城市综合韧性能力时空动态评估模型:以传染病为例

为探究传染病背景下城市韧性因素作用机制和时空变化,从多尺度把握韧性短板,以街道为基本研究单元,采集空间数据和统计数据,构建时空动态评估模型。考虑城市韧性的承灾、抵御和恢复能力,集空间回归分析和地理探测器等方法,分阶段研究并得出显著驱动街道韧性的因素,进而量化市区与全市韧性,并以武汉市为例进行验证。结果表明:主城区的韧性能力整体低于远城区且波动程度大。全市韧性能力从较高升至高水平。从作用机制看,城市道路、高速和区域组织协调限制局域韧性能力;建成区绿化率在研究阶段与城市发展情况、区域组织协调的指标相互影响,驱动全局韧性提升。在时空角度,街道的恢复具有主导并协同其他影响因素驱动城市整体韧性回升的效果,且空间分布随时间推移趋于集中化。

钻孔抽放瓦斯流固耦合分析及数值模拟

钻孔抽放瓦斯是中国利用和治理煤层瓦斯最主要的方法。随着开采深度的加深,地应力场等因素对瓦斯渗流的影响越来越明显。基于对煤层瓦斯一系列的假设的基础上,考虑了地应力、煤层瓦斯压力变化对煤体骨架产生的变形的影响,推导出了孔隙率、渗透率的表达式。运用多孔介质渗流的基本定理和流固耦合的基本理论得出了瓦斯流固耦合控制方程。运用多物理场耦合分析软件对钻孔抽放下的瓦斯渗流场进行了模拟分析。得到了钻孔抽放条件下瓦斯压力的分布、不同的埋藏深度下以及不同的钻孔参数(抽放负压、钻孔半径)对瓦斯渗流场的影响。分析模拟结果可以对现场瓦斯抽放提供理论指导。

磨料水射流作用下岩石损伤场的数值模拟

磨料水射流(AWJ)破碎岩石的过程是多相流体与结构物体之间非线性碰撞动力耦合问题,其内部的复杂机制涵盖了诸多方面。基于ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)流-固耦合罚函数算法,从连续损伤力学和细观损伤力学角度出发,建立了磨料水射流冲击破碎岩石模型。研究表明:岩石的破坏主要以冲击破坏为主,破坏具有明显的局部效应,破碎过程以漏斗状交替推进;岩石内部的损伤场以阶段性演化,即分为线弹性阶段、非线性失稳破碎阶段,岩石在射流冲击交替应力的作用下50μs内完全破坏。计算结果与相关文献基本吻合,研究结果对深入研究磨料水射流破岩理论及应用有着重要的学术和现实意义。

高压水射流破岩应力波效应的数值模拟

高压水射流破岩是一个涉及诸多因素的复杂的非线形动力学问题,利用非线形有限元法,采用动态接触模拟高压水射流对岩石冲击作用。结果显示岩石内部最初受到冲击时的不稳定性由强变弱,反映了岩石的动态响应特性;模拟了在不同冲击速度下应力波在岩石中的传播和衰减过程,结果表明应力波的传播速度与冲击速度成正比,射流速度越大,应力波衰减越快;同时还模拟了以相同的速度分别冲击砂岩和煤时的应力波效应,计算表明在相同的冲击速度下,射流冲击煤的局部性效应比冲击砂岩时更为显著,应力波在砂岩中的传播范围要广泛一些。

机械行业安全管理评价模式研究

安全管理评价模式繁多在各行业中得到广泛的应用。笔者运用安全工程的基本理论,基于MORT和SMORT方法,从综合及具体管理两方面提出10项影响企业安全水平的管理因素,并对该类因素进行层次分析,开发一套机械行业的安全管理评价模式;采用问卷形式对该评价模式进行了测试,选择重庆市3家有代表性的机械企业,运用层次分析法对测试结果进行计算分析,验证安全管理评价模式的有效性和可行性,并对企业的安全管理提出了建议。

城市公共安全风险评估指标敏感性分析

在分析城市公共安全涉及的领域和影响维度基础上提出城市公共安全风险评估模型。以重庆市2005～2011年数据为研究对象,采用数理统计和灰色理论方法,针对重庆市建立了城市公共安全风险评估指标体系。结合因子分析与灰色理论方法,提取出十项一级指标,分别为地质灾害、气象灾害、人口特征、基础设施、基础设施控制能力、事故灾害、公共卫生、公共卫生控制能力、治安、刑事;通过敏感性计算结果表明：滑坡、洪涝、城市人口密度、燃气、排水、交通事故、人均绿地面积等问题对重庆市公共安全程度影响最突出。

自激振荡脉冲射流破岩效率数值模拟

基于任意拉格朗日-欧拉流固耦合罚函数算法,建立自激振荡脉冲射流破碎岩石的数值计算模型。对比相同工况下的数值模拟结果与实验结果进行模型验证。根据自激振荡脉冲射流的自身运动规律对其破岩过程进行数值模拟,结合岩石岩性分析脉冲振幅和脉冲频率对破岩效率的影响。结果表明:随着脉冲振幅的增大,冲蚀深度先后经历线性快速增长和平缓增长阶段,破岩效率显著提高;岩石的岩性会影响冲蚀深度的增长速率;随着脉冲频率的增大,冲蚀深度表现出先增大后减小最后趋于稳定的变化趋势;自激振荡脉冲射流破岩存在一个最优脉冲频率,该频率下破岩效率显著提高,且不同岩石具备不同的最优脉冲频率。数值模拟方法较好地还原了自激振荡脉冲射流破岩的物理过程,为自激振荡脉冲射流在地下工程领域的应用有一定指导意义。

滑坡灾害输电塔易损性评估模型

为保障电网的安全运行,从滑坡致灾强度和输电塔抗灾性能两方面分析了输电塔的易损性,致灾强度的核心要素是滑坡危险性及其活动强度,危险性由地质环境和降雨两大因素决定.基于改进AHP法对地质环境各指标进行权重计算,建立量化模型,求出地质环境危险性指数;根据日最大降雨量和降雨过程总降雨量,对降雨危险性进行分级;最后将两因素进行分级叠合,得到了滑坡的危险性.将致灾模式简化为致灾体对输电塔的冲击破坏,推导了滑坡冲击力计算公式,选取挠曲度来衡量输电塔的稳定程度,则输电塔易损性函数关系表示为滑坡冲击作用下输电塔的挠度与允许的最大挠度值的比值,并进行了工程实例分析.

基于SPH算法的脉冲射流破岩应力波效应数值分析

采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法分析脉冲射流破岩的动力学过程,可以很好地避免传统有限元方法(FEM)在处理大变形问题时的网格畸变问题。引入J-H-C模型利用SPH方法建立了脉冲射流破岩的数值计算模型。利用该方法模拟了脉冲射流在破岩过程中应力波的形成、传播及衰减的过程。通过计算分析应力波在时间上和空间上的变化规律,绘出了应力波在传播过程中的波形图,并分析了脉冲射流冲击煤岩的过程中应力波传播的时间及空间特性;另外还发现应力波在不同岩石介质中的传播特性是不同的,对不同岩石的破坏效果也有较大差异,结合岩石材料特性及波的传播特性对计算结果进行了分析解释。数值计算的结果与实际冲击情况相吻合,对脉冲射流破岩的工程应用具有一定的指导意义。

大数据理论下的煤与瓦斯突出事故致因分析

煤与瓦斯突出事故致因分析对矿井的安全生产具有重要意义。文中将大数据理论应用于煤与瓦斯突出事故致因分析,旨在为突出事故提供一种新的研究方法。对近15 a来发生的一般及以上的煤与瓦斯突出事故进行统计分析与深度挖掘,提取影响煤与瓦斯突出事故发生的27个因素。采用关联分析对影响因素进行定量研究,分析其重要程度;并将其中7个主要因素分别与瓦斯含量和瓦斯压力进行交叉耦合分析,归纳煤与瓦斯突出事故发生的一般性规律。研究表明:造成煤与瓦斯突出事故的主要影响因素不仅是瓦斯含量和瓦斯压力,地质构造、煤层厚度、开拓方式、采煤工艺、作业方式和掘进工艺也对煤与瓦斯突出事故具有重要影响;在不同开采条件下发生煤与瓦斯突出的临界瓦斯含量差异较大,对于复杂地质构造的矿井,当瓦斯含量接近8 m3/t时采取区域防突措施,才能有效地防止突出事故的发生;利用大数据理论分析煤与瓦斯突出事故可以为事故的预测预警提供可信的依据,能有效提高煤与瓦斯突出预测的准确率。

磁流变流体的磁流变效应

磁流变流体因其独特的磁流变效而具有十分广泛的应用前景 ,研究磁流变效应是制造磁流变材料和开发工程应用的关键问题。作者从理论和实验两方面 ,分析和研究了磁场强度、磁性介质微粒的体积百分比浓度、介质微粒大小对磁流变效应的影响。研究表明 ,磁流变效应不仅依赖磁场强度 ,而且与磁性介质微粒的体积百分率、粒子的大小有关 ,得到了理论和实验一致的结果 ,为工程开发和制造磁流变流体提供了可靠依据 。

磁流变材料的流变性能研究

磁变流液 (Magnetorheologicalfluid)是一种新兴的智能材料 ,其流变性能可随外加磁场的变化而迅速改变。本文采用实验的方法 ,对不同组分的磁流变液 ,在不同的磁场强度、不同的剪应变率下的流变特性进行了研究 ,得到了磁流变材料的性能随磁场强度、剪应变率、磁介质百分率、磁介质微粒大小等变化的规律 。

分析磁流变流体屈服应力微观力学模型

剪切屈服应力是磁流变流体固化强度的重要指标之一,具有重要的工程意义。基于磁性物理学理论,从磁流变流体在磁场作用下铁磁性固体颗粒极化成链的微观结构出发,探讨磁流变流体中固体颗粒间的相互作用机理,分析研究颗粒间的相互作用力,建立了一种微观力学模型,可用于分析磁流变流体在外加磁场作用下屈服应力及其影响因素的作用效果,揭示磁流变效应的微结构机理,为磁流变流体的性能优化、工程开发及应用磁流变流体提供理论依据。

磁流变液的流体动力学理论

在外加磁场作用下,磁流变液从牛顿流体变成了Bingham体,超过屈服应力开始流动,其的流变性(弹性、塑性、粘性)、磁化性、导电性、传热性以及其它的机械性质和物理学性质皆发生显著的改变。研究磁流变液在外加磁场作用下,流场分布规律随磁场强度变化的动态特性,建立磁流变液的流体动力学理论,对开发和设计磁流变器械至关重要。本文运用物理学和流体力学的基本理论,结合本构方程,考虑磁场对磁流变液的流动的影响,建立了磁流变液力磁耦合的流体动力学模型,给出了描述磁流变液流动的基本方程组。

基于虚拟技术的三峡库区应急救援系统

三峡大坝蓄水后水质和生态环境安全的威胁加大。笔者基于对库区蓄水后水质状况的分析,将虚拟技术应用到三峡库区应急救援系统的设计中,提出了基于虚拟技术的应急响应流程,建立系统数据库和实时监控及预警体系,并以嘉陵江重庆段事故后污染物质的迁移扩散为例,应用数值模拟软件实现电子模拟演习,加强应急预案的建设和应急反应系统实战能力的提高。该系统通过建立应急救援数据库和实时监测及预警机制,提高库区应急响应效率,强化库区事故防范能力,并运用数值模拟方法为系统提供形象直观的电子模拟演习工具,为库区突发性水污染事故的处理提供强有力的决策支持。

实验研究影响磁流变效应的因素

磁流变液是由导磁微粒、载液及添加剂组成的悬浮液,因其独特的磁流变效应,在液压、制动振动、驱动、密封等主动和自适应控制方面具有广阔的应用前景.研究磁流变效应是开发磁流变液、优化磁流变液性能以及开发工程应用的关键.为此,应用实验方法研究了磁场强度、微粒的磁化率、体积百分比浓度、微粒大小、添加剂等对磁流变效应的影响,表示了磁流变效应对各种影响因素的响应特性,并分析讨论了其影响机理,为工程开发和制造磁流变液提供了可靠依据,为磁流变技术的发展提供了理论基础.

数值分析三峡库区突发事故污染物运移特性

三峡库区蓄水后水体自净能力降低,突发水污染事故对库区水质的威胁加大.基于对库区水质现状和污染危险源的分析和调查,运用物质迁移扩散理论建立流体动力学模型,应用选择断面的流速模拟值与实测值的对比结果验证模型的精确度,数值模拟了突发水污染事故后物质在水体中的迁移扩散情况,研究事故后污染物在水体中的运动规律;并结合实际情况和具体特点,设定污染物在水中的衰减参数,对采取相关措施后污染物在水体中的消减趋势进行了数值模拟,得到了形象直观的动态可视化显示结果,对应急措施的方法和效果进行了分析和讨论,为事故后相关处理方法和措施的采取及实施方式和地点的选择提供了决策支持,为突发水污染事故的处理处置提供辅助决策工具.

问题式教学法在工程力学教学中的运用实践

高校的根本任务是培养人才 ,而课堂教学则是培养人才的重要环节 ,是教师传授知识和技能的主要途径。课堂教学质量的高与低、教学效果的好与坏 ,直接影响人才培养质量。本文作者在工程力学课堂教学中 ,改革传统的教学方法 ,根据教学内容设计一些问题 ,采用问题式教学法。这种教学方法在课堂上能激发起学生强烈的求知欲 ,有利于培养学生的创造能力 。

矿产资源可持续发展的环境评价体系

基于矿产资源开采对生态环境影响的演化规律,采用层次分析法,将矿产资源可持续发展的环境评价指标体系进行分层,从环境保护、植被资源和经济效应三个方面构建了矿产资源开发的环境可持续发展评价体系。并将该体系应用于实际,数值化了评价体系的各个指标,确定了具体的指标权重和综合可持续能力,对矿产资源开发的环境可持续现状进行了系统的实证研究,对矿产资源开发的可持续能力进行了评价和分析,探讨了矿产资源开发中环境可持续发展的基本思路和实施对策。

磁流变材料的粘塑性模型

在外加磁场作用下 ,磁流变材料的力学性质可迅速发生变化甚至发生相变固化 ,材料的性能依赖于外加磁场的强度。作者基于一个简单的机械模型 ,发展了磁流变体的粘塑性本构描述 ,预言了磁流变流体的力学行为随磁场强度的变化 ,较好地描述材料在不同磁场强度下应力随应变而变化。结果表明所提出的模型能描述MR材料的塑性变形、粘性变形等内在的力学响应特性。