教学课程资源库 更多>>

关键词： 裂隙岩体   屈服准则   理论计算   数值模拟   塑性区范围   参数优化  

摘要： 裂隙岩体在地下矿山中普遍的存在,裂隙的存在对采准巷道的塑性区分布产生显著影响。白音哈尔矿区采准巷道位于围岩裂隙发育的位置,开挖后拱形巷道周边围岩变形严重,研究不同准则计算拱形巷道周围塑性区范围,通过模拟进一步优化巷道的支护方案。利用钻孔窥视仪对巷道顶板进行钻孔测量,观察裂隙在围岩中的分布状况和周围岩体的变形特征。在“当量半径”基础上通过Morh-Coulomb屈服准则和Drucker-Prager屈服准则对拱形巷道塑性区范围进行了理论计算,并利用UDEC软件模拟钻孔测得结果,监测“三区”的位移、应力与塑性区情况。经对比分析探讨了裂隙岩体塑性区半径的影响因素,根据塑性区的影响因素对采准巷道原始支护方案进行优化。锚杆+锚索+金属网+混凝土的方式在控制裂隙围岩变形的同时减小了塑性区的破坏,防止了塑性区扩展,维护了裂隙巷道的稳定。对比分析下D-P准则更加接近实际的塑性区范围,数值模拟可以对裂隙岩体采准巷道进行支护参数优化。

关键词： 能源盾构隧道   地下水渗流   换热性能   相似试验   数值模拟  

摘要： 能源盾构隧道是开发利用浅层地热能的重要地下结构,但关于地下水渗流对其换热性能影响的研究尚不充分。为此,采用模型试验和数值模拟相结合的方法,系统研究地下水渗流流速和流向对能源盾构隧道换热性能的影响。首先,构建相似试验模型,开展夏季5种工况的模型试验,明确地下水渗流对换热管及隧道围岩温度场分布的影响,并利用试验结果验证数值模拟的准确性;然后,基于不同流速、流向及季节变化条件,进一步开展20种工况下的数值模拟研究。研究结果表明,随着地下水渗流流速的增加,能源盾构隧道换热性能显著提升;渗流方向与隧道轴线间夹角的减小有助于提升换热性能;在夏季工况下,换热管进出口温差显著大于冬季工况。

关键词： 双曲拱桥   加固   改变结构受力体系   有限元   拱上建筑   装配式   数值模拟   施工监控  

摘要： 为解决双曲拱桥拱上建筑诸多病害问题,提升双曲拱桥承载及使用性能,在传统双曲拱桥加固施工技术应用的基础上,提出了一种改变结构受力体系加固双曲拱桥的技术,即通过将原双曲拱桥拱上建筑(立墙、腹拱、实腹段填料)拆除后,新建柱梁式拱上建筑(立柱、横梁、预制桥面板)。采用Midas有限元建立双曲拱桥整体模型,对双曲拱桥加固改造施工过程分别进行强度、刚度和稳定性分析,并对双曲拱桥改造施工过程进行变形及应力监测,以验证该技术的可行性。结果表明:1)双曲拱桥加固改造施工过程中的各项数值模拟数据均满足设计要求;2)变形及应力现场监测值均与数值模拟计算值相接近;3)桥梁加固改造完成后,主拱圈截面最大压应力和最大挠度均较改造前有所降低,而改造后的稳定安全系数较改造前则大幅度增加。通过采用框架式结构来降低双曲拱桥拱上建筑自重,以实现改变结构受力体系加固双曲拱桥,效果显著,该技术可供双曲拱桥加固改造施工与设计参考。

关键词： 低矮隔震层   组合隔震   隔震体系   数值模拟   地震反应分析  

摘要： 提出一种适用于低矮隔震层的外置非承压复位橡胶滑移隔震体系,基于橡胶剪切理论及滑动摩擦理论建立各隔震元件的力学模型,提出该体系中主要隔震构件尺寸设计方法和各元件力学参数定义方法,运用有限元软件ETABS对体系进行数值模拟分析。分析数值模拟结果得出隔震前后周期、层间剪力、隔震层位移和水平向减震系数等指标,并进行罕遇地震下最大拉应力和隔震层最大位移校核。结果表明,该体系将复位橡胶元件与滑动摩擦元件分开布置,耐久性能较好,复位橡胶不承受竖向压力,仅提供水平刚度且更换时无需顶升建筑,具有良好的抗震性能。

关键词： 高通量研究堆   铍反射层中毒   理论解析分析   数值模拟  

摘要： 高通量研究堆广泛使用铍作为反射层,以提高中子利用率。为研究铍反射层内核素嬗变过程的中子毒物6Li、3He的积累特性与规律,而非仅对特定算例进行评估,本研究通过解析求解铍反射层内核素嬗变相关方程,获得各核素积累过程的相关规律,从而在理论层面上评估铍反射层中毒问题引入的负反应性,并获得了铍反射层中毒过程中6Li平衡浓度与中子注量率水平无关,3He积累速率上限与中子注量率水平无关等规律性结论。通过使用RMC对宽能谱超高通量研究堆(THFR)的铍反射层进行计算,并与理论预测结果进行对比,结果符合良好,验证了理论分析的正确性。相关结论可以省去长时间多步燃耗计算的资源消耗,仅需进行少数几次临界计算即可获得负反应性引入数值,从而高效准确地为高通量研究堆的反射层设计与更换频率、剩余反应性设计等提供重要依据。

关键词： 边坡   数值模拟   安全系数   FLAC^(3D)   COMSOL  

摘要： 【目的】对不同工况下的边坡进行稳定性分析,为边坡防治提供理论依据。【方法】数值模拟作为分析边坡稳定性的重要工具,常用软件包括FLAC^(3D)和COMSOL。通过对比这两款软件对同一边坡在不同工况下的模拟结果,探讨其应用效果和差异。【结果】结果显示,两款软件具有相同的功能,模拟结果相近;在输入参数相同的情况下,FLAC^(3D)和COMSOL的模拟结果在最大主应力、最大剪应力、纵向位移和安全系数等方面存在差异,COMSOL软件得出的最大主应力和安全系数普遍偏高,而最大剪应力和纵向位移偏低。【结论】这种规律性差异有助于加深对边坡稳定性分析的认识。

关键词： 漂浮式风机   浅水系泊系统   恒张力   数值模拟  

摘要： 为减小浅水中系泊系统的张力,提出一种适用于浅水海域漂浮式风机的恒张力系泊系统。通过提升配重块高度,将浮式风机动能转化为配重块重力势能,保证系泊系统最大瞬时张力保持在一个较低水平,不超过系泊线破断力。采用浙江深远海海域风浪流环境条件,目标海域水深为60 m。基于频域势流理论及时域动态系泊分析方法研究WD225-9000机组漂浮式风机与恒张力系泊系统的耦合动态响应,分析配重块大小及系泊线参数等影响。与传统悬链线锚链系泊系统对比,新型恒张力系泊系统可有效缩短系泊线长度、减轻系泊线重量并减少锚桩用钢量。由于恒张力系泊系统回复力刚度曲线可基本保持恒定的张力,浮式风机在生存海况下大幅水平偏移也不会导致系泊张力过大,保证浮式风机系泊系统在台风中的安全性。所提出的恒张力系泊系统亦可应用于张力腿式漂浮式风机。

关键词： 厚硬顶板   切顶卸压   应力转移   数值模拟   围岩控制  

摘要： 针对淮南谢桥煤矿11618工作面运输顺槽面临的厚硬顶板强矿压问题,本研究采用数值模拟与现场监测相结合的方法,系统分析了预裂爆破切顶卸压技术对巷道围岩应力场的调控机理,基于摩尔-库伦准则构建FLAC3D模型,揭示了切顶前后应力演化的动态特征。研究结果表明:切顶卸压技术显著优化了顶板应力分布,垂直应力峰值降低17.8%,促使应力集中带向煤体深部转移3.4 m;同时,超前支承压力峰值由未切顶时的63 MPa降至56 MPa,但煤帮垂直应力峰值因应力再分配升高21%。现场实测显示,顶底板最大移近量低于300 mm预警阈值,锚杆锚索支护承载力稳定,验证了该技术对围岩变形的有效控制。

关键词： 铍萃取槽   混合室   挡板   数值模拟  

摘要： 溶剂萃取广泛应用于湿法冶金溶液净化及有色金属提取,也是铍溶液净化的主要手段。混合澄清萃取槽由于具有良好的性能与可操作性在工业上得到广泛应用,其结构主要由混合室和澄清室组成。混合室内混合传质的程度直接影响这个工艺过程所采用的萃取级数和装备尺寸。改善两相流场是强化液滴破碎和传质的有效方法,但目前很难通过试验方法对流场的湍流耗散和剪切力等参数进行测量。为了研究铍溶液萃取过程混合室内液(水相)-液(有机相P204)两相流体在搅拌环境下的各种流动特性,采用双流体模型(Two fluid model,TFM)结合移动参考系技术实现铍溶液萃取过程的模拟。研究了挡板对混合室内速度、湍流动能、湍流耗散率和剪切速率的影响。结果表明,铍溶液的溶剂萃取可基于混合澄清槽来实现。通过在混合室内添加挡板以改善两相流场,使混合室内的溶质可以及时地扩散,减小死区,增大反应速率,混合室最大湍流动能提高0.95×10^(-2)m^(2)/s^(2),有挡板的混合室内最大湍流耗散率达到无挡板时的2倍,液滴破碎更加充分,使传质面积和传质速率都得到提升,将萃取时间由20 min缩短至12 min。在实际应用时,可考虑将其作为强化液滴破碎和传质的有效手段。

关键词： 钢筋混凝土梁   四点弯曲   声发射   数值模拟  

摘要： 为分析不同配筋混凝土梁受弯破坏过程裂缝发展特征,探讨梁体破坏声发射特性及抗弯性能退化规律,采用四点弯曲试验,结合声发射技术,建立三种不同配筋混凝土梁受弯破坏过程与声发射信号的联系。实验结果表明,不同配筋混凝土梁损伤演化过程中的上升角(rise time/maximum amplitude,RA)、平均频率(average frequency,AF)信号具有明显差异,适筋梁、少筋梁、超筋梁剪切裂缝信号RA占比77.6%、80.9%、78.95%远高于斜拉裂缝信号AF占比,混凝土梁破坏以剪切破坏为主。不同配筋梁弯曲损伤各阶段振幅分布的共同特征主要由频率区间4~6 kHz、13.5~16 kHz以及53~57 kHz的振幅峰值体现,梁体达到特殊荷载阶段时均会产生高频区间的振幅峰值突起,预示梁体内部钢筋屈服、结构进入破坏失稳阶段,以此可作为声发射信号时频转换监测结构内部损伤程度的重要依据。