粘弹性方程各向异性有限元方法的超收敛分析

克服了传统有限元要求剖分网格满足正则假设(或拟一致假设)的限制,在一种新定义的各向异性网格———广义拟一致网格上,分析了粘弹性方程双线性有限元解的超逼近性质,并给出相应的超收敛结果。     

考虑土体强度非均质和各向异性的隧道洞口仰坡地震稳定性上限解

隧道洞口段仰坡稳定性分析是隧道工程设计的关键内容之一。考虑土体强度非均质及各向异性影响,结合极限分析上限理论及土体强度折减理论,推导出的仰坡稳定性极限分析上限解计算公式,对比验证了所提计算方法的合理性,探究了地震力作用下非均质及各向异性系数对隧道洞口仰坡临界坡高、隧道拱顶破坏位置及仰坡安全系数的影响规律。研究表明,地震力作用下,土体强度非均质系数越大、各向异性系数越小,隧道洞口仰坡稳定所需临界坡高越大;非均质及各向异性系数系数越大,仰坡初始滑移面越远离坡肩位置,隧道拱顶破坏范围更广;随着各向异性系数增大,仰坡安全系数呈递增规律,而非均质系数增大将导致仰坡安全系数降低,仰坡整体趋于不安全。研究成果为山区隧道洞口仰坡稳定性设计提供了理论依据。     

土质堤防边坡稳定安全系数影响因素研究

坡体内外水的作用,会改变影响边坡稳定性安全系数的因素.借助Geo-Studio Slope/W和Seep/W软件模块,建立均质土堤防边坡模型.选择不同的坡角、内摩擦角、黏聚力、坡顶荷载、水位及土体渗透性等参数,研究在内外初始水作用下堤防边坡稳定安全系数的变化规律.结果表明:内摩擦角、黏聚力、坡顶荷载对堤防边坡安全系数影响明显:水位骤变方式不同,坡体内侵润线变化规律明显不同,对安全系数的影响也有差异.土体的渗透系数,尤其是渗透系数各向异性对安全系数的影响特别显著.     

黏度和矿化度对岩石速度各向异性影响的实验研究

利用不同黏度(煤油和真空泵油)、不同矿化度(蒸馏水、50mg/L和150mg/L的NaCl溶液)的流体对页岩和具有明显层理的砂岩进行饱和,在实验室超声频率下研究样品不同方向纵、横波速度以及各向异性参数ε、γ随压力的变化规律.结果表明:(1) 随着黏度的增加,岩石纵、横波速度增大,各向异性参数ε、γ减小;(2) 随着矿化度的增加,岩石纵、横波速度增大,各向异性参数ε、γ的变化在实验误差范围内可以忽略不计.     

TC2Mδ1.5钛板翻边成形极限及非轴对称畸变的研究

为研究各向异性对圆孔翻边成形的影响,用TC2Mδ1.5 mm钛合金圆板料在室温及600℃高温条件下分别进行了圆孔翻边试验.结果发现,除翻边底孔尺寸小于极限值时在唇口边缘发生破裂的正常失效方式之外,冷翻边制件卸载后发生了凸缘平面翘曲、翻边孔口部椭圆化、唇口边缘高度不一致、壁厚分布不均匀等非轴对称畸变现象.高温热翻边成形有效地提高了成形极限,并消除了凸缘平面翘曲和口部椭圆化,但口部高差以及壁厚不均等现象依然存在.本文在给出极限翻边系数结论的同时,对非轴对称畸变现象进行了定量描述、分析与解释.     

层状Heisenberg亚铁磁系统的温度补偿行为

采用双时温度格林函数方法讨论了具有层间耦合的蜂窝状晶格3/2和5/2混自旋亚铁磁Heisenberg系统全温区的磁性行为·讨论了晶体场单离子各向异性和层间耦合效应对系统磁矩、转变温度和补偿温度的影响·给出了子晶格磁矩和总磁矩在不同的晶体场单离子各向异性和层间耦合效应随温度变化曲线,系统的转变温度和补偿温度随晶体场单离子各向异性和层间耦合效应变化的相图·分析表明:系统存在多种磁矩曲线,当晶体场单离子各向异性和层间耦合超过最小值(D1min/J和J1min/J)后才会出现补偿现象,补偿温度随D1/J和J1/J的增大而减小,最后趋于不变·     

基于压电石英晶片扭转效应的扭矩传感器原理与研制

发明了一种基于压电石英晶片扭转效应的扭矩传感器,介绍了其理论基础、扭转束缚电荷密度分布规律与电极的粘贴方法,以及扭矩传感器性能标定.该传感器同其他石英扭矩传感器相比,突出特点是采用石英晶片的扭转效应而不是通常采用的剪切效应来建构的.整个扭矩晶组仅由3片普通Y0°切型的石英晶片组成,采用分割电极法布置检测电极,晶组的组成方式能够减小或避免径向力和轴向力的横向干扰,同时又能提高传感器的灵敏度.经标定该传感器的技术指标全面达到CIRP-STCC规定的测力仪使用标准.     

髋关节内置假体设计方法

提出一种新的内置假体设计方法.先利用股骨CT图像数据,通过提取股骨外形及髓腔轮廓线并进行封闭、光顺处理,然后根据股骨髓腔几何解剖状态设计个体股骨假体.利用股骨CT图像中每个象素的CT值和ANSYS软件提供的参数设计语言APDL进行二次开发并形成自主开发的材料属性赋值程序.有限元分析时调用研发的材料属性赋值程序,将股骨有限元模型的每一单元赋予相应的材料属性,实现股骨有限元模型每个单元材料正确的非均匀及各向异性描述,在此基础上进行有限元计算和接触有限元计算,对比置换前后股骨的应力分布情况及大小,检验假体设计的合理性.研究结果表明这种假体设计和分析方法更为合理、可靠.     

川东龙马溪组页岩渗透率各向异性及应力敏感性实验研究

页岩渗透率各向异性和应力敏感性对其水平井产能评价和合理工作制度制定有较大影响,目前还没有对页岩各向异性及其应力敏感性进行过系统的测试分析。基于此,应用川东龙马溪组页岩进行页岩测试渗透率各向异性和应力敏感性研究。实验用岩心分为两组,一组垂直层理面取心,岩心与层理面对称轴的夹角分别为0°、45°、90°,另一组平行层理面取心,岩心与层理面对称轴的夹角分别为30°、90°、150°,利用美国岩心公司的PDP—200脉冲衰减法渗透率仪进行测试。实验结果表明,川东龙马溪组页岩的渗透率均在10~(-6)μm~2数量级,随着与层理面夹角增大,页岩岩心渗透率明显降低,沿层理面取样页岩的渗透率与垂直层理面取样页岩的渗透率比在3左右,在层理面的不同方位取样的页岩渗透率测试结果较为接近;不同岩样的渗透率随着有效应力增大而呈现指数递减,在1 500 psi有效应力时,各岩心渗透率均降低至10~(-9)μm~2数量级的较低水平,平行层理的页岩渗透率应力敏感性相对更强。     

Crust-mantle coupling in North China: Preliminary analysis from seismic anisotropy

Data from the CASN (Capital Area Seismograph Network), NSNC (National Seismograph Network of China), and IRIS (Incor-porated Research Institutions for Seismology) are compared with data from a temporary North China Seismic Array to obtain the background orientation of the horizontal crustal principal compressive stress at NE 95.1°±15.4° in North China. Data are corrected for disturbances of faults and irregular tectonics, and are used to constrain the fast SKS polarization at NE 110.2°±15.8° in North China. Individual station analyses suggests that there is consistently more than 10° difference between the polarizations of fast shear-wave in the crust and those of fast SKS phases. Azimuthally anisotropic phase velocities of Rayleigh waves at different periods also indicate an orientation change for fast velocity with depth. It suggests the crust-mantle coupling in North China follows neither the simple decoupling model nor the strong coupling model. Instead, it is possibly some inhomogeneous combination of two models or some gradual-change model of physical characteristics. This study shows that anisotropy in the crust and mantle could be multiply characterized more correctly and crust-mantle coupling could be analyzed further, if increasing near-field shear-wave splitting data that indicate crustal anisotropy, combined with the azimuthal anisotropy of Rayleigh waves, besides the result of SKS splitting travelling through lithosphere and surface GPS measurements.