颗粒材料柱体崩塌物质点法数值模拟

为了研究颗粒材料崩塌的运动规律和堆积特性,采用物质点法对颗粒材料柱体崩塌试验进行数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行对比验证。对颗粒材料柱体崩塌过程中颗粒的流动特性(滑动距离、堆积高度、速度、能量和动能通量的演化)进行了分析。进一步探究了颗粒材料柱体高宽比对颗粒流动能通量的影响,从而反应颗粒材料柱体崩塌过程中颗粒流的破坏能力。颗粒材料柱体高宽比越大,颗粒材料柱体外侧边缘颗粒速度越大,其溃散的程度更加强烈,并且滑动距离和动能均在增大。对于动能通量的分布,水平方向越靠近初始颗粒材料柱体,动能通量越大。

基于物质点法的远程滑坡碎屑流运动过程模拟及特征分析

目的 研究远程滑坡碎屑流运动过程以及运动过程中速度、滑动距离、动能变化,为滑坡碎屑流灾害的预防和治理提供参考。方法 基于物质点法,以塔合曼和乱石包两个远程滑坡碎屑流工程实例为背景,对两个滑坡碎屑流的运动过程进行数值模拟;并对塔合曼滑坡碎屑流运动过程中水平、垂直方向运动速度分布,内摩擦角对运动过程的影响,以及乱石包滑坡碎屑流铲刮效应对堆积形态、动能变化的影响进行分析。结果 两个滑坡碎屑流最终堆积形态模拟结果与实测结果吻合良好,验证了数值模拟结果的有效性;塔合曼滑坡碎屑流随着内摩擦角从18°增加到33°,动能峰值降低71.4%,最终势能增加54.4%,滑坡碎屑流的能量耗散减小47.8%;在乱石包滑坡碎屑流实例的模拟中,速度云图呈现了滑体速度场的层状分布特征。结论 内摩擦角对滑坡碎屑流的动力过程影响十分显著;乱石包滑坡碎屑流的滑体在高速滑移阶段存在强烈的内部剪切作用,并且铲刮效应对滑坡碎屑流的运动起到了一定的阻碍作用。

基于PFC^(3D)的无黏性土渗流临界水力梯度模拟分析

为了实现渗流作用下无黏性土临界水力梯度的计算,应用PFC3D中的渗流模型,对渗流实验算例进行了数值计算模拟,计算结果与实验结果基本吻合,说明该模型用来模拟渗流问题是正确和有效的.对不同颗粒摩擦系数下的无黏性颗粒模型进行了渗流破坏的数值模拟.结果表明:无黏性土的渗流临界水力梯度随着颗粒摩擦系数增加而增大;计算结果与使用经验公式计算所得到的结果基本一致,表明了对渗流临界水力梯度模拟计算的正确有效性.而相较经验公式,应用PFC3D进行渗流数值计算适用于更为复杂的工程和地质条件,因而具有更强的适用性,可为复杂条件下的渗透稳定计算提供可靠的参考和依据.

悬移质泥沙运动过程模拟分析

为了实现悬移质泥沙运动过程的模拟分析,应用联合k-ε紊流方程和悬沙输运方程的单流体模型,采用有限体积数值方法对其离散求解,分别对净冲刷和净淤积试验算例进行了计算模拟,计算结果与试验结果吻合良好,说明该模型是正确有效的,可以用来模拟悬移质泥沙的运动问题.分别对两个试验中泥沙上扬和沉降的运动过程进行数值模拟,结果表明:净冲刷和净淤积试验中泥沙开始上扬和沉降直至稳定状态分别运行24 s和35 s.采用单流体模型可以有效地对悬移质泥沙运动过程进行数值模拟,为河流海岸工程中的水沙研究提供可靠的参考和依据.

基于动力条分法的滑坡运动过程模拟分析

为实现整个滑坡运动过程的数值模拟,根据连续体运动理论微分方程,推导出模拟滑坡运动的动力条分块体模型,相较传统静水侧压力理论在模型中考虑了不同运动状态下主动和被动侧压力作用,从而更符合岩土类材料运动的实际情况。应用模型对沃楚西特坝滑坡破坏后运动过程进行了数值模拟分析,结果表明计算与实际情况基本吻合,从而验证了所用方法的有效性和稳定性,分析表明由于孔隙水压力的作用,沃楚西特坝滑坡在12 s内就基本完成了主要的滑动和变形,表现出很高的流动性,同时滑坡后缘可能出现的张拉裂缝及其中水压的存在等因素将对滑坡后缘堆积形态产生影响,但对前缘的影响不大。

滑坡运动过程模拟分析

为实现滑坡运动过程的数值模拟,应用滑坡运动模型方程和PIC(Particle In Cell)数值离散方法,对在液化情况下的典型连续大变形美国卡拉韦拉斯大坝滑坡算例进行了数值计算模拟分析,模拟出滑坡破坏后的运动过程。结果表明,滑坡前缘前100 s内平均速度为0.28 m/s,滑坡整体变形主要以慢速蠕动为主,显示了较低的流动性。模拟结果与实际情况吻合良好,验证方法的稳定性和有效性。通过对滑坡运动过程模拟可以得到滑坡的运动发展过程、滑坡的致灾范围和堆积形态等,从而为滑坡防治提供科学的参考和依据。

尾矿坝溃坝模拟及影响范围预测

针对尾矿坝溃坝对下游人员生命财产和环境安全危害严重,难以准确定量地描述这一问题,以辽宁某尾矿库为例,采用非牛顿流体模型中的Bingham模型,利用ANSYS CFX流体动力学分析软件对溃坝后的砂流演进过程进行模拟分析。重点分析了溃坝后的流态变化、速度矢量变化以及最终堆积形态。分析结果表明:尾矿坝溃坝以后,尾矿砂流在重力作用下向下游演进运动,冲出初期坝坝坡之后形成涌波,并逐渐向下游扩散传播;任意时刻尾砂的速度大小均呈现出渐进式的变化,从尾部至端头速度逐渐增大,近地面速度比表面速度大;最终形成一个尾部厚、向边缘逐渐变薄的堆积体。所得结果将为溃坝灾害应急预案的编制、下游人员安全疏散方案的提出及溃坝后的灾害评估提供重要的依据。

颗粒材料崩塌模拟与特征研究

颗粒材料所表现出的行为特征是许多工艺技术及自然现象研究的理论基础.为对颗粒材料的崩塌特征进行深入研究,应用离散单元数值方法对颗粒材料崩塌进行了数值模拟,计算通过了试验数据的数值验证,说明计算结果是正确而有效的.在数值计算模拟的基础上,对两类典型颗粒崩塌过程及特征进行了研究与分析,最后利用数值计算结果得到不同崩塌条件下静止核心区的规律曲线并进行了分析.

南昌新八一大桥健康监测预警指标计算分析

为了保证桥梁健康监测系统的有效性和及时性,给桥梁管理者提供维修及加固的依据,以南昌市新八一大桥为工程背景,在有限元数值模拟结合传感器监测数据的基础上,建立了多指标并行预警的结构预警体系,阐述了预警指标、预警阈值和预警流程,并重点对索力、关键部位应力和挠度、疲劳车辆荷载、固有频率变化率等预警指标进行了计算分析。应用结果表明,在当前荷载作用下新八一大桥的各项预警指标的结果都正常,满足使用要求。

炸药装药发射安全性新判据

用小型后坐冲击模拟实验装置对5种常用炸药装药进行了在模拟发射条件下安全性的实验研究，提出了用炸药装药所承受的机械功率——点火阈值函数作为炸药装药发射安全性的判据。并按此判据和实验结果给出了这5种炸药在1.5mm气隙条件下的发射安全性顺序。

后座冲击模拟实验装置工作机理研究

本文研究炸药装药后座冲击模拟实验装置工作机制,用应力波理论分析重锤与炸药装药之间的相互作用过程,发现初始冲击波在加载卸载历史中不占主导地位;从刚体动力学观点将这种相互作用简化为二阶系统,可得到一组关于应力、应力率和应力脉冲宽度的表达式。理论分析结果与实验符合较好。这对后座冲击模拟实验装置的设计、调试和实验分析有指导意义。

基于云理论的评估模型和方法

提出一种基于云理论的评估方法,首先利用程度分析法量化定性标度,并在此基础上建立评估标准的云模型.随后根据底层指标的实测值和专家评分计算云参数,并结合指标权重逐层向上进行云运算,得到评估样本的云参数.基于此生成大量样本点,代入评估标准的正向云发生器中计算确定度均值,作为最终评级的依据.相比之下,取评估样本期望计算确定度的方法没有考虑评估的不确定性,当评估不确定性较强时可能导致确定度的计算结果失真.最后以斜拉索耐久性评估为例,验证了方法的有效性和可操作性,为解决评估问题提供了一种更科学的手段.

桩-钢支撑支护基坑颗粒流数值模拟分析

针对桩-钢支撑支护形式的基坑工程,应用基于离散元理论的颗粒流软件PFC2D建立桩-钢支撑支护基坑颗粒流数值模型,对比分析有钢支撑和无钢支撑支护基坑开挖过程桩体水平位移、坑底隆起和接触力变化规律。结果表明:在有钢支撑支护的情况下,基坑开挖过程中桩体水平位移远小于无钢支撑支护的桩体水平位移;在基坑开挖过程中,第2、3道钢支撑起到了主要作用。

基于不同侵蚀模型的高速崩滑碎屑流动力过程模拟分析

为实现高速崩滑碎屑流沿程侵蚀动力过程的模拟分析,采用连续理论方法对NomashRiver碎屑流动力过程进行了数值模拟。其中,在连续理论模型中采用3种不同侵蚀速率模型,并采用HLLC近似Riemann解对有限体积数值离散控制体单元的界面通量进行了计算求解。致灾范围及运动时间的计算结果均与实际灾害情况吻合良好,验证了计算模拟的正确有效性,并对最终堆积深度、运动速度和侵蚀区域侵蚀深度进行了分析讨论。结果显示:采用McDougall侵蚀模型得到的最终堆积平均深度和最大深度与实测情况较为接近;每个时刻采用Medina侵蚀模型得到的最大速度值最大,其次是采用McDougall侵蚀模型的结果,最后是采用Pitman侵蚀模型的结果;采用McDougall侵蚀模型得到的侵蚀深度分布较为连续,其最大值8.1m与估测值8m比较接近,采用Medina侵蚀模型和Pitman侵蚀模型得到的侵蚀深度结果则较为分散,其最大值分别为10.9m和8.6m。

深基坑围护结构的变形规律及地震响应模拟分析

为实现深基坑围护结构在地震作用下的响应分析,以沈阳地铁10号线长青桥站深基坑为工程背景,应用数值模拟软件FLAC3D,对该深基坑工程开挖过程进行了数值模拟,并实施了现场监测,将两种结果进行了比对。本文选取该深基坑工程典型剖面,分析了其在三种不同地震波作用下围护结构的动力响应。结果发现:所得围护结构的水平位移和钢支撑轴力变化模拟结果与现场监测结果在数值上变化趋势基本一致。这表明本文模型建立、参数选取及计算方法总体上是合理的。本文还对计算模拟存在的一些差异给出了解释。该深基坑工程在开挖过程中和地震作用下围护结构的水平位移模拟结果均未超过设计报警值,从而验证了该深基坑工程设计的安全可靠性。本文结果可为沈阳地区地铁车站深基坑设计和施工提供参考。

爆炸法合成致密相氮化硼的实验研究

本文分析了致密相氮化硼的动态高压合成条件,用轴对称爆炸装置对石墨型氮化硼进行了一系列加载试验,对回收样品进行了X光衍射试验和扫描电镜观察,结果表明回收样品中黑色部分含有致密相氮化硼。提高试样初始密度,增加炸药量和加限制钢管,明显地有利于致密相氮化硼的生成。

双基点迭代赋权法在桥梁工程中的应用

指标权重的准确与否是解决评估问题的关键因素之一,但主、客观赋权法存在各自弊病.因此,提出一种基于双基点分析的群决策赋权法.通过层次分析采集专家主观权重,并以其均值作为初始正基点,将各权重序列相对于正基点标准化后构造最小欧式距离的优化问题,解得专家可信度并修正主观权重.将修正后的权重作为正基点多次迭代,直到结果收敛于最优权重.通过引入实例验证了权重的迭代削弱了偏差过大的权重对最终赋权结果的影响,将可信度与主观权重融合的过程兼顾了主、客观赋权法各自的优点,提高了赋权结果的科学性.

基于云理论的斜拉索耐久性风险评估

为了有效地避免事故的发生,给项目的安全提供前瞻性意见,提出一种基于云理论和ALARP准则的空间风险分析法.首先引入"可预兆性"作为风险指标,建立三维风险空间.随后定义了"风险界面"的概念,并以风险指标等级为变量建立界面方程.通过修改变量系数调整风险空间形态,实现不同评估需求下对风险指标的赋权.最后,根据云运算法则建立风险空间云模型和评估样本云模型,并基于样本云模型生成大量云滴,带入风险空间正向云发生器中计算平均确定度,作为确定最终风险评级的依据,实现了风险评估过程的完全量化.以斜拉索耐久性风险评估为例,验证了新方法与规范的相符性和可行性.

冲击波在不同材料隔板中的衰减特征

50%爆炸的隔板厚度是表示炸药冲击波感度的一种简单比较方法。本文提出一个简便的测量装置,能准确地测量冲击波在不同材料隔板中的行进距离随时间的变化关系,从而计算隔板中不同厚度处的冲击波速度和冲击波压力。实验研究给出了Ly-12铝、45号钢和有机玻璃隔板的结果,以及它们之间的相互比较。

下承式哑铃型钢管混凝土系杆拱桥静力性能研究

目的研究下承式哑铃型钢管混凝土系杆拱桥在施工过程中的应力与变形,为实际工程应用提供理论依据。方法采用有限元软件Midas/Civil建立钢管混凝土系杆拱桥有限元模型,分析拱桥施工过程中应力、变形的变化规律及结构参数变化对拱肋受力的影响。结果钢管与混凝土峰值压应力均位于拱脚截面,考虑收缩徐变影响时拱脚上弦管压应力较二期荷载作用下提高61%;与先浇筑上管混凝土相比,先浇筑哑铃型下管混凝土时,组合截面中性轴下移且应力变化幅度较小;拱肋含钢率介于4%~9%时,增大钢管壁厚与直径可使拱脚截面、1/4截面、跨中截面峰值压应力、峰值挠度降低;拱肋内倾角为0°~13°时,拱肋截面峰值挠度随内倾角的增大呈现先减后增趋势,其中内倾角为7°时挠度最小。结论考虑运营期拱肋混凝土收缩徐变时,哑铃型拱肋处于全截面受压状态;对于采用哑铃型截面的下承式钢管混凝土系杆拱桥,先浇筑拱肋下管混凝土可使系杆拱桥体系受力更加合理;内倾角变化对拱肋峰值挠度有一定影响。