随机风作用下同塔四回输电杆塔安全性分析

针对蒙西地区220kV同塔四回路典型输电线路段,采用有限元方法模拟研究杆塔在随机风作用下的结构强度和疲劳寿命。利用ABAQUS有限元软件建立塔线耦合体系有限元模型,考虑蒙西地区地形特点,采用数值方法模拟生成随机风场,计算塔线体系的动力响应。根据计算结果确定杆塔的危险区域,建立该局部三维实体有限元模型,并与其他部分的杆梁模型组合为实体与杆梁混合模型。提取塔线体系在随机风作用下导地线挂点的支反力时程曲线,模拟实体与杆梁混合模型的动力响应。模拟研究了两种风速和不同螺栓预紧力情况下杆塔结构强度,并分析了随机风激励下杆塔的疲劳寿命。结果表明,螺栓的松弛对杆塔强度和疲劳寿命影响明显,可能是引起杆塔破坏的主要原因。     

碳纳米管分子动力学模拟软件的开发

用分子动力学方法研究了碳纳米管的力学性质,开发了相应的模拟软件－分子动力学模拟软件包（Molecular Dynamics Simulator,MDSIM)。计算使用的原子间相互作用模型是Brenner势和改进的嵌入原子法（EAM）多体势,分子间相互作用模型是Lennard-Jones势。MDSIM软件包含碳纳米管分子动力学模拟所需的数据生成、模拟演化、数据处理和数据查看4个模块,具有较好的可移植性和可扩展性,适合对碳纳米管、C60、金刚石和石墨等材料进行分子动力学。MDSIM软件对扶手椅结构的单壁碳纳米管进行了模拟,结果表明其杨氏模量和拉伸强度大大高于传统的材料。     

剪切荷载下岩体结构面-浆体-锚杆相互作用机理宏细观研究

基于PFC中FISH语言,采用双线性锚杆本构模型对岩体加锚节理面在剪切荷载作用下的力学行为进行数值模拟研究,通过变化锚杆刚度和浆体强度,深入研究岩体结构面-浆体-锚杆相互作用下锚固体系宏细观力学响应。结果表明:加锚节理面的力学响应与锚固结构的力学性质密切相关。锚杆刚度越大,节理面宏观抗剪强度越高;随着锚杆刚度的增加,岩体和浆体中的裂纹也越来越多,锚杆对浆体和岩体的损伤逐渐增加。岩体结构面-浆体-锚杆相互作用,裂纹的产生首先起于节理面上和锚杆与节理面交叉处,随着剪切位移的不断增加,节理面上的裂纹在接触力集中的地方继续产生,而在锚杆周围则由锚杆与节理面交叉处向锚杆两端继续扩展,且裂纹集中在锚固体系的受压侧,主要为由"压致拉"机理导致的张拉裂纹。浆体的强度过小或过大都可能导致锚固体系中裂纹数量的增多,且裂纹以张拉裂纹为主。当浆体强度较低时,裂纹主要集中在浆体中,而当浆体强度较高时,裂纹主要集中在岩体中。因此,在对节理岩体进行加固的过程中,应综合考虑节理面宏观上的抗剪强度和细观上锚固体系的损伤,以实现锚固体系的宏细观耦合支护。分析结论对于节理岩体的锚固支护设计具有参照价值。     

矿井火灾模拟解算软件开发研究

为了研究矿井火灾时期矿井通风系统的稳定性,在充分考虑影响火灾时期矿井通风系统稳定性的多个因素后,以Mfire3.0内核基础,综合可视化编程,以矿井通风网络结算原理为理论基础,研究并建立了火灾模拟风网解算模块,从而构建了矿井火灾模拟解算仿真模型,编制了火灾时期矿井通风系统解算软件。系统介绍了矿井火灾模拟解算软件系统的原理及特色,阐述了模拟矿井通风整体网络所需要的调研内容,展示了矿井火灾模拟解算软件系统的原理和过程。最后,以瓦尔登矿实验数据为基础进行模拟解算,模拟数据与试验数据基本吻合,验证了火灾通风网络解算软件的解算结果的可靠性。     

压电式发电路面的“路-器”力学响应数值模拟

为揭示压电式发电路面的应力集中现象,确定满足路用要求的发电器力学强度要求,首先,采用ABAQUS软件建立路面与压电器的"路-器"耦合模型,构建压电式发电路面与压电器的力学响应数值模拟技术;其次,模拟压电式发电路面在100 kN荷载作用下的拉应力、压应力、剪应力、拉应变、压应变与位移等力学响应,探讨了压电器形状(长方体、圆筒与圆柱)与材料(PZT-4、PZT-5H)对应力集中的影响;模拟不同材料与形状的压电器在不同埋置深度、平面位置以及荷载下的拉应力、压应力、剪应力、拉应变与压应变,探讨压电器的力学响应规律;最后,基于压电器的力学响应以及温度、超载与压路机的影响,提出了压电器的安全系数以及力学强度要求。研究结果表明:压电式发电路面的各种力学响应均大于不埋设压电器路面时,压电器埋入会导致路面出现应力集中,拉应力集中系数高达7.5以上,应力集中位置处于压电器周围;压电器形状对应力集中存在显著影响,长方体压电器引起的应力集中最弱,圆筒与圆柱压电器则基本一致;不同压电材料所引起的应力集中基本一致;压电器形状对压电器力学响应的影响较为显著,圆筒压电器的各项力学响应最高,长方体压电器次之,圆柱压电器最低。基于压电器的力学响应,以及温度、超载与压路机的影响,提出了压电器的安全系数以及强度要求。     

泥石流大块石冲击作用下桩林结构的破坏形式研究及其优化分析

桩林结构在拦截泥石流大块石的实际应用中较为广泛,但由于理论研究匮乏,导致该类型拦挡结构在实际应用中主要凭借工程人员的经验来确定具体尺寸。选取了桩林结构的典型"品"字形桩林结构单元,创新性地建立桩林结构破坏的力学模型,分析得出桩林结构破坏的三种主要形式及相应的临界条件。利用ANSYS Explicit Dynamics软件对不同的荷载作用位置下,桩间距、排间距不同的"品"字形桩林结构进行了块石冲击下的动力响应模拟和分析,数值分析结果与力学模型分析得出的结果较吻合。对结果总结分析后,得出桩间距、桩排间距、荷载作用位置对桩林结构破坏形式的影响。     

泥石流大块石冲击作用下桩林结构的破坏形式及其优化分析

桩林结构在拦截泥石流大块石的实际应用中较为广泛,但由于理论研究匮乏,导致该类型拦挡结构在实际应用中主要凭借工程人员的经验来确定具体尺寸。选取了桩林结构的典型"品"字形桩林结构单元,创新性地建立桩林结构破坏的力学模型,分析得出桩林结构破坏的三种主要形式及相应的临界条件。利用ANSYS Explicit Dynamics软件对不同的荷载作用位置下,桩间距、排间距不同的"品"字形桩林结构进行了块石冲击下的动力响应模拟和分析,数值分析结果与力学模型分析得出的结果较吻合。对结果总结分析后,得出桩间距、桩排间距、荷载作用位置对桩林结构破坏形式的影响。     

基于3种细观层次再生混凝土骨料模型的对比分析

运用ANSYS有限元软件的参数化设计语言,建立了再生混凝土随机圆形和随机多边形细观骨料模型,应用数字图像处理技术建立了再生混凝土数字图像骨料模型.运用3种模型模拟了再生混凝土的宏观力学响应、单轴受压立方体试块强度和应变变化过程,将模拟结果和实验结果进行对比分析.从模型建立过程和数值模拟结果等,总结对比3种模型,推荐随机多边形骨料模型.结果表明,随机多边形骨料模型符合真实的骨料分布特征,数值模拟结果符合实验结果和力学规律.     

火灾下钢框架抗连续倒塌动力响应分析

为研究钢框架结构在火灾作用下的抗连续倒塌动力响应。通过ABAQUS有限元软件分别对二层四跨平面钢框架瞬间去柱动力试验以及平面钢框架火灾试验进行数值模拟。将数值模拟获取的竖向位移-时程曲线和破坏模态与试验结果对比,验证了有限元模型的准确性,获取的位移-温度曲线也验证了顺序热力耦合方法的适用性。在验证有限元模型有效性的基础上,进一步研究瞬间去柱的钢框架结构在不同受火温度下的抗连续倒塌动力响应。研究表明：不同节点的连接形式对钢框架进行瞬间去柱时,钢框架的破坏模态与结构的稳定性影响显著,当火灾高温下钢框架采用加强型节点时,框架柱更容易发生过度屈曲,从而更容易引发连续倒塌;温度越高,钢框架去柱后中柱节点的峰值位移值和稳定后的竖向位移值均有明显提升,结构动力响应越明显,结构抗连续性倒塌能力也越小。     

基于弹性层状体系理论下的重载铁路轨道 结构动力响应研究

通过分析重载铁路轨道结构的受力特征,得出车辆荷载在轨枕上的分担规律。基于二维弹性层状体系理论建立了重载铁路轨道结构的层状体系力学模型。利用MATLAB软件编制相应的程序计算出弹性层状体系的理论解,将得出的计算数据和大秦线实测数据做对比分析,检验出计算程序的正确性和弹性层状体系理论研究方法的可行性,为今后重载铁路轨道结构动力响应的研究提供了一套新的思路和方法。     

基于Pyrosim的航站楼火灾差异化喷淋系统仿真

民用机场航站楼净空高度大、纵深长,当发生火灾时,极易造成烟气积聚、人员伤亡。为了更精确地了解有无喷淋对航站楼火灾发展变化的影响,提出了使用Pyrosim火灾仿真软件,耦合火源点、喷淋、排烟、热电偶、等因素进行综合布局分析,建立航站楼FDS模型,并进行精细化仿真,计算得到有无喷淋系统情况下的烟气层高度、能见度、热辐射温度运行等关键指标,仿真结果更真实、准确地推演航站楼火灾发展演化规律,能够更好地为火灾的应急预案的制定提供决策支持。     

机构变参数设计与动作可靠性分析的一种新方法

该文提出了一种基于机械仿真软件———ADAMS的机构变参数设计与动作可靠性分析的新方法 ,详细介绍了运用该方法对某类冲锋枪发射机构进行的研究实例 ,建立了该发射机构的仿真模型 ,对不同的结构参数和装配参数进行了变参数设计研究 ,进行了动作可靠性分析 ,并分析了相关影响因素。     

建筑工程多媒体仿真系统的研制与应用

为充分利用高新技术，拓展现阶段建筑工程计算机仿真的内容、手段和表现模式，建立了集成建筑场景三维建模、结构静／动态响应分析以及仿真结果三维实时动态显示的仿真系统ＳＩＭＵＷＨＩＳ。在系统研制中，提出并实现了集建筑建模器－结构分析器－仿真演示器于一体的三器一体化的建筑工程辅助设计和软件开发思路。经实践证明可广泛应用于建筑工程领域的多种开发与研究范围，尤其在求解建筑结构的时态运动描述上，更适合建筑科学和工程设计的需要。     

机载火控雷达的仿真实现

本文以机载火控雷达仿真系统研制为背景,讨论了仿真系统总体方案,对机载火控雷达系统和相关技术进行了分析和研究,搭建了基于多功能显示器(MFD)的仿真硬件平台,并结合软件开发技术实现了机载多功能火控雷达仿真软件系统,分析了系统软件的主要实现技术和运行流程。该系统能逼真的仿真雷达在真实环境下的工作,并取得良好了仿真效果。     

大型商场开敞空间防烟分区内烟气运动的模拟

针对大型商场火灾危险性严重的典型部位,运用数学模化和计算机模化的方法,采用双层区域模型,建立了开敞式空间防烟分区内烟气流动过程的数学模型和计算机模化软件CSMOKE.应用模拟系统对防烟分区内火灾初期的烟气流动情况,包括烟气的产生量、烟气层的温度以及烟气层厚度随时间的变化等进行预测,并对影响火灾发展主要因素的影响规律进行了研究.同时,分别以汽油油盘和标准试件为燃烧物开展了大型商场开敞空间防烟分区的实体火灾试验,获取了火灾和烟气运动的特性参数.模拟计算结果与实测结果的误差在20%以内.     

飞机客舱性能化防火设计方法研究

为研究飞机客舱防火性能,基于性能化防火设计理念,结合安全线和疏散时间模型,利用计算机模拟仿真技术,提出了飞机客舱性能化防火设计方法。以A380飞机客舱为例,利用火灾模拟软件FDS和疏散仿真软件Pathfinder结合建立仿真模型,运用提出的飞机客舱性能化防火设计方法分析了3级客舱布置下的火灾疏散情况,验证了该方法的可行性及合理性。研究结果表明:2号、3号及4号出口在火灾疏散过程中存在危险;基于此结果对客舱火灾疏散方案进行了优化,保证火灾疏散过程的安全。方法不仅可对现有各型飞机的防火性能进行评估,为优化客舱布局及人员疏散方案提供支持,还可为国产大型飞机客舱防火设计提供参考。     

某类重特大火灾数值模拟研究

某酒吧火灾、深圳舞王俱乐部火灾和福建长乐拉丁酒吧火灾的发生场所和火灾原因类似,且短时间就造成大量人员伤亡,研究这类火灾防控措施有较好的意义。本文利用FDS软件构造某酒吧的火灾模型,合理分析场所的人员情况设定疏散模拟参数,根据火场情况设定合适的火灾场景,分析热辐射、烟气温度、烟气毒性、烟气能见度等参数的变化过程,并得到可用疏散时间。结合CFE软件进行人员疏散过程模拟,模拟的预期火灾人员伤亡与实际情况较好相符;并对不同的可燃物类型、消防设施状况和待疏散人数进行火灾后果分析,可燃物分析结果说明装修用聚氨酯泡沫吸音棉是造成火灾极速蔓延的直接原因,这类材料产生大量的有毒浓烟,很快就造成人员伤亡;不同消防设施模拟分析的结果体现了自动消防设施的重要作用,公共娱乐场所的自动喷水灭火系统应推广快速响应喷头,未按国家标准安装自动消防设施是造成重大火灾人员伤亡的成灾原因;对酒吧不同待疏散人数的火灾预期伤亡数定量分析证明了公共娱乐场所定员管理的重要意义;模拟分析的结果可用于此类火灾成因分析和火灾防控措施研究。     

公路隧道火灾烟气流动的数值模拟分析

基于公路隧道在火灾安全体系研究方面的迫切需要, 本文以成都天府隧道为对象, 对隧道火灾烟气流动建立了数学模型和物理模型。采用CFD方法, 利用PHOENICS3.6.1软件对该工程实例在纵向通风控制条件下, 火灾烟流的问题进行了数值模拟研究, 给出了不同纵向通风速度下该公路隧道火灾烟气的浓度场、温度场等的分布规律, 讨论了烟气的发展情况, 得到了不同区段火和烟气对人构成威胁的情况, 并对隧道火灾的控制、救援和人员疏散提出了一些建议。研究结果可为研究烟气的运动情况和制定防灾救灾预案提供直接的理论依据和指导。     

基于数字孪生理念的复杂建筑消防安全疏散动态分析

为提高复杂建筑火灾的精确模拟,进行疏散方案的实时优化,用数字孪生技术构建高层复杂建筑三维数字镜像模型,利用仿真软件,通过耦合火源点、排烟、喷淋等因素,分析复杂建筑的安全性和消防安全疏散问题。在构建的模型基础上,阐述数字孪生框架下物理实体和虚拟空间的安全疏散动态思路。采用数字孪生技术搭建丰富的实验环境,运用火灾仿真软件Pyrosim,结合火灾发展态势与火场人员位置进行基于数字孪生的消防安全动态疏散研究,研究新方案可以配合消防部门进行快速响应,为被困人员提出基于现场火势的撤离指引,改善目前建筑物疏散路线无法按照火势演变状况动态的进行、且无法兼顾人员位置的缺陷。     

基于沉积理论的碳黑痕迹数值方法

将颗粒沉积理论中的经验公式法应用到烟气颗粒的沉积计算中,推导建立了壁面单位面积上沉积的碳黑颗粒质量与时间等因素关系的数学模型.将该模型嵌入FDS软件,实现烟气流过壁面时形成的可视化痕迹的数值模拟.在数值模拟环境中,设定测点,记录任意时刻壁面单位面积颗粒的沉积总量,对碳黑痕迹进行定量分析.与实际火灾事故进行模拟比对,验证了数值模拟结果与实际火灾情况具有较高的吻合度.该方法可以根据不同的火灾场景、壁面粗糙情况、火源位置等现场情况计算研究壁面碳黑痕迹的形成规律,对火灾调查具有理论指导意义和实用价值.