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关键词： 水下爆破   数值模拟   气泡帷幕   鱼类保护   冲击波  

摘要： 为解决气泡帷幕应用于水下爆破中鱼类防护时的参数设计问题,通过ANSYS/LS-DYNA研究了不同气泡帷幕方案对冲击波峰值应力的影响,发现炸药药量、炸药帷幕间距以及气泡帷幕厚度与帷幕后冲击波峰值间存在非线性耦合变化特性;通过最小二乘法拟合以及三次样条插值得到了帷幕方案参数与冲击波峰值应力间拟合插值结果,并将结果与ANSYS/LS-DYNA模拟结果比较验证了其准确性;基于拟合插值方法,以典型鱼类为例进行水下爆破下气泡帷幕参数制定研究,得出了不同气泡帷幕厚度下,保障鱼类安全存活的炸药帷幕间距以及炸药药量的取值范围,为气泡帷幕应用于水下爆破鱼类防护提供重要参考。

关键词： 钛合金铸造   熔模铸造   砂型铸造   数值模拟   热等静压  

摘要： 钛及钛合金因其优异的比强度、耐腐蚀性和高温性能,在航空航天、海洋船舶和汽车等高端制造领域中具有重要应用。钛合金具有高熔点和反应活性强等特点,在铸造生产中对熔炼工艺、铸型材料等方面有较高要求。近年来,钛合金铸造技术取得显著进展,包括熔模铸造、石墨型铸造、砂型铸造及快速铸造、反重力铸造等多种工艺。此外,铸造模拟仿真技术和热等静压技术的应用,为钛合金铸件性能优化和质量提升提供了重要保障。本文综述了钛合金铸造的主要研究进展,探讨了不同铸造工艺的优势和局限,总结了钛合金铸造面临的机遇和挑战。

关键词： 基坑开挖   支护结构   受力变形   数值模拟  

摘要： 为进一步掌握基坑开挖过程中基坑和支护结构的受力变形特点,文章以某基坑工程为例,通过数值模拟分析基坑支护桩轴力、水平位移,以及基坑地表沉降、最大正水平位移的变化趋势。研究结果表明:支护桩负轴力最大绝对值和水平位移均随着基坑深度的增加,表现出线性增长到增速逐渐放缓、最终达到平稳的趋势;地表最大沉降量和地表最大正水平位移均随着基坑深度的加深,总体上呈现出逐步增大的趋势,但增大幅度逐渐降低;基坑边缘与地表最大沉降点的距离随着基坑深度的增大逐渐稳定,与地表沉降相比,地表最大正水平位移峰值明显超过地表沉降峰值,表明正水平位移在基坑开挖过程中的影响较大。

关键词： 引水隧洞   渗透性   数值模拟   稳定性  

摘要： 为研究围岩渗透系数对水工隧洞的稳定性影响,本文采用数值模拟软件,构建水工隧洞-围岩动态渗透演化模型,系统研究了围岩渗透对引水隧洞内力、变形以及围岩塑性应变的影响。结果表明:(1)孔隙度与体积应变满足线性相关关系,体积应变与渗透系数呈对称分布关系曲线。(2)随距离的增大,拱顶和拱腰位移先迅速减小,随后趋于稳定。采用动态渗流演化模型的变形数值比采用固定渗透系数的模型更大,计算结果偏于安全。总体来看,动态渗流演化模型比将固定渗透系数模型更符合实际情况,实际工程中,水工隧洞在充水与排水过程中,衬砌最大拉力增大显著,因此,为保证隧洞的安全运行,需重点考虑隧洞的孔隙水压力监测与加固。

关键词： 镁合金   低压铸造   数值模拟   正交试验  

摘要： 为提高镁合金薄壁机匣低压铸造铸件的综合品质,设计了底注式和缝隙式结合的浇注系统,基于ProCAST模拟软件,以浇注温度、砂型预热温度、保压压力为研究对象,设计了3因素4水平正交试验,并对最佳工艺参数进行了充型和凝固过程的数值模拟。结果表明,随着浇注温度和砂型预热温度升高,机匣铸件的凝固时间明显延长、缩孔缩松体积逐渐减小;在最佳工艺参数条件下,即浇注温度为730℃、砂型预热温度为25℃、保压压力为37 kPa时,镁合金机匣铸件充型过程平稳,凝固阶段固相率分布合理,缩孔缩松均分布于冒口内部,并通过试验验证了参数的可靠性。

关键词： 固体火箭发动机   运输振动载荷   结构完整性   疲劳损伤   数值模拟  

摘要： 综述了路基、海基及空基等不同运输振动环境下,固体火箭发动机(SRM)受振动荷载导致其结构完整性受损的研究进展与发展方向,指出了目前存在的若干亟待解决的问题。传统SRM结构完整性研究方法相对粗糙且成本高、耗时长,采用数值模拟和试验测试相结合的方法,可以重点分析运输振动环境下SRM的响应特性及其结构完整性受到的潜在影响。路基、海基及空基运输环境下,SRM结构会受到不同类型的运输振动影响,尤其是随机振动和瞬态冲击;短时间的运输振动一般不会导致结构性破坏,长时间振动荷载作用下,SRM的结构完整性会因疲劳损伤而受到影响,在长距离运输后其结构可靠性与安全性需着重关注。最后,对运输振动环境下SRM结构完整性研究重点与发展趋势进行了展望,认为搭建实验室条件运输振动试验仿真流程、发展SRM精细化三维有限元分析方法、开展实际运输环境中多载荷联合作用下SRM结构完整性研究、健全运输环境下SRM的健康监测技术手段、建立SRM的运输振动预警与振动预测系统是下一步研究的重点方向。

关键词： 岩溶塌陷   地质灾害   列车振动   数值模拟   动态响应  

摘要： 为揭示列车振动荷载作用下铁路周边覆盖型岩溶土洞动力响应特性,以京沪高铁(江西段)某潜在岩溶塌陷点为研究对象,通过离散元压缩试验对塌陷土体的强度参数进行标定,引入接触黏结模型,建立列车振动环境场覆盖型下伏岩溶土洞的地面流固耦合模型,从细观角度分析了不同振动荷载频率下塌陷区土体变形特征,研究了列车振动环境场土体的动力响应过程。研究表明:塌陷区土体颗粒的竖向速度、竖向位移、土体孔隙率与振动荷载频率之间的关系不明显,土体应变率随振动频率增加而增大;受列车振动环境场的影响,塌陷区土体颗粒的竖向速度、竖向位移变化量相对更大,动力特征更明显;确定了残坡积层粉质黏土覆盖层区域列车运行引起的振动在土层中的影响范围,当土洞距路基3 m时,列车动荷载影响深度在5.25 m范围内。研究成果对揭示列车环境振动扰动下浅层地表岩溶塌陷的动力学机制有重要意义,可为岩溶区铁路的运营安全和岩溶塌陷的防灾减灾提供科学依据。

关键词： 高填方路基   下沉式预制梁场   变形控制   数值模拟  

摘要： 山岭地区受地形限制,高填方边坡和桥梁等交通形式屡见不鲜,常常由于地形的限制出现桥梁结构预制构件运输困难等问题。针对这种情况,该文提出在高填方路基布置下沉式预制梁场,分析填方路基沉降变形的主要因素,应用多种变形控制措施以控制高填方路基及预制梁场的变形,通过三维数值模型分析填方路基及梁场变形特点。研究结果表明:换填物理性质较差的下层土体,采用物理性质较好的填料层,能够有效减小预制梁场的不均匀沉降;采用沉降控制措施后,预制梁场的整体沉降为20 mm左右,但不均匀沉降仅为3mm;预制梁场施工对下层填料的影响范围与梁场面积相似。

关键词： 激光选区熔化   316L不锈钢   熔池   元胞自动机   数值模拟  

摘要： 为研究激光选区熔化(selective laser melting,SLM)中工艺参数对成形过程及成形质量的影响,文中以316L不锈钢粉末为材料,设计了SLM成形316L不锈钢对照试验,并以试验为基础进行了数值模拟分析,首先采用离散元法(discrete element method,DEM)建立单层厚度为40μm的粉末模型,其次采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法模拟了激光对粉床的熔化过程,最后基于仿真温度场通过元胞自动机(cellular automaton,CA)对熔化区域微观组织进行模拟.结果表明,当激光热输入范围为136.4~250.0 J/m时,单道质量较高.当选定扫描间距为70μm时,激光热输入不应低于181.8 J/m,微观组织模拟结果表明,熔池内部的晶粒尺寸与激光功率和扫描速度密切相关.在合理的激光热输入范围内,当工艺参数组合为铺粉厚度为40μm,扫描间距为70μm,激光功率为200 W,扫描速度为1.1 m/s时,熔池微观组织中晶粒尺寸最小.文中采用的热流体流动模型和微观组织演化模型能够在不同尺度上对SLM成形结果进行准确的预测,并能在试验的基础上对工艺参数优化提供指导.

关键词： 油路设计   废油聚积   数值模拟   优化设计  

摘要： 在吸油烟机的结构设计中,油路设计是一项很重要的设计内容。设计不合理会导致在使用一段时间后出现废油堆积或者漏油的情况,对居民的厨房卫生造成极大的影响。在大多数设计中,工程师往往注重考虑结构的密封性及油路的坡度等因素,而忽略了气流对油路的影响。针对某型吸油烟机设计中的废油堆积问题,运用CFD模拟技术进行流场分析,通过分析发现是吸油烟机内部气流特征导致了废油堆积,并根据分析结果,调整油路结构避开气流旋转的区域,最终解决废油堆积的问题。