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关键词： 富水软岩   缓倾长斜井   敞开式TBM   分级支护   数值模拟  

摘要： 现有隧道掘进机(TBM)施工的隧道围岩多以硬岩为主,富水软岩隧道敞开式TBM施工是工程难题。针对某矿井工程富水软岩的困难地质条件,利用数值模拟与现场施工监测数据,分别从地质条件适应性、软弱破碎砂岩撑靴撑进、富水破碎砂岩水致软化等方面分析了敞开式TBM在典型富水破碎软岩地层施工的可行性,并提出分级支护措施。现场监测结果表明,采用敞开式TBM掘进,分级支护后顶板最大变形由9.2 cm降低至4.5 cm,变形程度降低了51.1%,有效保证了巷道围岩的安全稳定。同时基于现场调研对施工成本及工期进行了对比分析,进一步验证了采用敞开式TBM施工的可行性。最终施工结果表明,某工程项目历时396 d安全顺利完成掘进任务,日最高进尺31.53 m,月最高进尺521.53 m,比计划工期提前6个月完成掘进任务,具有良好的经济效益和社会效益。

关键词： 水闸工程   极端工作条件   结构特性   长效安全   接触单元  

摘要： 特大暴雨和上游洪水造成的极端条件对水闸工程的安全影响很大,其中闸室段的安全性态是工程整体安全的关键。为研究极端工作条件对水闸长效安全运行的影响,文章通过三维有限元计算模拟了水闸各时段的位移、应力、应变等结构特性行为的变化,评估了闸室段的位移和安全状态,比较了极端工况后水闸的运行情况。工程实例表明,在极端工况下,水闸的沉降变形较大,结构的拉应力大大增加,运行后期安全状态明显下降。该研究为评估极端条件下的水闸运行提供了一种新方法。

关键词： 光伏支架系统   连续檩条   柱距优化   数值模拟  

摘要： 笔者聚焦于光伏支架系统中的连续檩条,运用数值模拟Midas软件深入分析其在不同柱距布置条件下的力学性能,旨在优化柱距方案以提升结构经济性与安全性。以广西某农光互补项目为背景,选取2×14阵列的固定支架,通过改变柱距布置,分析檩条在风压组合与风吸组合下的内力分布。研究表明:在风压组合控制下,大边跨方案为最优方案,而在风吸组合控制下,小边跨方案更优;设置拉条系统时,大边跨方案为最优方案,而不设置拉条系统时,小边跨方案更佳。该研究成果对光伏支架结构设计具有重要指导意义,可为相关工程实践提供参考。

关键词： 钛基复合材料   SiC纤维   致密化   残余应力   有限元模拟  

摘要： 基于ABAQUS有限元软件系统探究热等静压制备SiC_(f)/Ti2AlNb复合材料过程中的致密化演变特征,分析纤维排布方式、体积分数以及热等静压参数对复合材料致密化动力学行为的影响,探讨成型后材料内部残余应力场的空间分布以及热压参数对残余应力的影响规律。结果表明,复合材料的热等静压致密化过程呈现出5个阶段;相比四方纤维排布,六方纤维排布达到完全致密化的速度更快,但热等静压结束后,两种排布方式下的相对密度趋于相同;当SiC纤维体积分数为45%时,复合材料相对密度最低;热等静压温度和压力与复合材料的相对密度呈正相关;随着热等静压温度和压力升高,基体的径向热残余应力增加;适当提高热等静压压力,可有效降低基体的环向残余拉应力。

关键词： 谷物   颗粒分层   密度   数值模拟   离散元法  

摘要： 采用离散元模拟了垂直振动下具有相同尺寸、不同密度的谷物混合颗粒分层过程,结果表明:小密度颗粒倾向于向上运动形成单一颗粒层,而大密度颗粒与部分小密度颗粒停留在单一颗粒层下,组成混合状态。为此,提出相应评价指标,定量描述混合物分层程度,并讨论了混合颗粒密度比对分层速度的影响。结合混合物分层中空隙填充及动能理论,分析了密度影响分层机理,结果表明:在不同密度谷物混合颗粒分层过程中,随密度比增加小密度颗粒组成的单一颗粒层厚度增加并趋于饱和;混合层占总层数比率随密度比增加而减少并趋于稳定;颗粒分层速度随着密度比增加而增加,当密度比大于10时密度比对分层速度影响减弱;在混合物分层过程中,大密度颗粒较为活跃,且动能大于小密度颗粒的动能。

关键词： 氢液化   正仲氢转化   流动传热   催化剂   数值模拟  

摘要： 为探寻基于氦膨胀制冷的氢液化流程中正仲氢转化耦合流动换热特性,采用CFD数值模拟方法,以四股流板翅式换热器为研究对象,研究了氢气在填料微通道内的正仲转化反应和流动换热性能,分析了催化剂粒径和孔隙率,氢气入口Re,低压氦气与氢气质量流量比m_(r)对流动换热性能及出口仲氢体积分数的影响。研究结果表明:孔隙率由0.3增大为0.7,换热增强因子TEF最大可以提升71.59%;粒径由390μm增大至790μm,TEF最大可以提升37.05%;选用较大孔隙率和催化剂粒径更有利于提升氢通道综合换热性能。氢气入口Re由1500减小为500,TEF最多可以提升147.96%,低Re运行工况的通道换热性能更优。当低压氦气与氢气质量流量比值m_(r)为6时,氢气在翅片通道内正仲转化耦合流动传热性能达到最优。研究结果可为大型氦膨胀制冷的氢液化系统提供理论指导。

关键词： 截面尺寸   抗滑桩+锚杆   边坡治理   数值模拟   内力分析  

摘要： 在抗滑桩+锚杆组合结构的设计中,抗滑桩截面尺寸是一个十分重要参数。现阶段,抗滑桩截面尺寸对组合结构的内力、位移以及边坡治理效果的影响,尚需进一步的深入研究。针对此问题,本文结合某边坡治理工程,利用有限元软件,对不同抗滑桩截面尺寸条件下抗滑桩+锚杆组合结构的内力、位移以及边坡治理效果进行研究,研究结果表明:(1)在抗滑桩截面尺寸在2.5 m×2.5 m~2.5 m×4.5 m范围内,当抗滑桩截面尺寸为2.5 m×4.0 m时,抗滑桩桩身最大弯矩与桩身最大剪力均达到最大值;(2)随抗滑桩截面尺寸的增大,抗滑桩桩身最大位移与锚杆最大位移均呈现逐渐减小的趋势,且减小速率在变小;(3)当抗滑桩截面尺寸大于等于2.5 m×4.0 m时,边坡最大位移较天然状态下降低了81%以上,边坡稳定安全系数较天然状态下提升了30.7%。综合考虑边坡支护效果与造价,本文推荐组合结构中抗滑桩的截面尺寸为2.5 m×4.0 m。

关键词： 时移高密度电阻率法   轻非水相液体   污染物   数值模拟  

摘要： 轻非水相液体(LNAPL)污染危及人的健康和生态环境,如何准确地探测LNAPL污染区域是当今社会的难题之一。该文利用有限元法的COMSOL Multiphysics软件,构建了不同时刻以及水位变化情况下LNAPL污染物的扩散模型,对扩散过程中地下介质电性特征进行数值模拟。数值模拟结果表明,时移高密度电阻率法能够有效凸显地下介质的电性变化,对LNAPL污染物在地下的运移有更好的探测效果;随着LNAPL污染物的扩散,异常区域的视电阻率差逐渐减小,而异常范围逐渐扩大;在水位上下波动时,时移高密度电阻率法对水位的变动和LNAPL污染物的扩散均有反映。在水位下降后,LNAPL污染物随水位下降导致土壤电阻率增大;在水位上升后,仍有部分LNAPL污染物并未随水位抬升而残余在地下介质中导致电阻率增大。在3%环境噪声的影响下,随着LNAPL污染物的扩散,高阻异常区域的视电阻率差逐渐减小,异常范围扩大这一特征仍能有效反映。进一步地,结合数值模拟成果进行室内实验,并对南京六合某化工厂区LNAPL污染的扩散范围进行探测推断。

关键词： 安全工程   泄漏噪声   数值模拟   声场分布   量化评价  

摘要： 法兰密封面泄漏是影响设备长期稳定运行的重要因素,一旦发生泄漏,极易引发生产事故与环境污染。由于泄漏会引发异常噪声,而声学方法相对于其他检测方法能够在更早期发现泄漏,因此,采用声学方法检测法兰泄漏状态能够获得更好的效果。以发生泄漏的法兰为研究对象,基于大涡模拟和广义Lighthill方程进行三维数值计算,并对泄漏点附近的噪声分布特性进行研究。结果表明,当法兰发生泄漏时,泄漏点附近会产生明显的泄漏噪声场并沿法兰整体传播,且声压级随传播距离增大而减弱。通过模拟分析了不同工作压力、不同泄漏点截面尺寸和不同泄漏点数量对异常泄漏噪声的影响,随着泄漏点数量从1增加到3,总声压级增加28 dB,在2 MPa压力条件下,通过数值仿真模型拟合得出了泄漏量的计算公式。基于拟合结果,采用检测点的平均声压级数据计算泄漏量准确率均在90%以上。研究工作可为法兰微泄漏的声学检测提供指导。

关键词： 块状节理岩体   岩体试验   数值模拟   GSI   预测模型  

摘要： 节理岩体地质强度指标(GSI)是岩体工程设计及稳定性分析的重要参数,开展对节理岩体破坏形态及GSI的研究至关重要。采用经室内试验标定的花岗岩数值模型,对含有两组正交节理的块状节理岩体进行压缩模拟试验。结果显示,围压从3 MPa到10 MPa完整岩石强度提升约40%,节理岩体强度提升约166%,围压对节理岩体的强度的提升更为明显。块状节理岩体的强度和破坏随节理倾角呈现出明显的各向异性。块状节理岩体抗压强度和岩体GSI随节理倾角呈先减小后增大的非线性变化趋势。块状节理岩体在围压作用下主要发生剪切破坏、张拉破坏和剪切张拉混合破坏。基于广义Hoek-Brown准则,建立了块状节理岩体GSI预测模型,块状节理岩体GSI与节理间距呈非线性关系。本文建立的模型可为工程中块状节理岩体GSI的判定提供相关依据。