教学课程资源库 更多>>

关键词： 比例边界有限元   岩质边坡   边坡开挖   数值模拟  

摘要： 针对边坡开挖过程中岩体应力与变形变化可能导致的边坡失稳问题,提出了一种融合比例边界有限元法(SBFEM)和有限元法(FEM)的边坡开挖快速仿真新方法。该方法在模拟边坡的开挖过程时,利用边坡包含的地层、结构面和地形等信息,建立不含开挖面的初始有限元网格;将开挖面的信息作为动态参数实时输入,通过几何拓扑计算,将初始有限元网格分割为被开挖面切割的单元和未被切割的单元,未被切割单元仍为常规有限单元,切割单元被分解成比例边界单元或有限单元的组合,从而得到SBFE-FE的融合网格;将融合网格再次分成保留域和开挖域两部分,在开挖过程仿真时,利用数组计算方法常用流程,由保留域提供刚度矩阵,开挖域提供开挖荷载矩阵,从而实现开挖过程的自动快速仿真。采用FORTRAN语言,编写了相应的二维计算程序。通过算例研究,将新方法的结果与传统有限元法的结果进行对比。结果表明该方法具有较高的精度,能将复杂的有限元建模工作变成计算机的计算工作,降低前处理的难度,适合在多种开挖方案比选、开挖工况复杂等情况下应用。

关键词： 透水混凝土   随机骨料模型   细观层次   数值模拟  

摘要： 为实现透水混凝土细观数值模拟,基于离散元理论,采用随机骨料模型提出细观结构由粗骨料、水泥裹浆构成的数值模拟建模方法。使用体积法计算出各组分之间的比例,通过离散元的引入,模拟粗骨料投放过程中的相互碰撞及作用,以及对模型施加压力,模拟试件静压成型,使骨料密实,达到目标孔隙率,得到骨料在少量浆体支撑下的稳定形态,最终生成基于随机骨料的透水混凝土模型。使用Python语言,在Abaqus平台的基础上进行二次开发,建立了透水混凝土的细观力学分析模型,并验证了该建模方法的有效性。

关键词： 基底悬摆隔震结构   振动台试验   动力响应   数值模拟   抗震性能  

摘要： 基底悬摆隔震(base-suspended pendulum isolation,BSPI)结构是一种新型悬挂隔震结构体系.首先介绍BSPI结构的悬挂隔震层构造和力学模型.然后通过振动台模型试验,验证有限元建模方法的正确性.最后建立BSPI结构和常规框架的有限元模型,进行动力时程分析,得到不同地震作用下的结构动力响应,对比分析了BSPI结构和常规框架结构的抗震性能.研究结果表明:BSPI结构因设置了悬挂隔震层,整体抗侧刚度降低,罕遇地震作用下加速度响应显著减小,仅为常规框架的1/5~1/2;通过在悬挂隔震层设置黏滞阻尼器,有效地控制了结构整体位移,相比于BSPI无控结构,罕遇地震作用下BSPI有控结构的上部结构层间位移降低了约50%;罕遇地震作用下,BSPI上部结构的层间位移角小于1/100,满足抗震设防目标.

关键词： 泵站   软土   超长桩   承载特性   数值模拟  

摘要： 为揭示软土地基超长桩桩体的变形机制,文章利用现场试验和有限元技术对水泵站桩基的承载特征进行了详尽研究。研究发现,有限元模拟与现场测试获得的荷载-沉降关系曲线具有相似性,最终沉降量的误差值仅为6.12%;荷载与沉降之间的关系曲线大体维持线性形态,表明超长桩桩基承载能力都未达到荷载临界点;桩的直径愈大,最终沉降值越小,说明增大桩径有利于提高桩侧摩擦阻力对整体承载能力的贡献作用。研究结果对于泵站桩基的设计和施工具有参考作用。

关键词： 大涡模拟   火花相位   火花能量   燃烧室   点火成功率  

摘要： 为了研究火花能量及相位对航发燃烧室点火成功率的影响,采用大涡模拟(LES)方法对轴径向旋流器燃烧室点火过程进行模拟。模拟结果表明增大火花能量至10 J后点火仍具有随机性,同种可燃工况下单脉冲火花点火并非都能建立稳定火焰,且增大火花能量后火花相位对点火成功率的影响并没有得到改善,单个火花能量释放持续时间0.2 ms远小于流场脉动周期8.76 ms是造成火花相位严重影响点火结果的根本所在。在总点火能量相同的前提下在单脉冲点火失败的火花相位进行多脉冲点火,验证了在一个流场脉动周期内采用多个火花脉冲代替单个火花脉冲点火是减小随机性对点火成功率影响的有效途径。

关键词： 连续双坡屋面   龙卷风   涡流比   低矮建筑   数值模拟  

摘要： 为探究龙卷风作用下连续双坡屋面的风压分布规律,基于计算流体力学数值模拟,采用Realizable k-ε湍流模型,研究在30°、45°、60°等不同坡度条件下,涡流比分别为0.18、0.30、0.50、0.80、1.00、1.50且放置于龙卷风中心的双坡房屋建筑顶面风压分布。结果表明:1)当建筑物位于龙卷风中心时,屋面风荷载主要表现为吸力;随着坡角增加,最大负压略有下降,约减少1.5%,双坡屋面风压变化范围较小;2)随着坡角增大,右侧屋脊与双坡中心处易发生漩涡脱落,产生较大的负压,导致双坡屋面中心与右侧出现较大负压;3)随着涡流比增大,连续双坡屋面风压系数绝对值呈现先增后减再增再减的趋势,在涡流比为0.3和1.5的工况下,分别出现极大值1.680与极小值0.472,数值下降约72%;4)在低涡流比时,涡核半径较小,屋面风压变化显著;而在高涡流比时,风压等值线差值较小,屋面风压变化较为平缓。

关键词： 管廊   天然气   泄漏   计算流体力学   网格无关性  

摘要： 为研究地下综合管廊中天然气泄漏扩散的行为特性,以南宁市新邕路综合管廊燃气舱防火分区9为研究对象,建立了三维CFD模型,并利用ANSYSFluent软件对燃气泄漏过程进行了数值模拟。通过与试验数据对比验证了模型的可靠性与准确性。在此基础上,进行了网格敏感性分析,对五种不同网格划分方案(406,972至587,419个网格)进行了评估。研究发现,当网格数量达到468,668时,各监测点的甲烷浓度变化曲线在全时间范围内基本一致,进一步细化网格对结果影响有限,证明该网格方案在保证精度的同时有效平衡了计算效率。同时,还从扩散初期(0~15秒)和长期稳定阶段(>15秒)对气体浓度变化的敏感性进行了深入分析。结果显示,靠近泄漏源区域对网格划分更为敏感,而远离泄漏源区域的浓度变化趋势相对平稳。研究表明,该CFD模型能够可靠地捕捉复杂环境下气体泄漏与扩散的特性,可为综合管廊的安全设计与风险评估提供技术支持。

关键词： 变音钟   真空熔炼   熔模精铸   数值模拟  

摘要： 对熔模铸造变音钟的制造技术进行了研究。通过样品试制,铸造出造型精美、组织为马氏体的变音钟。综合采用真空熔炼技术和硅溶胶制壳熔模铸造工艺,并利用数值模拟对充型过程中吸附金属的流量和凝固情况进行分析,验证了铸造工艺设计的合理性。

关键词： 型腔直径   双腔导管   气辅挤出   椭圆度   数值模拟  

摘要： 本文以双腔塑料导管为研究对象,采用Phan-Thien-Tanner(PTT)黏弹本构方程,建立了双腔导管三维等温黏弹流动模型,运用有限元方法进行了模拟计算。为探究型腔直径对双腔塑料导管挤出成型的影响,对比传统挤出和气体辅助挤出2种不同条件下口模内外熔体速度场、压力场、剪切应力和第一法向应力差的异同。结果表明,在传统挤出时,型腔直径对双腔导管内型腔和外轮廓椭圆度、导管挤出胀大率均有不同程度的影响,当型腔直径从1.0 mm下降至0.2 mm,即壁厚从0.5 mm增至0.9 mm时,外轮廓椭圆度从17.5%下降至3.5%,内型腔椭圆度从8.0%降到1.9%,导管挤出胀大率由25.07%增至29.03%。在气体辅助挤出时,双腔导管外轮廓和型腔椭圆度、挤出胀大率均保持稳定,始终接近零值,不受型腔直径变化的影响。在传统挤出时,减小型腔直径可有效改善双腔塑料导管椭圆度,提高导管成型质量;在气体辅助挤出时,改变型腔直径,导管外轮廓和内型腔椭圆度均保持不变,说明气体辅助技术可有效解决传统挤出过程中由径向速度、压力差等因素所带来的导管形变问题。

关键词： 数值模拟   动网格技术   飞机污染物扩散   浓度   稀释能力  

摘要： 飞机运行中排放的尾气会对大气环境造成严重的影响,针对目前机场大气环境影响评估方面极少采用基于动网格技术的数值模拟的情况,本文应用动网格技术,对机场区域内飞机滑行阶段的尾气扩散进行了共24种工况的数值模拟。通过对比不同的风速和风向,分析了外流场对飞机尾气分布特性的影响。结果表明:风向作为影响飞机污染物扩散的主要因素之一,将完全主导污染物在机场大气环境中的扩散。不同风速对污染物扩散影响极大,大风速对飞机污染物具有良好稀释能力,反之小风速对飞机污染物的稀释能力比较弱。