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关键词： 车轮擦伤   车轮   轨道   数值模拟   FEM  

摘要： 采用有限元方法模拟了车轮擦伤引发的连续冲击力,研究了走行速度和轨道冲击力产生位置对冲击力产生机理的影响。在轨道垫板上产生冲击力的各个位置上,轮重峰值几乎相同,证实了采用有限元方法可以再现冲击力现象。研究还发现,当运行速度为100km/h或130km/h时,轨道上会产生高频振动,振动导致轮重峰值增加。最后,将采用解析方法所得到的走行速度与轴箱垂向加速度峰值之间的关系与试验结果进行了比较。结果表明,两者接近,该解析方法具有可行性.

关键词： 深基坑开挖   地铁隧道   数值模拟   影响区划分   控制标准  

摘要： 为了保障南京软土地区深基坑开挖时邻近地铁隧道安全,有必要提出基于地铁隧道保护要求的基坑施工变形控制指标。基于南京某深基坑工程,开展三维有限元数值模拟,研究了软土深基坑开挖对邻近地铁隧道变形的影响规律。系统性探讨了地铁隧道与基坑相对位置变化条件下隧道变形响应特性,进而提出地铁隧道最大水平位移计算公式。根据地铁隧道保护要求,划分了基坑开挖对隧道的影响区,从而提出基于地铁隧道保护要求的基坑围护水平变形控制标准。

关键词： 多工作面开采   开采时间间隔   地表沉陷   开采沉陷   数值模拟  

摘要： 井工长壁开采导致岩层移动和地表沉陷,引发一系列环境问题,现有研究主要集中于单个长壁工作面地表沉陷特征及其动态发育过程,鲜见多工作面开采时间间隔对地表沉陷影响方面的研究。为此,本文通过数值模拟详细研究了不同开采时间间隔对地表下沉发育过程的影响,对国内外多工作面开采时间间隔及最大下沉数据等进行了大量统计分析和验证并与数值模拟结果进行了对比,而后基于优化分段Knothe时间函数对不同开采时间间隔影响下的地表沉陷进行了动态预计,结果表明:随开采间隔时间增加,首采工作面受接续工作面的影响越大,下沉盆地越不对称,地表沉陷除水平移动外均先增大后趋于稳定。

关键词： 铸造过程   铸钢件   充型   热处理过程   熔体对流   氧化渣   数值模拟   偏析  

摘要： MAGMA铸造模拟软件的铸钢模块通过数值模拟对铸钢的充型、凝固、热处理过程进行分析,考虑熔体对流、偏析的影响和二次氧化渣生成长大,考虑铸件偏析引起的局部化学成分差异对热处理后组织分布的影响。全面模拟和优化铸钢件的生产过程,快速、准确、科学地助力企业获取最优工艺,可以计算整个铸造过程,从充型、凝固,到热处理以及整个过程的应力。

关键词： 捕食-食饵模型   交叉扩散   分歧解   稳定性   数值模拟  

摘要： 研究一类具有交叉扩散项与Monod-Haldane型功能反应项的捕食-食饵模型在Dirichlet条件下的平衡态局部分歧解与全局分歧解.首先,以食饵的内禀增长率为分歧参数,利用特征值分歧定理证明两个半平凡解邻域的局部分歧解的存在性;其次,利用全局分歧定理将两个局部分歧解延拓为全局分歧解,并利用特征值扰动定理,证明了局部分歧解的稳定性;最后,利用数值模拟方法验证了理论结果的准确性,实现了模型的可视化.结果证明:当参数满足一定条件时,系统的分歧正解存在,即两物种可共存.

关键词： AZ31B镁合金   动态本构模型   弹丸侵彻   破坏模式  

摘要： 镁合金在汽车、航空航天、电子工业等领域的应用日益广泛。为了准确描述AZ31B镁合金在高速冲击荷载作用下的响应,建立了金属动态本构模型,并编译成VUMAT用户子程序。采用万能试验机进行了光滑圆棒的准静态拉伸和异形剪切试验,基于ABAQUS/EXPLICIT建立了有限元模型,通过数值模拟校准了AZ31B镁合金的强度模型和失效准则的相关参数。通过对比数值模拟结果与0.5-cal FSP子弹及20 mm FSP子弹冲击AZ31B镁合金靶板试验结果,验证了模型的精确性和适用性,分析了弹头形状和靶板厚度对弹丸高速侵彻AZ31B镁合金的影响。研究发现:当前模型能较好地预测靶板的弹道极限和穿孔破坏形貌;不同形状弹丸冲击下AZ31B镁合金靶板的失效机制不同,平头弹对应的弹道极限最大,锥形弹对应的弹道极限最小;靶板厚度会影响失效模式,厚靶以剪切破坏为主,而薄靶以弯曲变形和花瓣形撕裂破坏为主。

关键词： 透射边界   插值算法   自由场   散射场  

摘要： 一个时间步内外行波以人工波速走过的距离与网格尺寸往往不一致,因此在应用透射边界公式时,一般通过时间插值或空间插值的方法将透射边界的计算结点用有限元结点表示。本文导出了拉格朗日插值算法、埃尔米特插值算法以及三次样条插值算法的透射边界一次透射插值公式,探讨不同插值算法对透射边界数值模拟结果的影响。首先将弹性半空间中入射P/SV波自由场问题的数值解与解析解对比,讨论3种插值算法对计算精度的影响,然后以半圆河谷地形入射P/SV波散射问题为例,对比不同插值算法计算得到的结果。数值结果表明:不同插值算法对透射边界数值模拟结果有显著影响,在3种插值算法中,三次样条插值算法计算精度最高,其次是拉格朗插值算法,相比之下,埃尔米特插值算法计算得到的精度较低。相比于自由场,散射问题的计算结果受3种插值算法的影响较大,拉格朗日插值算法与三次样条插值算法计算结果相近,而埃尔米特插值算法的计算结果差异较大。本研究成果为在应用透射边界模拟场地动力反应时,选择合适的插值算法提供了科学依据。

关键词： 水工混凝土   温度应力   约束系数   有限元   弹性模量比   宽高比  

摘要： 应力约束系数是水工混凝土结构温控设计与计算分析中非常重要的参数,其合理取值直接关系基础容许温差选取,进而影响到容许最高温度确定和浇筑温度拟定。关于应力约束系数取值,现有规范仅对坝工等大体积水工结构有所规定,而对软基上的水工混凝土结构没有提及;另外,《混凝土坝温度控制设计规范》仅给出H=L取值,对于H≠L或基岩弹性模量和混凝土弹性模量相差较大时,该规范没有明确规定;上述问题本质上是不同弹性模量比和不同宽高比下浇筑块约束系数R的取值问题。为此,本文基于有限元法开展不同弹性模量比和不同宽高比下均匀冷却时浇筑块温度应力及约束系数研究。研究成果表明:约束系数R随弹性模量比E_c/E_R呈负相关变化而随宽高比L/H呈正相关变化,该变化趋势可采用改进后的复合指数函数式进行拟合;该拟合公式能够同时考虑弹性模量比值E_c/E_R和宽高比L/H的综合影响,可为不同弹性模量比和不同宽高比浇筑块的约束系数取值提供依据;进行水工混凝土结构温控设计时,混凝土坝的约束系数可按照规范规定进行取值,岩基上其他大体积混凝土结构的约束系数可由该拟合公式计算得到,软基上水工混凝土结构的约束系数建议取0.1。

关键词： 盾构隧道   既有隧道   既有管线   数值模拟   变形规律  

摘要： 城市地下空间的不断开发利用,使得新建盾构隧道交错穿越下穿既有隧道或管线的现象愈发增多,给盾构施工、既有隧道及管线造成一系列不利影响。以深圳某盾构连续下穿既有地铁隧道及综合管廊工程为背景,应用FLAC 3D软件,探讨盾构下穿施工对既有隧道及管廊沉降变形的影响,优化设计盾构参数,并运用于实际工程并结合监测数据验证分析。结果表明:盾构下穿施工过程中引起既有隧道与综合管廊的变形以竖向沉降为主,远离交叉区的结构两侧呈现隆起,此过程中既有建筑存在扭转变形;由于时空效应,竖向位移将会继续发展,直至达到最大沉降值;盾构下穿综合管廊造成的结构底部变形速率要小于穿越既有隧道的变形速率,对下穿该区段必要时需采取合理的加固措施;盾构下穿施工盾构推进注浆压力和土仓压力主要影响区域分别为距既有隧道1.0~2.0倍、1.5~2.0倍洞径左右范围,在此范围内最大沉降量与注浆压力和土仓压力均呈负相关关系,此范围以外既有隧道沉降量所受影响较小。

关键词： 地质力学   收敛性   数值模拟   通风过程  

摘要： 煤矿开采过程中需要良好的通风,以保证空气成分处于一定的湿度和温度水平,确保矿井的安全生产。以汾西矿业1203工作面为研究背景,通过数值模拟和有限元软件PHASE 2对巷道收敛进行了模拟,并利用Ansys-Fluent开展了巷道横截面积变化对通风过程的影响研究。阐述了采用有限元法构建二维数值模型的假设条件和长壁回采巷道围岩岩层参数,估算了长壁回采巷道收敛对通风过程的影响。结果表明数值模拟可以预测长壁回采巷道的横截面积的变化及其对矿井通风网络截面上风速值的影响。