最后得出,轴向中空壁从结构上来说宜优先选择圆孔结构,根据不同的主导工况选择孔数量和孔心偏心距可进一步提高结构性能。本研究可为中空结构壁管的结构设计提供技术支撑,发挥结构壁管道的优势,增加排水管道的种类。
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关键词
轴向中空壁管
PVC
力学性能
管壁布局
结构优化
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职称材料
新型排水用轴向中空壁聚氯乙烯埋地管力学性能试验及数值分析
2
作者
唐鹏飞
胡少伟
+3 位作者
潘福渠
叶宇霄
侯兆光
何宗院
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期1509-1522,共14页
为了研究埋地轴向中空壁塑料排水管的变形与力学响应特性,以便充分利用材料与结构性能,基于模型箱试验,获得埋地管道受到土荷载、地面荷载和管土相互作用下管道及其管周土体的力学及其变形特性;基于ABAQUS有限元分析管截面在埋地外压、...
为了研究埋地轴向中空壁塑料排水管的变形与力学响应特性,以便充分利用材料与结构性能,基于模型箱试验,获得埋地管道受到土荷载、地面荷载和管土相互作用下管道及其管周土体的力学及其变形特性;基于ABAQUS有限元分析管截面在埋地外压、排水内压及两者组合作用下的应力和变形特性,建立管道的基本力学参数在砂箱试验与真实埋地条件下的换算关系,提出边界效应修正计算公式。研究结果表明:土柱法+分布角法适用于计算地面静荷载作用下埋地结构壁管道的管顶竖向压力,荷载扩散角宜取30°~35°;在地面静荷载作用下,管道径向变形计算方法中Spangler-Iowa公式偏保守,AWWA M23规范计算结果与试验结果较吻合,而考虑准永久值系数会导致变形计算结果偏小;在埋土外压作用下,管腰位置内壁易发生受压破坏;排水时,管顶位置内壁易发生受拉破坏;内外壁起主要承载作用,受力较大;中间筋主要起连接作用,受力时应力以中性轴为零点向两侧呈梯度增加;本文提出的边界效应修正计算公式是准确可行的。研究成果可为轴向中空壁塑料管等柔性埋地管道的结构设计、力学和损伤失效分析提供参考。
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关键词
轴向中空壁塑料管
砂箱埋地试验
力学性能
有限元分析
边界效应
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职称材料
气流与温度对压电陶瓷正压电效应影响
3
作者
宋海晨
侯兆光
焦志阳
《大学物理实验》
2017年第1期18-20,共3页
研究了周围温度与气流垂直于压电陶瓷对压电陶瓷的正压电效应的影响。
关键词
正压电效应
压电常数
温度
气流
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职称材料
题名
排水用PVC轴向中空壁管力学性能及结构优化分析
1
作者
唐鹏飞
胡少伟
刘国安
叶宇霄
潘福渠
侯兆光
机构
广西大学土木建筑工程学院
郑州大学黄河实验室
山东东信塑胶科技有限公司
出处
《工程科学与技术》
北大核心
2025年第3期192-200,共9页
基金
国家自然科学基金重点项目(52130901)
重庆市自然科学基金创新群体科学基金项目(cstc2020jcyj-cxttX0003)
泰山产业领军人才工程专项经费资助(tsex202306104)。
文摘
轴向中空壁管具有节省材料、轻便易施工、成本低等众多优点,对其进行结构创新可进一步提高其优势。基于外压、内压、抗冲击和埋地模型试验及仿真分析,分析拱形孔轴向中空壁PVC管的基本受力特性,再通过有限元对不同孔形的结构壁管和实壁管进行对比分析,研究结构壁孔形的影响机制,最后分析管壁布局形式对管道刚度和强度性能的影响。结果表明:随着变形的增大,实壁管外压承载力与结构壁管的比值逐渐增大,说明结构壁管刚度退化较快;外压、内压、抗冲击和埋地力学性能均表明管壁的孔形具有圆形孔>拱形孔>矩形孔的效果;圆孔中空壁管截面惯性矩相对较大,抗变形能力在中空壁管中最高;孔心偏内可提高刚度;由于轴向中空壁管的特殊受力形式,圆孔中空壁管的孔角弧长增加有效壁厚,且减少应力集中,因此荷载作用下应力相对较低。最后得出,轴向中空壁从结构上来说宜优先选择圆孔结构,根据不同的主导工况选择孔数量和孔心偏心距可进一步提高结构性能。本研究可为中空结构壁管的结构设计提供技术支撑,发挥结构壁管道的优势,增加排水管道的种类。
关键词
轴向中空壁管
PVC
力学性能
管壁布局
结构优化
Keywords
axial hollow-wall pipe
PVC
mechanical properties
pipe wall layout
structure optimization
分类号
TV35 [水利工程—水工结构工程]
TU992.2 [建筑科学—市政工程]
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职称材料
题名
新型排水用轴向中空壁聚氯乙烯埋地管力学性能试验及数值分析
2
作者
唐鹏飞
胡少伟
潘福渠
叶宇霄
侯兆光
何宗院
机构
广西大学土木建筑工程学院
郑州大学黄河实验室
山东东信塑胶科技有限公司
出处
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期1509-1522,共14页
基金
国家自然科学基金资助项目(52130901)
重庆市自然科学基金创新群体科学基金资助项目(cstc2020jcyj-cxttX0003)
泰山产业领军人才工程项目(tscx202306104)。
文摘
为了研究埋地轴向中空壁塑料排水管的变形与力学响应特性,以便充分利用材料与结构性能,基于模型箱试验,获得埋地管道受到土荷载、地面荷载和管土相互作用下管道及其管周土体的力学及其变形特性;基于ABAQUS有限元分析管截面在埋地外压、排水内压及两者组合作用下的应力和变形特性,建立管道的基本力学参数在砂箱试验与真实埋地条件下的换算关系,提出边界效应修正计算公式。研究结果表明:土柱法+分布角法适用于计算地面静荷载作用下埋地结构壁管道的管顶竖向压力,荷载扩散角宜取30°~35°;在地面静荷载作用下,管道径向变形计算方法中Spangler-Iowa公式偏保守,AWWA M23规范计算结果与试验结果较吻合,而考虑准永久值系数会导致变形计算结果偏小;在埋土外压作用下,管腰位置内壁易发生受压破坏;排水时,管顶位置内壁易发生受拉破坏;内外壁起主要承载作用,受力较大;中间筋主要起连接作用,受力时应力以中性轴为零点向两侧呈梯度增加;本文提出的边界效应修正计算公式是准确可行的。研究成果可为轴向中空壁塑料管等柔性埋地管道的结构设计、力学和损伤失效分析提供参考。
关键词
轴向中空壁塑料管
砂箱埋地试验
力学性能
有限元分析
边界效应
Keywords
axial hollow-wall plastic pipes
sand-box buried ground test
mechanical properties
finite element analysis
boundary effect
分类号
TU990.3 [建筑科学—市政工程]
TV311 [水利工程—水工结构工程]
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职称材料
题名
气流与温度对压电陶瓷正压电效应影响
3
作者
宋海晨
侯兆光
焦志阳
机构
中国石油大学(华东)
出处
《大学物理实验》
2017年第1期18-20,共3页
文摘
研究了周围温度与气流垂直于压电陶瓷对压电陶瓷的正压电效应的影响。
关键词
正压电效应
压电常数
温度
气流
Keywords
positive piezoelectric effect
piezoelectric constant
temperature
stream
分类号
O4-34 [理学—物理]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
排水用PVC轴向中空壁管力学性能及结构优化分析
唐鹏飞
胡少伟
刘国安
叶宇霄
潘福渠
侯兆光
《工程科学与技术》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
新型排水用轴向中空壁聚氯乙烯埋地管力学性能试验及数值分析
唐鹏飞
胡少伟
潘福渠
叶宇霄
侯兆光
何宗院
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
气流与温度对压电陶瓷正压电效应影响
宋海晨
侯兆光
焦志阳
《大学物理实验》
2017
0
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职称材料
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