教学课程资源库 更多>>

关键词： 埋地管道   地层错动   聚乙烯管   数值模拟   管道破坏  

摘要： 地层错动严重威胁埋地聚乙烯管道的运行安全。基于ABAQUS分析软件,考虑管道和土体的相互作用,开展了在地层错动作用下的埋地聚乙烯管道应力特征数值模拟研究,分别讨论了地层错动深度、管道内压、管道埋深等参数影响下管道的应力变化特征和分布规律。研究结果表明,管道最大Mises应力随地层错动深度和管道内压的增大而增大,随管道埋深增大呈现出先增大后减小趋势。最大Mises应力分布位置随地层错动深度和管道埋深增加由下盘区向过渡区转移,随内压增加而位置基本不变。管道最大变形位置与最大Mises应力位置并不一致。

关键词： 高重力坝   帷幕损伤   应急放空   坝基渗流   抗滑稳定  

摘要： 混凝土坝在遭遇极端荷载、坝体结构性问题或其他突发事件时,采取合适的应急放空措施对于提高其稳定安全性至关重要。帷幕作为坝基防渗体系的重要组成部分,容易受到溶蚀、老化和地震爆破等影响,造成劣化损伤,从而对大坝的稳定性产生不利影响。基于高重力坝的工程案例,开展了考虑帷幕损伤的稳定性演化规律及应急放空方案研究,根据帷幕不同损伤程度的特性,模拟不同放空深度下渗流场的分布情况及坝基稳定性的演化规律,进一步提出相应的应急放空方案。研究结果表明,当帷幕处于严重损伤和失效状态时,渗透压力等值线在帷幕处明显稀疏,防渗效果大幅度削弱,重力坝的抗滑稳定安全系数相较于初始状态减小了7.8%和12.7%,并低于规范标准值。为了保障重力坝的整体运行安全,需尽快降低库水位,制定合理的应急放空方案,提出放空深度建议值,为相关应急放空工作提供参考。

关键词： 隧道工程   施工通风   CO分布   数值模拟   单双工作面  

摘要： 为降低斜井交叉隧道爆破产生的CO气体对施工的影响,采用计算流体力学探究隧道内风流流场分布和CO气体扩散特征,以三维RNG k-ε湍流非稳态模型和组分运输方程为基础,以风管送风风速、单双工作面通风为影响因素,模拟不同工况下的CO运移特性和浓度分布规律。结果表明,(1)隧道掌子面与出风口沿程方向,以风筒口为分界线,隧道断面的平均风速在掌子面附近达到峰值,随后呈现减小趋势,在风筒口后方风速趋于稳定;(2)单工作面通风时,提升送风风速对CO气体排出有较为显著的效果;(3)双工作面通风时,在斜井出风口两束气流交汇处,容易形成2个明显的涡流。研究成果可为类似隧道工程的施工通风提供参考。

关键词： 掘进巷道   支护参数   数值模拟  

摘要： 以塔山矿8105辅运顺槽为研究对象,通过FLAC^(3D)数值模拟手段对锚杆、锚索支护参数进行正交优化试验分析,通过围岩变形效果对比,确定了锚杆支护参数为长度2.4 m,间排距为800 mm×1000 mm,预紧力为100 kN;锚索支护参数为长度8.3 m,预紧力为160 kN,通过支护参数优化,实现了对掘进巷道支护效果的精准控制,在一定程度上,实现了现场支护效果与经济成本的最优配套,为矿井支护工艺的优化提供了借鉴与参考。

关键词： 变截面桩   输电塔   土-基础相互作用   承载特性   数值模拟  

摘要： 为解决大直径钢管杆基础经济性差的问题,变截面桩基础的设计应用至关重要。文章采用ABAQUS软件在平地工况下分别建立变截面桩以及直桩的精细化有限元模型,以应力和位移为进行控制,进行其在相同控制工况下的响应分析,研究了变截面桩基础大直径部分按照承台和桩进行配筋时不同变截面桩的承载特性,并对变截面桩和直桩进行对比。研究表明:1)在下压及上拔工况下,变截面桩基础与直桩基础相比,两者最大位移相差不大,最大应力均符合强度要求,但是变截面桩基础更加节省材料,因此,选择变截面桩更加经济;2)在下压工况下,按承台设计的变截面桩基础与按桩设计的变截面桩基础相比,两者最大应力与最大位移相差不大,但按桩设计的变截面桩基础其钢筋受力性能更好,在上拔工况下,按桩设计的变截面桩基础竖向位移更小,钢筋受力性能更佳,因此,变截面桩基础可以按桩进行设计。

关键词： 平面非均质性   地热回灌   砂岩热储   数值模拟   馆陶组   保定市  

摘要： 在地热回灌过程中,部分地热田因回灌水流量远小于设计回灌流量,常导致地热田面临关停的情况。本文以保定市某区块馆陶组热储为研究对象,针对回灌过程中注水效果不佳的问题,分析储层的平面非均质性。利用数值模拟方法,对热力场与流体力场进行耦合,分析四种不同非均质地层对热储回灌量的影响,并建立出最大回灌流量评价方法。模拟结果表明,随着平面非均质性的增强,回灌水流量减小,回灌效果最低可降至均质地层的35%;回灌井与开采井所处区域的平面非均质性对回灌效果影响为20%~65%。该方法能够对平面非均质性与回灌流量进行合理调整,有效保证回灌效果,可拓展到其他地质条件相似的储层使用。

关键词： 笼养蛋鸡舍   数值模拟   热环境   温度   相对湿度   气流速度  

摘要： 为优化秋季纵向通风模式下的密闭式笼养蛋鸡舍热环境,通过计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟当前蛋鸡舍的温度场、相对湿度场及空气流速场分布状况,对数值模型进行准确度验证,并通过17组正交仿真试验求解通风设备参数(前山墙隧道进气口导流板夹角θ_(1)、侧墙隧道进气口夹角θ_(2)、末端单个负压风机的通风量Q)处于3个不同水平时鸡笼区域的平均温度-湿度-风速指数(temperature-humidity-velocity index,THVI)及变异系数CVTHVI(coefficient of variation of THVI)。结果显示:笼间通道设置的24个验证点的温度、相对湿度和空气流速的平均相对误差分别为0.38%、0.52%、4.62%,数值模型准确度较高;而通风设备参数θ_(1)、θ_(2)、Q分别取值10°、90°、42 000 m^(3)/h时,鸡笼区域气流场平均THVI和变异系数CVTHVI分别为25.65和1.64%,相较原通风方案分别下降1.61%和23.93%,有利于提升蛋鸡舍鸡笼区域的热环境适宜度及均衡性。

关键词： 磁浮列车   悬浮架   积雪   数值模拟  

摘要： 基于气-固两相流理论,采用CFD数值模拟技术系统地研究和分析了快速磁浮列车的积雪特性,重点研究了降雪量、侧风、车速及路基结构对列车悬浮架雪粒子堆积的影响。研究结果显示,侧风工况下,列车底部积雪现象普遍严重,尤其是悬浮架区域,其积雪量甚至可达车底各部件总积雪量的50%~70%。相对于10 m桥梁工况,路基工况减弱了列车底部区域的积雪效应。根据研究结果,提出了三种防积雪方案并进行对比分析,分析表明列车裙板具有良好的防雪效果;通过工程化应用及装车验证,验证效果良好。

关键词： S32101双相不锈钢   数值模拟   温度场   应力场   热源  

摘要： 目的研究多层多道激光焊接填丝熔覆下6 mm深的U形坡口S32101双相不锈钢的温度及应力应变变化。方法使用有限元商业软件ABAQUS建立焊接有限元分析模型,分析S32101双相不锈钢U形坡口焊接过程中瞬时温度场和应力场的行为,并与实际焊接过程中DH8302动态信号测试仪测得的应变结果进行比对分析。结果随着热源的加载,焊接试板厚度方向的温度梯度逐渐升高,并向焊缝周围扩散,温度以焊缝为对称轴呈对称分布。将模拟得到的焊缝温度云图与试验中观察到的金相焊缝形状进行比较,确认了数值模拟所使用的热源模型和材料参数的正确性和合理性。各区域的应力场呈对称分布,随着焊接道数的增加,热源提供的能量以热传导和热辐射的形式向周围传递热量,焊接试板温度逐渐升高,且温度分布不均匀,导致产生内部残余应力,高应力值区域集中在焊道两端的坡口位置。热源极高的能量使熔池熔化,降低了前面焊道的应力水平。结论通过有限元计算研究了S32101双相不锈钢激光填充焊接过程中温度场和应力场的分布规律,为优化焊接工艺和规划焊接参数提供了理论指导。

关键词： 型钢混凝土   施工模拟   一次性加载   仿真分析  

摘要： 为了保证工程在整个施工过程中的安全性,以型钢混凝土框架结构小型工业厂房为例,依据实际的施工流程建立有限元仿真模型,对结构施工过程进行仿真分析,并对一次性加载和分层加载(模拟施工加载)结构的受力性能进行分析。研究表明,一次性加载和分层加载的计算结果差异显著,分层加载因考虑到施工全过程的时变效应,计算得出的混凝土最大应力为7.3MPa,比一次性加载减少了44.1%,型钢最大应力为337.8MPa,比一次性加载减少了36.2%;同时,通过对比两种加载方式下的梁端、柱端弯矩可知,两种加载方式下得到的梁端弯矩值差别不大;对柱端弯矩而言,因两种加载方式下柱端节点的弯矩分配方式不同,一次性加载得到的柱底端弯矩比分层加载大79.6%~96.5%,柱顶端比分层加载小17.6%~54.2%。综上所述,分层加载的计算结果更加符合实际施工过程,也更适用于施工全过程的数值模拟分析。