非饱和土壤有压入渗经验模型研究

基于非饱和土壤有压入渗试验,分析讨论了非饱和土壤水分有压积水入渗率随时间的变化特性,在考斯加科夫(Kostiakov)公式的基础上,建立了非饱和土壤有压入渗的三阶段经验模型.经验模型更好地反映了非饱和土壤有压入渗的过程,由其计算的累积入渗量值与实测值间的误差小于5%,与考斯加科夫三参数模型相比,和实测结果具有更好的吻合性.     

土壤高速切削机及其在旋转开沟机上的应用

本课题为博士点基金课题,课题组在全面总结前人研究成果的基础上,探讨土壤高速切削原理,进行土壤切削加工系统优化模型的建模分析,研制了高速切削试验台和测试系统。并采用多因素多水平的正交试验,找出工作部件主要结构、性能参数与土壤参数间的     

饱和与非饱和带土壤水动力耦合模拟及入渗试验

利用可变坡土槽人工降水入渗试验,观测土壤水势及地下水出流量变化,建立了饱和与非饱和带土壤水数值计算模型MODFLOW-UZF1的参数率定及模型验证方法.结果表明:MODFLOW-UZF1能较为准确地模拟降水入渗补给过程,但忽略了非饱和带土壤水分运移中基质势的影响,在毛细管作用带土壤含水量模拟效果较差.     

铣刨机旋转多刀铣削阻力的数值计算

为计算沥青路面冷铣刨机的旋转多刀铣削阻力,将单把刀具旋转变厚度铣削的任一瞬时近似为等厚度平移切削,平移速度为刀具刀尖点轨迹的切线速度,以剪切破坏建立了单刀铣削阻力计算模型;将任一时刻各刀具铣削阻力的向量叠加作为该时刻铣削转子的旋转多刀铣削阻力,得到了旋转多刀铣削阻力切向分力的数值计算方法。结合试验数据,以铣削接触面截面积为自变量修正了单刀铣削阻力计算公式,并对比了冷铣刨机试验样机旋转多刀铣削阻力切向分力的实测值与理论计算值,结果表明二者线性相关,相关系数R2=0.9;进而修正了旋转多刀铣削阻力切向分力的计算公式,分析了理论计算值的误差来源。所提出的单刀铣削阻力和多刀铣削阻力计算模型可为旋转类多刀具切削阻力数值计算提供参考。     

陕北黄土单点入渗模式在产流计算中的应用

本文根据室内土壤物理实验研究结果和理论推导,提出参数B同流域土壤含水量建立关系的入渗模式。该模式不仅能够反映可变初始土壤含水量对入渗的影响,而且能够进行饱和与非饱和入渗的连续过程计算。当用于以开始积水时间t_p,为判别标志的产流计算模型中,采用小流域、径流实验场的水文资料和室内土柱入渗的实验资料进行模拟计算,结果良好。     

非饱和土渗透系数的试验研究

非饱和土的复杂性和多变性决定了其渗透特性明显不同于饱和土,无法根据土壤的基本性质从理论上分析得出,试验难度也较大。本研究采用的稳态渗流试验装置,是根据非饱和土的特性设计出的非饱和土渗透系数直接测量的一种新方法,通过对粉土和砂质壤土两种非饱和土的渗透特性进行试验研究,得出了非饱和土含水量与渗透系数的基本关系。同时,对其关系曲线进行了van Genuchten-Mualem模型拟合,得出了很好的结果。     

非饱和土力学行为的三维离散元分析

基于离散单元法颗粒流理论,土体颗粒单元间采用Hill接触模型来考虑非饱和土中吸力的作用,建立了非饱和土的颗粒流模型。根据室内试验结果对模型细观参数进行标定,开展了固结排水三轴剪切试验离散元数值模拟,揭示了在不同围压和吸力下,模型试样的应力-应变关系与强度特性等宏观力学性质以及细观信息平均配位数的变化规律。根据不同吸力下的莫尔-库伦破坏包线,建立了吸力与抗剪强度参数之间的关系。此外,通过标定室内试验结果中不同含水率下的应力-应变曲线,建立了Hill模型中吸力与含水率的关系。研究结果表明：Hill接触模型可以较好的模拟非饱和土的力学行为,可为非饱和土的离散元模拟提供参考。     

非饱和土壤中重金属污染物迁移机理分析

视土壤为非饱和多孔介质,将描述非饱和多孔介质中多种迁移场量耦合的热质传递模型,结合土壤中溶质迁移的对流-弥散规律,并考虑土壤固体骨架对重金属污染物的吸附特性,建立非饱和土壤中重金属污染物迁移的数学模型.数值分析了非饱和土壤不同深度处和土壤含湿量不同时,污染物在土壤中的迁移状况.随着土壤深度的增加,污染物在土壤中的迁移呈现滞后性;湿含量较高的土壤,在迁移状况趋于稳定时,污染物沿土壤深度的增加其浓度梯度相对较小,数值分析所得污染物在土壤中的迁移规律与文献已有试验结果相一致.因此,所建立的数学模型和数值分析结果,可为分析重金属污染物在土壤中的迁移状况和修复重金属污染的土壤提供一定的理论指导.     

非饱和土壤导水率试验计算与模拟分析

以非饱和土壤导水率作为研究对象,用瞬时剖面法计算两种土壤非饱和土壤导水率,并与RETC中不同模型的模拟结果进行对比,研究瞬时剖面法计算结果的可靠性。结果表明:两种土壤的K-h与lg K-h模拟曲线和实测值均吻合较好,实测值和不同模型的模拟值均属于高度性相关,且K-θ实测曲线与各模型的模拟曲线变化规律相似,处于各模拟曲线之间。综上所述,瞬时剖面法计算结果与模拟结果相似,具有一定的准确性,可以直接使用在实际生产运用过程中。     

基于刀具可靠性的切削过程优化研究

在对刀具进行可靠性筛选试验的基础上，对切削过程优化进行理论研究，建立了切削过程优化分析新模型，并利用该模型进行实例计算与试验，验证了理论分析结论，表明：刀具经可靠性筛选试验后，产品成本降低，切削过程的稳定性增强。     

基于J-C本构模型的2A12铝合金高速铣削特性研究

针对高速切削过程中切削参数选取优化问题,基于ABAQUS软件建立硬质合金刀具高速切削2A12铝合金有限元模型,通过仿真方法分析切削参数和刀具参数对切削力的影响,并进行铣削实验对仿真结果进行对比.误差在17%以内,验证了仿真模型的可用性.为高速铣削铝合金工件过程中,选择合理刀具几何参数与切削参数提供了理论依据.     

液压挖掘机振动掘削土体参数在线辨识

提出通过控制铲斗液化缸往复运动的位移及换向频率对铲斗实施激振的方法。依据振动掘削的动力学特征和振动机理，建立铲斗-土壤的单自由度模型。以共振理论为依据，为实现自适应振动掘削，提出一种在线测量土壤固有频率的方法。研究结果表明：通过控制铲斗来实现激振的方法是可行的；通过振动铲斗激振力及检测铲斗工作状态下的加速度或位移，利用合适算法能够较好地辨识出被掘削土体参数。     

桨叶尖削对高空无人机气动性能影响

螺旋桨在临近空间高速运转时,由于工作环境大气物理特性,桨尖区域受空气压缩性影响严重,使螺旋桨气动性能降低。为了改善高空螺旋桨的高速性能,将翼尖修形的思想应用于高空无人机螺旋桨上,分别对螺旋桨桨尖区域进行不同角度的尖削。计算模型应用多参考系模型和周期性边界条件,对不同尖削桨叶运行状态进行模拟并对桨叶气动性能进行计算,根据计算结果分析桨叶尖削对螺旋桨气动性能的影响。研究结果表明：对螺旋桨桨尖区域进行尖削,可以减缓桨尖空气压缩性影响,减小桨尖阻力,进而提升螺旋桨气动性能,且当尖削角度α=70°时,螺旋桨的高速性能最佳,其气动效率相比与原始桨叶提升约5%。     

导电加热切削切削区加热电阻的检测及其特性研究

定义了导电加热切削这一加工方式中的加热电阻的结构及其所在区域，根据加热回路的特点，提出了一种对加热电阻的精确检测方法，有效地排除了回路电感和电缆电阻等因素的影响。在此基础上通过实验研究了切削深度、进给量和切削速度对加热电阻的影响，并建立了它们和该电阻的经验公式。基于加热电阻和切削用量的关系，分析了切削用量的变化对加热功率的影响，并提出通过对加热电阻的检测来判断切削用量的变化状况，进而实现对加热电流的自动调整，并用实验进行了验证。     

达乌尔黄鼠爪趾几何特征分析

在对各种材料实施切削作业时，优化作业工具几何形状，减少被切削材料对切削工具的粘附，降低工作阻力，提高工作效率，是人们总在关注的问题。本文选择具有优良挖掘和脱土降阻功能的达乌尔黄鼠爪趾为对象，对其爪趾形态进行了观测和分析，发现该种动物爪趾触土面普遍具有变曲率的特征，并以曲率为基础，对切削工具可能存在的切削面作了分析，以期从仿生学的角度为切削工具的最优化设计提供新的思路。     

基于相对误差的最小二乘法在切削力预测中的应用

对比分析高斯最小二乘法和基于相对误差的最小二乘法,后者的相对误差均值更小,适合保证实际值更小时的精度,更适合应用实际工程分析。在机械加工研究中,切削力通过应力、应变或测力仪传感器测量获得,使用成本较高,因此,提出了一种基于数控机床伺服参数的测量方法。测量得到电流环伺服参数TCMD和切削力,采用基于相对误差的最小二乘法,两者之间的关系模型,并将此关系模型应用于切削力的预测中。试验结果表明切削力可通过伺服参数进行预测,基于相对误差的最小二乘法的预测模型具有较高的精度。     

掘进机截割头平均负荷的模拟

文针对掘进机械割特性,建立了截割头平均负荷的数学模型,利用该数学模型对截割头平均负荷进行模拟,并且结合实例,对截割头的截荷特性进行了分析,该方法可以替代费有昂贵的实验,并对截割头的优化具有重要作用。     

一种优化组合模型及其在高铁路基冻胀变形预测的应用

高铁路基的冻胀变形是季节性冻土区高铁建设和安全运营面临的重大问题,有效的路基冻胀变形预测可以为路基冻胀灾害防治提供重要的决策依据。为提高对高铁路基冻胀变形的预测能力,本文首先建立非等间距回归模型与基于幂函数改进的非等间距灰色模型,其次通过马尔科夫算法修正两种模型的预测结果,最后在此基础上对两种修正预测模型进行最优权组合。利用组合模型、非等间距灰色模型、非等间距回归模型对两个工程实例中冻胀监测数据进行预测,对三种模型拟合、预测结果进行对比分析。结果表明:组合模型预测精度较高、稳定性较好;利用组合模型得出的预测结果离散程度低、差异性小,可为冻土区高速铁路路基的冻胀变形监测提供有效参考。     

基于局部摩擦因数模型的切削力预测建模

基于局部摩擦因数模型分别建立前刀面摩擦区、切削刃钝圆区、后刀面摩擦区的受力预测模型,进而获得切削力预测值.以钨钼系高速钢（W6Mo5Cr4V2Al）刀具和20Cr2Ni4合金钢为研究对象建立直角切削实验,通过三向测力仪测量直角切削主切削力和切深抗力,并与预测切削力进行对比,数值基本吻合.分析了切削参数以及刀具前角对切削力大小的影响规律.结果表明切削力随切削速度和刀具前角的增加有减小的趋势,随着切削深度的增加明显增大.      

高速切削温度的热氧化法估计

根据实验观察，采用热氧化法对高速切削的淬硬钢切屑成色进行分析，以此判断在切削过程中切屑经历过的切削温度．结论是随切削用量的增大，切削温度有可能进一步上升．