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关键词： 有限土体   模型试验   数值模拟   主动破坏   滑裂面   理论公式  

摘要： 墙后土体破坏模式直接影响土压力的计算，为了研究刚性墙后有限宽度土体主动变形及土压力问题。以平动（TT）模式为例，通过自制模型，开展无黏性土主动破坏试验，利用数字图像法对试验过程中的土体图像进行分析，得到土体的剪切应变、位移等，与数值模拟主动破坏滑裂面进行对比。结果显示：有限土体主动破坏滑裂面为经过墙踵的“折线”，与宽高比、内摩擦角有密切关系，挡墙受力与滑裂面形态紧密相关。结果表明：（1）宽高比越小，滑裂面折线段数越多，土体起始破裂角越大，滑裂面逐渐变陡，有限土体临界宽高比ncr=0.49。（2）内摩擦角越小，折线段数越多，滑裂面破裂角越小，有限土体临界内摩擦角稍大于43.1°。（3）有限土体主动土压力由折线型滑裂面左侧“三角形”滑体产生，小于库仑理论土压力。（4）基于极限平衡法，理论推求了有限土体主动土压力计算公式，推导公式计算结果与数值模拟结果存在差异。填土宽高比、内摩擦角是影响有限土体破坏模式的重要因素，研究成果为丰富了有限土体破坏模型试验，完善了有限土体土压力计算理论，具有一定的理论价值和工程意义。

关键词： 安全工程   初始线性火源   燃烧特性   小尺寸试验   数值模拟  

摘要： 生物质秸秆是引发野火等大规模火灾的主要可燃物之一。本文以水稻秸秆为研究对象，开展了不同宽度（0.1～1.8 m）条件下初始线性火源秸秆燃烧特性模拟与试验研究，分析了秸秆燃烧火线形态、火蔓延速率、火焰长度以及火线强度等燃烧特性。结果表明：在秸秆宽度0.1～1.8 m范围内，初始线性火源秸秆火焰蔓延趋势基本一致，火线形态呈现直线形（点火初期）-轴对称弧形（稳定阶段）-离散断裂（燃烧末期）的演化过程。受侧向空气卷吸与热损失耦合作用火线在稳定燃烧阶段呈现轴对称弧形。秸秆火蔓延速率呈现明显的宽度效应，提出了适用于宽度0.1～1.8 m的初始线性火源秸秆火蔓延速率与宽度的经验模型。秸秆火焰长度与火线强度与宽度呈正相关，拟合得到了宽度0.1～1.8 m范围内初始线性火源秸秆燃烧火线强度与火焰长度的定量关系式。研究结论可为野火灾害防控提供理论支持。

关键词： 聚能切割索   数值模拟   切割深度   结构参数  

摘要： 采用模压工艺制备了圆管型聚能切割索，并结合切割实验与数值模拟，系统研究了壳体材料、壳体厚度、“V”型槽张开角及炸高4种结构参数对切割效果的影响规律。结果表明：所制备的聚能切割索可形成高温、高速片状射流，有效切割10 mm厚铝板；数值模拟结果与实验结果吻合良好，误差范围为1.6%～8.1%；壳体材料对切割深度的影响最为显著，壳体厚度、“V”型槽张开角及炸高对切割深度的影响呈先增后减的趋势；射流头部速度与壳体厚度及“V”型槽张开角之间呈负线性相关；最优结构参数为壳体厚度0.5 mm、“V”型槽张开角60°、炸高2 mm。研究结果可为聚能切割索的结构优化及工程应用提供理论依据。

关键词： 4J36因瓦合金   微观组织   形核参数   数值模拟  

摘要： 等轴晶有较好的均匀性、韧性和加工性能，在4J36因瓦合金钢锭的后续加工中能够减少开裂风险，以往研究多集中于利用CAFE模型探讨钢和合金的凝固过程，关于形核参数对4J36因瓦合金钢锭凝固组织影响的相关研究尚未见报道。因此，采用CAFE模型模拟了4J36因瓦合金钢锭的凝固过程，探讨了形核参数对钢锭凝固组织的影响。实验与模拟结果一致，验证了模型的准确性，可以有效应用于4J36因瓦合金钢锭凝固组织的模拟与预测。模拟结果表明，体最大形核密度由2×106m-3提高至2×109m-3，柱状晶区域减小，中心等轴晶范围扩大，晶粒数增加了97.6%，晶粒平均面积减小了97.6%，晶粒最大面积增加了98.6%，晶粒平均半径减小了89.3%，最小晶粒面积不变。面最大形核密度由2×105m-2升至2×108m-2，钢锭内部晶区结构无明显变化，晶粒数增加了13.4%，晶粒平均半径减小了10.3%。体最大形核过冷度从0.5 K升至4 K，柱状晶区域增大，中心等轴晶范围缩小，晶粒粗化明显，晶粒数减少了55.2%，晶粒平均半径增大了36.1%。面最大形核过冷度从0.5 K增至2 K，对钢锭内部的晶区结构和晶粒尺寸无明显影响。

关键词： 相变   传热   传质   准稳态结霜模型   数值模拟  

摘要： 基于相变结霜本质为热质传递的原理，进一步考虑霜层孔隙率逐渐降低和热阻增大分别致使水蒸气扩散能力和换热效果下降的实际情况，进而引入有效扩散系数Deff和当量传热系数heq。同时，修正了传质因子jm和传热因子jh的计算式，将无量纲参数J(jm/jh)耦合至准稳态结霜模型中，从而对霜层特性参数进行了合理修正。为验证改进模型的预测准确性，本文与Lee模型、Lenic模型和Wong模型的计算结果以及7个典型实验工况的38组测量数据进行了对比验证。结果表明，该模型预测精度相较上述模型分别提升了31.81%、64.72%和50.64%。此外，模型预测值与典型工况下的实验数据吻合较好，所有工况下霜层厚度的平均误差小于6.57%，霜层密度的平均误差不足7.10%，霜层表面温度及结霜量的平均误差分别为8.41%和9.59%。

关键词： 水利工程   水闸工程   施工技术   创新技术   工程质量  

摘要： 随着我国水利基础设施建设的迅猛发展,水闸作为调控水资源重要设施的建设质量更受关注。本文围绕水利工程中水闸工程的施工技术展开研究,首先介绍了水利工程施工的背景及水闸工程的重要性。其中着重分析了影响水闸工程质量的关键因素,包括材料选择、施工工艺、设备应用与管理等方面。提出了一系列创新施工技术,如高性能混凝土的应用、精细化施工流程管理,以及现代监测技术的整合使用。通过对比分析案例,证明了这些技术在确保水闸工程安全运行、延长使用寿命中的有效性。最后,论文指出采用这些施工技术不仅改善了施工环境,而且提高了工程效率,并对未来水闸工程施工技术的创新与应用进行了展望。研究结果对推动水利工程施工技术的进步具有重要的实践意义和指导价值。

关键词： 铁路桥梁   钢-混组合梁   温度场   试验研究   数值模拟  

摘要： 钢材和混凝土热工性能差异较大，太阳辐射、气温变化等会导致钢-混组合梁内部产生显著的非均匀温度分布。为研究日照作用下不同桥面构造的铁路钢-混组合梁的温度分布规律，制作一段两端分别为道砟桥面与轨道板桥面、中部无桥面构造的钢-混组合梁试验模型。通过开展夏季晴天环境下的温度试验，分析3种桥面状态下钢-混组合梁的温度分布及变化规律，研究不同桥面钢-混组合梁的日照温度梯度模式。研究结果表明：不同桥面构造的钢-混组合梁日照温度场表现出明显的非均匀性，无桥面的竖向温度梯度日间呈S形，夜间呈反S形；道砟桥面和轨道板桥面的竖向温度梯度十分接近，在钢混界面处发生转折，混凝土顶板内几乎无温差，钢梁内温度梯度呈曲线分布，日间钢梁温度高于混凝土顶板，夜间温度低于混凝土顶板。利用ABAQUS建立不同桥面构造的钢-混组合梁日照温度场数值模型，数值模拟与实验测试温度吻合较好，最大偏差约±1℃。通过对成都地区日照温度场进行模拟，得到了不同桥面构造的铁路钢-混组合梁正、负竖向梯度温度分布模式。成都地区日照温度作用引起无桥面（道砟桥面）、轨道板桥面组合梁栓钉最大剪应力分别为20MPa、23MPa，道砟、轨道板桥面组合梁混凝土顶板最大拉应力较小，但无桥面组合梁混凝土顶板最大拉应力达1.121MPa，工程中应予以重视。

关键词： 钢-混凝土组合梁   钢筋混凝土板   钢管混凝土柱   框架结构   抗火性能   数值模拟  

摘要： 钢-混凝土组合结构具有强度与刚度高、抗震性能优良与施工效率高等优点，被广泛运用于多高层、大跨度和重载建筑结构中。在建筑火灾频发，给人类生命与财产带来极大威胁的背景下，研究钢-混凝土组合结构的抗火性能，建立考虑结构整体性能的抗火设计方法并采取相应的抗火构造措施，最终以保证结构关键部位构件和整体结构不倒塌为目标，对保证整体结构的消防安全和节约建筑防火成本具有重要意义。为此，归纳总结了钢-混凝土组合结构抗火性能的研究进展，包括钢-混凝土组合梁、钢筋混凝土板、钢管混凝土柱及钢-混凝土组合平面、空间框架的火灾试验研究，讨论并比较了各种抗火分析模型，提出了当前研究存在的一些主要问题与尚需深入研究的方向。基于现有研究成果总结如下：1）试验研究表明：钢-混凝土组合约束梁在高温大变形下由于悬链线效应使得抗火性能显著优于简支梁；钢筋混凝土双向板抗火性能优异且高温下出现板面开裂而板底较为完好的现象；普通钢管混凝土柱的抗火性能有限而需采取措施提高其耐火极限；组合空间框架抗火性能优于平面框架，受火过程中平面框架发生梁或柱失效模式，空间框架整体性能好而没有发生坍塌。2）数值分析表明：壳-实体单元模型模拟钢-混凝土组合连续梁与约束梁时，能够较好地模拟钢梁局部屈曲与扭转屈曲的试验现象；实体单元模型模拟钢筋混凝土双向板时，能较好地模拟钢筋混凝土双向板厚度方向截面温度场非均匀引起的膨胀变形；实体单元或壳-实体单元模型模拟钢管混凝土柱时，可体现钢管与混凝土之间的界面脱空、滑移及约束作用；混凝土采用实体单元并与其热-力-时本构关系相结合时，能较好地反映钢筋混凝土双向板板顶开裂而板底较为完好的现象，而钢材采用实体或壳单元并将钢材高温蠕变隐含考虑在应力引起应变中的热-力本构关系时，火灾下钢-混凝土组合梁和钢管混凝土柱的变形有限元计算值与试验值吻合良好。3）因试验条件的限制，结构火灾试验难以做到倒塌状态，结构体系的失效机理尚不清楚，有必采用壳-实体有限元模型并结合材料热-力-（时）本构关系开展组合结构空间框架结构抗火分析，建立构件失效与结构体系失效之间的联系；现有规范防火设计采用的基于构件试验或计算的设计方法，当前基于构件的防火设计方法是否能满足结构防火设计要求仍需要进行深入探讨。

关键词： 桥梁施工   安全技术   数值模拟   现场监测  

摘要： 本文针对市政道路桥梁施工中的安全技术问题,采用仿真模型进行安全性分析,重点研究了结构承载能力、施工荷载、地质条件影响和环境因素对施工安全的影响。通过数值模拟和现场监测数据分析,本文得出以下结论,施工过程中,结构承载能力和施工荷载存在明显的正相关性,且地质条件和环境因素对施工安全起着至关重要的作用。仿真数据表明,在施工初期,结构承载能力为450 kN,施工荷载为150 kN,随施工进展逐步增加,直到施工完成时结构承载能力达到470 kN,施工荷载增至160 kN。同时地质条件影响和环境因素也呈现出一定的波动,这对于确保施工安全至关重要。通过对实施的安全措施的评估,证明这些措施在实际施工中有效降低了安全风险。该研究为未来市政桥梁施工安全技术的改进提供了重要的理论参考和实践指导。

关键词： 热稳定性   数值模拟   适宜温度   对流换热   流场压降   系统能耗  

摘要： 国内外市场对绿色电能有极大的需求，使得大型工商业储能系统投入广泛应用，但电池存在热稳定性差，高温条件下副反应增加且易突发热失控的难题。为了更有效将电池组的工作温度控制在最适宜温度区间20～35℃，采用实验标定仿真模型的方法，开展对电池组温度特性有较大影响的三个关键因素的数值模拟研究，分别为不同宽高比孔型、液冷板布局方式和不同进口水流量。研究结果表明；不同宽高比孔型流道对电池组温度影响较小，但对液流场压降和能耗影响较大；底部+两侧液冷板布局，相较单纯底部冷却，能够显著降低电芯的最高温度，降幅21.8%，且大幅提升电芯均温性，提升幅度达68.1%；适中底部冷却水流量10～12.5L/min，能够有效通过对流换热约束电芯高温，改善电池组温度均匀性，且液流压降和液冷系统能耗也较低；综合考虑孔型W/H=3、底部+两侧液冷板布局及12.5L水流量这三个因素，电池组的最大温升和均温性表现最好，单个底部+两侧冷却因素与多因素冷却性能极为接近，差距仅0.1℃，在电池多因素综合冷却降温过程中，发挥了主导性作用。