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关键词： 木梁架   下挠   随梁枋   木花墩   数值模拟   变形观测  

摘要： 为解决某学宫修缮后抬梁式木梁架的变形、下挠甚至开裂的问题,本文提出并验证了一种加固方案。通过参考岭南地区学府的建筑样式和相关研究,确定了适用于木梁架的加固思路,并采用GEN建立了有限元模型,对加固前后木梁架的弯矩和变形进行了分析。最后,将模拟结果与加固后实测的梁架变形情况进行了对比。结果表明,在木桁架之间新增转换构件,无需揭瓦即可消除潜在的安全隐患;新增的木花墩和随梁枋有效减少了木梁的受挠跨度,显著改善了抬梁式木梁架的受力和变形特性;在不考虑材料各向异性、榫接工艺及地基沉降等复杂因素,有限元模型仍能较准确模拟木结构变形情况。该研究为古建筑修缮提供了技术参考。

关键词： 地下厂房   水淹厂房   VOF   涌水流量   流态特征  

摘要： 构建含主副厂房、主变洞、通风兼安全洞、进厂交通洞、3层排水廊道等主要洞室的地下厂房三维模型,采用体积函数(volume of fluid,VOF)法对水电站水淹厂房过程进行计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟,分析蜗壳进人孔破裂涌水和水轮机顶盖破裂涌水这2种极端场景下的破裂口涌水流量、厂房内流场特性随时间演变的过程。为探讨涌水流量数值计算结果的合理性,引入孔口出流公式进行对比验证。数值模拟结果表明:1)蜗壳进人孔破裂涌水场景中,水流顺着楼梯井跌落至底层廊道层后水位逐层上涨,厂房高程越低处越危险,相关人员应快速向上逃生;2)水轮机顶盖破裂涌水场景中,水流充满最右侧水车室后喷涌而出,直射至厂房最左侧,厂房两侧区域较危险,相关人员应快速往厂房中部区域聚集然后向上逃生;3)底层廊道层、水轮机层、部分楼梯井在事故初期均会出现流速超4 m/s的高速水流区,人员在无法避免涉水逃生时,应避开此部分危险区域,尽快向上逃生。鉴于各水电站地下厂房洞室群组成和尺寸基本相似,研究对于类似工程具有重要的借鉴意义。

关键词： 军民融合   动态博弈   多阶段决策   数值模拟   激励机制  

摘要： 为探究影响军民企业协同创新的因素,基于古诺模型和扩展式博弈理论,构建军、民企业技术创新合作四阶段博弈模型,并进行数值仿真分析。结果表明,合作研发时,技术溢出与研发效率提高均会提高双方企业的投入与收益,独立研发时,技术溢出和研发效率的提升却会降低企业的研发投入和收益;军、民企业存在异质性。因此出台有针对性的措施,提高研发效率和技术溢出水平,能够促进研发合作,提升军民融合技术创新合作效益。

关键词： 露天矿   边坡稳定性   数值模拟   安全系数  

摘要： 针对某建筑石料用灰岩矿终了边坡稳定性问题,通过综合分析边坡工程地质特征及具体开采条件,选取各分区典型边坡剖面,采用赤平投影法对边坡潜在破坏模式进行了分析,并结合GeoStudio软件的Slope/W模块和FLAC^(3D)数值模拟软件,对不同工况下边坡稳定性进行了深入计算与校核,提出了边坡优化设计方案。研究结果表明,边坡整体稳定性良好,但局部区域存在较高的楔形体掉块风险,尤其是风化层结构面存在破坏的可能性较大。极限平衡法与有限差分法的模拟结果相互验证,表明多方法综合分析的有效性和合理性。通过对坡顶风化层的处理,确保了矿山开采安全,同时为露天矿边坡稳定性分析提供了实践经验和技术指导。

关键词： 高速列车交会   风屏障端部   气动荷载   数值模拟   气动效应  

摘要： 横风环境下高速列车在桥上交会时,迎风侧列车的挡风效应叠加交会时产生的瞬态压力波导致背风侧列车气动荷载突变。当交会发生在风速高、风速变化大且流场紊乱的桥梁风屏障端部附近时,背风侧列车的空气动力学性能势必会进一步恶化,影响其安全平稳运行。为研究横风作用下桥梁风屏障端部附近交会时背风侧列车气动效应,基于改进的延迟分离涡模拟方法,建立风屏障-高速列车-桥梁系统的CFD模型,探讨高速列车在桥梁风屏障端部附近交会时不同交会起始位置对背风侧列车交会面测点气动压力和气动荷载系数的影响规律,并分析其流场特性。在此基础上,建立车-轨-桥系统耦合动力学模型,对比研究高速列车在无风屏障桥上以及桥梁风屏障端部附近交会时背风侧列车行车安全指标的变化规律。研究结果表明:高速列车在桥梁风屏障端部附近交会时,背风侧列车头车气动性能受交会起始位置影响最为显著。与无风屏障桥上交会情形相比,当交会起始位置位于风屏障区域以外距其端部0.5L(L为列车头车长度)处时,背风侧列车测点1头波正波和全波幅值分别增大22.75%和18.31%;头车侧向力、升力和倾覆力矩系数峰值分别增大13.08%、11.39%和9.76%,相应的幅值分别增加16.16%、13.31%和25.12%。同时,风屏障端部附近交会过程中背风侧列车头车轮重减载率和脱轨系数最大值分别增加6.33%和4.14%,导致其行车安全性降低。研究结果可为进一步保障横风作用下桥上高速列车安全平稳运行提供参考。

关键词： 搅拌摩擦焊接   孪生诱发塑性钢   数值模拟   温度场   塑性流场  

摘要： 采用DEFORM-3D软件模拟了Fe-18.2Mn-0.52C孪生诱发塑性(Twinning-Induced Plasticity, TWIP)钢搅拌摩擦焊接(Friction Stir Welding, FSW)过程,建立了摩擦因数与温度之间的函数关系式,研究了FSW过程中温度场和塑性流场的分布特征及演变规律。结果表明,所建立的数值模型能够准确模拟TWIP钢FSW过程中的温度场分布,实验与模拟峰值温度的平均误差为2.20%。FSW过程中温度场分布不均匀,沿工件厚度方向焊接温度逐渐降低。随着焊接时间增加,温度场范围扩大,焊缝温度升高,最高温度为857℃。材料在后退侧(Retreating Side, RS)的流动速度和区域均大于前进侧(Advancing Side, AS),且从RS流向搅拌头后端的材料与AS的材料相遇并堆积在AS。

关键词： 磁悬浮轴承   离心空压机   数值模拟   高速电机  

摘要： 基于国内对磁悬浮空压机技术的发展现状,论述了磁悬浮离心空压机的工作原理,利用NREC软件研制了一款磁悬浮离心空压机,阐述了叶轮的设计过程,分析了叶轮的气动性能、强度、刚度及高周疲劳性能。经过分析及测试验证,所设计的磁悬浮离心空压机满足设计要求。

关键词： 深基坑   坑底隆起   支护体系   立柱隆起   数值模拟  

摘要： 软土深基坑开挖过程中的立柱隆起是土体、立柱(立柱桩)与支撑之间复杂相互作用的结果,会对支护体系的安全性造成威胁。针对上海深古河道区某地铁车站基坑,采用非线性三维有限元法研究了基坑开挖过程中坑底土体与立柱隆起的规律、土体-立柱桩的相互作用以及立柱-混凝土支撑的相互作用。结果表明:坑底土体的塑性剪切流动是造成坑底产生大幅隆起的主要原因,坑底隆起范围延伸到了古河道地层底部(两倍基坑宽度范围内);基坑开挖过程中立柱轴力变化复杂,由初期的受拉状态变化为受压状态;立柱隆起造成支撑弯矩增大、轴力降低从而降低支撑的安全性;立柱桩呈现出抗拔桩的受力特征,中性点(轴力最大、侧摩阻力为零)的位置在开挖过程中逐渐下移,变化范围在桩身中部1/3段内。最后结合计算结果对立柱隆起控制及立柱桩的设计提出了建议。

关键词： 电缆隧道   火灾蔓延   数值模拟   烟气扩散   全尺寸试验  

摘要： 为揭示城市高压电缆隧道网络化结构对火灾蔓延特性的影响机制,并为电缆隧道的火灾防控与结构设计提供依据,该文通过在某城市地下电缆隧道开展全尺寸现场试验,并利用火灾动力学数值模拟构建了不同隧道结构特性与通风系统耦合的火灾蔓延模型。该文模拟分析了各工况下的电缆隧道火灾过程,对比分析了模拟数据与试验数据,并研究不同工况下火灾发生时烟气的扩散行为、火焰蔓延速度以及温度分布规律。结果表明:多根多层电缆燃烧条件下,火源上方顶棚温度迅速升高,电缆数量增加显著提升了热释放率;火源左侧的烟气在火灾初期蔓延速度较快,随着时间推移,大量外部空气的进入会引起烟气回流,导致局部温度进一步升高;多根多层电缆燃烧条件下的CO体积分数显著上升,说明该条件下燃烧效率低,产生了更多有毒气体;在火源垂直上方,不同风速条件下CO体积分数的变化呈现一定的规律,在多层电缆条件下,较高的风速能够改善气体稀释效果,从而影响CO的生成和扩散。该文揭示了电缆数量、布置层数与通风系统对隧道火灾危险性的综合影响,研究结果可为高压电缆隧道的消防设计提供技术支撑。

关键词： 水资源优化配置   BP神经网络   地下水数值模拟   多目标优化模型  

摘要： 为了研究水资源优化配置问题,基于地下水数值模拟代理模型,构建改进的BP神经网络作为代理模型,并将其与地下水数值模拟及多目标优化模型相结合。通过拉丁超立方抽样获取训练数据,利用遗传算法求解优化模型,实现了水资源的优化配置。结果表明:①构建的地下水流数值模拟模型拟合误差低,能够准确模拟当地地下水系统状态;②改进后的BP神经网络模型对地下水位预测精度高,能够满足实际应用误差要求,可作为模拟模型的有效代理;③优化模型有效降低了区域缺水量和缺水率,提高了水资源的综合效益。