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液压 安全 联轴器 扭矩 实验 虚拟 设计 13 CAD

资源描述：

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内容简介：

关于高强度膨胀性粘土液压联轴器的实验状态摘要：高强度膨胀性粘土已经作为密封和回填放射性废弃品而处理。在这种情况下，材料同时受到来自地下水的渗透和机械运作时带来的膨胀。它在液压加载的状况下，存储系统的安全设计是很重要的。在现在的运作中，MX80 膨土岩，一种来自美国 Wyoming 的膨胀性粘土，已经被研究。在压实的状况下，它的密度是1.8Mg/m3,压强为 110MPa。首先，粘土在压力的情况下，潮湿起来，关键的膨胀是被观察到的。其次，在不同压力和不同方位的情况下，分别有 110Mp，39Mp， 9Mp，0Mp。这种有关压力，弹性，塑性，等参数的研究是应该有的。结果显示， 当施加压力后，弹性和塑性等参数是降低的，并且参数之间也是呈线性关系。此外，压力加载在潮湿的情况下也是有明显的降低的，从 12Mp 到 18Mp。关键词：膨胀性粘土；压力；可压缩的；屈服压力；工程障碍；放射性废弃物；1 介绍高强度膨胀性粘土经常作为回填和密封高放射性废品处理。当在这领域使用， 材料同时会遭受到水的渗透和密封状况下的膨胀。关于液压联轴器使用这种高强度膨胀性的粘土作为材料对于整个存储系统是非常重要的。为了调查这种高强度膨胀性液压联轴器的状况，需要常常进行压力控制测试。结果显示在更高的压力下屈服强度 P0 显示的会更高。除此之外，弹性参数 K 和塑性参数（s）也会被压力所影响。因此，对高强度膨胀性粘土进行压力控制实验是非常重要的。这些测试是需要重复的，这种压力作用实验不能分离于其他的因素的作用，例如原始的材料参数。在现在的运作中，可行性的压力控制需要进行等方向的操作，而且有关压力作用的实验结果将会被重复。2 材料与实验方法MX80 膨土岩，一种来自美国 Wyoming 的膨胀性粘土，已经被调研。它已经作为工程障碍和密封放射性废弃物的相关材料被考虑。由于高含量的蒙拓土，将近达到 82%，所以它的流动极限 WL=520% 和塑性极限 Wp=46%，因此优先被使用。在压强为 110Mp 和温度为 20 度的条件下，粘土将会被过滤制成 2mm 和烘干为潮湿度 44%。在达到一定的均衡之后，粘土的含水量是 10%2%，然后粘土将会慢慢地变得结实。在 40Mp 的全方位的压力之下，当变得结实。将粘土放置在潮湿度为 44%和温度为 20 度这个步骤才能获得这样高强度的粘土样本。它的烘干后的样本密度 Pd=（1.780.3）Mg/m3，并且空心率为 e=0.550.3。这种全方位单元，一般用于浸湿状态显示为 Fig.1 的压缩实验。高强度的粘土样本（直径为 80mm，高度为 10mm），将会被夹在两块石头之间，这种石头嵌入了金属片。这两块石头将会附着着大量的压力，粘土样本和金属片将会被 0.6m 氯丁橡胶隔膜覆盖。通过控制器填满液压水，使其作用于氯丁橡胶隔膜，氯丁橡胶隔膜再作用于粘土样本。控制器在测试期间，将不断的改变其压力大小，还会对金属片进行校准和记录。这种用于全方位的压缩实验和 Tangetal 差不多，单元的概要图显示着 FIG.2。系统加载的状态与粘土样本体积显示和 Fig,1 很类似。当粘土嵌入更薄的金属片，会被浸湿状态所控制，当水的盐分有所改变时，粘土样本上的一些孔（直径为 2mm）将会刺穿更薄的金属片。处于浸湿状态下，进行压缩实验，高强度样本单元数据正如 Fig.A。这时作用于粘土样本的压力很低，蒸馏水会注射在压力端。随后蒸馏水将浸湿粘土。粘土样本在浸湿的状态下会更容易分解。当膨胀达到稳定，带有水分的粘土上会有许多毛孔。在一定浸湿的部分，加载或没有加载的管路，会慢慢作用。需要加载到稳定状况下的时间，范围一般从 200 小时到 2000 小时。在不断浸湿的状态下，进行这种压缩实验可以看到 39Mp 和 9Mp 是最容易受潮湿影响。再达到平衡时，粘土样本的数据正如 Fig.2。它有着浸湿盐分的状态和压力。在此之后，加载和卸载实验再继续直到压力达到 50Mp。3 实验结果在潮湿阶段所获得的数据正如 Fig.3。从最初的 110Mp，首先下降到 39MP，之后 9Mp，最后达到 0Mp。在潮湿阶段，这样的结果显示了重要的膨胀现象。当压力从 110Mp 减少到 39MP，粘土的数量将会增加 28%。当粘土的数量增加到 50%， 压力的值将会减少到 9Mp。当浸湿到 75%80%之后。轴向和径向是比较相似的。因为粘土的整体强度都得到了加强。通过浸湿阶段实验，毛孔率从 0.55 增加到 1.70，整体的压强慢慢地从 0.1 到0.2，0.5，1，2，5Mp。优于卸载到 2Mp 和 0.2Mp。下面的参数可以从图表上确定，屈服压力 PO=0.20MP，弹性压力参数 K=0.139，塑性参数是 0.252，记录 K 对应的弹性压力参数，回弹状态处于低的压力，塑性对应的数值还是原来的部分。P0 由两条压力线交叉延伸所得的焦点而得到的。通过压实实验所得到的结果，所处压力为 9Mp 正如数据 Fig5 所显示。当粘土的压力从 0.55 增加到 1.30 时，整个压力慢慢地从 0.1 到 0.2，0.5，1，2，5Mp。压缩参数由曲线得到，屈服压力 P0=0.38Mp，弹性参数 K=0.048。塑性参数等于0.127。在对几个实验的执行，结果显示正如Fig.6，在潮湿方向（压强从110 降到39）， 毛孔率从 0.55 到 0.900.94，对于 Iso08，Iso10，Iso13 的实验，粘土加载到150Mp，然后直到卸载到 150MP，结果显示的数据和曲线差不多，细微的不同是在粘土浸湿，曲线的离散比较靠近一些。从 Iso01 的实验看到压缩实验的参数决定着屈服压力 K=1.03Mp，弹性参数 K=0.017，塑性参数等于 0.087。弹性的参数是经过大量的实验，从 0.014 到 0.029。Iso02,Iso08,Iso10 和 ISO13 实验处于的压力更低（相对于 10MP）。塑性参数不能通过实验确定，只能通过计算。如果结果由 Iso01 实验中获得，塑性参数等于 0.087。屈服压力可以通过实验来确定， 它的实验变化范围从 1.0Mp 到 20Mp。压实实验的结果处于最初的压强 110Mp，正如 Fig.7 所示。对于 ISO06，粘土慢慢加载到 50Mp，然后在卸载到 0.2Mp。对于 ISO14 实验，慢慢地加载到 5MP。对于 ISO15 实验，是慢慢的加载到 20Mp。对于 ISO16 这个实验，最大的压强为60Mp。从各个实验曲线实验结果获得的结果大致是相同的。弹性参数从 0.006 变化到 0.010。ISO06 和 ISO16 塑性参数分别是 0.057 和 0.074。屈服压力是从 12 18 范围内变化。为了分析压实实验的各个参数（弹性参数和塑性参数），并且相对应的参数要根据 Fig.8。尽管结果比较分散，但却有一定比较清晰的变化趋势，这是很容易观察的。当压强下降时，塑性参数和弹性参数增加。两者的关系正如图所示。 在 Fig.9，屈服压力已经被记录。关于 Febex 膨灰岩也有同样的现象。可以注意到压强有明显的降低。屈服压强也从 18Mp 和 12Mp（压力处于 110）降到 0.2， Mx80 膨灰岩受到屈服压力的影响而影响，而且比 Febex 膨灰岩受影响的程度更明显（在受浸湿的状况下）。4 讨论这种 Mx80 膨灰岩高强度的状态已经被Tang Ct Al 所研究发现。组成模型已经发展到动态模拟。在现在的运作中，仅仅一个使用 Mx80 膨灰岩的液压联轴器在高强度的状况下的运作也已经被调查中。它的结果也被 Tang Et Al 所调研。在不同浸湿的状况下被测试而且也重复着实验在浸湿的状况下,有关 Febex 膨灰岩弹性参数和塑性参数都会被增加。这一现象是被Lloret al 所观察得到的。关于 Mx80 膨灰岩在受潮湿增加和膨胀增加的状况下，综上所述，已经被解释。而且结果也证实了这样的关系弹性参数和塑性参数在 0MP 到 110MP 是呈线性关系的。众所周知，在干燥的情况下是没有这样的联系。因为粘土膨胀会产生一定的作用（在现在研究中，在浸湿状态下，将超过 75%的膨胀率）。而 Mx80 膨灰岩有着很少的膨胀率这是非常重要的，使它有更好的高强度性质，这正解释了 Fig.9 的结果。Mx80 膨灰岩相对于 FeBex 受压力降低而降低的这一现象是十分明显的。进行多种的重复性实验，在进行离散性评估。结果显示，在针对屈服压力时， 获得的离散型数据是比较符合实际情况的，此外它还受潮湿度的影响较大。实际上液压安全联轴器使用的工程粘土是一个过程。因此，对液压联轴器使用的高强度粘土的观察是非常有必要的。5 结论用压力控制器对高强度 Mx80 膨灰岩的实验。首先要浸湿粘土，使它处于一个膨胀的状态下，观察其重要的现象（直到 75%，当压力从 110Mp 降低到 0Mp），此外这种膨胀是全方位的，还需要全方位的受压力作用。在被允许的压力下，进行实验，主要针对参数的研究。结果显示，塑性参数以及弹性参数和压力之间是呈线性关系的（压力从 110Mp 到 0Mp），屈服压力有着明显的降低，从 1218Mp（最初为 110Mp）到 0.2Mp。比较 Febex，显示着受屈服压力下降而下降的状况比 Mx80 膨灰岩要明显。这说明免膨胀的性能对液压联轴器的重要性。参考文献1 Cui Y J.Yahia-Aissa M.Delage P.A model for the volumn change behavior of heavily compacted swelling clays.Engineering Geology.2002.64.(2/3):233-250.2 Lloret A. Villar M V.Sanchez M.et al. Mechanical behavior of heavily compacted bentonite under high suction changed.Geotechique.2003.53(1):27-40.3 Tang A M.Cui Y J,Barnel N.A new isotropic cell for studying the thermo-mechanical behavior of unsaturated expansive clay. Geotechnique testing Journal ,2007.30(5):341-348.4 Tang A M,Cui Y J.Controlling suction by the vapour equilibrium technique at different temperatures and its application in determining the water retention properties of Mx80 clay.Canadian Geotechnical Journal.2005.42(1):287-296.5 Tang A M,Cui Y J,Eslami J,et al.Analysing the form of the confined uniaxial compression curve of various soil.Geoderma,2009,148(3-4):282-290.6