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关键词： 42CrMo4   等温压缩   流变应力   本构方程   数值模拟  

摘要： 采用Gleeble热模拟试验机进行等温压缩实验(变形量60%),测得温度(950~1200℃)和应变速率(0.001~1 s^(-1))下42CrMo4钢的真应力-应变曲线。结果显示,其流变应力曲线在大多变形条件下表现出动态再结晶的特征,流变应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增大。计算得到其热变形激活能为382.5122 kJ/mol,并构建了“两段式”高温流动应力模型,模型计算值与实验值相关系数高达0.99784。用作图法求解加工硬化率,确定了临界应变和峰值应变,得到了42CrMo4钢热变形特性的动态再结晶数学模型。将高温流动应力模型和微观组织演变模型嵌入Deform 3D二次开发子程序,对某工件镦粗成形进行数值模拟,获得其平均晶粒尺寸和动态再结晶分数。结果表明,模拟结果与实验结果吻合性较好,验证了本文建立的42CrMo4钢的本构方程的准确性。

关键词： 流动结构   实地调查   数值模拟  

摘要： 采用现场调查、室内试验和数值模拟相结合的方法,对周期性带状结构周围三维流动的基本特性进行了研究。利用流速剖面仪进行了现场调查。采用一对简化的周期性带状结构在动床冲刷条件下进行室内试验。建立了三维数值模型,并在与室内试验相同的条件下对其流场进行了数值模拟。结果表明,数值结果与试验测量结果具有较好的一致性。通过对不同研究方法所得结果的分析比较,明确了复杂流动结构并对其进行了表征。

关键词： 阶梯式溢洪道   台阶高度不均匀   能量耗散   空气夹带   物理测量  

摘要： 文章旨在探讨非均匀台阶高度对阶梯溢洪道能量耗散的影响。通过在中等坡度的阶梯溜槽上进行实验,测试了5种台阶构型在不同流量条件下的表现。实验测量了空气-水流动特性,并对流型、能量耗散率和流动阻力进行了比较。结果表明,台阶构型在能量耗散率方面差异微小,均匀和非均匀台阶高度的能量耗散率大致相同。然而,在较小流量下,非均匀台阶结构可能导致流动不稳定性。研究为非均匀台阶高度的阶梯溢洪道设计提供了实用信息。

关键词： 拱坝   等效应力   有限元法   主应力   应力集中  

摘要： 拱坝等效处理后的主应力是拱坝应力重要的控制指标。针对常用的有限元等效应力法计算得到的主应力和大型有限元软件计算输出主拉应力、主压应力后直接等效处理的主应力是否一致的问题,结合实际工程开展某高拱坝基本组合工况应力变形计算,进而探讨了二者的可换性。研究结果表明:坝踵和坝趾应力依赖网格尺寸,等效处理后,应力集中能较好地消减;采用传统的有限元等效应力法等效步骤计算得到的主应力和由大型有限元软件输出的主应力直接进行等效处理的主应力较接近,误差基本在5%以内,2种等效步骤具有可换性。

关键词： 水闸工程   安全监测   垂直位移   扬压力   多元线性模型  

摘要： 对11座大中型水闸工程进行了多年安全监测,获取了较为连贯的长期序列数据,这些数据是工程安全状况分析的重要资料。以A闸为例,在垂直位移、相邻板块间沉降和差异性沉降等方面的监测数据显示出较高的稳定性和可靠性,各项监测指标均处于合理范围内,未发现明显异常现象,表明A闸结构性能良好,运行状况稳定,为水闸管理和维护提供了重要依据。

关键词： 水工沥青混凝土   填料掺量   力学性能   土石坝  

摘要： 为研究填料掺量对水工沥青混凝土力学性能的影响,通过单轴压缩试验,分析水工沥青混凝土各力学参数的变化规律。结果表明,随着填料掺量的增加,水工沥青混凝土的峰值强度下降,填料掺量为16%时相较于填料掺量5%时强度降低了39.4%;所提出的力学参数经验公式较好地反映了水工沥青混凝土在不同填料掺量下力学性能指标的变化,与试验结果一致。

关键词： FLUENT   数值模拟   负荷   稳焰器   冷态流场   回流区  

摘要： 为研究稳焰器对增压锅炉旋流燃烧器冷态流场的影响,建立了带小孔稳焰器的旋流燃烧器三维模型,基于Fluent软件,在锅炉额定负荷100%、50%、30%条件下,选取不同直径稳焰器,在稳焰器出口截面到喷油管出口截面的距离变化情况下,用数值方法研究负荷、稳焰器直径及位置对空气流动速度及气体回流区长度及最大直径的影响。结果表明:带有小孔的稳焰器存在倒流现象,随着稳焰器直径增大,小孔倒流现象减弱。在稳焰器直径及稳焰器位置不变的条件下,随着锅炉负荷的降低,燃烧器及炉膛内空气流速减小,流速最大值由140 m/s减小到45 m/s,流速最小值由10 m/s减小到5 m/s,气体回流区的长度及最大直径随锅炉负荷变化很小。在锅炉负荷及稳焰器位置不变的条件下,稳焰器的直径越大,燃烧器内空气流速越快,最大值约为160 m/s;气体流动收缩程度加大,气体回流区长度与稳焰器直径成正比,随着稳焰器直径加大,气体回流区长度由390 mm增大到480 mm,气体回流区最大直径与稳焰器直径成反比,最大直径由215 mm减小到195 mm。在锅炉负荷及稳焰器直径不变的条件下,随着稳焰器位置变化,燃烧器内空气流速最大值几乎不变,气体回流区长度及最大直径略增大。

关键词： 九包岩滑坡   数值模拟   Midas-GTS   MatDEM   成因机制分析   滑动演化过程预测  

摘要： 九包岩滑坡自2019年开始持续缓慢变形,2021年9月雨季,在持续的强降雨作用下该滑坡于该年9月17日发生变形滑移。通过实地踏勘、钻探、位移监测等传统工程地质勘探,采用有限元数值模拟方法Midas-GTS对不同工况下边坡的渗流场、位移场进行分析模拟计算,综合分析滑坡的成因机制,并进一步引入矩阵离散元数值模拟方法MatDEM,通过自编代码对暴雨工况下滑坡滑动演化趋势进行预测。结果表明:(1)有限元数值模拟结果与钻探结果一致,揭示九包岩滑坡滑动带位于第四系滑坡堆积层碎石土(Q_(4)^(del))与侏罗系中统遂宁组(J_(2)^(sn))泥岩接触面;(2)有限元数值模拟结果与实地勘探结果显示:九包岩滑坡为以推移式为主牵引式为辅的多级浅层土质滑坡,分上下两部分滑体,两者紧密相接,滑坡区土层松散的结构以及坡体前后丰富的储水为滑坡的形成提供了物源基础,雨季丰沛的降雨为滑坡的外部诱发因素也是导致滑坡的关键因素;(3)有限元数值模拟结果表明:九包岩滑坡天然工况下处于基本稳定状态,降雨工况下处于欠稳定状态,持续发生极端暴雨情况下,有可能产生大位移滑坡;(4)离散元模拟结果表明:极端降雨情况下边坡处于失稳状态,两部分滑体通过两条滑带贯穿,滑坡进一步失稳发生大位移滑动,将造成巨大的经济损失及人员伤亡;(5)有限元离散元相结合的研究方法既能与勘察、钻探、监测相印证又可对成因机制进行定量分析,并能够对滑坡的后续演化进行预测,该方法可为类似的山地多级滑坡灾害研究提供参考和借鉴。

关键词： 帆翼   攻角   摇帆   推进效能   数值模拟  

摘要： 目的:研究迎风航段操控帆翼攻角对摇帆推进效能的影响,为运动员在不同航速摇帆提供帆翼攻角操控的建议,助力运动员提升帆翼操控的效益。方法:采用验证后的计算流体力学方法,利用SST k-ω湍流模型计算不同攻角摇帆的帆翼气动力特征,从帆板运动实际出发,基于力学分析构建摇帆推进效能评价方法,对比研究攻角在5°~40°范围内迎风滑行以及频率1 Hz、幅度6°摇帆时帆翼的推进效率、推力系数等推进效能。结果:摇帆状态的升力系数周期均值均大于滑行状态。攻角为20°时升力系数均值最大,相比滑行状态摇帆增益最明显。攻角20°的推进效率较高且具有明显优势,但在超风速航行时推进效率呈现降低趋势;当航速达到1.5倍风速时,较小攻角的帆翼操控呈现较高的推进效率。结论:攻角对帆翼升、阻力特性具有决定性影响。在攻角增大过程时,帆翼周围的流动分离从顶端逐步发展至底端,摇帆未改变帆翼失速角。攻角大于20°时,摇帆对帆翼升、阻力系数有协同增强的效应;攻角为10°及以下时,摇帆对帆翼升、阻力系数有协同优化的作用,操控帆翼攻角能够改变帆翼的气动力系数并影响摇帆推进效能。运动员控制帆翼攻角对保持帆翼推进效能具有重要意义。

关键词： 加捻纱线   理想结构纱线   毛细效应   芯吸现象   数值模拟  

摘要： 为分析加捻纱线的垂直芯吸现象,基于毛细效应建立了一个理想结构纱线的芯吸数值模拟模型。为验证该数值模型,选取直径为55μm、圆形横截面的37根涤纶纤维制备6种不同捻度的涤纶纱线,并进行一系列垂直芯吸实验,分析了纱线捻度及理想结构纱线3种不同排列方式对纱线芯吸性能的影响。结果表明,实验数据与数值模型模拟结果的芯吸速率趋势一致,模型在纱线芯吸研究中具备可行性;随着捻度的增加,纱线芯吸速率显著减小;开启式(圆周形)理想结构纱线的孔隙形状随纱线中纤维层数的变化而变化,相同孔隙率条件下,开启式排列的纱线表现出较高的芯吸速率,密闭式(正六边形)次之,正方形最低。