混凝土层间直剪试验的离散元模拟研究

混凝土的层间结合情况影响结构整体的剪切性能,因此,需要重点研究混凝土层面的抵抗剪切变形的能力.在采用颗粒流离散元软件模拟整浇混凝土直剪试验的基础上,通过生成随机椭球表示层间缺陷,并将细观缺陷作为弱夹杂考虑到离散元接触模型中,模拟层面直接剪切试验的非线性行为.试验结果表明：正压力越大,试件竖直方向的剪胀越小,而层面破坏时接触的拉裂纹数比例有所增高;非整体浇筑引入的层间缺陷削弱了层面的抗剪强度;层面剪切强度的黏聚力比摩擦系数受层面缺陷的影响更加敏感.本文的研究结果为混凝土层面剪切性能的离散元数值模拟和破坏过程研究提供了参考.     

基于模拟有限差分法的离散裂缝模型两相流动模拟

模拟有限差分作为一种新型数值计算方法,因其良好的局部守恒性和对复杂网格系统的适用性,在计算流体力学和油藏数值模拟中得到应用。将模拟有限差分方法进一步应用于离散裂缝流动模拟中,对模拟有限差分法的基本原理进行详细阐述,建立相应的离散裂缝数值计算格式,并采用IMPES方法对其两相流问题进行求解,并与实验结果对比。对比结果验证了新方法和程序的正确性,通过复杂离散裂缝算例进一步验证了方法的正确性和程序的鲁棒性。     

崩积体粒径的图像识别与分析

崩塌是一种常见的地质灾害,崩落块石所形成的崩积体往往可以反映崩塌运动过程、影响范围等。基于无人机航拍影像技术以及孔隙(颗粒)与裂隙图像识别与分析系统(PCAS)的崩积体调查方法,将粒径分析方法引入崩积体调查,对崩积体粒度分布与堆积特点进行研究。结果表明:"无人机航拍影像技术-PCAS"统计方法切实可行,具有便捷、安全、成本低、高效和高精度的特点;将小茅坡崩积体划分为主积区、散落区、影响区,3个特征明显的区域;小茅坡崩积体粒径服从Y=A+(B/t)的逆分布规律;从纵向上看,崩积体内小块石占比呈先减小后增大再减小的趋势;从横向上看,距崩源相同距离各区粒径组分的含量基本相同,中块石与大块石在横向上呈现先增大后减小的趋势。研究成果对崩塌堆积调查具有重要意义,为野外调查提供一种新的技术手段。     

果园运输车减振降损性能

针对果实在丘陵果园内运输损伤严重这一情况,需对其损伤原因进行分析并提出一种能够有效降低损伤的解决方案;通过对果实运输过程进行分析可得:路面不平激励下运输车果箱振动是造成果实损伤的主要原因;以苹果为研究对象,建立ADAMS与EDEM的联合仿真模型,对运输车的运输过程进行仿真,测量苹果碰撞受力判断其是否损伤;通过优化运输车减振结构,提升其减振性能,减小苹果在丘陵果园内运输损伤率。仿真结果表明:优化后较优化前苹果损伤率降低近5%,该方案能有效提高运输车减振降损性能,对降低果园内果品运输损伤率具有重要的现实意义。     

基于离散元的蓄盐沥青混合料低温劈裂试验分析

为了对比探究蓄盐沥青混合料低温劈裂下的细观特性,在室内劈裂试验的基础上,基于离散元随机生成算法,按照室内试验相应的级配比例和试验参数,分别构建了蓄盐沥青混合料和普通沥青混合料数学模型,并进行了数值模拟试验。通过改变粗集料形态、摩擦因数以及试件空隙率时,在细观层面对其劈裂强度、裂纹类型及数量等方面进行了对比分析。实验表明：普通沥青混合料的劈裂强度明显高于蓄盐沥青混合料,且裂纹数目相对较少;当粗集料形态在中值时,可以获得较大的劈裂强度值,此时,其摩擦因数对混合料的劈裂强度影响不大,而且,随着空隙率的减小,劈裂强度还会有所提高。宏观和细观试验研究认为：添加蓄盐材料后对混合料的低温抗裂性能会有一定劣化影响;沥青混合料的空隙率与劈裂强度为负相关,而集料的摩擦因数对劈裂强度没有显著影响。当沥青混合料中集料的形态和空隙率适当时,可以获得较好的低温性能。研究成果对于融雪路面的推广和应用具有实际意义。     

基于EDEM的粮食立筒仓卸料动态侧压力研究

立筒仓卸料过程中,贮料流态不断变化,仓壁压力随之表现出不同变化规律。为研究卸料过程中贮料在粮食立筒仓中的流动状态和速度分布、贮料对仓壁产生的动态侧压力以及相应超压系数,采用离散元仿真软件EDEM对粮食立筒仓卸料过程进行模拟,分别选定两种不同卸料速度工况,并结合试验结果对比分析动态侧压力。结果表明：通过直接观察和整体流量指数分析筒仓内贮料流动状态,贮料流态与其所处的筒仓位置有关,发展进程为整体流动—管状流动—漏斗型流动;EDEM仿真模拟与试验结果的静态侧压力值接近、动态侧压力分布规律一致,且超压系数误差在合理范围内;卸料整体过程中,流速快工况的超压系数均大于流速慢工况;筒仓仓壁下部1/3hn范围内的动态侧压力突增最为明显,贮料内部不断重复动态拱过程致使仓壁卸料压力呈现不同震荡分布,且该位置的超压系数高于现行规范的水平侧压力修正系数Ch。EDEM离散元卸料仿真进行动态侧压力研究具有可行性,研究成果可为筒仓结构安全设计提供参考。     

玛湖致密砾岩裂缝干扰规律

玛湖致密砾岩油藏是目前重要的陆上原油上产的主要组成部分,系统的油藏工程评价显示,其裂缝的扩展规律与页岩为代表的非常规储层具有典型的差异,“绕砾成缝”是其重要的控制机理,裂缝的干扰特征也有显著的差异。本研究基于考虑“基质本构、固液耦合、任意方向破裂表征”的离散元计算模型,研究了砾岩油藏裂缝扩展过程中的干扰规律。研究表明,应力差较小情况下,裂缝受到砾石吸引作用大于应力差作用,加之裂缝间的相互作用,使得裂缝逐渐向两侧发育,裂缝受到砾石阻碍作用,导致相互贯通,裂缝向两侧发育消耗能量,导致裂缝较短,在应力差较大的情况下,应力差作用大于裂缝受到砾石吸引作用,裂缝沿着最大主应力方向发育,裂缝集中发育,主裂缝较长。应力和砾石共同作用下的裂缝和干扰机理的研究为后期不同应力差条件下的合理改造和开发对策提供重要的支撑。     

岩石风化程度对土岩双元基坑变形的影响

土岩双元基坑是指开挖深度范围内,上部为土层,下部为岩层的基坑。由于下部岩层的力学性质与土层差异较大,因此传统纯土体的一元结构基坑相关理论与经验对该类基坑的适用性较差。本文利用FLAC3D有限差分软件,建立不同岩石风化程度的土岩组合基坑计算模型,研究不同岩石风化情况下土岩双元基坑的变形规律,并用连续-离散耦合模型模拟土+破碎岩石基坑失稳过程。结果表明：若岩层完整,最大水平位移出现在土层中,岩层中水平位移很小;若岩层为破碎状,最大水平位移有可能出现在岩层中;岩层中的粘土夹层也可能是基坑最大变形出现的部位;破碎岩石内部的破坏是同土层同步发育的,最终二者一起发生整体滑移破坏。了解基坑的变形规律,有助于针对性地采取加固措施,对破坏区域的细观研究为基坑支护设计提供了依据。     

基于颗粒阻尼的超结构在管状带式输送机中的应用

为了减少管状带式输送机启机后产生的振动所带来的不利影响,现设计一种颗粒阻尼型声子晶体板。通过有限元法对声子晶体带隙成因进行研究,并对颗粒阻尼型声子晶体板进行建模。利用COMSOL得到颗粒阻尼型声子晶体的能带与传递损失图形,并对非颗粒阻尼型声子晶体与颗粒阻尼型声子晶体进行传递损失分析。实验结果表明,颗粒型声子晶体减振效果达到70.43%,相比非颗粒型声子晶体增加37.42%。研究结果为颗粒阻尼型声子晶体在管带机上的减振应用提供理论支撑。     

基于离散元方法的层理发育地层水力裂缝扩展规律

层理发育是页岩储层的典型特征,水力裂缝能否穿过层理面继续扩展决定了裂缝形态的复杂程度,其中层理强度是影响水力裂缝穿层行为的关键因素。为了探究层理强度对水力裂缝穿层行为的影响,采用块体离散元方法,分别计算了层理面的抗剪强度(黏聚力)和抗拉强度对水力裂缝在层状地层内扩展行为的影响。结果表明,水力裂缝遇到水平层理后的形态可分为转向层理面扩展和继续竖向扩展两种类型。层理面强度对水力裂缝的穿层能力具有显著影响,当层理面的抗拉强度和抗剪强度均较低时,水力裂缝的穿层能力差,水力裂缝不能穿过层理;当层理面的抗拉强度和抗剪强度均较高时,水力裂缝的穿层能力增强,水力裂缝穿过层理面扩展;当层理面的某一个强度较低时(抗拉或抗剪),则低强度因素成为主控因素,另一强度参数的增加不会改变水力裂缝的穿层能力。厘清了层理强度对水力裂缝穿层行为的影响,对层理发育地层的水力压裂施工具有重要的理论指导意义。