不同侧压系数下各向异性巷道围岩破坏模式研究

针对各向异性初始应力状态(不同的侧压力系数下)的岩体巷道开挖问题,利用复合材料的Hoffman强度准则考察各向异性对巷道周围应力、位移和塑性破坏区的影响.结果表明:巷道围岩的最大主应力与侧压系数无关,当θ=30°~60°时为最大,θ=0°,90°时为最小.随θ的增加,巷道围岩的水平位移增加,垂直位移减小.在各向异性岩体中强度较大的方向与最大应力方向一致时,破坏发生在此方向,塑性破坏区的范围为最大.     

非均质各向异性材料导热类问题的数值求解方法

提出了一种求解非均质各向异性材料导热在问题的容 限差分格式（ＣＶＦＤ）。这种格式以三角开本单元，以其对偶的Ｖｏｒｏｎｏｉ多边形为积分的控制容积，并以控制容积内物性均匀，温度呈线性分布。该方法克服了控制容积有限元（ＣＶＦＥ）方法中同一个控制容积内温度梯度下不一致的缺点。ＣＶＦＤ差灵活适应复杂边界，又便于网格局部加密同时还能满足局部守恒。当基本单元全为直角三角形时，该格式退化为结构网格的有限差分格式，     

正交各向异性弹塑性材料拉伸颈缩的数值模拟

介绍了在乘法分解的基础上对正交各向异性弹塑材料进行有限变形计算的一种有限元方法 ,利用该方法考虑不同各向异性状态对正交各向异性材料圆棒试样的拉伸大应变颈缩过程进行了数值模拟。结果表明 :( 1 )材料塑性性质若在不同取向有明显差异 ,沿不同材料轴向拉伸反映的材料力学性能会有非常大的差别。这种差别在载荷和不同方向的径向颈缩位移上远较在颈部截面面积变化上明显 ;( 2 ) Hill的正交各向异性塑性理论并没有考虑晶体材料在各个与材料主轴平面有较大夹角的滑移面上容易发生剪切变形 ,所以不一定适于晶体塑性材料。同时本文研究进一步证实了作者建议的正交各向异性弹塑性有限变形计算方法的合理性。     

地层测试器在渗透率各向异性地层中响应的数值模拟

用三维有限元方法模拟油水两相情况下的渗透率各向异性地层地层测试器的响应规律,并对地层测试响应进行物理试验测试,以验证模拟结果的可靠性.结果表明:模拟结果与实验结果吻合较好;地层流体的流动形态随着流动时间的增加而变化,渗透率各向异性比越大,单探针压降和多探针的时间延迟越大.     

三维各向异性介质中弹性波方程交错网格高阶有限差分法数值模拟

三维数值模拟是研究各向异性介质中复杂弹性波波场特征和传播规律的重要手段。根据Taylor展开式,推导出了交错网格一阶空间导数的任意偶数阶精度有限差分近似式和相应的差分系数计算式,给出了三维各向异性介质中弹性波一阶双曲型应力速度方程交错网格任意偶数阶精度差分格式和稳定性条件,并推导出了三维各向异性介质PML法吸收层边界条件公式和相应的交错网格差分格式。对方位各向异性介质模型和正交各向异性介质模型中弹性波的传播进行的三维数值模拟结果表明,弹性波在三维各向异性介质中传播时存在拟P波、拟SV波和拟SH波,并出现横波分裂、横波分裂盲区、波面三分叉等特殊现象,另外,弹性波场在空间是变化的,其拟P波、拟SV波和拟SH波的耦合关系比较复杂。     

回流流动及各向异性剪切紊流的数值模拟

本文对两类复杂紊流——存在回流区的单边突扩流动和强各向异性的剪切紊流进行了数值模拟．利用简化的紊流应力代数模型闭合紊流运动方程组进行计算，将计算结果与实测结果及k-ε紊流模型的计算结果作了比较．通过计算和对紊流模型进行结构分析可见，本文的模型能较好地模拟回流和紊流的各向异性特征，而k-ε模型不能．     

非均质各向异性材料导热类问题的数值求解方法

提出了一种求解非均质各向异性材料导热类问题的控制容积有限差分格式（ＣＶＦＤ）。这种格式以三角形为基本单元,以其对偶的Ｖｏｒｏｎｏｉ多边形为积分的控制容积,并假定控制容积内物性均匀,温度呈线性分布。该方法克服了控制容积有限元《ＣＶＦＥ）方法中同一个控制容积内温度梯度不一致的缺点。ＣＶＦＤ差分格式既能灵活适应复杂边界,又便于网格局部加密,同时还能满足局部守恒。当基本单元全为直角三角形时,该格式退化为结构网格的有限差分格式,便于移植到已有的计算软件中。     

应用三维代数应力通量模型模拟分层流

根据分层流紊动扩散能力在水平与垂直方向存在明显差异的特征,建立了三维代数应力通量模型。模型以有限体积法离散,SIMPLEC方法求解速度、压力和温度耦合方程组。对某分层流试验数值模拟计算表明,计算结果与实测值吻合良好;对于各向异性的分层流,代数应力通量模型与双方程k-ε模型相比,更好地保留与模拟了其基本物理特征,所得结果更趋合理。     

基于Matlab的纺织材料动态模型的数值解法

用Matlab求解伴有凝结发生时多孔织物的动态热湿传递数学模型,指出Matlab在运用有限差分方法和数值积分方法在纺织材料中对热湿传递模型求解的作用.对于不同材料的多孔织物介质中的温度、水蒸气浓度和含水量进行了数值计算与比较.数值模拟结果及其分析表明了数值算法的有效性.     

影响巷道变形与破坏节理力学参数的正交数值模拟试验研究

采用正交数值模拟试验方法研究了节理力学参数对巷道变形与破坏的影响.选择法向刚度、切向刚度、粘聚力、内摩擦角、剪胀角、抗拉强度等6个因素、5个水平的正交试验方法进行了相关的UDEC数值模拟试验.试验结果表明:节理法向刚度和内摩擦角是影响巷道变形与破坏最敏感也是最重要的参数,增大节理法向刚度和内摩擦角可显著提高节理的抗变形能力;节理粘聚力和切向刚度对巷道变形也有明显影响.     

长江口盐水入侵三维数值模拟

建立了河口区盐水入侵计算的三维数学模型。该模型将整个计算水域通过简单的坐标变换转换成单位方位，三个坐标方向的空间网络均可采用非均匀网格，对变换后的基本方程进行差分离散，水平方向的空间导数采用显式中心差分，垂直方向的空间导数采用隐式中心差分，三角方程用ＴＤＭＡ法求解。水位采用回代计算以提高精度。该模型运用长江口水域的盐水入侵计算，结果表明，算出的含盐度时空分布与实测一致。模型的主要特点是：变换简单、     

基于复合材料计算方法的架空直立式码头结构数值分析

架空直立式码头桩基础具有数量多、密度大的特点,结构使用过程中桩基与周围土体的相互作用机理一直受到工程界的关注。按照复合材料力学的处理方法,基于自洽理论和应变相容原理,将桩—土相互作用体系进行等效连续化处理,建立了桩土复合材料力学模型。依次对一架空直立式码头桩基与土体相互作用体系进行了数值分析,并与"接触模型"计算方法及大尺度模型试验结果进行对比。研究表明,复合材料计算方法与"接触模型"计算方法及模型试验结果在趋势和数值上具有较好的一致性,并且采用复合材料模型能够减少计算单元划分数量,提高有限元计算方法的计算效率。     

某水电站导流隧洞开挖与衬砌过程数值模拟研究

利用大型通用有限元软件ANSYS对潘口水电站导流隧洞开挖与衬砌过程进行数值模拟.隧洞开挖与衬砌采用ANSYS软件中的生死单元来实现,开挖与衬砌过程中的每一步荷载的施加均采用存储应力的方法来实现.衬砌跟进时间分别采用两种极端情况:(1)将隧洞部分岩体开挖后,待变形稳定后再加衬砌;(2)隧洞岩体开挖后,不允许变形,立即衬砌,也即边开挖边衬砌.这两种极端情况下的计算结果前者偏于安全、后者偏于危险,实际工程中隧洞开挖后的最佳支护时间应介于二者之间.故在两种计算结果的基础上结合工程实际情况和经验,对潘口水电站导流洞洞身段围岩及衬砌稳定进行评价,以期为实际隧洞工程设计提供依据.     

PFC~(2D)数值计算模型微观参数确定方法

针对目前应用"试错法"来确定PFC2D数值计算模型微观参数所存在的盲目性问题,提出一种基于物理试验响应的参数确定方法.通过模拟具体对象的基本特性计算模型物理几何参数,借助物理试验响应反演计算颗粒间的接触本构参数.以焦家金矿-450中段下盘糜棱岩为例,在单轴抗压物理试验的基础上,确定相应的数值计算模型微观参数并进行单轴、双轴模拟试验,模拟结果与物理试验具有良好的一致性,验证了微观参数确定方法的可靠性和适用性.PFC2D微观参数确定方法能够在保证精确模拟的基础上,大大降低前期建模工作量,为类似研究提供借鉴.     

用等效磁化区法计算永磁电机的三维静磁场

本文对计算三维静磁场的等效磁化区法作了研究,从理论上证明了用等效磁化区方法计算三维静磁场的正确性,并提出了构成等效磁化区的一般方法。按照等效磁化区法的数学模型,本文对用有限元方法求解三维静磁问题的离散格式作了推导,并研究了用等效磁化区法计算非线性磁场的途径,给出了按牛顿-拉斐逊法求解非线性方程组的雅可比矩阵。应用所编的PORTRAN程序,本文计算了飞轮式永磁发电机的空载和负载三维静磁场,并对电机的端部磁场作了测量。结果表明,计算值与测量值之间虽存在一定误差,但磁密的变化趋势两者基本一致。     

交汇水流三维数值模型

应用显式代数应力模型建立了交汇水流三维数值模型。方程离散采用交错网格上的有限体积法,并采用SIMPLE算法求解,代数方程求解采用TDMA逐行扫描法。针对交汇口几何特征分区进行网格划分,自由水面求解采用VOF方法。应用实测资料对计算结果进行了验证,同时与应用k-ε紊流模型的三维数值计算结果进行了比较。研究结果表明,文中所提出的数值模型可以更好地模拟交汇水流独特的三维流动特性。     

隧道通风活塞效应数值模拟方法研究

介绍了国内外隧道通风系统的最新研究进展.研究了两种分析隧道通风活塞效应的数值模拟方法:动网格法和动量源项法.动网格法通过模拟车辆的真实运动,可以给出隧道内详细的三维空间局部参数的变化趋势,但该方法模拟耗时巨大,效率较低.动量源项法通过添加一个动量源来实现车辆移动,该方法可避免消耗大量的计算资源和时间,从而大大提高模拟效率.     

贴体坐标系下平面二维多连通域非恒定水流数学模型

从流场数值模拟的需要出发，用贴体坐标法研制了水域中含有岛屿，汊道等情况的非恒定水流数学模型，文中研讨了正交网格的生成方法，多连通域的网格生成方法，调节因子的合理确定以及贴体坐标系下水流运行基本方程的正确形式，模型验证表明，模型对狭长海湾和弯曲河道流场的模拟是十分有效的。