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关键词： 电子束焊   数值模拟   温度场   残余应力  

摘要： 基于有限元软件,采用高斯面-高斯旋转体复合热源深入研究了Ti2Al Nb钛合金电子束焊接头的温度场和残余应力场。结果表明:当电子束流为10 m A,焊接速度为360 mm/min时焊接接头成型较好,优先采用较大电子束流易形成熔宽较大的焊缝。焊缝内部应力为复杂三向应力状态,残余应力以纵向拉应力为主,集中分布于距焊缝中心3.5mm范围内。焊后最大等效应力为635 MPa,小于材料屈服强度,较为安全。

关键词： 波浪场   数值模拟   MIKE21   岩石粒径优化  

摘要： 文中依托埃及新建阿布基尔港(Abu Qir Port)对该工程的护面岩石粒径进行了优化,首先分析了港区自然条件,并在此基础上利用二维河口与海岸模拟软件MIKE21,对港区波浪场进行数值模拟分析,研究多种工况下施工建筑物的波浪条件,对施工建筑物进行分区,选取各区域最不利风浪条件结合范德米尔公式对施工建筑物各部位护面岩石粒径进行优化,研究结果在满足岩石稳定性的条件下使得岩石粒径得到大幅降低,有效降低了施工难度,节约了工程投资。

关键词： 地下水循环井   原位修复技术   溶质运移   数值模拟  

摘要： 地下水循环井作为一种原位修复技术,因其对含水层扰动小、结构简单、修复成本较低等优点,逐渐成为修复污染含水层的重要手段。但我国目前尚缺乏循环井技术实际运行实例。以数值模拟为指导,基于模拟结果设计了循环井V1.0系统,建设了循环井系统,并通过野外现场试验对循环井的水流循环特征及溶质运移效果进行了评估。研究表明,溶质运移范围与循环井运行时间及循环井的抽注量呈正相关关系,同时水流及溶质运移范围也受到水平渗透系数与垂直渗透系数的影响。循环井的抽注量越大,上筛段水位下降及下筛段水位上升的幅度越大。使用高锰酸钾作为示踪剂时,随着循环井运行时间的增加,示踪剂能够以较高浓度被输送到更远的地方。

关键词： 数值模拟   断层破碎带   位移分布   巷道掘进   钻爆法   稳定性  

摘要： 通过数值模拟分析了巨龙铜矿平行巷道掘进过程中,断层破碎带与巷道间距对钻爆法掘进巷道围岩稳定性的影响。建立了不同巷道与断层破碎带间距下数值模拟计算模型,分析了围岩位移场、应力场及塑性区变化规律。数值模拟结果表明:巷道与断层破碎带间距为1 m和4 m时,断层破碎带对巷道围岩稳定性影响较大,巷道边帮最大位移值为6.19 cm和1.13 cm;最大主应力集中在巷道左侧围岩内,右侧围岩应力较小;水平方向应力集中在围岩与断层破碎带交界处;断层破碎带内出现塑性变形。当巷道与断层破碎带间距为7 m和10 m时,断层破碎带对巷道围岩稳定性影响较小,最大主应力与水平方向应力沿巷道中线近似对称分布,断层破碎带内无塑性变形。

关键词： 武汉市   永临结合设计   偏压效应   数值模拟  

摘要： 相较于单一的边坡或者基坑工程,永-临结合工程目前缺乏成熟的支护理论和方法。永久支护(设计使用寿命超过2年)和临时支护(设计使用寿命不超过2年)结合的工程常分开设计,而忽略相互间的作用和影响。近年来,城市地下空间呈现迅猛发展的态势,出现了越来越多的基坑紧邻既有山体边坡的工程。此工程的基坑开挖改变了边坡原有的应力分布状态,对边坡的稳定产生不利影响;同时,边坡对基坑的偏压荷载使得基坑支护体系受力变得更加复杂。针对这一问题,武汉市某永-临结合工程在充分考虑了边坡-基坑结合支护下应力和位移相互影响,利用有限元分析方法分析了施工过程位移与沉降变化规律,并通过监测反馈进行验证。结果表明考虑了偏压效应的联合支护方案与监测结果较为吻合,在边坡偏压影响的区域,边坡与基坑需要共用围护体时应提升基坑临时性支护为永久性支护。

关键词： 真空冷喷涂   数值模拟   颗粒速度   BaTiO_(3)涂层   粒子测速成像  

摘要： 以BaTiO_(3)陶瓷颗粒为例,模拟了在不同真空冷喷涂工艺参数下的加速过程,探讨了工艺参数对颗粒速度的影响,并通过粒子成像测速装置进行验证,最后采用真空冷喷涂制备了BaTiO_(3)陶瓷涂层并测试涂层性能。模拟结果表明:颗粒速度随着气体压力和气体预热温度的增大而增大;在相同气体压力和预热温度下,颗粒粒径越小受弓形激波的影响越大;多颗粒的加速规律与单颗粒相似。粒子成像测速结果表明在0.2 MPa、300 K或373 K条件下,BaTiO_(3)颗粒速度与模拟结果分别相差约10.2%和8.1%。在该工艺参数下,采用真空冷喷涂制备得到2~3μm连续且致密的BaTiO_(3)涂层,结合力大小为8 N。研究结果表明,数值模拟结合粒子成像测速得到的工艺参数及其影响规律是可靠的,可用于指导柔性陶瓷薄膜的制备。

关键词： 旋翼   桨尖涡   非定常流动   高阶格式   并行计算   RANS方法  

摘要： 针对旋翼流场涡尾迹的高精度数值模拟需求,本文进行了结构化运动嵌套网格技术、高阶精度数值格式、大规模分块并行计算技术、非定常RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes)方法研究,开发了常规单旋翼/共轴双旋翼计算网格系统生成软件、运动嵌套关系辨识软件、嵌套网格任意分块及嵌套信息匹配软件、旋翼复杂流动高精度并行数值模拟软件,建立了可用于各类旋翼在悬停和前飞状态下的非定常涡流场高精度数值模拟的高效并行化自主软件平台。运用所发展的方法和软件平台,进行了常规单旋翼和共轴双旋翼涡尾迹结构的高精度数值模拟。结果表明,该数值模拟平台具有较高的计算效率和计算精度,同时能够捕捉到精细的桨尖涡结构及其非定常生成、发展和演化过程。

关键词： 混凝土   硫酸盐侵蚀   应力水平   离子扩散模型   细观模型   数值模拟  

摘要： 针对沿海、盐渍土环境下荷载和硫酸盐侵蚀的耦合作用对混凝土结构耐久性造成的损伤,提出了一种受压混凝土中硫酸根离子扩散的数值模型。首先,基于Fick第二定律,考虑应力和混凝土孔隙率之间的关系建立了荷载作用下混凝土内硫酸根离子的理论扩散模型;其次,通过自编程序构建包含水泥砂浆、界面过渡区和天然骨料的混凝土三相随机凸多边形骨料模型,从而实现了受压混凝土中硫酸根离子扩散的细观模拟;最后,通过与受压混凝土在硫酸盐溶液中全浸泡的实验结果对比分析,验证了理论模型和细观模型的有效性。进而对不同水灰比的受压混凝土试件在不同浓度硫酸盐溶液中的离子扩散与损伤过程进行了数值分析,分析结果表明:随着压应力水平的提高,同深度处硫酸根离子浓度逐渐减小;与压应力相比,侵蚀溶液浓度和水灰比对硫酸根离子扩散的影响更加明显;水灰比对压应力抑制离子扩散程度的影响要大于侵蚀溶液浓度;适当减小水灰比更有利于受压状态下的混凝土抵抗硫酸盐侵蚀。

关键词： L形横梁截面   焊接顺序   数值模拟   焊接变形   残余应力  

摘要： 针对焊接顺序不合理导致异形截面横梁焊接残余应力和变形大问题,利用热-结构耦合有限元法对L形截面的焊接横梁结构进行焊接顺序数值模拟,定性地对比不同焊接方案中,下顶板与横梁骨架焊接时挠曲变形数值、L形横梁外包围板焊接顺序对前腹板导轨安装面的变形影响。结果表明,相同热源条件下,下顶板采用框架装配法产生的变形较小,而使用分离装配法结构的残余应力值较小;多条焊缝同时焊接比分别焊接引起的焊接变形和残余应力小;由对称中心向两端扩展比从一端到另一端的焊接顺序安排能减小结构变形:优先焊接安装直线导轨的钢板能减小导轨与横梁接触面的变形,降低整体结构的残余应力。

关键词： 断层活化   采动影响   数值模拟   相似试验   应力分析  

摘要： 在煤矿开采过程中,采动引起的应力扰动是导致断层活化的关键因素,这种断层活化是煤矿安全开采面临的主要挑战之一。断层活化不仅易于诱发煤矿冲击地压、底板突水等地质灾害,而且对开采安全构成重大威胁。为分析采动效应下断层构造带的演化机制,通过Flac^(3D)数值模拟软件及相似材料模拟试验,建立采动条件下断层的应力-位移响应模型,进行相关研究。结果表明:开采过程中,扰动对于应力的影响作用要先比位移产生,且应力会出现峰值;当应力出现峰值,达到屈服极限后,扰动对于位移的影响作用逐渐显现;随着工作面不断推进,采动导致上覆岩层大面积垮落,致使上覆岩层与断层带贯通,并逐渐诱发断层带的活化现象;采动影响下,断层活化并不是一次性全阶段活化,而是由上部到下部的逐渐活化,其具有明显的空间性、阶段性特征。明确了断层活化的发生特征,能够有效提高对于断层活化间接引起的冲击地压、底板突水等一系列地质灾害事故的预警预防,对于煤矿安全高效开采生产具有重要意义。