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关键词： 钛合金   增材制造   温度   残余应力   数值模拟  

摘要： 电弧增材制造是一种高效、低成本增材制造技术,然而,电弧增材制造较高的残余应力会对增材零件的性能产生不利影响,因此,深入研究电弧增材制造过程中残余应力的形成机制、分布特性及其影响规律对于优化制造工艺、提升增材零件的性能至关重要。利用Abaqus软件建立了接近实际的钛合金电弧增材单道多层直壁零件的几何模型,通过数值模拟的方法,模拟了钛合金多层电弧增材过程中的温度场和残余应力场的分布。结果表明:随着增材层数的增加,熔池最高温度增加,冷却速率下降,在增材开始处和结束处出现残余应力集中;同时,由于增材重熔作用导致的应力释放效应,增材层数的增加会降低应力集中。

关键词： 盾构隧道   联络横通道   施工力学   数值模拟  

摘要： 以深圳地铁8号线某小净距盾构隧道为工程依托,开展岩质地层矿山法施工联络横通道三维数值模拟,研究了横通道施工力学响应规律。研究结果表明:横通道开挖切割管片,对盾构隧道纵向影响范围大致为10m(6环管片),盾构隧道切口处应力集中较为显著,未超过管片抗拉强度。横通道开挖后塑性区仅在横通道与盾构隧道交接处拱顶分布,塑性单元较少,围岩整体处于弹性状态,采用喷锚支护能够满足安全需求。横通道施工引起的地表沉降曲线呈现V形分布,最大沉降量为0.03mm,横通道开挖对地表影响非常小。

关键词： 海底地震动   斜坡场地   地震波动分析   临界坡度   数值模拟  

摘要： 近岸海床常存在一定坡度,其对海底地震动的特性将产生较大影响。该文在分析海床坡度与地震动特性的关系基础上,尝试提出影响海底地震动的坡度临界值,为海洋结构物抗震设计中是否考虑坡形场地因素提供理论参考。结合自编地震波动程序与有限元动力分析软件ADINA,建立不同坡度海底场地的地震波动分析模型,以垂直入射的脉冲型P波与SV波作为地震荷载,分析坡度对海底地震动的影响。研究发现坡形场地对P波成分影响较大,但坡度大于5%时,地震动特性的变化减小。在此基础上,缩小海床坡度的计算区间,提出影响海底地震动特性的坡度临界值范围,即临界坡度。研究进一步讨论了水深、场地条件等因素对临界坡度的影响。通过以上研究发现影响海底地震动特性的坡形场地效应存在一个1%~2%坡度的临界值,并且海床表面覆盖层对此临界坡度有一定影响。

关键词： 地铁运行   安全防护棚   数值模拟   振动响应  

摘要： 北清路(京新高速~京承高速)快速化改造工程中,新建高架桥需跨越北京地铁8号线。为确保施工期间地铁正常运行及施工人员的顺利作业,采取了搭建移动式安全防护棚结构的方法。本研究以此为研究对象,采用midas GEN建立该防护棚模型,将列车实测振动输入该结构,研究地铁振动对该防护棚结构的影响,确保防护棚在地铁运行情况下的安全。

关键词： 薄矿脉   采空区群   数值模拟   稳定性   FLAC3D  

摘要： 某钨矿矿体形态复杂多变,矿脉间距小且密集,回采作业形成了复杂采空区群,严重影响井下作业安全。为有效预防采空区垮塌及地表沉陷等灾害的发生,对复杂采空区群稳定性进行有效评估。利用3Dmine-Midas GTS NX软件耦合技术,对矿山数据信息进行了数字化处理转换,构建了矿山开采最终境界三维数值模型,利用FLAC3D软件计算分析了采空区围岩应力、塑性区及位移变化规律。结果表明:平行脉组开采时,两侧围岩位移显著;最大主应力分布主要在各脉组夹壁围岩内,为拉应力;夹壁围岩塑性区存在贯通趋势,预留顶底柱可有效保护采场稳定性。针对平行脉组,建议采取合采或脉组采场错位的方式,以提高采场稳定性。

关键词： 烟气轮机   盘腔   数值模拟   流热耦合  

摘要： 为揭示烟气轮机盘腔内蒸汽的冷却机理,分析盘腔内部冷却蒸汽的流动与换热特性,探究冷却蒸汽流量对轮盘及盘腔温度分布以及烟气轮机气动性能的影响,以YL14000C烟气轮机为研究对象,建立了烟气轮机的流热耦合分析模型,通过数值方法获得了盘腔内流场和温度场,并分析了不同蒸汽流量对盘腔和轮盘温度和烟气轮机气动性能的影响规律。结果表明:冷却蒸汽在输送管弯头处诱发出一对回转涡,经喷嘴后演化为更大的流动分离,并在盘腔轴心处不断受到挤压和拉伸;冷却蒸汽冲击轮盘后,在旋转作用下沿径向扩散,其冷却效果随蒸汽流量的增加而增强;相较于无蒸汽冷却,蒸汽冷却后轮盘温度比无蒸汽冷却时降低100℃左右,在距轴心0.3 m处出现最大温度降幅;盘腔中冷却蒸汽和密封蒸汽流量的增加对烟气轮机的气动性能影响不大,在工程实践中可以不考虑其影响;针对YL14000C的烟气轮机,500 kg/h的蒸汽流量足够保证其安全运行。

关键词： 盾构隧道   下穿施工   高架桥   数值模拟   注浆加固  

摘要： 以某轨道交通工程中盾构隧道下穿绕城高速高架桥为背景,研究地铁盾构隧道下穿高架桥的影响。该工程中,盾构隧道与桥桩最小水平净距仅3.1~3.2 m。采用FLAC3D有限差分软件建立三维数值模型,考虑了盾构机土仓压力、地层损失率、注浆压力和盾构机推力等因素,模拟盾构隧道掘进施工过程;分析了盾构隧道施工对高架桥桩基的水平位移影响,以及盾构施工对桥面竖向沉降的影响;对比研究了有无超前注浆加固两种情况下盾构施工对高架桥的影响差异。研究结果可为类似的盾构隧道下穿高架桥工程提供重要的参考和指导。

关键词： 发泡泥浆   PFC3D   流固耦合   渗流   模型参数  

摘要： 基于PFC3D软件建立了一维发泡泥浆渗流模型,开展流固耦合模拟,并通过FISH函数实现气泡粒径的动态调整。此外,开发了连续注浆算法,验证了泥浆分布的均匀性与连续性,成功模拟发泡泥浆在土层中的渗流过程。针对泥膜形成时间难以确定的问题,提出三类计算终止条件,并通过对比室内试验与数值模拟结果,验证了模型的合理性。

关键词： 树形翅片   相变储能单元   管壳式换热器   传热强化   数值模拟  

摘要： 相变材料导热系数普遍偏低,显著阻碍了相变储能单元的储存效率和利用水平。为了克服这一缺陷,基于仿生学优势的分形树形翅片已被广泛引入来有效促进相变储能单元的传热性能。本文通过三维固-液相变焓法模型对比了矩形翅片和传统树形翅片对相变储能单元传热性能强化作用,基于结果(树形翅片传热死角)对树形翅片进行结构改进(Fin3)。结果表明,与传统矩形翅片(Fin1)相比,改进后的树形翅片(Fin3)储能优势更为突出,完全熔化/凝固时间分别缩短了25.9%和36.5%,储能速率分别增大了33%和58.5%。

关键词： KCS集装箱船   受限水域   岸壁效应   数值模拟   流压场  

摘要： 随着全球航运业的持续发展,船舶朝着更大型化、更高速化的方向发展。然而,船舶尺寸的增长与航道条件的发展之间存在不对等现象且沿岸交通状况的日益复杂,会导致船舶受限水域范围进一步扩大的现象。因此,深入研究船舶在受限水域中的水动力特性对船舶安全航行具有重要意义。本文基于计算流体力学(CFD)软件STAR-CCM+对KCS集装箱船在半圆形突体岸壁附近航行流压场特性进行了数值模拟。探究不同船速、不同水深吃水比以及不同船岸距离下对船舶流压场变化情况。研究表明,速度场以及压力场随着船速的增加而增加、水深吃水比以及船岸距离的增加而减小。基于此,船舶在岸边航行,可采取扩大船舶与岸壁之间的距离至0.3L以上、减小船舶航行速度至8kn以下、尽可能选择高水深吃水比等措施,以减少船舶航行阻力和下沉量。此研究成果可为船舶在受限水域岸壁间安全航行、相关单位船舶设计制作和操纵规程制定提供科学依据。