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关键词： 碳纤维增强复合材料   脉冲重叠率   激光切割   多物理场仿真   Carbon Fiber Reinforced Plastic   Pulse Overlap Rate   Laser Cutting   Multi-Physics Simulation  

摘要： 本文建立了纳秒脉冲激光切割碳纤维增强复合材料(CFRP)的多物理场仿真模型，分析了激光参数对CFRP的温度分布及加工结果的影响。通过对比不同脉冲重叠率对热影响区和切割深度的影响，确定了50%的脉冲重叠率可获得更优的加工结果。在实验部分，对CFRP进行了切割实验，验证了仿真结论。研究了在50%的脉冲重叠率下，不同脉冲能量密度对加工性能的影响。实验结果表明，当脉冲能量密度为203.8 J/cm2，激光扫描次数为18次时，切割效果最佳。研究结果为优化纳秒脉冲激光切割CFRP提供了有价值的理论见解和实践指导。

关键词： 爆炸焊接   SPH模拟   力学性能   结合界面   微观形貌  

摘要： 为了研究镍与不锈钢304层状复合板界面的微观结构及形成机理，采用爆炸焊接技术，成功制备了镍/304不锈钢层状复合材料。通过电子显微镜、能谱仪和电子背散射衍射研究复合板的微观组织特征，利用拉伸试验测试复合板的力学性能，运用光滑粒子流体动力学（SPH）方法对高速斜向冲击焊接过程进行数值模拟。模拟结果再现了波状界面和射流的形成，支持和扩展了实验结果。结合界面密度的变化促进了元素扩散，晶粒弯曲反映了波形成过程中材料的运动特征，再结晶过程受到位错密度的影响，在结合界面形成了细晶粒区域。拉伸试样断裂后结合界面没有分层，金属板的抗拉强度和断裂伸长率分别达到705 MPa和24%。

关键词： 弯曲孔道   预应力摩阻损失   接触应力   数值模拟   摩擦机理  

摘要： 在现行公路桥梁规范推导计算公式过程中，假定两端受拉的弯曲孔道接触应力为均匀分布，本文以有限元分析软件Workbench模拟钢束与混凝土的实际接触行为，得出弯曲孔道接触应力的非均匀分布规律。设置多个工况探究弯曲角度、张拉应力、摩擦系数对预应力摩阻损失以及接触应力的影响，发现预应力摩阻损失分别随弯曲角度的增大、张拉应力的增大、摩擦系数的增大而增大，弯曲孔道最大接触压力分别随弯曲角度的减小、张拉力的增大而增大，说明了张拉力、摩擦力、接触压力三者间存在着相互耦合的现象。揭示了混凝土在弯曲段的接触压力分布并非如同规范所得均匀分布形式，而是呈现出一定的非线性分布规律。基于摩擦机理层面分析弯曲孔道摩檫力更大的原因，并据此提出预应力损失新公式，最后通过预应力摩阻损失实桥试验验证本文结论。

关键词： 桥梁工程   预应力混凝土小箱梁   承载能力提升   联合加固   足尺模型试验   数值模拟  

摘要： 为解决目前在制定预应力混凝土小箱梁加固方案时，存在缺乏对在各种加固方法下提升效果的对比研究以及在进行承载能力提升试验研究时多集中于缩尺模型试验，试验结果可靠性有待进一步验证等问题，该文对5片分别采取不同联合加固措施的30 m跨径预应力混凝土小箱梁进行了足尺模型试验与数值模拟分析，并建立了2种单项加固措施的有限元模型，研究了在不同加固方式下预应力混凝土小箱梁承载能力的提升效果。结果表明：与未加固试验梁相比，各加固梁的损伤范围均有所减少，极限承载能力均有一定提升；在联合加固措施方面，采用腹板粘贴钢板与底板加厚且增设预应力的联合加固措施在各方面均有较好的效果，其中跨中挠度减小约42.7%、结构刚度提升约23%、混凝土应力减小约28.6%、开裂荷载提升约64.71%、极限承载力提高约40%；在单项加固措施效果对比中，采用底板加厚（增设预应力）的措施，在减小跨中挠度、提升结构刚度、减小跨中混凝土应力、提升开裂荷载、抑制裂缝开展以及极限承载能力提升方面均具有较好的效果。该文试验及模拟分析结果可为后续同类桥梁的加固改造及承载能力提升提供一定的参考。

关键词： 复合激光   铝合金   热力耦合   气流   Recombination Laser   Aluminium Alloy   Thermodynamic Coupling   Airflow  

摘要： 本研究针对航空铝合金表面复合漆层高精度去除需求，建立连续–纳秒复合激光与气流辅助耦合的有限元模型。基于有限元仿真分析法构建包含激光热源、气固耦合传热及热弹性力学的多物理场模型，重点分析不同能量密度下的温度梯度演化规律与热应力分布特征。揭示复合激光除漆的机理，阐明激光参数与热力耦合响应的关联机制，为复合激光除漆工艺优化提供理论依据。

关键词： 端头悬顶   静态致裂   切顶卸压   数值模拟   破断机理  

摘要： 目的 为了揭示采场端头悬顶破断演化机理并实现合理矿压控制，探究悬顶破断静态致裂破坏规律及最佳钻孔间距，方法 利用连续-非连续单元方法（CDEM）建立采场端头悬顶破断数值模型，分析悬顶破断静态致裂破坏规律；基于某矿5-2煤层实际地质条件建立工作面端头区域地层数值模型，探究开挖过程中静态致裂前后悬顶变形、破断过程，揭示静态破碎剂作用下悬顶破断演化机理。结果 结果表明：静态破碎剂膨胀压力与悬顶抗拉强度呈正比，当抗拉强度低于8 MPa且膨胀压力≥30 MPa时可实现最佳致裂效果；悬顶致裂钻孔间距最佳间距为1.25 m；静态致裂前工作面端头悬顶周期垮落步距为37.5～22.5 m，平均步距27.5 m，而静态致裂后周期垮落步距减少至17～12 m；开采工作面支架压力与顶板位移现场测试结果进一步表明静态致裂技术的可行性。结论 静态致裂技术通过控制悬顶垮落步距与破裂顺序，可有效避免矿压突变带来的安全隐患，研究结果可以为静态致裂技术致裂坚硬顶板工程提供理论指导。

关键词： 双层气肋帐篷   梁单元   力学性能   应急建筑   加载实验  

摘要： 为了设计气肋式膜结构应急帐篷，对气肋式膜结构帐篷梁单元开展力学性能研究，分别对涤纶、伞布为外层材料，TPU为内层材料的两种气肋式帐篷梁进行了加载试验。对等截面不同跨度涤纶外织物气肋梁和等跨度不同截面伞布外织物气肋梁分别进行了在跨中和在四等分点处的加载试验。涤纶外织物气肋梁在跨中加载与三点加载时，跨度一定时，竖向位移随荷载增大近似线性增大。伞布外织物气肋梁跨中加载和三点加载时，截面一定时，竖向位移随荷载增大近似线性增大。对试验过程进行数值模拟，经过与实测数据的对比，验证模拟方法可行。利用数值模拟计算得到，涤纶外织物气肋梁在跨中加载和三点加载时，相同荷载作用下，跨中位移-跨度之间基本符合3次多项式关系；伞布外织物气肋梁跨中加载和三点加载时，相同荷载作用下，跨中位移-截面直径之间基本符合3次多项式关系。希望所得结论可为进一步研究和设计气肋式膜结构应急帐篷提供参考。

关键词： 流体机械   水泵水轮机   数值模拟   流固耦合   声固耦合   模态分析   边界条件  

摘要： 针对工程中难以通过现场试验获得转轮真实工作状态下的精确模态问题，建立了国内某电站可逆式抽水蓄能机组真机转轮精细化数值模型，采用流固耦合和声固耦合方法开展了预应力模态分析和不同流体介质及周围水体作用下的湿模态分析，弥补了传统数值方法对边界条件考虑不足的缺陷。研究结果表明：预应力对转轮固有频率影响较小；流体附加质量效应对转轮弯曲振动模态的影响较大，且随着阶次的升高而减弱；真实流道中的转轮湿模态频率下降比在0.5～0.8范围内，且尾水几乎不会影响转轮模态特性。研究结果可为准确预估转轮固有频率以从设计源头规避与水力激励发生共振、保障电站安全运行提供重要指导。

关键词： 医院建筑   室外风环境   数值模拟   Ladybug   PHOENICS  

摘要： 文章以河南省鹤壁市淇县妇幼保健院为例，使用Ladybug和PHOENICS软件对医院扩建前后的夏季和冬季室外风环境进行模拟对比，并对扩建前后的风环境状况进行分析。通过总结研究淇县妇幼保健院所处地域的气候特征和扩建前后的建筑布局形式，从建筑平面布局与细部设计、绿化布局等方面，提出医院扩建后风环境优化策略，最后对优化后方案进行模拟对比，结果显示：扩建后的医院风环境需要优化处理，优化处理后的医院场地静风区域面积大幅减少，建筑边界扰流减少，场地内污染物沉降聚集风险降低。

关键词： 数值模拟   波动方程   节点间断有限元法   声学-弹性耦合介质  

摘要： 为了准确模拟地震波在声学-弹性耦合介质中的传播，本文将节点间断有限元方法应用于三维声学-弹性耦合介质中的波场模拟。首先，详细地推导了节点间断有限元方法的数值格式，并建立了不同界面条件（声学-声学、声学-弹性及弹性-弹性界面）的迎风数值流通量计算公式。其次，本文针对不同耦合介质模型进行数值实验已验证本方法，包括水平界面、弯曲界面耦合介质模型，起伏地表模型。通过将本方法计算的数值结果与谱元法的结果进行对比，验证了本文方法在耦合边界处理方法面的准确性和有效性。最后，通过三维推覆体复杂构造模型的数值模拟，进一步验证了本方法处理复杂地质结构的能力。