电磁铸轧铸嘴支撑面板热应力分析和结构改进

利用ANSYS有限元分析软件建立了铸嘴支撑面板温度-应力耦合分析的三维有限元计算模型．为了优化面板内的应力分布。减小热位移，特别是与铸嘴平面稳定性直接相关联的竖直方向热位移，对面板进行了结构改进，并对实际工况下面板的热应力分布进行了计算研究．研究结果表明：面板内存在显著的热应力，应力集中现象明显；面板总体上出现了较大的热位移，特别是在竖直方向，热位移量为最大，导致面板因变形过大失效．改进后面板的热应力在总体数值上有所升高，但应力集中现象有所改善，在竖直方向的热位移量已显著减小，能很好地满足电磁铸轧的工艺要求．     

铝合金铸轧中铸嘴型腔流体热分析

研究铝合金连续铸轧的前箱及铸嘴型腔流体的有限元热分析方案的合理性评价标准;采用通用有限元计算软件ANSYS/FLOTRAN模块的流热耦合建立温度场分析模型;应用MATLAB软件对结果数据进行了深入分析,以现场实验的数据为依据,建立并比较了两种模拟工况的温度场模型的分析结果,定量讨论了有限元计算的出口温度的绝对误差、相对误差,得出了温度场有限元计算的许用不均匀度.图5,表1,参11.     

考虑进气效应和非线性接触的活塞瞬态应力研究

针对经验公式计算活塞顶面传热边界不准确和热应力计算中引入位移约束产生人为应力集中的问题,采用燃烧模拟和有限元方法构建非线性接触对,研究活塞瞬态应力。首先,燃烧模拟仿真得到活塞顶面传热边界条件,并实现向有限元模型的瞬态映射;然后,用非线性接触模拟热和力在构件间的传递,对比有、无进气冷却效应下的活塞瞬态温度场,结合测温试验进行温度场验证,对比有、无非线性接触的活塞热应力场;最后,结合机械负荷,进行在交变热-机械负荷作用下的活塞瞬态应力场分析。计算结果表明:采用燃烧模拟和有限元方法进行活塞瞬态温度场研究,能更准确地反映活塞顶面温度在时间上的波动和空间上的不均匀;非线性接触改善了施加位移约束产生的人为热应力集中问题,对比排气侧,活塞进气侧的热应力高出11.9%;热机耦合应力不是热应力和机械应力的简单叠加,且热、机械应力有一定程度的相互抵消。     

水平连铸坯热应力的计算和分析

应用铸坯凝固过程中的热弹塑性应力模型,对马钢水平连铸热试期间的铸坯进行了传热、应力和应变分析计算。定量地反映了铸坯的热应力分布,指出水平连铸铸坯出结晶器后,表面温度回升太大,可能产生中间裂纹和中心裂纹。     

铸嘴结构对3004铝合金铸轧流热场的影响及其优化设计

针对3004铝合金铸轧生产中熔体流动性差、铸嘴布流困难、易造成板面缺陷的现象,采用高温熔体黏度测量仪对3004铝合金熔体黏度进行测量,根据实测物理参数与生产工况,采用COMSOL Multiphysics软件对熔体在2种不同结构铸嘴中的流热场进行有限元模拟分析,根据模拟结果对铸嘴结构进行优化设计与实验检测。研究结果表明:在660~750℃范围内其黏度μ与温度θ的关系可表达为μ=10-3×exp(0.059+621.379/θ);当铸嘴入口2边的挡块与水平方向成8°倾斜角,挡块与分流块间间距为30 mm时,铸嘴型腔内容易产生涡流,流热场分布不均匀;当铸嘴入口2边挡块水平设置,挡块与分流块间间距为50 mm时,熔体流动平缓,流热场分布较均匀。实验验证了模拟结果的准确性与优化方案的可行性。     

巧用拉伸法建立冷却管的三维有限元模型

大型有限元软件ANSYS功能强大，单元类型众多。当采用间接法对锌液冷却管进行热应力计算分析时，温度场的计算和应力分析是非线性的，热分析与结构分析两步骤之间是有数据传递的，因此模型网格划分必须采用映射网格。拉伸法非常适合于建立形状复杂，要求网格具有对应性的热一结构耦合有限元模型。章介绍了用拉伸法建立锌液冷却管的三维有限元模型的基本方法，为类似的工程有限元建模计算提供了参考。     

激光辐照柱壳热应力的数值模拟

推导出激光辐照下三维圆柱壳体材料热应力分布问题的有限元计算公式,对热应力、热应变问题进行了三维有限元法的分析和编程计算,计算结果与理论分析一致.     

混凝土面板堆石坝模糊有限元变位分析

考虑堆石材料邓肯E-B模型中试验参数的模糊性，将堆石材料参数K、n、Pf、Kb、m设为三角模糊数，采用模糊有限元法计算分析了模糊数不同水平截集下混凝土面板堆石坝的模糊位移场，研究结果表明，堆石材料参数的模糊性对于坝体变位影响很大，设计中不能忽视。另外，用模糊有限元计算混凝土面板堆石坝的坝体变位，计算成果包含大量信息，从中不仅可以得到某点位移的变化范围，还可以得到位移为某一取值时的隶属度，从而为面板堆石坝设计和大坝的安全性判别提供重要参考。     

核电水泵在热冲击下瞬态热效应的研究和分析（Ⅱ）──三维时变有限元分析和计算

本文首先推导了非耦合热传导方程和拟静态热弹性运动方程的有限元求解公式；然后，根据核电水泵的结构及其性能参数，估算出了水泵不同区域处的对流换热系数；最后，在进行了大量的试算工作和有关数值考核计算的基础上，采用三维时变温度场、热应力和热变形场有限元分析方法，详细考察了核电停堆冷却泵在受热载冲击下各瞬时的瞬态温度场及热应力、热变形场的分布状况和变化行为．本文的研究工作初步形成了对核电水泵机组在热冲击下的瞬态热效应分析的研究方法；同时亦为最终替代代价昂贵的实物实验提供了坚实的理论基础和关键的计算手段．     

功能梯度圆筒的热弹性分析

文章讨论了功能梯度圆筒受到轴对称温度荷载和机械荷载时的热弹性问题,其中假定功能梯度圆筒的材料属性(泊松比除外)沿径向呈有理分式函数分布。通过求解热传导方程和位移形式的Navier方程,得到了一维稳态条件下的径向位移和热应力的理论解,并与有限元解对比,验证了理论解的正确性。通过数值计算,得到了功能梯度圆筒热膨胀系数对径向位移和热应力影响的规律。     

边界元法在深部地层井眼稳定中的应用

 为解决石油天然气钻井、地热钻井中深部地层井眼稳定问题,基于连续介质弹性力学建立深部地层井眼稳定平面应变问题的基本微分方程,采用边界元理论推导了井周应力和位移的边界元求解方法;通过建立井眼稳定物理模型、划分边界单元,将求解出的井周应力结果与解析解进行对比;分析了四川某油田深部地层井眼的稳定性情况。结果表明:BEM 求解应力分布与解析解吻合较好,其误差小于0.82%;实例井2500~3500 m 井段井眼稳定性分析结果与实际情况基本一致,实际钻井液密度低于坍塌压力当量密度,导致井眼扩大率普遍达到20%以上,适当提高钻井液密度能够维持井眼稳定,进一步验证了BEM 方法的准确性。该方法为井眼稳定分析提供了一种新的手段和方法。     

穿层锚杆作用效果的DDM数值建模及分析

根据穿层岩石锚杆作用特点,通过建立以层面粘结力C、内摩察角Φ等效表述的数值模型,将位移不连续方法（DDM）应用于深部硐室层状岩石顶板锚杆支护效果的分析,探讨了不同锚固条件下硐室顶板的铅垂位移特征;通过DDM计算结果与传统梁理论所得结果的比较及顶板围岩应力分布特征的分析,指出了利用梁理论进行锚杆支护设计的不合理性,结果表明,合理的地下层状岩石锚杆支护参数设计应在考虑锚杆与围岩的共同作用条件下计算。     

马蹄形洞室围岩稳定性结构面倾角效应分析

为了分析不同倾角结构面对马蹄形洞室围岩稳定性的控制机理,文章运用数值模拟的方法分析了15°、30°、45°、60°、75°5种典型倾角结构面横穿马蹄形洞室断面时围岩应力分布、围岩位移的特征,探讨了结构面产状控制围岩变形与破坏的机理。通过对应力场和位移场的分析可知:当结构面倾角小于等于60°时,塑性区随结构面倾角的增大不断减小;当结构面倾角大于60°时,塑性区随倾角增大而增大;在结构面倾角为60°时,洞室围岩的塑性区最小,相对稳定。     

Research on characters of surrounding rock in complex geology conditions and supporting time

The methods combined by test, field monitoring and theoretical analysis were adopted to do the systemic research on the rock mass from micro-structure to macro-deformation, and rheological model of Jinchuan rock mass was established to discuss the reasonable supporting time. Resuhs show that supporting after suitable stress and displacement release can benefit for the long-term stability of surrounding rock.     

扁平超大断面隧道的施工力学特征及其动力稳定性分析

针对超大断面小近距隧道支护设计中的围岩压力分布、位移变形特征问题,以牛寨山双洞八车道公路隧道为研究对象,建立了考虑工程实际地形、工程地质的三维有限元模型,开展了隧道开挖的施工力学形态数值模拟分析,得到了隧道施工过程中隧道围岩变形规律,探讨了小净距大断面隧道近接施工的影响规律.结果表明,小净距大断面隧道所表现出来的施工力学特性复杂,由于偏压的影响,围岩整体水平位移呈非对称分布,最大水平位移发生在南线隧道拱肩处,隧道拱顶下沉最大值发生在先行洞,隧道仰拱处隆起较大;应力集中在两洞仰拱和拱脚处.在此基础上,开展了隧道开挖后的动力有限元计算,分析了洞口段地震力作用下的动力响应,评价了其动力稳定性.计算结果可为优化设计、指导隧道施工以及为隧道稳定性和支护结构安全性评价提供参考.     

材料物理参数对摩擦副热变形影响的研究

为了深入研究材料物理参数对液粘调速离合器摩擦副的热变形影响,建立了摩擦副的热机耦合数学模型,采用有限元法对液粘调速离合器应用于软启动工况时摩擦副的热机耦合过程进行求解,详细分析了热传导系数、弹性模量和热膨胀系数对摩擦副应力场分布的影响。研究结果表明:摩擦副内、外径产生反向轴向位移,位移场中可见碟形翘曲变形;增大对偶片和摩擦衬片的热传导系数均有助于减小摩擦副的热应力;减小对偶片的弹性模量或热膨胀系数能有效减小摩擦副各表面的应力。     

基于修正摩尔库伦模型的深基坑变形数值分析

为了探究深基坑变形数值分析中模型参数的重要性,运用MIDAS-GTS/NX有限元分析软件,分别采用摩尔库伦模型(MC)、参考应力不变的修正摩尔库伦模型(MMC)以及参考应力随基坑深度变化的修正摩尔库伦模型(MMC),进行排桩支护变形和地表沉降的数值模拟,并与实际监测结果进行对比分析,结果表明:在地表沉降预测上,摩尔库伦模型(MC)预测沉降值与实测值相差较大,预测沉降影响距离是实测沉降影响距离的2倍左右;在排桩水平位移预测上,MC模型预测位移完全大于实测位移,且发生最大水平位移处排桩深度与实际深度不符;MMC模型预测值与实测值相差不大,且两者位移规律曲线较为吻合.因此不同参考应力下的MMC本构模型比单一参考应力下的MMC本构模型预测变形更加精确,故使用不同参考应力下的MMC本构模型进行基坑开挖变形预测更具参考价值.     

不同出口型式S型喷管红外辐射特性研究

利用数值的手段对喷管羽流的红外特性进行了研究。分析了轴对称、椭圆形、矩形及梯形喷管出口对红外辐射特性的影响,结果表明,上方探测平面和下方探测平面的辐射强度分布呈现出不对称性,这一点对于轴对称S型喷管表现得尤为明显。同时在相同的、较小的探测角度下,二元喷管和梯形出口喷管处于一个较低的数值,有利于提高飞行器的隐身性能。     

缙云公路隧道围岩位移分析

以缙云公路隧道为例,通过对缙云公路隧道现场实测的围岩位移资料分析,综合考虑公路隧道所处地质环境及施工工艺水平等因素,讨论了公路隧道施工中围岩位移和区域性地质构造、围岩类别、应力水平之间的关系,分析了水平收 拱顶沉降及不同方向的测线位移与围岩稳定基准之间的关系,提出了位移敏感率的概念,以便合理规范地评判公路隧道围岩位移的稳定性,得出了沿隧道纵向的围岩位移分布与其区域性质构造和水平应力相适应的结论,其结果对于复杂地质环境中公路隧道的设计、施工和研究工作具有借鉴意义。     

断层周边应力场的原位实测及数值反演

在分析断层周边实测应力分布特点的基础上,通过建立ＦｒｉｃｔｉｏｎｌｅｓｓＮｏ－ｔｅｎｓｉｏｎ参数式数值模型,采用位移不连续数值方法模拟评价了复杂断层扰动下的非均匀原岩应力场,得到了与实测应力分布特征高度吻合的计算结果,并比较分析了断层对其周边区域应力状态的影响．结果表明：原岩应力状态的空间分布主要受其邻近断层的支配,应力场的扰乱范围与断层的几何尺寸密切相关;非连续地层区域的原岩应力状态及应力扰乱程度随空间位置而异,具有各向异性及非线性的分布特征;由于断层对原岩应力的扰乱作用,有限“点”的实测值不能全面反映构造应力场的全貌,数值模拟是区域岩体应力场定量分析与评价的不可缺少的手法