基于薄板理论的空区顶板稳定性分析

考虑作用于顶板上的均布载荷及作用于顶板上方中心处的集中载荷情况下,基于四边固支矩形薄板的纳维叶解法,分别导出了均布载荷与集中载荷作用下矩形顶板的挠度方程与应力表达式．分析得到四边固支矩形板在均布载荷和集中载荷作用下的高应力主要出现在板的中心以及长边的中点处,影响应力的因素主要包括厚度、载荷大小、板的尺寸以及泊松比．依据第一强度理论建立均布载荷和集中载荷共同作用下的顶板安全性控制方程,并求解得到其安全临界顶板厚度,并通过工程实例验证了该控制方程的正确性．     

双层空区开挖顶板稳定性的FLAC3D数值分析

利用FLAC3D软件建立双层空区数值计算模型,根据厚度折减理论分析开挖后空区的安全顶板厚度和应力、变形、塑性区的分布情况,得到:安全顶板厚度与空区跨度之间符合线性关系;当跨度较小时,上部空区处于压应力状态,下部空区处于拉应力状态,最大拉应力随跨度的增大而增大:当系统达到临界状态时,上、下空区顶板的竖直位移最大,上空区的大位移区域面积明显大于下空区的大位移区域面积;空区对整体位移存在一定影响,如水平方向对整体位移的影响范围大致为跨度的1.5倍,且两空区之间存在相互作用,在大位移区域两空区显示出相互接近的趋势;当跨度较小时,上部空区项板主要发生剪切破坏,下部空区两侧帮发生拉剪破坏,随着跨度的增大,此范围破坏形式转变为冲切破坏,整体塑性区面积明显增大,下部空区顶板塑性区逐渐发展,并延伸至上空区.     

某矿145#采顶板冒落力学分析

采用塑性理论分析锡矿山北矿145采顶板冒落机理，其结果与现场观察及实测资料比较吻合。说明在该矿区现有条件下，所用的分析方法是合理的。     

适应性底座附加载荷影响因素的敏感度分析

为研究悬垂弹射系统适应性底座附加载荷影响因素的敏感度,分析了附加载荷的产生原理,推导出附加载荷的数学计算公式;建立了适应性底座附加载荷基准数值模型并通过实验加以验证,同时,将附加载荷的数值解与解析解进行对比;利用结合参数化技术与多元广义多项式神经网络技术对附加载荷影响因素的敏感度进行分析.结果表明:适应性底座S弯处的最小直径D2和离地高度H与附加载荷峰值呈正比关系,S弯处最大直径D1、S弯下弯半径R1以及S弯上弯半径R2与附加载荷峰值呈反比关系;D2、D1及H为影响附加载荷峰值的主要因素,R1及R2为影响附加载荷峰值的次要因素;各影响因素对附加载荷峰值影响的敏感度排序为D1HD2R2R1.     

广清高速改扩建工程桩基溶洞顶板稳定性研究

针对广清高速公路改扩建工程,选取两个典型桥梁桩基存在下伏溶洞工点,构建溶洞地质概化模型。采用理论分析和数值模拟方法研究桩基溶洞顶板的稳定性,以便为岩溶区桩基设计、施工提供依据。通过规范方法确定桩底作用在溶洞顶板上的荷载,通过成层地基和地应力计算方法计算上覆岩土层作用在顶板上的自重应力。对溶洞顶板分别进行抗冲切、抗剪切、抗弯验算,分别求出稳定系数和桩底竖向极限荷载。运用ANSYS数值模拟方法,对顶板位移、第一主应力和塑性应变进行分析,计算得出桩底竖向极限荷载。理论分析与数值模拟结果对比表明桩基溶洞顶板处于稳定状态,抗剪切、抗弯验算是桩基下溶洞顶板稳定性分析的主要验算指标。     

风载荷作用下球形储罐的流固耦合分析

以某石化企业的丙烷球形储罐为研究对象,在ANSYS Workbench平台上充分考虑球罐的几何完整性和风载荷分布不均匀性,进行流固耦合计算分析。具体方法是先对球形储罐的外部空气流场进行三维数值模拟得到绕流流场分布,然后将流场计算结果加载到球形储罐外表面,进行结构静力学分析。结果表明：风在球形储罐附近发生绕流时,流速先增大后减小,并在球壳和支柱背风面形成漩涡,流动分离的位置随风速增大向后推迟;风流在球形储罐迎风面形成正压区,在非迎风面形成负压区,球壳迎风面风压呈同心圆环形对称分布,由中心向边缘风压逐渐减小;球形储罐在风载荷作用下的应力较设计工况下的显著增大,经应力线性化分析和强度校核,该球形储罐满足标准要求。     

建筑载荷下采空区地基变形有限元分析

为了解决不同位置载荷采空区覆岩应力分布以及对地表建筑物影响的问题,结合采煤引起的开采沉陷研究理论,应用有限元方法,建立基本数学模型,选取合理的计算参数,进行数值模拟,绘制出不同位置载荷的条件下采空区位移分布等值图.结果表明:相对于采空区中心不同位置的载荷对采空区覆岩的位移分布情况,有较大的影响,由采空区的中心到采空区边缘岩层的垂直和水平位移变化较大,这是影响采空区地表建筑物稳定性的一个重要条件.     

基于弹性地基梁理论的端面顶板稳定性分析

端面冒顶一直是影响工作面安全高效开采的一大技术难题。采用弹性地基梁理论建立了端面顶板挠度微分方程,并运用PHASE 2D有限元软件建立了端面顶板稳定性数值模型,获得了煤层埋深、支架刚度、煤体刚度等因素对充填开采工作面端面顶板稳定性的影响。研究结果表明：采深越大或液压支架刚度越小,端面顶板下沉越明显;煤层地基系数或顶板弹性模量增大时,端面顶板下沉有所减小,但影响较为有限;从可行性考虑,提高液压支架刚度,可以有效控制工作面顶板变形,降低端面冒顶及煤壁片帮的风险。煤层埋深从200 m增加至250、300 m时,工作面前方塑性区宽度及支承压力显著增大,直接顶最大下沉量分别为61、78、96 mm。煤层弹性模量从2 500 MPa增大至3 500、4 500 MPa时,工作面前方支承压力峰值略微增大,工作面前方煤体塑性区宽度也略微增大;直接顶下沉量略微减小。现场观测表明,充填开采条件下支架阻力较小,工作面区域矿压显现不明显,顶板下沉得到有效控制。     

电离层薄层倾斜带来的电离层附加时延偏差分析

在考虑电离层薄层倾斜的基础上,数值模拟、分析了电离层倾斜带来的电离层附加时延相对不考虑电离层倾斜的偏差,从而说明了在电离层倾斜地区消除电离层倾斜的必要性     

复杂边界条件下VCR法采场安全破顶厚度研究

为确定凡口矿某VCR法采场安全破顶厚度,构建了"三固一简"边界条件下破顶层极限承载分析模型,推导分析了破顶层承载能力随厚度变化关系,并从力学角度计算最小破顶厚度为4.6 m.为获得塑性区体积、竖向最大位移、安全率等指标随破顶厚度变化规律,对不同厚度破顶层的稳定性进行数值分析.研究表明,破顶厚度由5 m减至4 m时,塑性区由部分贯通发展至完全贯通,安全指标突变至不利状态,与力学计算结果相印证.参考类似矿山安全系数取值,确定试验采场安全破顶厚度为6~7 m.实际爆破中,预留破顶层(厚约6.5 m)始终稳定,表明研究结果与实际情况的吻合度较好.     

爆破作用下露天矿边坡动态稳定性

以归来庄深凹露天金矿为工程实例,采用FLAC和强度折减法,得出边坡在静力条件下的安全系数.针对不同折减系数下的边坡计算方案,在坑底施加爆破动载荷.将加卸载响应比理论引入边坡动力稳定分析研究中,建立边坡在爆破作用下的加卸载响应模型.以爆破振动速度的周期性变化作为加载量,以边坡特征点的相应速率作为响应参数,进而确定在爆破载荷作用期间的边坡加卸载响应比.计算结果表明:在爆破载荷作用后,不同的边坡稳定状态表现出不同的加卸载响应比特征;在边坡失稳前,加卸载响应比呈现持续增长的特点,说明以加卸载响应比作为爆破边坡稳定性的判断依据是可行的.     

大型机库屋面风荷载特性研究

通过风洞模拟实验对某大型机库平面屋顶风荷载进行了研究。结果表明,在一定风向角下屋面出现的单个或一对锥形涡流动结构诱导的局部极大负压峰值是导致屋面破坏的主要原因,女儿墙能稍微减小屋面的风压分布。分析了由于锥形涡引起的屋面平均风压和瞬时脉动风压的特点及其相互关系,讨论了实验获得的脉动压力和按规范计算的差别和原因。     

附加式屋顶通风结构二维简化传热分析

降低建筑能耗对于发展低碳建筑至关重要,屋顶的热量得失对建筑能耗的影响不容忽视。基于屋顶通风隔热结构,本文提出并介绍附加式屋顶通风隔热结构的隔热原理,分析其传热过程,采用数值模拟的方式,以当量热阻的概念来研究该通风结构的热工特性变化规律。结果表明,在稳态条件下,对于确定的附加式屋顶通风结构,通风腔当量热阻与太阳辐射强度、室外空气温度存在指数关系;在同一室外空气温度下,通风腔当量热阻存在最大值;其当量热阻最大值与隔热材料表面发射率倒数、室外空气温度及材料热阻比值呈线性关系;运用得到的计算关系对附加式屋顶通风结构在不同地区的热工特性进行了分析。     

有限元离心加载法分析边坡稳定性

从边坡安全系数的基本定义出发,通过边坡"虚拟工况"概念,提出有限元离心加载分析边坡稳定性的方法.在K倍重力场作用下,对边坡岩土内摩擦角进行相应的折减,用有限元计算至极限平衡状态(即边坡综合下滑力增大至K倍,综合抗滑力不变而达到极限平衡状态),从而得到边坡的安全系数K.此法弥补了以往离心加载方法计算边坡稳定性的不足.其计算结果与强度折减法相互认证,表明有限元离心加载法是另一种利用有限元计算边坡稳定性的可靠方法.     

Zr-4合金双轴加载中的非比例附加软化与附加强化

研究了不同应变幅比例加载和不同相位角非比例加载条件下冷变形渗氢Zr-4合金的双轴疲劳行为.结果表明:不同等效应变幅比例和非比例循环过程中Zr-4合金均表现为循环软化;非比例加载过程中Zr-4合金的循环软化程度要高于相同等效应变下的比例加载;相同相位角非比例加载随着等效应变幅提高循环软化程度加剧;相对于比例加载,相位角为30°时表现为非比例循环附加软化,相位角为90°时表现为非比例循环附加强化.     

浮顶储罐在地震荷载作用下数值模拟分析

摘要：为了研究浮顶对储罐结构在动力荷载作用下地震响应的影响,选取2000方原油储罐为研究对象,分别建立无浮顶储罐及浮顶储罐的有限元分析模型,进行Ⅲ类场地单向地震激励作用下储罐结构的有限元数值模拟计算,对其在地震荷载作用下的基底剪力、倾覆力矩、晃动波高进行详细的对比。结果表明浮顶的存在对储罐的基底剪力和倾覆力矩产生影响甚微;对晃动波高有一定的抑制作用,2000方储罐波高降低率为41%。     

含 檐 口 双 坡 屋 面 风 压 风 载 的 数 值 模 拟

摘要： 基于雷诺时均N S方程和Spalart Allmaras湍流模型,运用稳定化流体有限元法数值模拟含檐口双坡低矮屋面的风压分布和风载体型系数,分析了檐口的竖向高度和外伸长度及屋面坡度等关键参数对屋面风载体型系数和周围流场的影响.结果表明：檐口竖向高度对屋面风压分布和风载体型系数的影响较大;水平外伸檐口自身承受的吸力较大,而其长度对屋面风载体型系数影响较小;同时设置竖向和水平檐口时,对屋面风载体型系数的影响明显.     

采动应力作用煤巷泥质复合顶板稳定性分析

 为研究采动应力作用软岩煤巷泥质复合顶板稳定态势,以高家梁矿20307工作面皮带煤巷为例,通过岩体微观结构特性分析和钻孔窥视仪对煤巷松动圈探测,确定泥质顶板煤巷为应力扩容膨胀型复合地质软岩,变形破坏力学机制为复合型Ⅰ_ABⅡ_BDⅢ_DA机制,提出锚网索带注的耦合支护对策机制,利用FLAC^3D对采用耦合支护对策后泥质复合顶板稳定性进行数值分析,采用现场监测煤巷变形的方法并将两者结果作对比分析。结果表明,软岩煤巷泥质复合顶板稳定性得到有效控制,验证了应力扩容膨胀复合型破坏机理的正确性和耦合支护对策的有效性,为相似地质条件软岩煤巷支护提供参考。