自然营造力作用下岩石单裂纹水力劈裂数值仿真模型

考虑水利水电工程中自然营造力作用下岩石水力劈裂特点,建立裂纹内初始含水量饱和而外界水压增大情况下,裂纹进一步发生水力劈裂的数值仿真模型。在数值模型中,通过半解析半数值方法建立裂纹内水压分布梯度与裂纹张开位移间的耦合关系,不仅简化耦合迭代分析,而且提高计算精度;断裂力学模型采用以Hillerborg黏滞区裂纹模型为基础的COD准则,并引入损伤变量对其开裂准则进行修正;裂纹的扩展采用预置零厚度接触单元的方法巧妙地解决耦合与非线性迭代中裂纹的前进与后退问题。最后,对简单的岩石试件进行水力劈裂过程数值仿真分析,得到的裂纹内水压分布规律与已有的试验结果吻合,证明所建模型是合理的,计算结果是可靠的。

沥青路面铺筑温度场数值仿真模型

为确定一定环境下沥青混合料铺筑过程温度衰减规律,对铺筑过程路面温度场的仿真模型进行了研究.采用非连续的随碾压次数而变的层厚、材料热物性和洒水散热条件,连续的随温度而变的对流换热、辐射换热条件,以及非均匀的底层初始温度场,建立了一维仿真模型.通过变换几何模型及循环调用初始温度场的方法,实现了非连续条件在连续场分析中的应用.由仿真模型验证,本文模型可以在不同环境条件下实现铺筑过程温度场仿真.

多孔介质数值仿真模型研究

多孔介质材料广泛应用于石油与化工等工程领域,该材料以其特殊的结构属性使得数值模型的建立较为困难,建立有效的多孔介质数值仿真模型能提高数值计算的精度。利用Workbench的Fluent流体仿真软件建立了直排颗粒堆积模型、叉排颗粒堆积模型和毛细管模型以模拟多孔介质材料,并基于k-ε湍流模型分别模拟了上述3种模型下的单相流流动特性,监测了3种模型的进出口压力,从而得出进出口的压差。3种模型的进出口压差对比发现,叉排颗粒堆积模型具有较大的流动阻力,毛细管模型的流动阻力最小。

磨损数值仿真模型中材料磨损率试验研究

利用盘销式标准摩擦磨损试验机获得了机车柴油机中凸轮配副材料磨损率随载荷 的变化规律，拟合结果表明．两者之间服从幂函数关系．为凸轮机构磨损过程数值仿真模 型提供了一个重要参数．

往复密封数值仿真模型及试验验证

基于混合润滑理论建立往复密封数值仿真模型,该模型综合考虑了密封系统中密封件的宏观固体力学变形、密封接触区微观粗糙峰接触、油膜厚度分布等因素,可以分析得到往复密封摩擦力、泄漏量等关键性能参数。以往复密封常用的斯特封为研究对象,通过往复密封基础试验台测量表征往复密封特性的关键参数摩擦力及泄漏量。试验与仿真结果表明:斯特封的瞬时摩擦力随着介质压力的升高而增大,反装斯特封的泄漏量随着往复行程的累积而增加。试验测量结果与仿真模型计算结果基本一致,验证了仿真模型的正确性。

气动冲淤数值仿真模型研究

为进一步探索气动冲淤的作用机理和在工程实践中的应用,进行了气动冲淤数值仿真模型研究。采用立面二维水-沙-气三相仿真模型,对气动冲淤中气体及泥沙运动特性进行了探索,并对比了气动冲淤与水射流冲刷的优缺点。结果表明:①采用气动冲淤时,气流冲击到泥沙后向上运动,同时带动泥沙向上运动,随之被水流带走。相同条件下,水射流的冲刷范围大,但气动冲淤的冲沙效率更高,采用气动冲淤能达到较好的清淤效果。②气动冲淤中,气体流速越大,冲刷效果越明显,冲沙率随气体弗劳德数的增大呈线性增大趋势。

一种用于飞机起飞性能计算的数值仿真模型

针对飞机起飞性能计算公式过于简单化的问题 ,提出了一种全量数值仿真模型。该模型包含了起落架系统特性和全机气动力特性 ,根据飞机总体设计参数可仿真给出其起飞性能指标。以某型飞机为例进行了计算 ,结果表明 。

灌浆的数值仿真分析模型探讨

在岩土工程中,就灌浆这一施工措施对岩土体力学特性的影响进行了较全面的分析讨论,并在此基础上提出了灌浆对岩土体变形、强度、损伤及渗透等力学量的量化影响模型与分析计算方法。为进一步在岩土工程数值仿真分析中考虑灌浆的力学效果提供了科学依据。

FRM的非线性动力学模型及数值仿真(英文)

在一杆模型基础上，给出了二杆的非线性动力学模型，并对上述模型进行了数值仿真，结果满意。

淤泥对平面钢闸门启门力影响的数值仿真分析

为了准确模拟闸前泥沙淤积对平面钢闸门启门力的影响,将闸前泥沙考虑为由粗细颗粒组成的宾汉体,闸门在开启过程中,粗颗粒之间的碰触和相对滑动产生了摩擦剪切应力,而细颗粒之间的絮凝作用在闸门开启的瞬间提供了极限剪切应力,这两种剪切应力之和称为泥沙临界屈服应力.闸门启动时,必先克服临界屈服应力.基于VOF(volume of fluid)的三维非稳态两相流k T-εT模型,引入宾汉体模型,考虑泥沙临界屈服应力,建立起闸前泥沙淤积对平面钢闸门启门力影响的数值仿真模型,并应用该仿真模型计算了天津宁车沽防潮闸在闸前有泥沙淤积情况下的启门力,计算结果与实测资料吻合较好.

预应力连接预制节段桥墩拟静力试验数值仿真分析

预应力连接预制节段桥墩已在美国低震区桥梁中得到较多应用,但在我国的工程应用甚少。由于预制节段桥墩的震害资料缺乏,震害经验不足,且其抗震机理不明确、设计方法不完善,在强震区较少应用。该文基于预应力连接预制节段墩柱缩尺模型的拟静力往复试验测试,采用有限元分析软件ABAQUS建立其精细化数值模型,进行了单向、斜向往复荷载作用下墩柱拟静力试验数值仿真,将桥墩的损伤特征、滞回行为、墩内竖向预应力和预制节段间接缝开口量与试验测试结果进行了对比分析。结果表明:该文建立的预制节段桥墩数值模型可较好地再现拟静力试验结果,试验和模拟结果均表明斜向加载的预制节段墩柱较单向加载的构件损伤更为严重,构件屈服更早,残余位移较大,墩柱最大偏移率达4%时其残余偏移率已超过1%。常规设计中桥墩按纵桥向或横桥向单向抗震设计偏于不保守,特别是考虑震后功能可恢复或可修复时建议考虑多向地震作用影响。

气溶胶颗粒在人体呼吸道内沉积分布的数值模拟研究

目的通过基于健康志愿者呼吸道CT影像数据重建的数值仿真模型,比较不同粒径颗粒物在正常人呼吸道内的沉积分数差异,探讨气溶胶颗粒在呼吸道内的沉积规律。方法采集2021年1—12月50名健康志愿者的呼吸道CT影像数据,重建呼吸道数值仿真模型,模拟吸气过程中悬浮颗粒物在呼吸道内的运动过程,观察气流流场的分布特征,计算3种不同粒径大小的颗粒物在呼吸道内沉积分数。采用单因素方差分析检验对比3种粒径颗粒物沉积分数之间的差异。结果粒径1μm的颗粒物在呼吸道内的沉积分数为0.201±0.014,粒径为2.5μm的沉积分数为0.387±0.014,粒径为10μm的沉积分数为0.732±0.016,3者差异有统计学意义(P<0.05)。10μm的颗粒物沉积分数最大,1μm的颗粒物沉积分数最小。结论在数值仿真模型研究中气溶胶颗粒物在呼吸道内的沉积分数随着粒径增大而增大,为吸入性药物、雾化吸入用医疗装备的研究和设计提供参考。

活塞杆贯通式抗蛇行减振器在铁道车辆上的适应性研究

活塞杆贯通式抗蛇行减振器因活塞杆在活塞上下工作腔所占的截面积相等,且活塞上拉伸阻尼阀、压缩阻尼阀参数一致,因此在拉伸和压缩行程中工作腔内的油液通过阻尼阀的流量相等,从而产生相等的阻尼力,使之具有高度对称的动、静态性能,可以弥补双油路抗蛇行减振器静态性能对称性差、单油路抗蛇行减振器动态性能对称性差的不足。首先,基于活塞杆贯通式、双油路和单油路抗蛇行减振器的工作原理和结构参数,建立3种抗蛇行减振器的数值仿真模型;然后,通过减振器性能试验对模型进行验证,对比研究3种抗蛇行减振器仿真下的动、静态性能对称性;最后,利用Simulink将车辆模型和抗蛇行减振器模型进行动力学联合仿真,对比研究小锥度曲线工况下安装活塞杆贯通式和双油路抗蛇行减振器的铁道车辆的曲线稳定性以及大锥度直线工况下安装活塞杆贯通式和单油路抗蛇行减振器的铁道车辆的直线稳定性。研究结果表明:活塞杆贯通式抗蛇行减振器动、静态性能对称性都优异,且都好于双油路和单油路抗蛇行减振器;小锥度曲线工况下,相比于双油路抗蛇行减振器,安装活塞杆贯通式抗蛇行减振器可以提高车辆的非线性临界速度,进一步抑制转向架1.2 Hz左右的摇头振动,提高车辆的曲线稳定性;大锥度直线工况下,相比于单油路抗蛇行减振器,安装活塞杆贯通式抗蛇行减振器可以提高车辆的非线性临界速度,进一步显著抑制转向架8 Hz以下的摇头振动,提高车辆的直线稳定性。研究结果为活塞杆贯通式抗蛇行减振器在铁道车辆上的适应性优势提供理论依据。

内燃机凸轮磨损的动态仿真

内燃机配气机构凸轮挺杆在磨损过程中 ,各状态参数随时间而改变 ,基于此特点 ,以Archard公式为基础 ,建立了凸轮磨损的动态仿真模型 ,用Matlab编写了仿真程序 ,然后在此仿真模型基础上进行了数值实验 ,得到凸轮的磨损量 。

OLED器件寿命衰退模型的MATLAB分析计算

介绍了OLED器件寿命衰退模型的MATLAB分析计算方法。一般认为运动离子是驱动电压变化的原因之一。利用MATLAB求解了运动离子瞬态方程,得到了与时间相关的负指数形式分布函数。介绍了阳极为恒流离子源条件时模型的数值求解算法。根据模型可以计算出运动离子引入的驱动电压随时间的变化关系,其结果可用于与实验数据进行拟合比较。

LIPS-300离子推力器双栅极寿命的数值分析

LIPS-300离子推力器为兰州空间技术物理研究所自主研制的双模式离子推力器。推力器在轨运行寿命是决定其是否能够满足未来航天使命需求的关键因素之一。根据未来航天任务对LIPS-300离子推力器系统寿命的要求,即采用LIPS-300离子推力器完成所有在轨任务所需要的时间为10 098 h。因此,为了准确预测LIPS-300离子推力器运行过程中其关键部组件单点失效的栅极组件寿命,文中建立了LIPS-300离子推力器栅极组件寿命模型,利用数值仿真计算的方法(PIC/MCC)预测了推力器分别单独工作在210 m N和80 m N时栅极发生失效所对应的寿命,并分析了关键失效模式,同时计算了推力器在大推力210 m N模式下工作6 000 h后,继续在小推力模式80 m N工况下栅极对应的寿命和关键失效模式。另外,分析了不同工况下LIPS-300离子推力器栅极寿命是否满足未来航天使命的寿命需求,即安全裕度。数值结果显示,LIPS-300离子推力器分别单独工作在210 m N和80 m N时,其栅极工作寿命分别为16 064.3、26 633.2 h,安全裕度分别为1.3、2.2,两种情况对应的关键失效失效模式均为电子反流失效;LIPS-300离子推力器在210 m N大推力模式下工作6 000 h后,继续在小推力80 m N下工作,此时对应的寿命约为22 064.3 h,安全裕度为1.8,关键失效模式为电子反流失效;推力器单独工作在210 m N和80 m N及双模式下工作时的安全裕度分别为1.6、2.6和2.2。

海拔高度对化爆冲击波压力分布规律影响分析

海拔高度会引起空气密度及气压的变化,直接影响冲击波压力在空气介质中的传播分布规律。该项研究采用AUTODYN建立了0、1 000、2 000、3 000、4 500 m等5种海拔高度下爆炸冲击波压力传播规律的有限元数值仿真模型,开展了等效TNT当量为10、30、50 kg工况下的数值仿真分析,并对获取的冲击波压力分布规律进行了分析。分析结果表明:海拔高度对冲击波压力具有显著的影响作用,具体表现为在同一等效TNT当量下,随海拔高度的增加,冲击波超压峰值、比冲量都逐渐减小,峰值到达时刻随测点距离增大逐渐提前;并且随等效TNT当量的增加,爆炸冲击波压力峰值和比冲量都逐渐增大,峰值到达时间逐步提前。数值仿真结果与试验结果具有较高的吻合度,该项研究揭示了海拔高度对爆炸冲击波传播分布规律的影响作用,为实际工程测试提供了理论支撑。

中厚板轧制多参量耦合的数值模拟(Ⅰ)

基于物理冶金组织演变经验模型,采用三维刚塑性有限元法建立中厚板轧制过程多参量耦合数值仿真模型。运用该模型对16Mn钢典型工艺下中厚板轧制过程进行模拟计算,分析了变形场、温度场、组织等场变量的演变规律以及冷却过程铁素体晶粒转变。实测得到的铁素体晶粒尺寸,与计算结果基本吻合。

OLED器件电荷注入模型的MATLAB分析计算

介绍了电荷从OLED金属电极注入到一个随机跳跃体系(例如配对聚合物或分子掺杂聚合物)的模型。它包括电荷载流子从电极的费米能级到介质跳跃态分布尾态之间的注入,其结果可能是电荷载流子返回到电极,或者是受到镜像引力势的作用而形成扩散逃逸。后者类似于一维Onsager型激子解离。该模型将注入电流处理为电场、温度以及跳跃态分布能量宽度的函数。提出了OLED器件中相对电流密度的概念。介绍了用MATLAB软件分析计算该模型的方法和技巧。

OLED器件空间电荷限制电流模型的MATLAB分析计算

介绍了OLED器件空间电荷限制电流(SCLC)模型的MATLAB分析计算方法。SCLC模型可能是线性或非线性微分方程,将阳极与阴极之间的空间分割为一系列节点以后,SCLC模型可以通过有限差分方法整理为一个矩阵方程。对于线性模型,只需要调用一次MATLAB矩阵左除命令即可获得其数值解。对于非线性模型,可以通过牛顿法做矩阵迭代计算求出其数值解。介绍了确定电场函数的方法。给出了所用的MATLAB计算程序。该方法概念简单,使用方便,不需要花费较多精力编程即可以求解OLED器件的SCLC模型。