压浆处治对旧水泥混凝土路面板力学响应影响的数值模拟

为进行压浆处治后水泥混凝土面板力学响应分析,使用三维有限元软件建立板底压浆处治模型,根据数据绘制应力和挠度与其相关影响因素的变化关系图,系统分析了压浆尺寸、压浆厚度和压浆模量三个压浆参数,以及面层厚度、基层厚度、基层模量和荷载大小四个结构参数对压浆处治路面板力学行为的影响。结果表明:当压浆厚度和压浆尺寸较小时,对水泥混凝土面板力学行为影响较大且占主导地位的是压浆尺寸;当荷载从100 kN增加到180 kN时,水泥混凝土路面板的应力增幅在80%以上,说明荷载大小的变化对水泥混凝土路面板影响显著;在压浆处治过程中,当压浆模量大于基层模量时,其处治效果较好,但当压浆模量逐渐达到1 000 MPa,压浆处治效果作用缓慢,材料性能得不到充分利用。     

太阳能热发电中氨基放热反应器的数值模拟

纯太阳能热发电作为一种能源清洁转换的有效方式越来越受到关注,而热化学储能问题的解决是保证纯太阳能热发电的稳定性和不间断性最关键的一环。文章分析了储能体系的选择,介绍了氨基热化学储能的基本原理, 在此基础上建立了放热反应器(氨合成反应器)的数学模型, 计算和绘制出了L(放热反应器长度)-T(反应温度)、T(反应温度)-y(氨摩尔分率)以及热量(Q)和佣(Enet)输出与反应器内壁平均温度(Tave)之间的关系曲线,直观地反映了在一定的设计压力和氢氮比条件下,进气温度和进气流率对放热反应的影响,给出了实现佣最优化和热能最优化的操作参数。模拟结果表明：反应器内催化床层的平均温度是实现佣和能量最优化的最优调节参数, 反应温度为850℃时输出最大佣, 反应温度为650℃时输出最大热能。     

群桩横向非线性力学响应的三维有限元数值模拟

利用有限元软件ANSYS,针对群桩横向力学响应问题,进行了三维有限元数值模拟.计算模型中,考虑了土体的材料非线性、桩-土界面状态非线性等因素,对群桩横向力学响应的影响.通过算例分析,验证了模型的正确性.在此基础上,进一步研究了群桩-土横向相互作用的非线性特性,计算结果对于桩基础的分析和设计,有较好的参考价值.     

基于车-路耦合振动状态下沥青路面力学响应

利用ABAQUS,建立三维两自由度1/4车辆模型与黏弹性沥青路面模型,考虑橡胶轮胎以及轮胎与路面非线性接触,采用中心差分法求解,并与相关文献对比.结果表明:该模型具有一定可行性;静载作用下,上面层最大竖向压应力为0.402 MPa,1/4车辆动载为0.563 MPa,比静载增大40.05%;A,B和C级路面上面层最大竖向位移分别为0.589,0.698和0.941 mm,C级比A级大59.76%;上面层最大竖向压应力分别为0.497,0.702和0.739 MPa,C级比A级大48.69%;中面层出现最大竖向及横向压应变,下面层出现最大竖向拉应变、最大纵向压应变及最大横向拉应变,土基出现最大纵向拉应变;车速越大,路面响应越小;轴重越大,路面响应越大.     

能源桩热-力学特性模型试验与数值模拟

能源桩是集地源热泵与建筑桩基于一体的建筑节能技术,具有经济、环保和节省地下空间资源等优点,因热-力耦合作用导致其承载性状不同于普通工程桩。基于室内模型试验和数值模拟研究,针对多次温度循环下饱和黏土地基中能源桩热-力响应展开研究,分析了桩周温度场、桩土沉降、桩侧摩阻力的变化,结果表明：升温时桩身温度沿深度逐渐减小,土体温度沿径向逐渐降低;降温所引起的桩顶沉降量大于升温的膨胀量,多次温度循环导致桩顶产生不可逆的累积沉降,其累积变形可能会对上部结构的安全造成影响。桩周土由于土体的热固结也发生不同程度的沉降,距离桩身越近沉降越大,且土体沉降速率随循环次数的增加呈逐渐减小趋势,三次循环后B₄点沉降达到1.42%D(D为桩直径);温度荷载所引起的侧摩阻力随温度的升高和循环次数的增加而逐渐增大;升温时桩体上部产生负的侧摩阻力,下部产生正的侧摩阻力,降温时恰好相反,工作荷载的作用导致桩身产生负摩阻力的区域逐渐变小,位移零点也逐渐上移。运用COMSOL Multiphysics软件建立三维数值模型可较好地模拟热-力耦合作用下能源桩的承载力特性,数值模拟结果与模型试验结果吻合度较高,...     

不同路面结构组合力学响应的有限元分析

利用有限元方法对四种不同路面进行结构应力和位移分析。分析了单圆中心处和坐标原点处不同路面结构的压应力、拉应力、剪应力以及位移的变化规律,为路面结构设计的合理性提供理论指导。     

关节软骨力学行为的数值模拟

关节软骨为一由骨胶原和蛋白聚糖固体相和孔隙流体相组成的多孔材料，其可以用基于混合物理论的两相多孔介质模型准确描述。作者采用有限元数值方法分析关节软骨图限压缩蠕变和应力松弛问题，得到软骨组织在蠕变和应力松弛过程中，固体相和流体相的速度、固体相的有效应力以及孔隙压力等随时间的变化规律。所得到的结果可以为人工软骨材料和人工关节的研制提供理论参考，对生物机械工程等领域的研究具有指导意义。     

高温下混凝土热-湿-气-力学耦合行为数值模拟

随着混凝土,特别是高性能混凝土(HPC)的推广和应用,建立其在许多不同工程和自然条件下的模型,数值模拟其中发生和发展的物理-化学现象与耦合过程,具有重要科学意义和经济效益.将混凝土模型化为非饱和多孔多相系统,基于含有多相流体的变形多孔介质的质量、动量和能量守恒方程和已有的研究工作,采用有限元法数值模拟了高温下(低于孔隙水的临界温度647.3K)混凝土热-湿-气-力学耦合行为,分析了这一复杂过程中的控制机理.为进一步完善高温下混凝土多相全耦合数值模型打下较好的基础,为防火减灾工程设计提供一定的参考.     

沥青路面力学响应变异性的蒙特卡罗模拟分析

针对沥青路面参数具有变异性的特点,采用蒙特卡罗法和沥青路面力学模型生成路面参数,并采用概率统计方法进行路面力学反应的变异性分析.根据此思路,以Mat-lab为平台,设计出沥青路面参数变异性分析的计算程序,并将该程序应用于沥青路面力学响应的变异性模拟分析.结果表明,模拟分析得到的沥青路面力学响应的分布与实际情况接近.文中还运用路面疲劳损伤模型考察了沥青路面结构参数变异对沥青路面疲劳性能的影响.     

半柔性复合路面的力学响应与结构优化

半柔性复合路面材料因其优越的抗车辙和水稳定性,成为近年来一种新兴的高性能路面材料,但对其路面结构方面的研究却鲜有涉及.基于层状弹性体系理论构建水泥稳定碎石半柔性路面结构模型,利用正交实验方法研究了表面层、下面层、基层、底基层的模量和厚度的不同参数组合对水泥稳定碎石层层底拉应力和沥青混凝土层永久变形量的影响,提出了影响各...     

油气分离器分离特性的数值模拟

为了分析油气分离器在极端工况下(-20℃,0.2 MPa)的分离特性,通过数值模拟研究了筒体长度、出口管径、导流叶片上端与进口的距离以及旋流管件附件设置等参数对分离效果的影响,结果表明:筒体过长时,分离器下方旋流被显著削弱,筒体长度为950 mm时分离效果最佳;出口的管径过小或管内设有螺旋叶片将增大压降,出口气流流速增大导致逃逸的液滴也增多,出口管直径为60 mm时分离效果最佳;导流叶片上端位于进口中心线下方且与之距离等于进口直径时分离效果良好。通过数值模拟分析油气分离器的结构参数与部件设置对分离性能的影响,为开发高效油气分离器提供一定参考。     

积水路面轮胎部分滑水数值模拟

为揭示部分滑水状态下轮胎路面作用机理,采用有限元数值模拟方法,分别建立了175-70-R15型轮胎模型和水-空气复合水膜模型,并基于耦合欧拉-拉格朗日法建立了三维充气花纹轮胎滑水数值模型.探讨了水膜厚度和轮胎速度对汽车轮胎受力状态的影响,分析了轮胎所处运动状态对部分滑水过程的影响.计算结果表明:随着水膜厚度的增加,水流竖向托举力增加,纵向附着力减小,轮胎更早地进入完全滑水状态;随着轮胎行驶速度的增加,水流纵向拖拽力大幅增加,同时随着水膜的增厚,这种增加趋势更加明显;回归得到了轮胎受到的水流竖向托举力与水膜厚度和行驶速度的关系式;相比于自由滚动,轮胎处于ABS状态时,更早进入完全滑水状态.     

硬质路面汽车扬尘数值模拟研究

为更有针对性的提出硬质路面粉尘的控制措施,揭示汽车扬尘的规律。通过分析硬质路面汽车扬尘的本质,建立粉尘运动的数学模型和几何模型,采用欧拉-拉格朗日数值模拟方法(DPM),对汽车运动过程中的诱导气流和粉尘进行了数值计算。计算结果表明:汽车行驶过程中,车身后方产生个负压区,周围空气被猛烈卷吸,形成一个较大范围的诱导气流,当车速达到60 km/h时,诱导风速达到8 m/s以上。在车尾附近,粉尘浓度随风速的增大而增加,而达到一定距离后,粉尘浓度随风速的增大而减小;车速越快,粉尘浓度越高;汽车逆风行驶时产生的粉尘浓度略高于顺风。     

热疲劳过程力学行为的数值模拟

采用运动强化模型和热弹塑性理论对轴对称问题的热疲劳过程进行了有限元数值模拟。计算中，采用增量理论模拟热疲劳的循环加载过程，采用初应力法对每一增量步下进入塑性单元的应力应变进行迭代计算，同时考虑了温度对材料性能、蠕变及应变速率的影响。还对４５号中碳钢圆柱形试件进行了同相和异相热疲劳试验。试验与计算表明：利用本文的数值模拟程序计算得出的滞后环与试验结果相吻合。     

多介质复杂结构条件下岩体工程开挖力学响应三维数值模拟技术

采用三维可视化建模技术建立了冬瓜山铜矿的地质模型和工程结构模型,采用实体模型与块段模型套合技术,并把所构建的三维模型应用到力学分析模型中,实现了力学模型单元网格的自动划分,解决了多介质复杂结构条件下岩体工程开挖力学响应三维数值模拟问题.通过对冬瓜山的3种回采方案的力学分析,确定了最优的回采方案,研究结果对岩体工程设计和生产具有指导意义.图9,表3,参10.     

纤维稳定土基层参数对路面力学响应的影响分析

为了分析聚丙烯纤维加筋水泥石灰土基层材料对路面结构设计及重载交通的影响,以聚丙烯纤维加筋水泥石灰土为对象,借助正交分析法,选取基层厚度、基层模量(聚丙烯纤维掺量)和底基层厚度作为主要影响因素,对聚丙烯纤维水泥石灰土基层沥青路面结构设计参数进行计算;同时分析了不同超载作用下纤维水泥石灰土基层沥青路面结构的弯沉及应力情况。结果表明:提高基层厚度有利于路面结构受力,同时使用聚丙烯纤维掺量为0.2%的水泥石灰土作基层材料,对于优化重载作用下的路面结构设计更为显著。为聚丙烯纤维加筋水泥石灰土在石料匮乏地区的应用提供了依据。     

水下航行器海流发电装置叶轮的数值仿真

针对水下航行器航行过程中的能源补给问题,设计了一种用于水下航行器的垂直轴海流发电装置.为探索稳定海流中发电装置叶轮的受力特性和功率输出特性,利用滑移网格技术对叶轮流场进行了二维非定常数值仿真,结果与实验数据较为吻合.针对4叶片和3叶片叶轮分析了叶轮旋转速度ω和叶片翻转角θ对叶轮发电性能的影响,结果表明,3叶片叶轮最大输出功率要高于4叶片叶轮,展长为1 m的3叶片叶轮在v∞=1 m/s、θ=120°和ω=0.3 rad/s时获得最大平均输出功率29.33 W.分析了3叶片叶轮在来流v∞=1 m/s下速度场的基本特点,为实际的设计安装工作提供了预测和指导.     

机载分子筛产氧器的数值模拟

介绍了机载分子筛产氧系统的工作原理和变压吸附的基本理论 ,建立了机载分子筛产氧器的数学模型。模型考虑了筛床内的传热传质和压力的变化以及吸附热引起的享利系数的变化等因素对吸附性能的影响 ;吸附床采用了串联混合池模型 ,吸附平衡量的计算采用线性吸附等温理论。用所建模型对机载分子筛产氧器的工作过程进行了模拟并对结果进行了分析     

压电式传感器工作的力学过程及测量误差分析

本文结合压电式传感器在振动测试中的使用,提出了简化的力学模型;利用机械阻抗方法分析这类传感器工作的力学过程,给出压电式传感器的测量误差表达式。     

空气射流真空器性能的数值模拟

以空气射流真空器为研究对象,采用FLUENT软件对其内部流场进行数值模拟,得出空气射流真空器内部流场的速度和压强的分布云图.分析了一定工况下,面积比、吸入段锥角、喉嘴距、喉管长度和扩散段锥角对空气射流真空器残余压强的影响,得到较优的结构参数,为空气射流真空器的设计和研究提供一定的理论支持.