变形问题范文

变形问题范文（精选11篇）

变形问题 第1篇

某基坑监测过程中, 根据监测结果发现有些监测点超过了规范中规定的警戒域, 监测单位对监理单位发出了监测报警通知单。通过分析原因及采取相应的措施, 未发生工程事故, 并在后续的监测过程中, 这些监测点的位移变化趋于平缓, 达到了稳定, 保证了基坑施工的安全性, 指导了下一步的施工。

1 工程概况

本工程基坑开挖深度为8m, 地下车库一层, 整个基坑形状较规则, 呈矩形;基坑侧壁安全等级分为一级、二级;根据基坑开挖深度、地层条件和周边环境、荷载情况, 基坑围护结构采用土钉墙 (复合土钉墙) 和桩锚支护等形式。

2 地质条件

详勘地质报告揭露在基坑影响范围内的岩土层自上而下有: (1) 粉砂 (Q4col) , 黄褐色, 稍湿, 松散, 颗粒成分主要为石英、长石、云母片, 颗粒级配一般; (2) 粉质粘土 (Q4a1+p1) , 褐灰色, 可塑, 切面稍有光泽, 含黄色锈斑, 偶见小姜石; (3) 粉土 (Q4a1+p1) , 褐黄色, 稍湿, 稍密, 无光泽反应, 见青灰色斑点; (4) 粉砂 (Q4a1+p1) , 黄褐色, 饱和, 中密, 颗粒成分以石英、长石为主, 颗粒级配一般, 局部夹褐黄色粉土, 见铁锈色及浅灰色浸染斑块, 含小钙质结核; (5) 粉土 (Q4a1+p1) , 黄褐色, 饱和, 中密-实密, 颗粒成分以石英、长石为主, 颗粒级配一般, 局部夹粉土薄层; (6) 粉砂 (Q4a1+p1) , 褐黄色, 饱和, 实密, 颗粒成分以石英、长石为主, 颗粒级配一般, 局部见钙质胶结, 偶见蜗牛壳碎片。

3 监测方案

根据设计要求, 本项目的具体项目如下 (布点见布置图) : (1) 基坑坡顶水平、竖向位移, 水平位移和沉降观测点20个; (2深层水平位移, 观测点5个; (3) 锚索内力, 应力计3个; (4) 周边建筑物、道路竖向位移, 测点9个。

4 结果分析

在现场检测过程中发现, 2013年3月20日到3月25日期间, 监测到的坡顶竖向位移数据显示, 北边坡顶沉降观测点N3N4累计沉降分别达到-21.47mm、-33.13mm, 周边墙体沉降观测点A8累计沉降达到了-33.40mm;3月21日到3月23日, 坡顶沉降观测点N2、N3、N4、N5及周边墙体沉降观测点A8日沉降变化量均超出2mm/d。

由图2可知, 观测点N3、N4累计沉降量均大于30mm, 已超过《建筑基坑工程监测技术规范 (GB50497-2009) 》提供的监测控制标准的累计变化量警戒域 (见表1) ;由图2可知, 3月21日到3月23日, 观测点N2、N3、N4、N5及周边墙体沉降观测点A8日沉降变化量均大于2mm/d, 已超过监测控制标准的日沉降变化量警戒域。

5 原因分析

根据现场环境及施工情况, 可能是以下原因导致基坑发生较大的变形:

(1) 基坑进行分阶段开挖, 在此之前基坑处于开挖阶段, 上述监测时间基坑开挖到底, 尚未对基坑进行支护, 开挖过程中对基坑侧壁造成扰动。

(2) 施工现场北边墙体外侧堆积了大量的土体, 导致基坑坡顶承受较大的集中荷载。

(3) 该施工现场周围存在其他工程施工, 且相距较近。该施工现场北边墙体外是临近施工工地的主要道路, 来往施工车辆较频繁。在上述监测时间内, 相邻施工工地进行浇筑作业, 导致施工车辆较往常多, 且多属于重车, 导致基坑承受较大的动荷载。

6 结语

本文根据现场环境及施工情况分析得出了可能存在的原因, 在今后的基坑开挖中应注意避免类似的施工工况发生。再次遇到此类施工工况时, 应及时采取措施, 避免发生工程事故。

参考文献

[1]O'ROURKE T D.Ground movements caused by braced excavations[J].Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, 1981, (9) :1159–1178.

[2]朱辉, 尹正贵.基坑监测在深基坑工程中的应用[J].河南科技, 2012, 23:89.

[3]樊星国, 陆晔.浅谈基坑监测在深基坑工程中的应用[J].山西青年, 2013 (14) :217.

[4]GB50497-2009.建筑基坑工程监测技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2009.

《变形金刚》中的“变形”广告 第2篇

虽然有很多的影评人对片中植入式广告的运用褒贬不一，但无庸置疑的是，《变形金刚》中植入式广告的运用却是极为成功的。不仅没有影响到剧情的正常开展，而且一些广告元素的运用也给影片增加了很多喜剧色彩，使观众忍俊不禁。从品牌传播及植入式广告设置的角度着眼，《变形金刚》对植入式广告运用的成功不是偶然的，在其背后有着对一些传播原则的把控，这些推动了品牌与影片的融合。

一、品牌与剧情结合巧妙。考察植入式广告，首先最重要的一个方面就是品牌必须与剧情有一个很好的结合，品牌必须在合适的情境下合理的出现，从而创造一种“随风潜入夜，润物细无声”的传播效果。不考虑剧情，盲目追求品牌的曝光，不仅会造成观众强烈的反感，对剧情形成巨大的杀伤力，而且对品牌的传播来说，也是极为不利的，

在《变形金刚》中，无论是汽车、手机、购物网站，甚至儿童玩具，都是在特定的环境下出现的，其产品本身就是剧情的一部分，具有令观众接受的合理性，所以不会影响到剧情的开展，也不会造成观众的抵触。影片中有这样一个情节：男主角载着女主角在“大黄蜂”车内抱怨车太旧了，这时候这款旧的雪佛兰突然甩下两人，跑出去“变形”了一番，等再回来的时候已经是雪佛兰最新款的概念跑车了。男女主角像拍汽车广告一样奔向汽车，满脸幸福。在这个场景中，雪佛兰品牌和剧情做了一个较好的融合，在观众看来，片中的汽车一下子有了性格、脾气，更具有幽默感，做出这种改变也是在情理之中，因此也更容易接受这种广告的变形，更感到亲切。

凹印机烘干箱变形问题及预防措施 第3篇

组装中的变形问题及预防措施

在烘干箱各零部件的组装过程中，可预见的变形问题及预防措施如下。

1.下料过程中的变形问题及预防措施

为防止下料过程中烘干箱发生变形，在下料的同时还应检测下料的对角线尺寸，严格控制材料的尺寸公差。例如，活动箱内胆的内侧板一般选用不锈钢材料，而不锈钢材料的膨胀系数是普通钢板的1.5倍，导热性较差，而且其厚度通常在1.5～2mm之间，属薄板范畴，所以在采用数控等离子切割机进行切削时，内侧板会不可避免地出现波浪变形。

预防措施：首先必须去除每块切削好的板材周边的氧化膜与毛刺，然后将其放置在平台上，用板条轻拍或用木质榔头沿波浪变形部位的边缘进行分散锤击释放应力，使波浪变形得以展平。

2.通风管的变形问题及预防措施

通风管的弯曲角度一般应设计为330°～345°，对材料的要求是：平、正、准。弯曲角度通过折弯机的压弯功能实现，在压弯过程中要选择合适的模具，鉴于材料自身固有的回弹性能，压弯时的角度一般应超过预定弯曲角度8°～10°。

另外，还要保证通风管风嘴面板成型后与烘干箱面板角度的一致性。为此，在组装烘干箱内胆时可采取反变形方式，即先使通风管风嘴面板与烘干箱面板之间保持一定夹角，这样成型后在二者相连处会凹陷一定的弧度，凹陷深度与水平面的距离为2～3mm，当焊接完成后便可自动校平。

3.烘干箱外侧板制造过程中的变形问题及预防措施

一般，烘干箱外侧板的厚度为6mm，属于中厚板范畴，下料完成后首先要用角磨机或渣锤去除板材周边的毛刺与飞溅。若外侧板的变形面积不大，采用手锤敲击分散校平即可；若变形面积较大，则可利用三辊辊板机，将外侧板放置在辊板上面的衬板上，对其进行反向滚动即可。

4.内胆的变形问题及预防措施

在烘干箱内胆组装过程中，两侧风道与中间通风管之间连接处的风嘴会产生凸起变形。为避免这种变形问题的发生，在组装内胆时可采用对称制作方式，即先定位焊两侧风道，再连接中间通风管；焊接时将以往在风腔内侧先焊接中间侧板与通风管，然后再封闭后围板的方式，改为将内胆整体组装完成后再整体焊接的方式，且将焊缝形式改为分段对称焊接方式。

内胆风腔属于烘干箱的核心部件之一，其主要由风道、风道之间的通风管、前后面板、上下封板、进风口、圆弧板、分风板、后围板等组成。在内胆风腔的组装过程中，首先应将前后面板、风道之间的通风管与内胆和外侧板连接在一起，然后以风腔的前面板为基准，用倒装的方式进行组装，保证前面板的四个角始终与平台面相接触，再进行内侧板、上下封板及后围板的组装。组装完成后，用手锤对候补拼缝进行锤击，以此来释放焊接时产生的应力。值得注意的是，焊接时应将内胆两端支撑固定后，再进行全位置焊接。

5.烘干箱固定箱外侧板的变形问题及预防措施

烘干箱固定箱的外侧板上有许多用以安装导向辊的孔，加之板面宽度较窄（一般为150mm），因此固定箱外侧板上有孔的部位易产生挠曲变形。根据多年总结的经验，笔者认为固定箱的变形量因箱体总高度的不同而略有差异，据不完全统计：总高度为1.4m的固定箱组装完成后，其变形量大致为2.5～3mm；总高度为1.6m的固定箱组装完成后，其变形量大致为3～4mm；总高度为2.4m的固定箱组装完成后其变形量大致为5～7mm。为尽可能避免上述变形问题发生，在组装固定箱的外侧板与围板时可采用反变形方式，即在焊接之前用手锤锤击外侧板的上下边缘，使其产生一定的预反变形，预反变形量根据固定箱总高度来调整，一般为总高度的2%左右。焊接完成后焊接变形产生的内应力会使外侧板发生形变，其会与事先的预反变形相抵消，从而达到校正固定箱外侧板变形的目的。

6.外围板的变形问题与预防措施

通常情况下，烘干箱外围板的宽度为1000～2500mm，板材厚度一般为3mm。因为外围板与外侧板在宽度和厚度上存在较大的差异，所以将二者焊接在一起时，经常会因焊接速度和方式的不同而造成焊接热影响区面积大小不一，从而导致焊接应力不均匀，进而使外围板产生凹凸不平的波浪变形。

为预防上述变形问题的发生，在焊接前应将外围板放置在平台上，用手锤沿外围板的外边缘锤击（锤击区域示意图如图1），使该部位的板材沿纤维方向伸长到1～1.5mm。待外围板与外侧板焊接完成后，发生预变形的外围板因受热收缩而恢复到原始状态，这样就可缓解外围板在焊接过程中的波浪变形程度。

焊接过程中应采取的措施

烘干箱零部件组装完成后，接下来就进入了焊接工序，为提高烘干箱的焊接质量，缓解焊接应力产生的焊接变形，在选用焊接设备时应优先选用焊接热影响区窄、焊接应力小、变形较小的氩弧焊焊机来进行施焊。除此以外，笔者还提出以下措施。

（1）对烘干箱内胆进行定位焊或者点焊后，不论焊点大小如何，一律采用角磨机将焊缝打磨平整，并露出金属光泽（注意，此时要保护焊缝周边金属的表面金属氧化膜），以为焊缝的后续焊接打好基础。

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（2）焊机焊接电流的调整范围应严格控制在50～70A。注意，在焊接过程中不得随意采用大电流施焊，同时应尽可能提高焊接速度，减小焊缝热影响区面积。

（3）焊接时使用的电极应优先选用钨极，钨极直径一般为1.6～2.0mm，另外，还要将钨极端头的形状打磨成平锥状，并轻微倒钝，使其锥形面夹角为15°～30°。值得注意的一点是，为保证使用的钨极端头不受油污、锈蚀、潮湿、酸碱介质等污染，每次使用过后都要做到“随用随清理”。

（4）采用短弧焊接，焊接时钨极端头与焊件或熔池之间的距离始终保持在1～2mm范围内，且钨极不得与焊件或熔池发生直接接触，以免焊缝产生夹钨现象，破坏钨极形状，致使电弧不能稳定燃烧，直接影响焊缝的焊接质量；钨极的伸出长度应控制在3～10mm，具体长度还应视焊接位置、焊接电流及所用焊丝的粗细程度来决定；焊接位置优先选用平焊或者平角焊。

（5）焊接时，焊炬外露的钨极与焊件焊缝中心的夹角应控制在75°左右，焊件与焊丝之间的夹角应保持在15°～30°，同时还要保证钨极与焊丝之间的夹角为90°。

（6）添加焊丝时可采用两种送丝方式：①断续送丝，即间断性地向熔池内添加焊丝，但必须保证焊丝的端头始终处在氩气的保护状态下；②连续送丝，在焊接过程中不间断地添加焊丝，这个过程中焊丝的端头要始终停留在熔池及钨极电弧燃烧的前端，还必须保证焊丝端头始终不得与钨极发生直接接触，且焊丝端头始终处在氩气的保护状态下。

（7）焊接顺序：先焊接烘干箱内胆背面的焊缝，再焊接正面焊缝；采取先焊接短焊缝，后焊接长焊缝的焊接方式；焊接过程中还应使钨极始终对准焊件焊缝的中心，不得偏离或偏移；焊缝结构应对称分布。

针对烘干箱的变形问题，除了在组装和焊接过程中采取的预防措施外，笔者认为还有一些可行的技术措施能对预防变形起到一定的作用。例如，在利用数控切割机对不锈钢内侧板进行切割时，先不进行进风口的切割，待内胆组装并焊接校正完成后，再现场划线，用等离子切割机切割出进风口，这样做的好处在于：划线容易操作，在保证进风口形状的同时，还可避免变形问题；制造烘干箱外围板时，可将板材拼接处折成加强弯的结构形式，采用卷边对接或角接结构进行组焊；编制烘干箱内胆工艺时，对于内胆结构中弯曲拐点不多、烘腔比较宽的风腔，可采用整个腔道折弯拼接的方式，减少焊缝长度，以避免焊接过程因焊接应力而产生的变形问题。以上各项技术措施的实施，既可解决烘干箱的结构性问题，增加烘干箱强度，还可预防烘干箱的变形问题，帮助铆焊人员在制造类似烘干箱等铆焊件中积累有用的经验。

变形的读者-写者进程同步问题 第4篇

1 传统读者-写者问题及解决方案

1.1 传统问题内容

某共享文件, 多个读者 (只读文件进程) 和多个写者 (只写文件进程) 在某个时间段内对该文件资源异步进行读写。为避免文件数据出现丢失修改和读脏数据的情况, 对读者写者要求如下:

(1) 读-读共享, 即允许多个读者同时对文件进行读操作。

(2) 读-写互斥, 即不允许读者和写者同时对文件分别进行读写操作。

(3) 写-写互斥, 即不允许多个写者同时对文件进行写操作。

1.2 传统解决方案

解决方案和具体算法的内容, 请参考汤子瀛西安电子科技大学出版社的计算机操作系统 (修订版) P49的描述。

2 两种变形的读者-写者问题

2.1 两组不同类型写者的读者-写者问题

问题内容:

两组不同类型的多个写者共享一个文件, 要求写与写是互斥即无论是否为同一组都不能同时写操作共享文件。但如果某组中有一写者正在对文件操作时, 该的后续写具有比另外一组的后续写者优先操作权。

解决方案:

在写者优先的读者-写者问题的方案的基础上, 为两组读者分别引入整型量writer1count和writer2count, 来记录各组当前正在运行的写者进程数量. 同时要注意的是Writer1count和Writer2count是两个临界资源所以在这里还要分别引入新的互斥信号量Wc1mutext和Wc2mutext.

算法描述:

2.2 两组不同类型读者的读者-写者问题

问题内容:

两组不同类型的多个读者共享一个文件, 要求不同组中的读者不能同时读共享文件, 但同组中的读者可以同时读共享文件且每个读者在已经知有本组读者正在读文件的情况下, 可以直接进入读状态无论另一组的读者是否正在等待。

解决方案:

在读者优先的读者-写者问题的解决方案的基础上, 为两组读者分别引入全局整型量Reader1count和Reader2count, 来记录各组当前正在运行的读者进程数量. 同时要注意的是Reader1count和Reader2count是两个临界资源所以在这里还要分别引入新的互斥信号量Rc1mutext和Rc2mutext.

算法描述:

3 结论

变形的读者-写者问题也是进程同步问题中的经典实例, 其实它也是可以看作不同类型生产者与不同类型的消费者的问题.若对这类问题能熟练掌握的话, 那么对于操作系统中常见不同类进程多次访问, 且不同类的进程必须互斥访问资源的控制这类问题也就不难解决了。

参考文献

[1]汤子瀛, 哲凤屏.计算机操作系统[M].西安电子科技大学出版社, 2002.

[2]陈向群.Windows内核实验教程[M].机械工业出版社, 2002.

[3]Andrew S.Tanenbaum.现代操作系统[M].机械工业出版社, 2002.

变形缝是什么？变形缝的做法规范 第5篇

1、楼地面变形缝装置应满足图集构造详图的要求，如不能满足应做凹槽或基台，并与钢筋混凝土主体结构用膨胀螺栓固定。使用M6的膨胀螺栓埋入最小深度为40mm，使用M8的膨胀螺栓埋入最小深度为50mm。

2、在安装之前应认真检验槽口是否符合产品要求，多余部分应凿去，缺损部分应修补，过深过宽部分需直筋加固，确保槽口的平直度和坚固性。

3、安装时以变形缝中心为基点，根据所选型号，按图集要求向两侧放样，定出固定铝合金基座的位置。用同样的方法确定膨胀螺栓的位置，间距符合安装图纸要求。

4、按实际要求安装阻火带。

5、在缝隙连侧基层及止水带两边用专用基层胶黏剂涂刷，将止水带平铺贴再混凝土基层上并用相应工具压实。止水带固定后两侧与混凝土结合部位不得有气泡或开口现象。

6、根据需要嵌入橡胶条、大理石或其他材料。

7、将滑杆按设计间距布置，初步固定。

8、盖上面板，用螺栓固定。安装完毕后，变形缝装置表面盖板应与地坪纵坡、横坡保持一致。

9、将铝合金基座放入槽口，调整好设计标高，使纵坡，横坡与装饰面保持一致，用膨胀螺栓固定铝合金基座。

10、个别接缝处应注入填缝胶并刮平。

11、屋顶缝应特别注意接缝处理。特殊节点及配件由厂家专门加工。详见屋面变形缝平接示意。

12、按节点图处理两种不同型号变形装置。详见屋面变形缝与外墙连接构造。

变形问题 第6篇

采矿业是国民经济发展的基础性产业，矿山机械在矿业发展中不断发展进步。自工业革命起，矿山机械经过多年的发展，已经集成现代多种科学技术成果，形成了数字化控制、集约化模块化生产、成套全流程组装生产、高度集成的机电液一体化的系统性机械工程。通过多年的发展，矿机制造业已成为我国重型机械工业体系的重要一环，是我国工业实力和矿产开发能力的重要标志。改革开放30多年来，我国矿山机械制造业经历了引进、消化、吸收国外先进技术、合作设计和合作制造、自主设计的发展道路，特别是在实施《国务院关于加快振兴装备制造业若干意见》的推动下，矿山机械制造业基本实现了两大转变：一是产品开发由仿制型向自主创新型转变；二是经济运行由粗放型向效益型转变。市场需求在带动矿山机械制造业经济增长的同时，更促进了整个行业的技术进步，涌现了一批具有自主知识产权的重大新产品。基于矿山机械的快速发展，宁夏职业技术学院通过设计与实验攻克大型异形螺纹的精加工，满足技术与使用要求，提升行业产业的竞争力。

本文主要论述了利用TRIZ创新方法对大型薄壁盘形曲面铸钢件翻转过程中变形问题的解决。该工件直径12.5米，壁厚5厘米。由于铸件直径大、壁薄、挠度大，在翻件的过程中容易变形，造成工件的报废或者返修，严重影响着生产效率和质量。

2.系统的工作原理及主要问题

圆锥破碎机（图1）作为矿山机械的主要产品，主要包含以下3中产品：主机架（图1-1），锥体（图1-2）、调节环（图1-3）、短头/立柱（图1-4）。这4种产品中，每一种产品都有1～2处精度要求非常高的部位，比如，主机架关键部位在于主轴孔和驱动轴孔的加工，调节环和短头/立柱主要在异形螺纹的加工。

本课题主要针对大型矿机盘形件，由于其质量大、直径长，超过了公路运输的宽度限额，因此分为两半进行机械加工，分别加工好后运输到口岸，组装好再通过海上交通工具运往国外。组装时是通过螺栓实现无间隙的精密配合。

该矿机件的精密机械加工需要加工内腔外壁（图2）和内腔（图3）两面，两面的加工过程原理：毛坯件 → 振动时效 → 划线 → 找准找正 → 镗铣面钻孔 → 翻件加工另一面。要求加工精度达到0.05mm，采用数控镗铣床、通过积分编程程序控制机床加工，加工后进行测量误差不大。

加工完内腔之后进行翻件，由于配合处精度要求不超过0.05mm，因此稍微的变形将影响精密配合。由于条件限制，吊件翻转过程中很容易出现变形的现象，从而使两半铸件无法实现精密配合。目前的调运翻转是通过简单的吊车用吊带拴在吊把上进行调运翻转，翻件过程中当铸件位置达到一定的空间位置时，就会出现局部变形。

3.系统分析

针对以上问题，采用系统分析方法对系统进行全面分析。通过完备性法则分析得知，外部控制为人，系统的能量源为机械能，动力装置为电机，传动装置为吊车的吊带，执行装置为吊车的吊钩以及盘件上的吊把，最终的产品为精加工工件。通过系统完备性法则分析，可以梳理清楚该调运翻件系统的关键操作：即通过吊带带动吊钩对工件吊把进行调动和翻转。厘清系统功能，对于后续的分析解决问题提供清晰的思路。

对于该系统，进行系统组件分析，组件间的相互作用分析并建立功能模型图如下：

通过功能模型，确定有问题的组件和有问题的功能，应用功能裁剪进行创新。有问题的组件和功能：吊把对于加工件的吊运翻转导致铸件的局部变形。裁剪可以向以下两个方向考虑：1）裁剪掉吊把对于工件的吊运作用，将不会导致局部变形；2）裁剪掉翻运的功能，将不会产生这种问题。

从功能模型图中可以看出吊把和支垫物是系统中存在的较大的问题，如果剪裁掉吊把和支垫物，系统不会出现问题，那么从剪裁吊把开始。

通过以上裁剪方式可以得到方案一：裁剪掉吊把对于工件的吊运作用，用中心孔或者其他方式替代吊把的作用。

4.矛盾分析

对于该问题来说，可以通过技术矛盾（Technical Contradiction，TC）分析如下：

分析1：如果翻转工件力量大，那么可以进行铸件的翻转，实现第二个面的加工，但是翻转会造成变形； 分析2：如果翻转工件力量小，那么不会造成铸件的变形，但是不能实现铸件的翻转，从而不能实现第二个面的加工。

因此通过矛盾矩阵表以及相应的发明原理，可以得到方案二：再次分割铸件，使铸件重力足够小，而且拉力分散在整个铸件上而在翻转时不会导致变形。

对于该问题来说，可以通过物理矛盾（Engineering Contradiction，EC）分析如下：

分析1：翻转力应该大，以满足翻转要求 ；分析2：翻转力应该小， 以满足工件质量的要求。使用系统级别分离原理得到方案三：设计吊具，使工件整体受力比较大，能够满足翻转的要求；分散到铸件上每一部分的力又非常小，不至于造成铸件变形。

5.结论

综上，方案一具有效率高、适用性好、成本低的特点，可以满足精加工最终交货质量要求；方案二不具有可操作性，又难以达到顾客要求的交货质量；方案三则需要工装，虽然可以一定程度减小变形，但是需要重新设计与制作工装，增加了成本，经济性差。

所以，我们最终选择使用方案一裁剪掉吊把对于工件的吊运作用，用中心孔替代吊把的作用对工件进行调运翻转，通过分散受力，避免工件的变形，从而保证了配合面的精度要求，保障了产品质量。 责编/刘红伟

防止细长轴车削时的变形问题 第7篇

1 细长轴的普通加工方法

对于车削细长轴, 历来是一大难题, 存在着“车工怕车细长轴”的俗语。所以在车削细长轴时, 无论对机床、辅助工具、刀具及切削用量、参数的调整、磨削选择要求都很高, 在车削过程中对工艺设计、操作者技能都是考验, 由于细长轴轴向尺寸受环境影响也较大, 所以对环境温度也有要求。另外应根据公差等级, 长度比选择加工方法使加工成本降低, 如下是普通加工方法经常采用的细长轴加工方法:

1.1 精度较低、长径比较小的细长轴加工工艺路线:

下料-粗车-打中心孔-校直-精车-校直-粗磨-油中定性-研两端中心孔-半精磨-油中定性-研两端中心孔-精磨-检验, 共14道工序。

1.2 加工精度较高、长径比较大的细长轴加工工艺路线如下:

下料-粗车-打中心孔-校直-精车-校直-粗磨-油中定性-研中心孔-半精磨-油中定性-研中心孔-时效 (垂吊自然时效) -半精磨-时效 (垂吊自然时效) -精磨-检验, 共17道工序。可看出加工细长轴工序多、工期长、成本高、难度大。普通加工方法采用如下措施保证加工质量。

(1) 尾座顶尖采用弹性回转顶尖, 可以消除加工中热膨胀带来的线性变形、减少工件弯曲变形、保证加工质量。 (2) 为防止工件在夹紧时被卡爪夹伤, 在卡盘的卡爪下垫入直径约为Φ4mm的铁丝, 使工件与卡爪之间为线接触, 增大接触面积, 减小工件承受的压强, 确保工件表面质量。 (3) 采用三支承跟刀架, 可以使细长轴在车削时大大增强工件刚性, 抵消车削时刀具给工件的径向力, 防止工件弯曲变形。保证加工质量。 (4) 长经此较大的细长轴车削时, 应考虑减振问题, 即可将三支承跟刀架支承爪轴向加长40~70mm, 径向厚度12~18mm, 并在支承爪的轴向和经向各加工出一条T形通槽, 便于散热、排屑又可采用放置木质V形托架, V形托架夹角取30~50°。可根据工件长度放置数量不等的托架, 可消耗相互碰撞能量, 减少反作用力。

2 工件加工问题及分析

该工件是设备传动中关键件, 材质为45号钢, 如图1由于工件直径小, 长径比为21.75。所以在加工中, 如采用普通方法必然出现:

(1) 工件受切削力而产生变形、振动使工件的圆柱度、表面粗糙度受到影响, 甚至超差而成废品。 (2) 在切削过程中, 工件受热而变形, 工件伸长量无法消化而使工件弯曲变形, 车削无法进行, 严重时使工件卡住在卡盘与顶尖间。 (3) 锻造后随炉冷消除了内应力, 硬度在200HBW左右, 车削时切削件与车刀前面粘接和熔接性大, 材料易粘接、熔接在刀具前面上, 粘接物、熔接物在持续的切削相对运动中被带走, 在带走的过程中, 将与之连在一起的部分刀具材料也带走而损坏刀具, 不能带走的形成积屑瘤, 加工表面质量不好, 易使工件成废品。

对出现问题进行分析: (1) 细长轴工件受切削力变形的主要原因是, 径向切削力Py造成的, 而轴向切削力和切向切削力对工件变形影响并不大, 而径向切削力方向与工件轴线垂直, 正是工件抗变形最薄弱的地方, 所以极易变形而出现加工质量问题。如图2。 (2) 用普通方法加工细长轴时由于轴件长度小、跟刀架使用很不方便, 如果留出装卡余量, 又浪费大加大成本。 (3) 车削时切削形成粘接物、熔接物主要原因是材料硬度偏低、材料展延性 (展性指材料可变薄的性能、延性指材料可变细拔长的性能) 好, 与刀具亲和力大, 在车削时易产生粘接物、熔接物, 即在刀具上形成积削瘤, 而破坏加工表面质量。

从以上分析可以看出跟刀架不能使用, 径向切削力是影响细长轴切削变形的主要原因, 所以应围绕减少径向切削力及抵消部分径向切削力上研究措施, 才能有效解决细长轴变形对加工件带来的危害。须对普通细长轴加工方法予以改进。

3 改进后细长轴加工方法

3.1 刀具角度确定。

(1) 前角应选择大一些, 确定20°左右。如果刀具强度允许时可选前角接近30°, 这样可使用切削力明显降低, 做为切削力的分力径向切削力也同样明显降低。 (2) 主偏角选取90°, 而副偏角选取12°, 实践证明当主偏角在90°时背向力最小, 所以切削力相应最小, 而副偏角选择得小些, 可减少与工件已加工面的摩擦, 也就保证了工件表面质量、同时可使刀尖角εr增大, 刀尖强度增强。 (3) 后角选取25°, 选取适当后角可减少后刀面与工件的摩擦, 提高加工表面质量, 延长刀具寿命, 又可降低切削力从而降低径向切削力。 (4) 刃倾角λ选取5°, 刃倾角选择范围较大, 可正可负还可为0, 但须综合考虑对切削细长轴的影响, 刃倾角为正值时切屑排向未加工表面, 不损坏已加工表面, 刀尖强度较差, 但可使实际切削前角增大, 实际切削刃刀口圆弧半径减少, 使切削刃锋利, 便于实现微量切削。当刃倾角为负值时, 切屑排向工件已加工表面, 将已加工面擦伤, 破坏工件表面粗糙度。刃倾角为0时切屑排向切削刃垂直方向, 但刀刃同时切入切出冲击力大。不为0时切削刃逐渐切入工件冲击力小, 且刃倾角的绝对值较大参加的。主切削刃长, 切削过程从头到尾稳定。 (5) 刀具前面粗糙度Ra要求在0.3um以下。

3.2 刀具材料选择:根据工件材料的切削性能选择刀具材料, 已知工件材料为45号钢, 为中碳钢。应选用P类刀具材料。

3.3 工件材料热处理:根据工件加工问题及分析, 工件在车削前必须热处理, 对工件进行调质处理, 其中工件硬度可达250HBW, 表1为不同热处理对45号钢的力学性能影响。

3.4 切削用量的选择。

(1) 背吃刀量ap从减少径向切削力角度出发, 采用粗车、精车分步车削工序。具体选取数值为:粗车时留余量0.5mm。背吃刀量ap选取0.3mm。精车外圆Ф16ap=0.4mm磨削余量0.1mm。 (2) 切削速度:粗车n=400r/min, 精车n=600r/min。 (3) 进给量f:粗车=0.5mm/r, 精车f=0.2mm/r。

3.5 加工中采用切削液进行冷却, 以减少温度对工件质量及刀具寿命的影响。

3.6 采用专用夹具, 定位装夹快捷、方便、准确, 并避免卡盘夹紧损伤工件表面和工件变形。

某车型尾门饰板变形问题研究 第8篇

进入新世纪以来,随着国内汽车行业的迅速发展以及广大人民群众生活水平的不断提高,汽车逐渐由奢侈品普及成为人们日常生活的必需品。特别是自2008年全球金融危机以来,在国家小排量汽车购买补贴政策的刺激下,汽车已经由“旧时王谢堂前燕,飞入寻常百姓家”。

随着生活水平的提高,消费者对汽车内饰的要求也越来越挑剔、苛刻。内饰件是和乘客最经常接触或者面对的零件,均匀恰当的间隙和面差,会给乘客良好的感知质量,并提高产品竞争力。本文从我公司的一款畅销车型在销售和使用过程中受客户抱怨较多的尾门饰板变形问题入手,分析造成该故障的原因,找出相应的解决措施,对解决的措施进行验证,并对验证结果进行研究讨论,以期取得该问题的圆满解决,对后续车型的设计起指导借鉴作用。

2 正文

2.1 问题描述

该问题是由车辆下线检测线及销售售后部门反馈,具体故障模式为尾门饰板(尾门锁位置)发生严重变形,导致尾门饰板(尾门锁位置)与内板离空(如图1所示),对整车感知质量造成严重影响,导致客户满意度降低。根据质量部记录问题数据统计与流水线车辆测量,尾门饰板(尾门锁位置)变形问题(即超出DTS要求1 mm的故障),其发生率高达到40%。故障车下线后车辆需重新拆卸返修,重新装配,专业返修人员单台需约5 min,对整车生产节拍造成了严重影响。

2.2 问题描述

2.2.1 问题定义

按照人机料法环的问题分析方法,对可能导致该故障问题的原因进行了详细列举,如图2所示。

由上图可以看出,可能导致尾门饰板(尾门锁位置)变形问题的主要原因分别有以下四点:①尾门饰板生产注塑工艺不稳定;②供应商装配尾门饰板子零件操作方法不正确;③物流/总装区域未按照SOS标准化作业指导书操作;④尾门饰板(尾门锁位置)刚性不足。

2.2.2 设计原因分析

2.2.2. 1 尾门饰板注塑工艺参数不稳定

尾门饰板模具注塑工艺参数的不稳定性,有可能会导致每一批次注塑出来的零件重量不相同。通过零件检具测量及实际装车验证,得出了不同注塑工艺参数注塑出来的尾门饰板,其重量不一样,变形量也会有所不同的结论。下图为不同注塑工艺参数对应不同零件重量以及零件变形量的数值对比图(表1)。

通过以上数据分析对比得出:

(1)不同注塑工艺参数注塑出来的尾门饰板,尾门饰板重量越轻,其变形量越小。

(2)当尾门饰板重量<1 895 g时,尾门饰板零件变形量≤0.5 mm,然而该注塑工艺参数会导致尾门饰板欠注,即造成部分零件结构缺料。

(3)当尾门饰板重量>1 910 g时,尾门饰板零件变形量>1 mm,且结构零件完整无缺失。

2.2.2. 2 供应商操作人员装配尾门饰板子零件时操作方法不正确导致尾门饰板发生二次变形

尾门饰板注塑成型后,在零件未完全降温冷却之前,供应商便需要对尾门饰板进行修剪浇口→装配卡扣→焊接吸音棉等一系列装配动作。

(1)修剪浇口:尾门饰板(尾门锁位置)存在一个浇筑浇口,供应商操作员工需要对该浇口进行修剪。在进行浇口修剪操作步骤时,操作不当,随意将手搭放到尾门饰板(尾门锁位置)翻边上,由于此时的尾门饰板还未冷却定型,这一多余动作会造成尾门饰板(尾门锁位置)翻边变形(如图3所示)。

(2)装配卡扣:尾门饰板外表面的大面趋势为弧面状,操作人员对尾门饰板进行卡扣装配时并无胎模支撑,而是直接将尾门饰板平放于一个平面桌子上。员工装配卡扣时需要对尾门饰板施加一个较大的压力,这将导致尾门饰板中部下塌,尾门饰板(尾门锁位置)发生变形(如图4所示)。

(3)焊接吸音棉:供应商操作人员在对尾门饰板进行吸音棉焊接时,焊机时并无胎模支撑,而是直接将尾门饰板平放于一个平面桌子上。焊机焊接吸音棉时需要对尾门饰板施加一个较大的压力,这将导致尾门饰板中部下塌,尾门饰板(尾门锁位置)发生变形。

2.2.2. 3 物流/总装区域操作人员未按照SOS标准化作业指导书操作

物流人员及总装线员工拿取尾门饰板时直接抓握尾门饰板锁位置,由于该位置宽度较窄强度较差,这将导致该位置二次变形(如图5所示)。

2.2.2. 4 尾门饰板(尾门锁位置)结构设计刚性不足

尾门饰板(尾门锁位置)变形区域设计尺寸为89 mm×13mm×2.5 mm,宽度较窄,且该位置缺少加强筋条或结构,通过CAE刚度分析,该位置刚性不足,注塑后容易发生变形(如图6所示)。

2.3 解决措施

2.3.1 锁定尾门饰板注塑工艺参数

将尾门饰板注塑工艺参数(即尾门饰板重量)锁定,锁定重量为1 900 g±5 g。

2.3.2 增加尾门饰板胎模

增加尾门饰板卡扣装配胎模以及吸音棉焊接胎膜,要求供应商装配子级零件必须使用胎模,将该操作步骤增加到供应商操作指导书中,进行规范操作(如图7所示)。

2.3.3 更改尾门饰板(尾门锁位置)易变形区域数模结构,增加零件刚性

将尾门饰板锁位置翻边厚度由2.5 mm增加至5 mm,同时,需要再向箭头A及箭头B方向渐变,即锁位置两端壁厚由5 mm→2.5 mm过渡(如图8所示),为了防止壁厚突变造成缩印,过渡距离应为2.5 mm×30=75 mm。

将尾门饰板(尾门锁位置)增加2.5 mm厚度后,通过刚度试验测试分析,该位置刚性明显增加(如图9所示)。

更改前:对尾门饰板(尾门锁位置)施加50 N压力,该位置变形量为3 mm;对尾门饰板(尾门锁位置)施加100 N压力,该位置变形量为4.2 mm。

更改后:对尾门饰板(尾门锁位置)施加50 N压力,该位置变形量为1.2 mm;对尾门饰板(尾门锁位置)施加100 N压力,该位置变形量为1.5 mm。

2.4 措施验证及结果讨论

对导致尾门饰板(尾门锁位置)变形的原因进行整改后(如图10所示),随机抽取五件尾门饰板总成上检具测量,均满足检具要求。同时,将该零件进行装车验证,间隙面差均能满足DTS要求。

3 总结

通过对注塑工艺参数的调整,可以锁定注塑件的零件重量及变壁厚技术方案,可以降低塑料件变形量;减少操作人员的多余动作,可以确保零件状态的稳定性,降低生产返修成本。通过塑料件刚性试验,可以确定零件刚度能否满足试验要求,确保零件满足DTS设计要求,提升内饰感知水平;同时保证零件的正确设计状态,可以降低整车成本。

参考文献

变形问题 第9篇

目前卷筒电缆主要用于斗轮机、港机、钢包车、电动铲运机等设备, 随着设备来回运行, 卷筒进行收线、放线运动。电缆在运行过程中承受正拉力与弯曲变形。

2 缆外护起皱、电缆变形的原因

根据市场用户反映, 斗轮机、港机、钢包车、电动铲运机等场合使用的卷筒电缆都相应出现了护套起皱、电缆扭曲变形的质量问题, 造成了设备无法正常作业。

通过对斗轮机电缆使用现场进行勘察, 可能造成电缆出现护套起皱、电缆扭曲变形的原因有以下几点:

(1) 电缆柔软性及结构稳定不够。柔软性不够, 在移动弯曲过程中, 电缆变形抗力较大;电缆结构不稳定, 在弯曲时, 电缆结构发生畸变, 缆芯“拱起”, 造成电缆弯曲变形。

(2) 卷盘电缆受力分析:电缆卷筒的卷绕力用来克服电缆自重等引起的作用在电缆上的张力、卷筒支座轴承处的摩擦力、起-制动引起的惯性阻力等。将电缆卷绕到卷筒上去, 要十分精确的计算卷绕力矩比较困难, 目前采用比较粗略的计算法。

设电缆卷筒中心安装高度 (离地面) 为H (m) , 卷满电缆的卷筒最外层直径为D缆 (m) 。

则卷绕力矩:

其中:M缆—力矩 (N·m) ;D缆—卷筒最外层直径 (m) ;q—电缆单位重量 (kg/m) ;S基=5kg~10kg—考虑克服除电缆自重以外的卷绕阻力折算到电缆上的基本张力。电缆截面大的取值大, 截面小的取值小。

目前斗轮机所采用的电缆卷筒多为磁滞式。由于磁滞式电缆卷筒是恒力矩的, 力矩M=F·L (M表示力矩;F表示力值;L表示从转动轴到着力点的距离) ;当力矩恒定时, 外层电缆在收放过程中受力最小, 内层电缆在收放过程中受力最大。因此随着电缆缠绕半径的变化, 电缆所受的张力也在变化。如图3、图4的受力分析。

同时F·cosθ=F0 (由外向内θ3<θ2<θ1, 则F3>F2>F1) , 卷筒进行电缆收放时, 从卷盘外圈向内圈, 电缆与导缆架之间的夹角越来越小, 根据力学正交分解分析得知, 由外层向内层电缆受力也逐渐增大。

通过电缆受力分析, 得知卷盘内层电缆受力与弯曲变形程度较外层要大。如果电缆卷筒的内径太小, 再加上电缆卷筒的力矩也调的很大, 那么内圈的电缆张力将会大于电缆允许抗拉力, 造成电缆受力过大、弯曲变形。

(3) 电缆卷筒的调试。现场调试人员往往将电缆卷筒力矩调的很大, 造成电缆张力过大。

综合考虑上述影响因素, 并对电缆发生弯曲变形的区域进行认真分析, 得出以下结论:电缆的扭曲变形区域主要出现在卷盘的次内层, 通过对设备的运行观察, 在设计时电缆米数留有余量, 卷盘最内层1~3圈电缆始终缠绕在卷盘上, 不进行卷绕运动, 因此电缆没有出现弯曲变形;次内层变形严重, 主要是因为次内层较外层受力与弯曲变形程度较大, 所以出现了图1中次内层电缆严重扭曲变形的现象。

3 改进措施

针对以上原因, 相应的提出以下改进措施及注意事项:

(1) 卷筒电缆, 导体采用GB/T3956-2008标准规定的6类软铜导体, 成缆节径比控制在10~12倍, 护套采用TPU、氯化聚乙烯、弹性体等材料, 来提高电缆的柔软性;缆芯分组采用正规排列绞合结构, 缆芯外绕包一层涂胶棉布带, 护套采用双层结构, 内外护套之间采用编织高强度纤维抗扭层, 来保证电缆结构的稳定性。

(2) 卷盘筒径的设计

通过受力分析得知, 卷盘内层电缆受力外层电缆要大, 为了防止电缆受力过大, 确保卷盘内层电缆受力应不大于电缆允许抗拉力。

其中F表示电缆抗拉力;N表示电缆芯数;S表示电缆标称截面积mm2。

联解[1]、[2]、[3]、 (4) 确定卷筒最小筒径。

(3) 导缆架安装位置设计

卷盘由外向内弯曲变形程度逐渐增大, 为了减小电缆弯曲变形的程度, 卷盘内层电缆与导缆架之间形成的角度不小于60°。同时导缆架半径不小于电缆弯曲半径的12倍。

(4) 卷盘力矩控制, 卷盘力矩采用M1、M2两个档位 (M1>M2) , 当卷盘上电缆米数超过电缆总长度的1/2, 卷盘力矩为M1;当卷盘上电缆米数小于1/2电缆总长度, 电气控制系统自动将卷盘力矩切换为M2。

(5) 现场调试人员可以根据图5来确定调节电缆卷筒力矩大小。实际卷绕过程中, 由于卷绕力矩作用, 使电缆悬垂一段距离, 悬垂线的水平投影l的长短与卷绕力矩M缆大小有关。M缆大则电缆拉的越紧, l就长。

(a) 力矩太小, 电缆过松; (b) 力矩太大, 电缆过紧; (c) 力矩适中, 电缆过度平稳。

结语

通过对电缆结构的优化设计, 及设备自身的设计、调试、电气控制系统的优化改进, 卷筒电缆出现外皮起皱、扭曲变形的现象是可以避免的。

摘要：本文分析了斗轮机用电缆出现护套起皱、电缆扭曲变形的原因, 通过对电缆结构的优化设计, 及设备自身的设计、调试、电气控制系统的优化改进, 卷筒电缆出现外皮起皱、扭曲变形的现象是可以避免的。

关键词：起皱,扭曲变形,电缆变形,斗轮机电缆

参考文献

[1]吴建生.工程力学[M].北京:机械工业出版社, 2003.

[2]陈飞.电缆卷筒设计[J].工程科技, 2012:16-20.

《变形记》:劈开现代人的生存问题 第10篇

卡夫卡是西方现代主义文学的代表作家, 被誉为“关注人类生存的最终结构, 在革新创作方法上具有非凡创性的艺术家”。他说:“我们所需要的书必须能使我们读到时如同经历一场极大的不幸:使我们感到比自己死了最心爱的人还痛苦;使我们如身临自杀边缘, 感到因迷失在远离人烟的森林中而彷徨———一本书应该是一把能劈开我们的心中的冰封的大海的斧子。”他的小说《变形记》, 叙述了主人公格里高尔变成甲虫和家人变化的遭遇, 有深刻的社会内涵和象征意义。格里高尔是社会底层的小人物, 是一家公司的旅行推销员, 工作辛苦, 饮食低劣, 友情淡薄, 又常受老板的气, 还担负为父亲还债的心理压力, 内心十分烦恼, 在生活的重压之下, 他变成一只大甲虫, 成了“非人”。作者用客观冷静的写实手法, 写格里高尔“变形”后逼真的心理状态, 他清晨醒来, 发现自己变成了甲虫, 他意识到自己的处境, 回忆过去的生活, 怨恨累人的差使, 想着要还清债而继续苦干。他惊慌、忧郁, 想起床赶车上班, 并竭力想在秘书主任面前挽回不良的局势。他谦恭地恳求, 忍辱负重, 还不忘顺从父亲。他过着爬来爬去的“甲虫”生活, 仍为家庭经济状况焦虑, 担心父母年老体弱, 打算替妹妹实现“美梦”。他看到家人出去做工挣钱, 就“羞赫和伤心得浑身燥热”, 受到了自责和忧愁的压抑。最后, 他受重创, 遭到亲人厌弃, 还怀着深情和爱意回忆他的一家人, 他认为自已必须离开这里。格里高尔惊慌、痛苦、绝望, 最终平静的死去。这一切通过描述格里高尔变成甲虫的心理状态, 入木三分, 深中肯綮, 揭示了人们面临生存的精神困惑与痛苦。

卡夫卡说:“与其说我们的生活在被毁坏的世界里, 毋宁说生活在错乱的世界里。一切都像不能出海的破帆船上的缆绳吱吱嘎嘎的响个不停”。《变形记》描绘出这样的“错乱”图像。格里高尔变成“甲虫”, 母亲“向他走过去两步并倒在地上”, “父亲恶狠狠地捏紧拳头”, 由惊奇而发怒, 用手杖赶他回屋, 最后用苹果打他, “砸来的一只简直陷进他的后背去了”。妹妹由照顾到厌恶, 把他锁在房子里, 最后主张把他弄走。这种“变化”是血淋淋地把亲情撕碎了。他们面对格里高尔“变形”, 没有为亲骨肉的消失而痛苦, 感觉到的是格里高尔的失业, 担忧是自己的生活没有了支撑。进而觉得他成了累赘, 直到他无声无息地死去, 全家人如释重负, 轻松愉快地坐车出城郊游。小说十分犀利地戳穿了西方社会里家庭温情的面纱, 显示了人与人之间惟利是图的自私而冷酷的关系, 深刻地剖析了亲情淡薄、人性扭曲的社会现实, 这才是人的本质的“变形”。由此看到格里高尔“变形”之鉴, 显现了众多人“变形”之实。一方面, 诉诸于现代人自我价值与个性丧失的悲剧, 格里高尔变成甲虫后, 那家公司失去了驱使的机器, 家人倾到了经济的支柱, 他自然在西方社会里被抛弃了。另一方面他在“变形”后被遗弃的境遇中, 悲哀凄苦的心灵世界, 承载人间极深极悲凉的隔膜、冷寂和孤独。

小说描述了一个荒诞而真实的世界。“变形”的故事框架是以象征手法构建起的, 人变成甲虫的生命逻辑指向是反常的、荒诞的, 但从社会现象推论又是正常的、现实的。反映了人在哲学意义上的生存状态和深刻的心理情感。人变成甲虫是人类精神世界遭致扭曲异化的象征。“异化”是十九世纪黑格尔、费尔巴哈、马克思分别作过论述的社会哲学命题。西方现代工业、经济和科技的发展, 尤其是爆发的第一次世界大战, 改变了人们的时空观、价值观、思维方式和生活方式, 人与客观世界 (社会的、自然的) 的关系异化和对立, 导致人的生存陷入困境和危机。卡夫卡曾说过:“不断运动的生活纽带把我们拖向每个地方, 至于拖向哪里, 我们自己是不得而知的, 我们就像物品、物体, 而不像活人。”西方社会的“物”操纵了“人”, 把“人”变成“物”的奴隶, 使人“异化”成非人。关键在于人的异化、人性的异化、人际关系异化, 揭示了现代西方社会普遍存在的“异化”社会现实, 启迪人们对人类终极命运的思考。这样综合地分析, 才能进一步了解其作品思想内容和艺术表现的丰富性、深奥性。

变形问题 第11篇

关键词：固结,竖向排水体,轴对称,平面应变,计算参数

含竖向排水体地基是指在天然地基中打设竖向排水体(包括普通砂井、袋装砂井、塑料排水板),再进行堆载预压的地基。建立分析含竖向排水体地基固结变形的计算方法,是为了确定使处理后的地基在满足规定时间内完成所需固结量的条件下,竖向排水体的数量和间距。

1含竖向排水体地基固结变形计算方法

1.1 解析解法

Barron在1940年～1942年间发展了基于Terzaghi固结理论的含竖向排水体地基固结的解析解方法,并于今后得到了很大的发展。它们多以单井固结理论分析方法为基础。假定地基表面荷载均匀分布,且分布面积无穷大。从而近似认为每根竖向排水体对加速软黏土地基固结的作用相等,且为拥有相同圆柱体影响域的独立系统,其中渗流呈空间轴对称状态。进而将整个含竖向排水体地基的固结问题转化成了单井地基轴对称固结问题。

特别是轴对称固结条件下顶面透水底面不透水含竖向排水体均质各向同性地基单井固结这一基本问题,一直是研究的热点。该问题的基本情况如图1所示,其中,rw,h分别为竖向排水体的半径和深度;rs为涂抹区半径;re为竖向排水体有效影响半径,在涂抹区以外,re以内为未扰动土区。针对这一问题,许多学者(Barron,Yoshikuni 和Nakanodo[2],Hansbo,Onoue[3],谢康和与曾国熙,赵维炳[4],Zhu 和Yin[5]等)根据不同的假定条件和考虑的因素,相继提出一些解析解答。其中有等应变解[4]和自由应变解[2,3,5],有的是隐式近似解而非严密解,绝大部分解答将径向固结和竖向固结(通常直接利用Terzaghi一维理论)单独求解,然后根据Carrillo定律进行组合得到地基的整体固结[2];文献[2][3][5]虽然是严格的径竖向耦合固结自由应变解,特别是文献[5]不但可以考虑总应力随时间变化,而且可用于荷载线性施加的情况,但是它们解答复杂,需要数值方法求解,不便于工程应用;文献[4]则是径竖向耦合固结的等应变显式严密解答。

单井地基轴对称固结理论简单,尤其是等应变条件下的单井地基轴对称固结理论,一直是国内外含竖向排水体地基设计和分析的主要理论基础。可以认为,它们将在实际竖向排水体工程中长期占据主导理论的地位[1]。

1.2 数值解法

数值解法通过对整个含竖向排水体地基的建模尽可能的模拟实际情况,能够更好的反映含竖向排水体地基材料差异和空间渗流的基本特征。目前常用的分析含竖向排水体地基固结变形的数值解法主要包括有限元法。

实际的含竖向排水体地基固结变形问题属于三维空间问题,严格的分析方法是对整个地基进行三维有限元模拟,但是三维固结有限元分析本身的工作量就已经很大,如果再加上密集的竖向排水体会导致划分的单元大为增加。

所以,有必要将含竖向排水体地基固结按平面应变问题来处理。从而引发了一系列的研究[6,7,8]。

其中,文献[1][6]仅将土体水平向渗透系数按井距放大倍数的平方放大,保证放大前后水平向固结系数相等。这样做只是使放大前后的含竖向排水体轴对称水平向固结等效了,并没有将含竖向排水体地基轴对称固结转化成平面应变固结问题,因而不合理。

文献[7][8]根据将有一定间隔分布的竖向排水体想象成沿纵向连续不间断分布的砂墙,这种含砂墙的地基就可以当成平面应变问题来分析的想法,提出了一系列平面应变固结解析解答和相应的将含竖向排水体地基轴对称固结转化成平面应变固结问题的等效固结分析方法。其中有的是隐式近似解而非严密解,绝大部分解答将水平向和竖向固结(通常直接利用Terzaghi一维理论)单独求解,然后根据Carrillo定律进行组合得到地基的整体固结[7,8]。

以现有的等效固结分析方法为基础,平面应变有限元法日益被土木工程师应用于分析含竖向排水体的软黏土地基的固结变形中。

2含竖向排水体地基固结变形计算参数研究现状

2.1 几何参数

1)竖向排水体井距、打设深度。

竖向排水体间距是指相邻两个竖向排水体中心之间的距离。打设竖向排水体时,工程中一般采用“细而密”的布置方式。在实际工程中,考虑到经济性和实际的效果,竖向排水体的间距及打设深度都有一定的变化范围。根据文献中工程实例,可粗略得知常用竖向排水体间距一般为1 m～3 m,打设深度一般为10 m～40 m。

2)竖向排水体有效影响范围半径。

在软黏土地基中按照等边三角形或正方形的布置原则打设一定间距的竖向排水体,假定每个竖向排水体只对自身周围半径为re范围内的圆柱体土体产生作用,re为竖向排水体有效影响范围半径。则:

re=0.564S(正方形布置),

re=0.525S(等边三角形布置)。

其中,S为井距。

3)PVD的等效直径。

PVD的形状与普通的圆形砂井有很大的差异,必须先确定PVD的等效直径,将PVD转化成普通的圆柱形砂井,才能利用传统的含竖向排水体地基轴对称固结理论对PVD进行设计和计算。Hansbo利用等排水边界假定(即假定PVD和砂井的周长相等,两者会达到相同的固结效果)提出:rwe=(b+t)/π。其中,rwe为PVD的等效半径;b,t分别为PVD的宽度和厚度。

2.2 考虑涂抹作用的相关参数

考虑涂抹作用,主要是确定涂抹区半径rs、未受扰动土区和涂抹区水平向渗透系数的比值kh/ks。前者反映了涂抹区的范围,后者主要用来反映涂抹区渗透系数的变化,它们是降低地基固结速率的重要因素。为了确定涂抹范围的大小和渗透系数的变化,给设计提供参照,许多学者利用室内试验、反分析、现场实测等方法展开研究。根据已有的研究成果可以得到涂抹区范围取值一般为rs=(1～8)rw,涂抹区与未受扰动土的渗透系数比值为kh/ks=1～10。

3存在的问题

现有的用于研究含竖向排水体地基固结的单井地基轴对称固结理论均是在假定地基附加应力沿竖向排水体深度为均匀分布的基础上得到的。当竖向排水体深度与地面堆载区宽度的比值相对较高或竖向排水体的影响区域靠近地面堆载区的边缘时,这个假定与实际地基附加应力随深度递减情况不相符合。

对于将含竖向排水体地基轴对称固结向平面应变固结的等效问题,虽然已有很多方法,但缺乏系统的研究和对比,而且只适用于单层地基、地质条件较简单的情况。另外,等效基本变量的选择也不是十分合理,还有待于进一步探讨。相关计算参数的测定方法种类繁多,但是缺乏统一的标准来衡量各方法测得值的数量关系。每种方法的测得值与真实的参数取值尚有出入,仍需改进。

参考文献

[1]沈珠江,陆舜英.软土地基真空排水预压的固结变形分析[J].岩土工程学报,1986,8(3):7-15.

[2]Yoshikuni H,Nakanodo H.Consolidation of soils by verticaldrain wells with finite permeability[J].Soils and Foundations,Japanese Society of Soil Mechanics and Foundation Engineer-ing,1974,14(2):35-36.

[3]Onoue A.Consolidation by vertical drains taking well resistanceand smear into consideration[J].Soils and Foundations,Japanese Society of Soil Mechanics and Foundation Engineer-ing,1988,28(4):165-174.

[4]赵维炳,施健勇.软土固结与流变[M].南京:河海大学出版社,1996.

[5]Zhu G F,Yin J H.Consolidation analysis of soil with verticaland horizontal drainage under ramp loading considering smeareffects[J].Geotextiles and Geomembranes,2004(22):63-74.

[6]沈珠江,易进栋.海滩软土路基的固结变形分析[J].岩土工程学报,1987,9(6):11-12.

[7]刘加才,施建勇,赵维炳.真空堆载联合预压作用下路基固结分析[J].水运工程,2003(6):5-8.