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关键词： 组合桥面板   负弯矩区抗弯性能   合理构造参数   数值模拟   理论研究  

摘要： 为提高负弯矩区桥面板抗弯性能,提出一种新型钢格栅-UHPC组合桥面板结构。文中基于受力性能并考虑施工性能,提出新型钢格栅-UHPC组合桥面板的基本构型;采用数学程序MATLAB对ABAQUS进行二次开发,分析桥面板宽度、翼板厚度、腹板高度及腹板水平倾角对结构抗弯极限承载力的影响,综合考虑桥面板负弯矩区抗弯极限承载力及自重、用钢量等技术、经济指标,提出桥面板合理构造参数;应用简化塑性理论对桥面板负弯矩区抗弯极限承载力进行理论分析,导出抗弯极限承载力计算简析公式。结果表明,桥面板负弯矩区抗弯极限承载力随桥面板宽度、翼板厚度、腹板高度的增加而增加,随腹板水平倾角的减小呈先增大后减小的趋势,桥面板宽度对抗弯极限承载能力的提高有限。桥面板负弯矩区抗弯极限承载力理论公式计算结果与数值模拟结果较为接近,最大相对偏差为9.1%,验证了理论公式与数值模型的准确性。

关键词： 激光烧蚀   金属材料   烧蚀效果   加工工艺优化   数值模拟  

摘要： 针对激光加工工艺,基于COMSOL Multiphysics仿真软件,对激光烧蚀金属过程进行了系统的数值模拟分析。通过模拟激光与金属靶材的相互作用,深入探讨了激光能量的传递、金属的热响应及烧蚀过程中的温度场分布等关键因素。该仿真结果为实际激光加工过程提供了理论依据,有助于优化工艺参数,提高加工效率和质量,同时有效降低实验成本。

关键词： 青藏高原东北缘   弧形构造   新生代   形成机制   有限元数值模拟  

摘要： 青藏高原东北缘弧形构造带是青藏高原侧向生长的独特边界,以垂直于高原扩展方向的盆−山相间的弧形地貌为特征,代表了青藏高原扩展的独特生长方式。此次研究旨在运用三维有限元黏−塑性大变形数值模拟方法再现青藏高原东北缘弧形构造带的形成和演化过程,提出弧形构造生长的新构造样式和变形机制。此次模拟基于大量地质与地球物理资料,测试了银川盆地阻挡和弱的下地壳对弧形构造带内断裂发育的控制作用。结果表明,在青藏高原向东北扩展的过程中,地壳缩短增厚变形由高原向东北传播,受北东—南西向挤压作用,地块围限的中—新生代盆地区(弧形构造带)的深部物质向东北迁移,在受到刚性的鄂尔多斯地块和阿拉善地块阻挡后,向强度相对较弱的银川盆地有限挤入。银川盆地的阻挡是弧形构造带断裂在浅部地壳形成和发育的重要条件。黏度为2.5×10^(22) Pa·s、黏聚力为2 MPa的弱下地壳对弧形构造带内断裂发育有促进作用,但不是断裂形成的必要条件。进一步分析青藏高原东北缘弧形构造带地表和3条剖面最大剪应变率分布特征及其随时间演化的规律发现,弧形构造带在深部总体上表现为“对冲”构造样式,指示深−浅变形机制存在解耦现象。弧形构造带的变形解耦深度在20 km和40 km发生,形成了3个构造层。其中的中—上地壳构造层以逆冲−褶皱构造变形方式调节地壳水平缩短和垂向增厚;而弱的下地壳作为弧形构造发育的滑脱层,以韧−塑性变形方式调节地壳水平缩短和垂向增厚;岩石圈地幔由于莫霍面的调节作用,也存在一定程度的缩短增厚。综合分析认为,青藏高原东北缘弧形构造带是在先存断裂和拆离带的控制下,主控断裂在9.5~2.5 Ma同步发育,并向深部扩展,最终切入中—下地壳。新的模拟研究结果为深化对青藏高原东北缘隆升和横向生长过程的认识提供了参考。

关键词： 熔岩管道   月球基地   数值模拟   热传导系数   温度场  

摘要： 月球基地建设是探月工程四期任务的核心目标,其热环境控制面临月表极端温度波动的严峻挑战.本文针对熔岩管道内基地能源供给下的温度场响应问题,提出了一种改进的非线性热传导本构模型,用于表征玄武岩的热传导特性.同时,基于有限元软件CODE_BRIGHT建立了二维非稳态数值模型,考虑了月表周期性演化的温度边界条件与管壁加热源,系统量化了风化层厚度、埋深、截面形状及加热功率对温度场时空演化的影响机制.研究表明:(1)熔岩管道温度预测结果显著依赖于热传导本构模型的选取,与恒定热传导模型相比,温度预测值相差可达到30%;(2)风化层厚度大于1 m可完全屏蔽月表温度波动,热源的影响区范围约3倍洞径;(3)相同总加热功率条件和短轴长度的条件下,椭圆截面(长短轴比为4∶1)的洞顶温度较圆形降低了近80%.研究成果为月球基地选址、能源配置及热控系统设计提供了理论支撑和指导建议.

关键词： 高速铁路   岩土工程   数值模拟   边坡角度  

摘要： 0背景岩质边坡的稳定性问题一直是国内外岩土工程界的热门研究课题之一。随着近几年来国内基础建设发展速度不断提升,尤其是交通行业中的高速公路、高速铁路、水利水电工程、矿山开采业等领域均出现了大量的岩质边坡,并且呈现出规模大、数量多的特点,这些边坡的安全性的好坏将会对整个工程施工过程甚至对于社会经济效益都产生重大影响。影响岩质边坡稳定的最主要的因素之一就是边坡角度,它是控制边坡力学特征的主要参量,不但直接影响着边坡承受荷载的状态以及发生破坏的方式与部位,还会影响其相关的强度指标取值及变形特性等。此外,边坡角度还是判断边坡处于临界失稳状态时的一个重要标志。因此,在工程地质领域、岩土工程领域和灾害防治领域中,岩质边坡角度的研究在理论和实践上都具有十分重要的价值。

关键词： 回转窑   温度分布   旋流风速   数值模拟  

摘要： 为提高提钒回转窑的焙烧性能,针对燃用焦炉煤气的回转窑从操作参数和结构参数两个方面进行模拟研究,进而获得回转窑内部温度场分布。结果表明:当旋流风速为1.5 m/s时,燃烧不完全,窑内平均温度显著降低。当旋流风速由3 m/s增加至7.5 m/s,窑内最高温度由1771 K降低至1476 K,高温区向窑头方向移动。随着燃料喷入速度由8 m/s增加至10 m/s,最高温度从1445 K升高至1705 K,窑内高温区范围不断扩大,燃料喷入速度继续增加,温度场变化不在显著;随着燃烧器插入深度由1 m增加至5 m,冷却区最高温度由938 K降低至537 K,高温区向窑尾方向移动;随着燃烧器布置角度从0°增加至9°,回转窑中轴线下方的料床区域最高温度由1534 K升高至2123 K,窑内中后部温度显著降低。

关键词： 推进剂/衬层界面   数值模拟   物理模型   裂纹扩展  

摘要： 综述了国内外固体推进剂/衬层界面脱黏的数值模拟研究进展,重点介绍了推进剂/衬层界面裂纹扩展对发动机药柱结构完整性和燃烧性能影响的数值模拟结果,指出当前推进剂/衬层界面数值模拟存在的困难是物理模型的建立和微观参数的选取。结构完整性数值模拟对发动机人工脱黏深度的选取具有一定的指导意义,且发动机点火增压梯度门限值为发动机点火提供了有效参考。指出数值模拟下一步的研究方向是根据不同的工程应用需求,建立典型工作环境下的裂纹扩展模型,及进行裂纹扩展对药柱燃烧性能的影响研究。

关键词： 沉积环境   数值模拟   沉积过程   沉积动力学  

摘要： 沉积动力学研究的核心在于从机理上探究沉积物侵蚀、搬运、堆积过程、机制以及沉积环境效应,以“从过程到产物”的观点来研究沉积演化特征。其研究的尺度小至泥沙颗粒的搬运与沉积、大至沉积盆地的充填与演化。沉积物理与数值模拟是开展沉积动力学研究的重要手段,具有实验条件可控性、实验结果可重复性、沉积过程正演性、模型与原型可对比性等特点。与现代沉积考察相比,沉积模拟一方面能够克服时间、空间、以及自然条件的限制,从而更方便地研究各类沉积过程;另一方面,沉积模拟可以通过控制变量更为科学、明确地讨论单一因素对沉积过程的控制作用,进而帮助人们对多因素控制下的沉积过程和产物做出更合理的解释。传统岩心观察、现代沉积观察和露头分析等主要提供一维或二维沉积特征信息,存在时间尺度与空间尺度的局限性。而沉积物理与数值模拟可以还原沉积体的时空四维演化过程并系统采集数据,可为“人工智能+沉积学”提供丰富的沉积数据样本,在当前人工智能快速发展阶段表现出尤为广阔的发展和应用前景。

关键词： 肺结核   扩散模型   最优控制   数值模拟  

摘要： 该文建立了一个带有扩散因素的肺结核传播模型,引入提高个人防护意识,及时的检测和治疗,提高治疗水平以及降低复发率这四个控制变量,从理论和数值上讨论了肺结核的最优控制问题.首先使用偏微分方程的最优控制理论得到了最优控制的存在性,其次通过构造灵敏度系统和伴随系统,计算得出最优控制的特征,最后通过数值模拟展示了最优控制变量随时间变化的情况,并展示了最优控制效果,结果发现相比无控制情况,在控制终止时刻,最优控制可以显著降低潜伏者、染病者和接受治疗者的数量;相比单一控制情况,最优控制可以降低染病者峰值,延迟达峰时间,并减少染病者最终感染数量.所得结论可为一线疾病防控提供一定理论参考.

关键词： 发动机齿轮   应力模拟分析   应变模拟分析   模具磨损  

摘要： 文章通过数值模拟方法,系统分析汽车发动机齿轮在锻造过程中的应力分布及模具磨损特性。基于有限元分析技术,对齿轮闭式模锻过程中的等效应力(最大566MPa)和应变集中区域(如齿根)进行模拟,揭示应力集中与锻造缺陷的关联性。结合模具设计原则(精确性、耐用性、可维护性),优化材料选择(高速钢、硬质合金)、结构设计(受力均匀化)与制造工艺(电火花加工、线切割)。研究通过降低锻造速度、调整模具参数,将模具磨损量控制在0.0000301mm以内,显著提升模具寿命。该成果为发动机齿轮的高效制造与模具延寿提供理论依据和技术支持。