腹主动脉瘤几何形态对血液动力学影响的三维数值分析

目的研究腹主动脉瘤不同形态学对瘤内血液动力学的影响,为临床预估动脉瘤的破裂提供参考。方法根据动脉瘤影像学上的特点建立不同几何形态的数学模型,采用计算流体动力学(CFD)方法,在周期性脉动速度入流、刚性壁面以及血液为牛顿流体的条件下,对一个心动周期内瘤内流场进行数值分析研究,比较不同几何形态腹主动脉瘤内血液动力学。结果非轴对称模型可造成相对较大的壁面剪应力;带有峰值偏移和曲率半径偏转的腹主动脉瘤,瘤内漩涡的发展变化会随着几何形态的不同而产生变化。结论腹主动脉瘤内流场特征的变化受到不同形态学的影响。

地下隧洞开挖和支护的三维数值分析计算

根据地下工程锚固支护原理,采用隐含锚杆柱单元的三维有限元和混凝土喷锚支护的三维数值计算方法,对复杂的地下泄洪隧洞的开挖和支护进行了分析计算。该方法不仅能够有效地反映锚杆的长度、密度、倾角对洞室开挖的影响,而且能够较好地模拟钢拱架和锚杆的时间施加效应。由于隐含锚杆柱单元和喷层单元是隐含在岩体单元中的,所以锚杆和喷层单元不受岩体单元划分的影响,能够有效地模拟各种支护方案,加快计算速度,合理反映锚固支护所作用的位置和时间影响。通过对构皮滩泄洪洞施工开挖和锚固支护的模拟计算,论证了施工开挖的稳定性和锚杆、喷层、钢拱架的支护作用,提出了洞室结构的加固措施,为工程施工开挖提供了有效的设计依据。

九华山隧道穿越段明城墙沉降的三维数值分析

为减小穿越引起的明城墙不均匀沉降甚至城墙开裂,采取了城墙基础加固和超前支护等控制措施。采用三维数值方法,选取典型城墙基础断面,计算了未采取控制措施与采取控制措施后明城墙的沉降,并与部分实测数据对比。分析结果表明:采取控制措施后沉降量可以减少38%;隧道在通过城墙下部时,沉降量增加较快,应加强变形监测;计算值与实测值吻合较好。工程成功穿越明城墙证明,采取有效的超前支护和加固措施对地表建筑物变形控制具有重要的作用。

敏感环境下深基坑的设计与三维数值分析

研究目的:基坑工程开挖深度和规模越来越大,以及周边越来越复杂敏感的环境条件,给基坑工程的设计施工提出了更严格的变形控制要求,因此对基坑及周边环境变形的预测非常重要。研究结论:详细阐述了上海软土地区一邻近多幢6层砖混结构住宅的深基坑工程支护设计方案及周边环境保护的技术措施。通过PLAXIS 3D Foundation软件建立三维有限元模型模拟了基坑开挖对邻近住宅的影响,与实测数据的对比表明,围护体变形和邻近住宅的沉降计算值与实测值较吻合,建立的模型和采用的分析方法可以较有效地预测基坑开挖对周边环境的影响,为设计和施工提供了重要依据。

含砂砾土层SMW围护结构变形的三维数值分析与监测

结合某含砂砾地层中的地铁基坑工程,对这种非软土地层SMW围护结构变形情况进行了三维数值模拟分析,同时对基坑开挖过程中的围护结构变形和周边地表沉降监测数据进行了对比分析。通过综合分析,SMW围护结构适用于含砂砾地层,而且其刚度优于桩径800 mm、桩间距1400 mm的排桩围护结构。同时对围护结构变形和周边地表沉降的时空分布规律进行了总结,为今后类似工程的变形预测及变形控制值的确定提供有益的参考。

地铁隧道短台阶矿山法施工地层沉降三维数值分析

针对北京地铁四号线石榴庄路站—角门北路站区间隧道短台阶矿山法施工,用FLAC3D程序对不同的施工工况进行了三维数值分析,得出施工引起的土体中的位移场及地层下沉情况,分析结果可用于指导设计与施工。

含裂缝管桩低应变测试的三维数值分析

文章采用弹性动力有限积分法(elastodynamic finite integration technique,EFIT)对含裂缝管桩的低应变完整性检测进行三维数值分析,建立了柱坐标系下的管桩数值模型,根据初始和边界条件,得出含裂缝管桩的桩顶轴向速度响应,并与实测数据对比验证了算法的准确性;分析了激振脉冲宽度、裂缝产状、裂缝长度及位置对桩顶轴向速度响应的影响;提出一种提高裂缝定位效果的修正方法。结果表明:EFIT适用于含裂缝管桩低应变测试的模拟;低应变反射波法不能用于识别轴向裂缝,但可用于识别横向裂缝;激振脉冲越宽,对横向裂缝的识别效果越差;由传统一维理论得出的横向裂缝位置偏浅;提出的修正方法有助于提高裂缝定位的效果。研究结果可为管桩裂缝的低应变检测提供参考。

结构层模量对路面力学响应影响的三维数值分析

目前关于路面结构层模量对路面结构力学响应影响的研究一般是利用弹性层状理论进行分析。从三维数值分析的角度 ,分别从路表弯沉、面层和基层内的压应力及拉应力等方面说明了结构层模量及基层条件对路面结构力学响应的影响。分析认为路面各结构层模量的提高能减小路面表面弯沉 ,较高的基层模量会增大面层内的压应力 ,较高的底基层模量能减小基层底面的拉应力。

盾构隧道下穿机场飞行跑道沉陷控制三维数值分析

当采用盾构隧道穿越机场跑道时,盾构隧道的设计和施工对飞行区跑道的沉陷变形产生较大影响。如何控制飞行区跑道的沉陷,保证盾构隧道施工的安全,是盾构隧道下穿跑道设计的关键。本文采用三维数值分析方法,对昆明轨道交通首期工程的巫家坝站—奥体中心站区间下穿巫家坝国际机场跑道盾构施工引起的飞行区跑道沉陷、盾构掘进对周围土体扰动、不同隧道埋深对跑道沉陷影响进行了分析研究。通过收集相关资料给出了跑道沉陷的控制标准,采用三维数值模拟计算,给出了盾构施工对土体扰动、地表沉陷的影响范围,提出了盾构隧道的合理埋深,为盾构隧道穿越机场跑道的设计提供了有效的依据。

热挤压模具热力耦合三维数值分析

根据热挤压模具的工作特点,基于热弹性力学和有限应变理论,建立了三维热力耦合弹塑性有限元方程。用该方程研究方管铝型材平面分流组合模的三维数值分析,在确定边界条件和计算挤压力的基础上,通过合理设计单元类型,计算了模具在挤压过程中的温度场和应力场。通过分析模具应力,发现在模桥与模芯相接处有较大的应力集中,与出现裂纹的位置相吻合,说明应力集中是模具桥裂的主要原因之一。

软弱围岩隧道洞口段超前支护的三维数值分析

结合软弱围岩单线铁路隧道洞门工程地质和支护设计特点 ,应用数值方法模拟研究了软岩单线铁路隧道洞门 4种超前支护结构的受力机理。研究结果表明 ,4种超前支护的受力特性是不一致的 ,超前锚杆和超前小导管的受力特征与杆单元相似 ,且受力特性都是中间大、两端小 ;大管棚受力特征为两端铰支的简支梁 ;钢管桩的受力与轴心拉压构件相似。

杭州地铁交叉重叠隧道盾构施工地表沉降三维数值分析

以杭州地铁1号线文艮盾构区间的左、右线交叉重叠区间隧道为研究对象,采用有限差分软件FLAC3D模拟先上后下和先下后上2种施工工况引起的地表沉降和隧道上浮下沉情况,通过分析比较2种施工工况对地表沉降横向影响范围、地表沉降的极值、先上后下施工上部隧道最终下沉量和先下后上施工下部隧道的最终上浮量,确定交叉重叠隧道先下后上的施工工况。

质子交换膜燃料电池的三维数值分析

发展了一个用于研究包括流道在内的整个质子交换膜燃料电池的三维数学模型。模型同时考虑了流体流动、热量传递、电化学动力学和多组分传递。通过求解传输方程组,并耦合电化学动力学方程,获得了电池内的流动、温度、反应物浓度等分布和电池的极化性能曲线,最后,比较了估算的极化性能与文献中的实验数据,结果表明两者较好地相符合。

现浇混凝土薄壁管桩与土体共同作用的三维数值分析

现浇薄壁管桩是一种新型软土地基加固技术。该文介绍了三维有限元的基本理论和桩土作用研究采用的接触分析模型。通过对某现浇薄壁管桩与其周围土体的共同作用的三维数值分析表明,现浇薄壁管桩具有较高的承载力和较小沉降变形,且能较大幅度减少混凝土的用量,薄壁管桩内部的土体也有助于提高桩的承载力和减小沉降变形。

方腔回流区水流运动特性三维数值分析

建立了一个三维水动力学模型,对方腔回流区水流运动特性进行了模拟分析。数学模型以三维浅水环流方程为基础,在垂向空间引入σ坐标变换,采用高分辨率半隐有限元离散格式。计算结果与解析解及水槽试验数据吻合良好。应用该模型对方腔回流区的水流运动特性进行了计算分析,进一步揭示了方腔回流运动的非定常非对称不封闭特性、流动结构表现为竖轴环流与立面环流相叠加、流速沿垂线分布相对均匀等流动规律。

城市隧道建设对房屋稳定性影响三维数值分析

本文采用数值模拟为手段分析了典型的隧道开挖方位对地面房屋结构的应力、位移和破坏的影响规律。研究表明当隧道从房屋正下方穿过时对房屋变形影响最大,最易发生破坏。其中,高应力区分布规律为:从正下方穿越时呈"八"加"一"字形;从左下穿过时呈"Δ"字形;从右下穿过时呈"U"字形。另外,房屋水平变形区与破坏区关系密切,隧道位置造成的房屋最大水平变形量由大到小排列是:正下方>左下方>右下方。此外,模拟结果显示地层注浆和加强隧道支护能显著减小隧道建设对房屋结构稳定性的影响。

石家庄裕园大厦深基坑支护工程三维数值分析

结合深基坑土钉墙支护工程实例,应用国际通用的有限差分分析软件—FLAC3D程序,分析了基坑分步开挖与支护的受力、变形模式,模拟了土-土钉-面层协调作用的支护效果。数值模拟结果表明,随着基坑开挖深度的增加和支护体系的不断实施,支护体受力也逐渐下移,基坑开挖结束后受力主要集中在沿基坑深度的中间部位,同时土钉受力均以轴向拉力为主且远小于其抗拉屈服强度,说明支护设计是偏于保守的。将模拟结果与支护实测数据对比,二者基本吻合,说明合理运用数值分析方法可为工程优化设计提供科学依据。

软岩隧道适时支护三维数值分析

采用大型有限元软件ABAQUS对康家湾软岩隧道进行了三维数值模拟分析,确定了一次支护和二次支护最佳支护时机;并通过现场实测,验证了该方法的正确性。该方法可靠性高,可在工程实践中推广应用。

越江隧道联络通道冻结施工三维数值分析

文章采用三维有限元分析方法,对运用冻结法修筑某越江隧道联络通道的全过程进行了模拟。研究结果表明:(1)冻胀力对冻土帷幕和主盾构隧道影响显著,应考虑实施低温快速冻结以减小冻胀量;(2)联络通道和泵房开挖后,冻土帷幕稳定性大幅削弱,拱顶位置及泵房底部与侧壁连接处是薄弱点;(3)联络通道底板和泵房侧壁初期支护拉应力较大,可考虑在原设计方案上加强;(4)补偿注浆可有效降低因融沉产生的结构差异变形;(5)当冻胀率控制在3%左右时,施工安全可得到保证,实际施工中可根据变形监测结果推出实际冻胀率。

三维数值分析在岩土工程应用中的误差问题

岩土工程本身的复杂性使岩土工程的三维模型分析结果与实际有一定的误差。利用已有的工程反馈资料,对模型参数进行反演分析。修正易调整的误差因素,来弥补不易调整的误差因素,将模型计算结果的最终误差降到最小。将得到的反演参数用于下一阶段的模型分析,由此获得的三维计算结果更接近真实值。