集料粒径与体积分数对水稳碎石材料抗裂性能的影响

为了研究集料粒径和体积分数对水稳碎石材料抗裂性能的影响,借助离散元法构建了具有相同集料轮廓与位置、不同集料粒径与含量的圆形劈裂数值试件.通过虚拟间接拉伸试验模拟了水稳碎石细观开裂过程,并进一步研究了集料粒径与体积分数对结构细观开裂行为的影响.结果 表明:集料粒径和体积分数对数值试件的力学性能有着显著影响,降低集料体积分...     

混凝土材料的动态力学性能研究

为研究混凝土材料的动态力学性能,通过自行编制的粗集料颗粒在混凝土材料中随机分布的二维生成程序,将混凝土作为水泥砂浆和粗集料组成的两相复合材料建立二维有限元模型,对混凝土复合材料在静动态压缩载荷作用下的力学性能和破坏形态进行了模拟. 在与实验结果比较的基础上,验证了有限元模型的有效性,进而分析了粗集料粒径级配和粗集料体积分数对混凝土材料动态力学性能和破坏形态的影响,为混凝土材料的优化和设计提供依据.      

质子交换膜燃料电池微扩散层孔隙结构与渗透率的孔隙尺度模拟

运用基于球体的模拟退火方法和动态颗粒堆积模型数值重建了微扩散层(MPL),其中前者更能准确地反映多孔介质的孔隙特性.利用具有多反射固体边界的多弛豫时间格子玻尔兹曼方法模拟了重建的微扩散层内的单相流动.系统地分析了碳相体积分数、聚四氟乙烯(PTFE)载量、孔隙率和PTFE分布方式对微扩散层孔隙结构和渗透率的影响.结果表明:微扩散层渗透率随碳相体积分数和PTFE载量的增加而减小,且PTFE的分布方式影响微扩散层的孔隙结构和渗透率.KC关联式低估了MPL的渗透率,通过拟合计算数据提出了预测MPL渗透系数的关联式,预测结果与孔隙尺度模拟结果的相对误差小于12%.     

相场法模拟低体积分数下的Ostwald熟化

建立低体积分数下的Ostwald熟化过程的相场模型,采用Cahn-Hilliard方程和Allen-Cahn方程控制相对密度场和长程取向场的变化,研究体积分数对生长指数m、动力学系数k和粒径分布的影响.结果表明：低体积分数（小于10％）的Ostwald熟化中,生长指数函数中的生长指数m不依赖于体积分数的变化,m=3.o;而随着体积分数的增加,动力学系数k变化不大,在k=0.003附近.随着熟化相体积分数的增加,晶粒生长尺寸分布加宽.     

体积压裂水平井蒸汽吞吐过程砂粒运移

在以水平井体积压裂为主的稠油油藏开采过程中,随着油田进入开发中后期,油井出砂日趋严重,油井出砂会严重影响油田的正常生产。因此,对水平井体积压裂蒸汽吞吐过程中的砂砾运移规律进行了深入研究,为应对油井出砂问题提供相关理论支持。利用CFD仿真模拟方法,研究了体积压裂水平井蒸汽吞吐过程中,研究了裂缝压力、入口流量、井斜角以及裂缝数量对水平井内砂床形成的影响以及变化规律。由模拟结果可知：固相体积分数随着裂缝压力的上升呈现出先下降后上升的趋势且在裂缝压力为8MPa的时候井筒出砂量最小;固相体积分数随着入口流量的提升而下降;相同情况下井斜角越小固相体积分数越大;固相体积分数随着裂缝条数的增多而降低。     

钢纤维混凝土抗冲击性能的数值模拟研究

为研究不同钢纤维体积分数与不同钢纤维长径比对混凝土基体抗冲击性能增强作用的影响,利用ANSYS/LSDYNA3D有限元计算软件,采用损伤材料模型,数值模拟了钢纤维混凝土圆柱体撞击素混凝土靶板的过程.分析了不同初速条件下靶板破坏体积与冲击动能的关系,并将数值模拟结果与试验结果比较.结果表明:钢纤维体积分数越大,钢纤维长径比越大,钢纤维混凝土基体的抗冲击性能越好;同时也说明,损伤材料模型能够很好地模拟混凝土类材料在冲击作用下的破坏情况.     

双流道污水泵内固相体积分数分布规律

应用CFD软件Fluent对300QW930-15-55双流道式污水泵内部流场进行数值模拟.结果表明,固相颗粒从叶轮进口至出口几乎都聚集于流道中下部,沿流道中线前进,且随着体积分数的增加,这种现象越明显;随着颗粒直径的增大,颗粒体积分数越高、越紧密,亦即高体积分数、大颗粒的固相介质大多数均是从叶轮流道中间通过叶轮,并且对于体积分数分布,颗粒粒径要比颗粒体积分数影响大.这种固相运动规律证明了流道式污水泵输送固液两相流介质具有效率高,抗堵塞、缠绕和耐磨蚀的特点.     

纤维混凝土力学性能分析的随机双尺度模型

短纤维增强混凝土作为一种复合材料,其力学性能不但与基体的性能有关,还与材料的细观特征有关。为了将细观结构与宏观力学性能相结合,本文以双尺度方法为理论基础,根据短纤维增强混凝土的材料特点,通过引入随机参数,在单胞中生成满足均匀分布概率模型的圆柱体来模拟乱向随机分布的短纤维,进而定义了一种新的单胞模型,建立了随机双尺度模型,并结合有限元方法进行计算;接着,将随机双尺度模型与试验以及其他经典方法进行计算对比,验证了其在分析短纤维增强混凝土力学性能方面的有效性;最后,利用此模型研究分析了纤维种类和体积分数对短纤维增强混凝土弹性常数的影响。     

大体积混凝土温度裂缝控制及分析

大体积混凝土中的裂缝大部分是由于体积变形引起的,而在变形引起的裂缝中,温度作用是主要原因之一.文章简述了温度效应引起的结构裂缝特点以及目前常用的计算模拟模型,并利用有限元分析软件ANSYS模拟某大体积混凝土工程施工阶段温度应力场,该模型为设计提供了依据,在算例的基础上说明有限元法在温度效应计算方面具有广阔的应用前景.     

基于欧拉双流体模型的风沙运动模拟

针对风沙运动的复杂性,基于N-S方程和标准k-ε湍流模型,利用CFD商业软件Fluent 6.3中的欧拉双流体模型,数值模拟了在不同摩阻风速、不同颗粒粒径下风沙流场随时间的变化情况,给出了风沙流达到稳定状态时所需的时间和给定空间位置上沙粒相体积分数的分布曲线.模拟的主要结果与已有的文献报道相一致,从而说明该模型可以用于风沙颗粒流体体系的动力学特性研究.     

内置保温层组合墙体混凝土导热系数试验研究

为了确定内置保温层组合墙体的承重墙和保温层外部保护层混凝土的导热性能,根据现场混凝土湿筛分工艺制备了基准混凝土、外部保护层细石混凝土和承重墙二次混合混凝土的试件。采用一维稳态热流计法对其进行了导热系数试验,研究了石子体积分数、石浆比对混凝土导热系数的影响。结果分析表明,混凝土导热系数与石浆比的相关性优于与石子体积分数的相关性。提出了基于石浆比影响的混凝土导热系数的预测公式。     

纳米流体强化换热特性的LBM模拟

采用LBM模拟了封闭方腔内不同体积分数、不同浮升力参数下纳米流体自然对流时速度场与温度场的分布,得出了纳米流体换热强度随各参数的变化情况.结果表明,当Ra较小时换热表现为导热占主导,随着Ra增大,换热表现为对流占主导,两者的换热都会随着纳米颗粒体积分数的增加而增强,且纳米颗粒体积分数在壁面附近对温度分布的影响比在中心区域的明显;在不同Ra下,纳米粒子体积分数增加所引起的X和Y方向速度峰值增大的幅度不同,Ra较大时,随纳米粒子体积分数的增加,X和Y方向的速度峰值大幅增加.     

细观层面的混凝土碳化过程数值模拟

为在细观层面上研究混凝土碳化问题,首先建立了基于积累分布函数的三维球形骨料生成方法,分析了随机性对模拟结果的影响,对骨料最大粒径、最小粒径和体积分数的选取原则进行了讨论.建立了简化的混凝土碳化数值模型,分析了骨料对宏观层面混凝土碳化行为的影响.结果表明,骨料的稀释效应和扭曲效应将降低混凝土的碳化深度;骨料在水泥浆中的非均匀分布将导致宏观上混凝土碳化深度的非均匀性.     

钢筋钢纤维混凝土深梁受剪承载力的试验研究

通过16根加入钢纤维的钢筋混凝土深梁的试验研究,探讨钢纤维体积率、剪跨比、纵筋配筋率等因素对钢筋钢纤维混凝土深梁斜截面受剪承载力的影响,提出了与钢筋混凝土深梁相衔接的钢筋钢纤维混凝土深梁斜截面受剪承载力的统一计算方法。     

TiO2-水纳米流体的粘度修正公式

实验测量了TiO2-水纳米流体的粘度,发现测量值大大高于现有悬浮液粘度公式的计算值．分析了计算值偏小的原因,并根据溶剂化效应引入有效体积分数的概念,对现有悬浮液粘度公式进行修正,得到了适用于计算纳米流体粘度的半经验公式．     

混杂SIFCON材料力学性能试验研究

SIFCON 工艺是美国 LANKARD 材料试验室发明的一种制作高含量钢纤维混凝土制品的方法。在基体中加入 PP 改性聚丙稀纤维,对混杂 SIFCON 工艺成型的高含量钢纤维混凝土进行了系列的材料力学性能试验研究。     

液固两相区变形行为的研究及其本构方程的建立

基于两相区微观组织的结构及其力学行为的基础上,研究了影响两相区变形行为的主要因素·首次将固相率的影响加入到本构方程中,并将塑性应变与蠕变应变统一考虑,建立了适合于两相区变形的本构方程·同时包括了凝固过程中相变的影响项,此本构方程为以后模拟两相区的变形打下了基础     

电流变液的固态结构

电流变体系在外场作用下形成一定的固态结构,而其性能与所形成的结构密切相关.不考虑体系非静电力时,体系自由能为静电能的负值,而静电能与有效介电常数成正比.基于Maxwell-Wagner模型,推导出有效介电常数关于颗粒体积比的一系列正幂项解析表达式,计算球颗粒悬浮于介质或导电液体中构成的3种立方结构的有效介电常数.计算结果表明:电流变体系中球颗粒为介质球或是导体球构成3种立方结构中FCC结构具有最低的自由能.电流变液在由液相向固相转变的过程中,形成的固态结构为FCC结构.