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关键词： 选择性激光熔化   热力耦合分析   残余应力   数值模拟   AlSi10Mg  

摘要： 本文利用ANSYS有限元分析软件对AlSi10Mg的选区激光熔化成形过程进行热–力耦合分析并进行实验验证。针对目前铝合金选区激光熔化数值模拟不够精确,残余应力预测效率低的问题,利用JMatPro软件计算出AlSi10Mg在不同温度下的非线性热物性参数,并通过ANSYS的UDMAT子程序实现材料状态的转换,以此提高数值模拟的准确度。通过建立的热力耦合数值模型,研究不同的激光工艺参数对温度场和应力场的影响,最后进行相应的AlSi10Mg样件打印实验,并通过X射线应力分析仪测量样件残余应力。结果表明:每一层的扫描过程中,曲线均有明显的波峰,轨道间和层间可实现较好的重熔搭接;随着扫描速率的减小或激光功率的增加,最高温度和熔池尺寸随之增加;在成形过程中,沿着扫描方向的应力最大,垂直于扫描方向的应力最小。通过热力耦合模型所得到的残余应力与实验值误差小于8%,可以通过该热力耦合模型对选区激光熔化制件的残余应力进行预测。

关键词： 爆炸冲击波   壁面粗糙度   数值模拟   超压衰减  

摘要： 对巷道壁面粗糙度对爆炸冲击波超压衰减的影响进行了详细研究。采用数值模拟技术,构建了不同壁面粗糙度的巷道模型,通过控制立方体凸起高度,模拟了粗糙壁面对爆炸冲击波传播特性的影响。结果表明,随着壁面粗糙度的增加,爆炸冲击波的传播速度显著降低,且压力峰值呈现上升趋势。此外,冲击波的超压衰减也随着粗糙度的增加而加速,特别是在相对粗糙度处于0.01~0.04时,壁面的粗糙度对超压衰减的影响最为明显。相对粗糙度每增加0.01,超压增加约0.01 MPa。进一步的模拟和分析揭示出,超过这一粗糙度范围后,壁面对冲击波衰减的影响逐渐趋于平缓,粗糙度的边际效应减弱。通过与现场爆破数据的对比分析,研究总结了不同粗糙壁面条件下爆炸冲击波的超压衰减规律,建立了相应的经验公式。该研究结果不仅为冲击波超压衰减的理论模型提供了新的修正与优化,还为实际爆破工程中的安全防护设计提供了可靠的理论依据,有助于提高复杂巷道条件下爆破作业的安全性与效率。

关键词： 上行开采   覆岩破坏   数值模拟   采动应力   可行性评价  

摘要： 禾草沟煤矿5号煤层工作面巷道掘进过程中,频繁出现强矿压显现,导致顶板支护困难,严重影响采掘接替。为此,提出在503盘区实行上行开采的强矿压灾害治理方案,即首先回采下部较厚的3^(-2)煤层,以对上部5号煤层进行卸压,从而避免强矿压显现。采用FLAC^(3D)数值模拟软件,研究了3^(-2)煤层开采后上覆岩层的移动和变形规律,重点分析了采动后覆岩裂隙演化以及顶板卸压程度,据此评估上行开采可行性以及对强矿压灾害防治效果。研究结果表明,采用上行开采后3^(-2)煤层裂隙带高度最大为36.52 m,小于3^(-2)煤层与5号煤层的间距,满足上行开采技术要求;5号煤层处于3^(-2)煤层弯曲下沉带内,最大应力值仅为12.29 MPa,显著低于原岩应力,能够有效实现卸压。本研究为禾草沟煤矿503盘区上行开采提供了理论指导,为类似条件下的上行开采技术应用提供了科学依据。

关键词： 空冷系统   三塔合一   环境风   数值模拟  

摘要： 空冷系统由于其良好的节水、节能效益在火电产业发展迅速.空冷塔是其重要的冷端设备,环境因素会对其换热特性造成影响.“三塔合一”型间接空冷塔是一种技术优化型空冷塔,通过数值模拟方法可以研究其在夏季工况下不同环境风向和环境风速对于机组流动换热特性的影响,并对电厂实际运行给出参考.研究结果表明:当环境风速从5 m/s增加到16 m/s时,“三塔合一”型间接空冷塔迎风扇段换热量增加22.9%,两侧内外侧扇段换热量分别降低62.9%和67.4%,背风扇段换热量减少66.7%,同时两侧扇段压力变化相对较大;环境风速在5 m/s到14 m/s时,双塔总换热量随风速增大而降低,但当风速大于14 m/s后,总换热量会小幅度回升;在南北风向下由于一座塔会对另一座塔完全遮挡,导致被遮挡的塔换热量大幅升高;在东南风和东北风下,被遮挡的塔进气量减少、换热量降低,并且由于环境风与塔内部烟气管道垂直形成涡流导致塔内压力降低,必要时可以考虑增加机组负荷来抵抗涡流效应.

关键词： 水利工程   水工混凝土   灌区   环氧材料   结构修复  

摘要： 针对长田湾灌区内倒虹吸管、明渠、渡槽等水工混凝土结构存在的混凝土剥落、开裂、破损等病害,研究了系列环氧修复材料工程性能及施工工艺,并对灌区内水工结构进行了工程应用。发现该系列修复材料应用效果优越,水下抗冲磨环氧砂浆、水下环氧界面粘结剂抗压强度可达86.3、85.2MPa,高渗透环氧防水涂料的渗透深度可至4.81mm,定量计算表明修复后明渠输水损失率降低20%,修复效果优异,可推广应用于灌区水工结构各类病害修复工程。

关键词： 钻柱涡动   摩阻压降   偏心度   数值模拟   滑移网格  

摘要： 环空摩阻压降的准确预测是实现井筒压力精确控制的关键,常规的环空摩阻压降预测往往忽略了钻柱运动的复杂性。采用滑移网格方法,开展幂律流体在层流条件下的流动特性分析,研究钻柱涡动和偏心度对环空摩阻压降的影响规律。结果表明,钻柱涡动和偏心度耦合作用时,在钻柱自转角速度不大于12.57 rad/s,公转角速度不大于2.35 rad/s条件下,当偏心度小于0.45时,环空摩阻压降随着偏心度的增大而增大;当偏心度大于0.45时,环空摩阻压降随着偏心度的增大而减小。在钻柱自转角速度和公转角速度大于以上数值时,环空摩阻压降整体上随着偏心度的增大而增大,且钻柱的自转角速度越大,这种增大的趋势越明显。

关键词： 大高度沉井   井壁应力   井壁变形   沉井施工   数值模拟  

摘要： 为了分析大高度沉井井壁应力和变形的影响规律,采用ABAQUS有限元软件,建立沉井井壁有限元模型,分析了沉井内径、井壁厚度、混凝土弹性模量以及沉井深度等因素对井壁应力和变形的影响。结果表明:沉井井壁底部的环向应力和径向位移最大;沉井井壁的最大环向应力和最大径向位移随着沉井内径和沉井深度的增大而增大;沉井井壁的最大环向应力和最大径向位移随着沉井壁厚的增大而减小;弹性模量对沉井井壁的最大环向应力和最大径向位移基本没有影响。

关键词： 能量桩   群桩   砂土   变形特性   数值模拟   模型试验  

摘要： 目前外部荷载下能量桩群桩基础热-力学特性的研究主要针对竖向荷载,而对于水平荷载的影响考虑较少。为研究非对称加热、制冷条件下水平受荷能量桩群桩的变形特性,对2×2能量桩群桩的单根桩开展加热、制冷工况下的模型试验并建立能量桩群桩三维有限元模型,将实测数据和数值模拟结果进行对比验证,再进行参数分析,研究能量桩群桩单根桩运行过程中桩体的热-力学响应。结果表明:数值模拟结果与试验结果较为吻合,弯矩主要分布在桩体上半部,其峰值和反弯点分别位于土表面以下0.23L_(1)和0.8L_(1)(L_(1)为桩体有效埋置深度);桩身水平位移随深度的增大而减小。水平荷载对桩体变形特性影响更大,但温度的影响不可忽略。在加热和制冷阶段,随着温度升高和降低,能量桩的弯矩、位移均有增大趋势。与只受水平荷载时相比,在水平荷载与温度变化联合作用下,通水温度升高10、20℃能量桩的弯矩峰值M_(max)增加幅度为23.36%、25.46%左右,桩顶水平位移增加幅度为20.59%、21.93%左右;通水温度降低10、20℃能量桩的弯矩峰值M_(max)增加幅度为23.48%、24.39%左右,桩顶水平位移增加幅度为17.97%、21.27%左右。

关键词： 冲击地压   机械扩孔   钻孔卸压   数值模拟  

摘要： 机械扩孔卸压能够精准降低浅部围岩体应力集中程度,对有效解决由密集的大直径钻孔卸压引起的巷道围岩稳定性下降问题有重要意义。基于某矿3106工作面工程实际,采用ABAQUS有限元模拟软件,对比分析大直径钻孔卸压与机械扩孔卸压后围岩垂直应力、位移、塑性区的变化规律,研究机械扩孔卸压机理。结果表明:机械扩孔后,围岩应力峰值下降14.89%,卸压段应力平均下降13%,应力峰值后移1.25 m;巷道顶板处的位移降低28.67%,巷帮顶部、中间和底部的平均位移分别降低98.71%、97.27%、90.63%;塑性应变区占比降低为12.92%,机械扩孔周围相邻钻孔之间的塑性区相连发挥耦合卸压作用。现场应用后,机械扩孔使微震能量最大降低了63.11%,卸压效果良好,消除了试验范围内工作面的冲击危险。

关键词： 利泽水电站   竖缝式鱼道   数值模拟   池室结构   水力特性  

摘要： 针对嘉陵江利泽航运枢纽鱼类洄游问题,提出应用较为广泛的竖缝式鱼道设计方案,采用三维水流数学模型,对比分析4种鱼道布置形式(改变池室宽度、竖缝宽度、改变隔板与导板的尺寸或角度)下池室水力特性。结果表明:在池室宽度3.0 m、竖缝宽度0.5 m、隔板长度2.1 m、导板长度0.7 m,且隔板与导板上游侧坡度分别为77°、45°条件下,池室主流曲率半径较大,两侧回流区强度较弱,水流流经休息室后流速较为稳定,水流衔接更加平顺,池室及休息室的水流条件符合鱼类上溯要求。研究成果可为类似鱼道工程提供参考。