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关键词： Reaction-diffusion model   Crystal plasticity   Dislocation cell structures   Strain localization   Irradiation hardening  

摘要： Accurately predicting the mechanical behavior of pure metals at different radiation doses and prescribing the microstructure evolutions, such as the dislocation structures, remain challenging. This work introduces a 3D hybrid numerical simulation scheme that integrates finite element (FE) and finite difference (FD) modules. The FE module is used to implement the crystal plasticity model, while the FD module is used to solve the reaction-diffusion model regarding dislocation nucleation and transportation. Our hybrid model successfully replicates the mechanical behavior of pristine Cu single crystals and provides details of dislocation cell structures that agree with the experimental observation. Furthermore, the model effectively reflects the irradiation hardening effects for Cu single crystals and demonstrates the formation of dislocation channels and shear band type of strain localization. Our work offers an effective approach for predicting the mechanical responses and the safety evaluation of pure metals in extreme working conditions.

关键词： 动态面板数据   二阶差分   广义矩估计   一致性   数值模拟  

摘要： 文章利用二阶差分对动态面板数据模型中的参数提出了二阶差分广义矩估计方法(Second-order Difference Generalized Method of Moments,Sd-GMM),证明了二阶差分广义矩估计量的一致性。蒙特卡洛数值模拟结果表明,二阶差分广义矩估计量相对于系统广义矩估计量、水平广义矩估计量,偏差更低,准确度更高。

关键词： 深部岩石   本构模型   数值模拟   黏弹塑性  

摘要： 深部原位赋存环境致使深部岩石具有明显的黏弹塑性变形行为。针对矿井深部岩石的黏弹塑性变形行为,基于一致性导数推导了Abel黏壶本构方程,并建立了三维黏弹塑性元件本构模型。采用局部微分代数方程组的残差形式及其隐式方法进行求解,同时依托MFront,MTest与FEniCS软件进行了数值模拟实现。利用解析解与实验数据验证了本构模型的可靠性,且具有较好的收敛效果。模拟实验表明:本构模型可以很好的描述围压变化条件下的岩石三轴压缩及其扩容效果。通过控制本构模型的相关参数可以有效的分析蠕变过程中的黏弹性变形行为。

关键词： 大高度沉井   井壁应力   井壁变形   沉井施工   数值模拟  

摘要： 为了分析大高度沉井井壁应力和变形的影响规律,采用ABAQUS有限元软件,建立沉井井壁有限元模型,分析了沉井内径、井壁厚度、混凝土弹性模量以及沉井深度等因素对井壁应力和变形的影响。结果表明:沉井井壁底部的环向应力和径向位移最大;沉井井壁的最大环向应力和最大径向位移随着沉井内径和沉井深度的增大而增大;沉井井壁的最大环向应力和最大径向位移随着沉井壁厚的增大而减小;弹性模量对沉井井壁的最大环向应力和最大径向位移基本没有影响。

关键词： 顶抽巷   瓦斯抽采   瓦斯治理   数值模拟   覆岩裂隙  

摘要： 为解决新景煤矿3111采区顶抽巷布置层位难以确定的问题,采用FLUENT数值软件探究了不同垂直层位(距煤层48,53,58 m),不同水平层位(距回风巷43、48、53 m)条件下的采场瓦斯体积分数分布特征,并开展工程验证。结果表明:采用顶抽巷可有效治理采场瓦斯超限问题。垂直层位变化的条件下,抽采范围与抽采效果存在互斥影响。距离煤层53 m,距离回风巷48 m是适用于3111采区顶抽巷的合理参数。监测结果表明:基本顶破裂会致使裂隙带大规模发育并产生漏气现象,导致顶抽巷瓦斯体积分数发生降低,并伴随着上隅角与回风巷的瓦斯体积分数升高。在后续的周期来压过程中,仍会表现出类似的特征,但上隅角与回风巷的瓦斯体积分数随工作面的持续推进表现为下降趋势。

关键词： 中庭式地铁车站   振动台试验   数值模拟   地震响应  

摘要： 为深入研究地震作用下土-中庭式地铁车站系统的地震响应,采用有限元分析软件ABAQUS建立相应的三维数值模型,并基于振动台试验结果对其合理性进行了验证。利用经验证的模型开展了模拟分析,从场地响应、车站结构变形特征及应力响应三个方面分析了土-中庭式地铁车站系统的地震响应。结果表明:地震作用下,车站结构周围场地存在明显应力集中,顶底板周围土体的竖向位移明显大于场地其他位置;中庭式地铁车站结构存在明显的摇摆运动,站厅层横梁、站台层横梁和柱子变形较大。

关键词： 一体化快堆   核热耦合   数值模拟  

摘要： 一体化快堆在提高铀资源利用率、实现高放废物最小化等方面优势明显。通过多物理耦合、精细化计算,开展反应堆高精度数值模拟,减少传统计算方法中的各种简化和近似,能够更好地反映反应堆实际运行情况,为反应堆设计方案提供验证。本文采用外耦合模式,基于RMC和VERSA程序开展核热耦合研究,对一体化快堆功率和冷却剂温度进行精细化模拟计算,验证VERSA子通道传热模型设计的合理性与准确性。开展核热耦合迭代计算,采用就近原则为燃料栅元匹配最接近的温度库。结果表明:经过3轮核热耦合迭代计算,燃料中心温度变化在1%以内,实现收敛。使用匹配截面库计算与900 K截面库相比,计算得到的燃料中心温度整体下降。

关键词： 地压冲击防治   数值模拟   围岩变形监测   锚杆锚索受力分析  

摘要： 为研究底煤卸压方式防冲的有效性以及对1305工作面巷道支护方案的影响,首先利用能量衰减理论和变形积分法计算巷道帮部钻孔在强冲击条件下吸收的能量、支护系统的安全系数,采用数值模拟、效果勘察、变形和受力分析3种方式分析大直径钻孔、开槽卸压2种处理方式对支护系统的影响,最后利用十字法和测力计分别监测巷道变形量、锚杆锚索受力状况。研究结果表明:巷道采用的锚杆、锚索、编织金属网、T型钢带等联合支护方案,具有较高的支护强度及护表能力,能够满足当前掘进巷道支护与防冲要求;工作面顺槽发生大能量事件后,煤岩体释放的能量为55.23~64.95 kJ,小于支护体系所能吸收的能量136.7 kJ,巷道支护系统的安全系数为2.07~2.48,满足防冲要求;大直径钻孔以及卸压开槽对巷道围岩变形影响不大,大直径钻孔对巷道支护系统没有明显影响,卸压槽对巷道支护系统影响较小。

关键词： 煤矿   深部   复合顶板   数值模拟   围岩控制  

摘要： 在我国煤层开采的过程中,复合顶板煤层较为常见。随着煤矿开采进程的推进,浅部资源日益枯竭,开采活动向深部发展,深部“三高一扰动”条件下,复合顶板的维护更加困难,经常出现离层、顶板下沉量大,甚至发生冒顶事故。基于此,本文以5723工作面为研究对象,应用理论分析和数值模拟方法,研究锚杆锚索参数对复合顶板岩层的控制效果,并改进工作面原始支护方案,经现场实践验证,巷道围岩变形情况满足煤矿相关作业规程的规定。

关键词： 煤层注水   增渗降尘   循环注水   疲劳损伤  

摘要： 煤层注水能有效地降低粉尘,随着深部资源的开采,传统的水力化措施难以达到理想降尘效果。本文采用FLAC数值模拟方法,对比分析了循环注水、静压注水和高压注水3种不同注水方式对煤岩的压力演化、塑性区破坏和孔隙水压分布特征,并探讨了各种注水方式的降尘效果,阐明了循环注水增渗降尘机理,对未来研究进行了讨论。研究结果发现:静压注水下煤岩应力分布较为均匀,塑性区破坏较少,润湿范围较小,增透降尘效果较差;高压注水下煤岩出现应力集中现象,注水端塑性区破坏严重,润湿范围大于静压注水情况,但易使煤岩发生动力学灾害;循环注水较前两者相比,润湿范围最大,增渗降尘效果最好。循环注水将高低压水注入煤体,注水压力呈周期性波动,使煤体产生疲劳损伤,且孔裂隙中的颗粒在循环水压的作用下被带出煤体,有利于孔裂隙的发育,增加煤体润湿范围。