桩承载力反向自平衡试桩法数值模拟分析

为推动反向自平衡试桩法在实践中的应用,采用有限元分析方法对反向自平衡试桩法进行了数值模拟分析。以管桩为例,运用ABAQUS有限元软件建立反向自平衡试桩法数值模型,分别采用位移控制法和荷载控制法进行桩身和桩顶加载模拟,得到了基桩抗压极限承载力,进行了桩身轴力和桩侧摩阻力分析;对建立的数值模型进行了位移控制法下的静载试验模拟,并与反向自平衡试桩法模拟得到的极限承载力进行了对比分析。模拟结果表明,反向自平衡试桩法确定的基桩极限承载力与静载试桩法结果较为接近,不需要进行正、负摩阻力转换,但也存在平衡点位置的确定问题。     

基于浸入边界法和流体体积法的黏性二相流模型对含障碍物溃坝的数值模拟

采用了一种基于浸入边界法(IBM)和流体体积法(VOF)的黏性二相流的数值模型。基于该模型对带障碍物的溃坝这个经典的问题进行了数值模拟,将数值模拟结果与其他研究者的试验及模拟结果进行了对比分析,验证了该数值模型的有效性和实用性。     

典型带挑臂钢箱主梁涡激力模型研究

为研究带挑臂钢箱主梁的涡激力模型,研究中以一座主跨为160 m的斜拉桥为工程背景,首先采用双向流固耦合的数值模拟方法对带挑臂钢箱主梁的涡振全过程进行了数值模拟分析,计算出主梁断面在不同风速下的涡振幅值,并与风洞试验结果进行对比 . 然后,基于已验证的数值模拟结果提取了主梁的涡激力时程,并以重构的涡激力值与目标值的残差大...     

改进BISQ模型的双相介质地震波场数值模拟及频散校正

从改进BlSQ模型的双相介质所对应的速度-应力运动方程出发,构建2×2N阶交错网格有限差分模拟算法:同时,为压制模拟过程中的数值频散现象,采用通量校正传输(FCT)技术获得带FCT修正的交错网格有限差分模拟算法,对各向同性双相介质进行地震波场数值模拟.研究结果表明:(1)波场存在快纵波、慢纵波和横波等波场特征,并与模型的理论响应相符,说明交错网格模拟算法具有正确性和可行性;(2)采用FCT修正的交错网模拟算法能够有效压制数值频散,并保留真实的波场特征.     

钢筋混凝土构件拉伸破坏过程的三维模拟研究

采用三维的材料破坏过程分析系统RFPA3D(3D-Realistic Failure Process Analysis)对钢筋混凝土轴心受拉构件的受力、变形与内部裂纹萌生、扩展及最终破坏的断裂全过程进行了数值模拟。充分考虑了混凝土的非均匀性,通过简单直观的本构模型并采用单元材料性质弱化的办法,利用位移加载来实现钢筋混凝土构件的拉伸破坏过程,再现了钢筋混凝土结构中等间距裂缝形成过程,从细观角度模拟分析了混凝土及钢筋的破坏过程及破坏机理。数值试验结果对于深入了解钢筋和混凝土的联合受力规律有参考价值。     

地幔柱的发生机制研究——以Ferrar为例

利用三维数值模拟方法,根据地幔对流控制方程,以180 Ma喷发的Ferrar大火成岩省(LIP)为例,在模型中引入Pangea超大陆、大型横波低速带(LLSVPs)和Pangea超大陆边缘的俯冲带,模拟地幔对流过程,研究其对应地幔热柱从地球内部热边界层(例如核幔边界)的生成过程,并讨论导致该地幔柱产生的相关因素.结果表...     

2195铝合金不同速度热轧过程数值模拟及实验研究

采用数值模拟和热轧实验研究了轧制速度对2195铝合金热轧(相同轧制规程)过程的影响.结果表明：不同轧制速度板材厚度方向的组织均匀性不同，轧速1.2 m/s板材厚度方向的变形组织比0.3 m/s板材更均匀；数值模拟获得终轧板材厚度方向的等效应变分布也是轧速1.2 m/s板材更均匀，与板材组织特征对应.轧制速度对相同轧制规程终轧板材宽展有影响，1.2 m/s终轧板材比0.3 m/s终轧板材宽度更大，长度更短，数值模拟与实验结果相对应.数值模拟结果和热轧实验结果在轧制力、温度变化、板材最终形状、厚度方向变形均匀性方面有较好的一致性.     

基于两种螺旋桨建模方法的全附体船模斜拖试验数值模拟

应用计算流体动力学(CFD)方法数值模拟约束模试验以获取船舶操纵水动力导数,是建立船舶操纵运动数学模型的有效方法.在数值模拟全附体约束模试验中,选定合适的螺旋桨建模方法,是既快速又准确地计算船体水动力的关键.应用CFD方法求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程,分别采用体积力法和基于实桨的滑移网格法对螺旋桨进行处理,数值模拟了全附体KCS船模的斜拖试验;通过水动力数值计算结果与基准试验数据的比较,验证了所采用的数值方法的可靠性.对两种螺旋桨建模方法的结果进行比较可以发现,综合考虑计算成本和计算精度,体积力法可以代替实桨方法进行全附体约束模斜拖试验数值模拟.     

加筋土钢塑筋带拉拔特性的室内模型试验研究

通过研制的加筋土筋带拉拔的室内模型试验仪,模拟填土的实际密度、湿度与上覆应力条件,依次进行了0.5 m1、.0 m1、.5 m和2.0 m不同长度筋带的拉拔试验,测试了拉拔力与拉拔变形之间的关系及筋带轴线上不同位置的应变变化过程,揭示了筋带(钢塑带)的抗拉拔力学特性以及筋带的受荷变形特性。实验结果表明,筋带(钢塑带)的拉拔力与筋带长度不呈线性增长的关系;筋带的抗拉拔力与筋带和填土之间的摩阻特性以及筋带的握裹力有密切联系。     

带钢管混凝土端柱的装配式双面叠合剪力墙抗震性能研究

带钢管混凝土端柱的装配式双面叠合剪力墙(简称PDSWEC墙)是一种新型装配式结构抗侧力构件,具有预制构件自重轻、可全装配化施工等优点.为研究PDSWEC墙的抗震性能,通过对照试验现象,标定数值模拟参数,并基于有限元数值模拟的结果,根据2组共6个试件的滞回曲线,研究了PDSWEC墙的抗震性能参数;分析了不同轴压比、不同端...     

带缺陷钢丝绳拉伸力-磁耦合数值模拟

金属磁记忆作为一种新兴的钢丝绳无损检测技术,可对钢丝绳应力集中及缺陷部位进行定位,但对其应力状态及损伤程度的量化关系研究不足。为探究带缺陷钢丝绳拉伸状态下应力与金属磁记忆信号之间的联系规律,将缺陷诱发的钢丝绳损伤判别视为钢丝绳应力变化导致磁记忆信号改变的问题。基于磁机械效应及力磁耦合理论,考虑弹性阶段及塑性阶段磁特性参数(磁导率、矫顽力)随铁磁构件应力变化的不同规律,创新性地提出考虑磁导率和矫顽力影响的力-磁耦合修正模型。采用ANSYS有限元模拟软件,对带缺陷的1×7型单股钢丝绳进行静力场计算和环境磁场共同作用下的三维静磁场计算,利用力-磁耦合修正模型对两种物理场进行力-磁耦合。通过与试验结果进行对比分析,发现改进的模型可以较好地分析钢丝绳的力-磁耦合模拟问题,为以数值模拟为手段的钢丝绳拉伸应力与损伤量化关系研究方法奠定了基础。     

汽车散热器百叶窗翅片的多结构仿真与实验研究

为了提升某汽车散热器百叶窗式翅片的综合性能,针对其几何结构进行优化,在原翅片数据的基础上分别建立了常规翅片、带三角翼结构的翅片和带三角翼的多区域结构翅片等三种类型百叶窗翅片模型。采用实验和仿真相结合的研究方法,将数值模拟结果与汽车散热器风筒实验结果进行对比,发现两者结果吻合较好,验证了数值模拟的可行性。通过对翅片的流动和传热分析以及利用j/f~(1/3)无量纲因子对翅片综合性能的评定,发现三角翼结构和多区域结构均有利于提升翅片的综合性能,并且得出带三角翼的多区域结构翅片综合性能最优。     

矩形顶管掘进地层变形规律数值模拟研究

矩形顶管具有高利用率、扰动小、造价低等优点,被广泛应用于浅埋地下工程施工中。目前的研究大多利用力的控制,不能够对地表沉降进行准确预测。基于此,依托苏州某矩形顶管项目,利用“位移控制法”实现顶进全过程数值模拟;在充分考虑管土摩擦作用和超挖地层损失影响下,分别利用“罚函数”法和“等代层”法进行模拟,建立矩形顶管三维动态数值模型,研究顶管施工对地表横向和纵向变形的影响规律。在此基础上,进一步研究摩擦系数、内摩擦角以及黏聚力等敏感性参数对地表变形的影响规律。结合工程实测数据,验证数值计算结果的正确性。研究结果表明：顶管掘进过程中掌子面前方土体隆起,后方沉降,顶管施工完成后地表横向呈现整体沉降,沿中轴线对称分布,地表变形与摩擦力成正比,与土体内摩擦角、黏聚力成反比。     

大倾角煤层坚硬顶板预裂弱化的数值分析

考虑了新疆焦煤集团大倾角硬顶软底松软煤层的特殊性质和赋存环境复杂性,利用FlAC3D数值模拟软件对预裂弱化前后顶板应力变化特征和运移规律进行计算对比分析,结果表明,FlAc3D数值模拟软件能较好地应用于现场,数值模拟结果对采煤工作面安全开采具有一定的理论参考。     

二维溃坝的数值模拟研究

为了研究溃坝问题中流体的运动和自由液面的演变,针对简化的块状水坍塌进行了数值模拟。其中,流体控制方程通过有限体积法进行离散,方程的对流项和扩散项分别采用了一阶迎风格式和中心差分格式;对压力与速度耦合的离散方程以IDEAL算法进行求解;以流体体积分数法和PLIC方法进行自由液面捕捉和重构;对两相流问题中的表面张力通过连续表面力(CSF)模型进行转化。基于上,分别对有限空间内的二维溃坝和带障碍物溃坝问题进行了数值模拟,对不同时刻的自由液面进行了捕捉并与实验结果进行了对比,证明了所采用方法的精确性。     

钛合金网板多点成形起皱缺陷的数值模拟

采用动态显式有限元软件,针对不同厚度、不同曲率半径的带孔网板和无孔板球形面的无压边多点成形过程进行了数值模拟.模拟结果表明,在相同的成形条件下,带孔网板成形球形件时不易起皱,成形效果较好.分析表明,带孔网板成形时不易起皱的原因是网孔吸收了部分金属变形,从而减小了网板起皱的趋势.通过模拟得到了带孔网板和无孔板成形球面件时不起皱成形极限与板厚的关系曲线.实验结果表明,模拟结果与实验结果吻合良好,且满足与不起皱成形极限图的对应关系.     

铵梯炸药作功能力的铅壔试验与数值模拟研究

采用数值模拟与铅壔试验相结合的方法,对铵梯炸药(55%/45%)的作功能力进行了研究。其中铵梯炸药(55%/45%)的JWL状态方程参数通过简易计算得到。模拟和试验的结果表明:试验测得铵梯炸药(55%/45%)的作功能力大小为377 m L,模拟结果为348.3 m L,且模拟结果显示铅壔内孔扩孔形状和大小与试验结果较为一致。可见,利用ANSYS/AUTODYN模拟的铅壔扩孔过程与试验结果吻合程度较高。从数值模拟的过程中可以看出,数值模拟软件ANSYS/AUTODYN给出了很多试验和理论计算无法观察到的现象和无法计算得到的数据,为深入研究炸药在铅壔中爆炸的过程和机理提供了平台。     

铵梯炸药作功能力的铅壔试验与数值模拟

采用数值模拟与铅壔试验相结合的方法,对铵梯炸药(55%/45%)的作功能力进行了研究。其中铵梯炸药(55%/45%)的JWL状态方程参数通过简易计算得到。模拟和试验的结果表明:试验测得铵梯炸药(55%/45%)的作功能力大小为377 m L,模拟结果为348.3 m L,且模拟结果显示铅壔内孔扩孔形状和大小与试验结果较为一致。可见,利用ANSYS/AUTODYN模拟的铅壔扩孔过程与试验结果吻合程度较高。从数值模拟的过程中可以看出,数值模拟软件ANSYS/AUTODYN给出了很多试验和理论计算无法观察到的现象和无法计算得到的数据,为深入研究炸药在铅壔中爆炸的过程和机理提供了平台。     

不同释放力组合下小型外挂物投放的数值模拟

将嵌套方法和结构网格相结合,提出了一种高效的时间精确数值计算方法,对不同释放力下小型外挂物的投放进行了数值模拟.该模拟在有实验验证算例的基础上进行.首先对马赫数Ma=0.95下从机翼上挂载投放弹体过程进行了分析,并将模拟结果与实验结果进行比较,二者具有很好的一致性,表明该方法的准确性和可靠性.利用上述方法对一小型弹药在不同释放力组合下的投放进行了数值模拟.结果表明,投放物和释放力的参数特性对投放后物体的运动影响较大,尤其是前端释放力的大小和作用位置对该弹药投放后的俯仰角影响显著.对同一投放物来说,释放力参数的准确程度决定着数值模拟的准确性.计算结果为气动设计及有控投放提供了依据.     

DPS系统的动力学分析与控制

对DPS系统进行了分析与控制,计算耗散性函数得到其耗散性,结合李雅普诺夫指数证明了其混沌性;根据Routh-Hurwitz判据判断了平衡点的稳定性,采用matlab数值模拟相图验证了该系统具有丰富的动力学现象且与Lorenz系统拓扑不相似;利用微分反馈控制法、恒外激励控制法和x|x|控制法分别对DPS系统进行了混沌控制,Matlab仿真实验验证了对DPS系统可有效控制;完善了x|x|控制法,并对Lorenz系统、Chen系统、Lu系统、Rossler系统进行控制并利用matlab进行数值仿真相图和分岔图。