双分隔板对圆柱体结构流致动力响应影响分析

基于流体计算软件Fluent,对雷诺数Re=150工况下的带双分隔板圆柱体结构流致振动问题进行二维数值模拟,主要分析了折减速度U_(r)=4.0和U_(r)=5.0工况下,双分隔板对圆柱体结构近尾流场分布、结构动力响应、流体力系数和频谱特性的影响.研究结果发现:在两种折减速度工况下,分隔板的长度对圆柱体结构的振动响应影响较小.随着双分隔板间距比n_(1)的增大,圆柱体结构的横流向振幅会逐渐减弱,但当n_(1)≥0.8时抑制作用会基本失效,并且会激发结构动力响应.同时,双分隔板对圆柱体结构的阻力的抑制效果也会逐渐减弱.然而,仅在U_(r)=4.0时会对升力产生抑制效果,当0≤n_(1)≤0.2时较为显著.另一方面,当U_(r)=4.0时,随双分隔板长度与间距的变化,圆柱体结构的尾流漩涡脱落频率会从单频率模式转为双频率模式.

采用全空间块体搜索技术初步研究岩体完整性

岩体完整性包括两方面含义:岩体切割程度和岩体块度。全面反映岩体完整性需要同时考虑结构面间距和长度,而不仅仅是间距。采用全空间块体搜索技术,可直观形象地对岩体切割程度及块度进行研究。结果表明,迹长间距比越大,岩体被切割程度越高,完整程度越低。当迹长间距比为3～4时,岩体被切割成较为离散的块体,对应于完整程度为较破碎即完整～破碎岩体的过渡阶段,结构类型为次块状。岩体块度不完全取决于结构面间距,还与切割程度有关,即要考虑到迹长间距比,当岩体被完全切割(迹长间距比大于3～4)时,块度才基本只受间距控制。这些结论可以作为岩体完整程度及岩体结构类型划分的补充条件。另外,以迹长服从对数正态分布为例,讨论不同迹长分布对所得结果的影响。最后,根据典型工程实例的结构面地质统计资料,分析岩体完整性及结构类型。研究途径和结论对于深入认识岩体完整性具有较大意义。

甘肃北山芨芨采石场岩体节理特征研究

芨芨采石场是我国高放废物处置库甘肃北山预选区有利候选地段之一。采用综合节理测量法在芨芨采石场进行详细的节理调查,共获得13012条节理数据。根据芨芨采石场内的断层将该区域初步划分为3个岩体结构均质区和2个断层影响区。基于圆形窗口法原理编制计算程序,分析断层两侧节理的平均迹长和迹线中点面密度的变化,确定断层对节理分布的影响范围,准确划分岩体结构均质区的大小,并得出各均质区节理的平均迹长和迹线中点面密度;采用节理玫瑰花图和节理极点图法,得出各均质区节理的优势组,对各优势组的产状进行统计分析。芨芨采石场的岩体节理以陡倾角的剪节理为主,节理倾向和倾角符合正态分布;统计分析各优势组的节理间距,得出各优势组节理间距符合负指数分布。按照ISRM提出的《岩体不连续面定量描述的建议方法》(1978),采石场各结构均质区的节理间距都属于宽间距,表明岩体完整性较好。本次研究得到芨芨采石场岩体节理基本特征的定量化参数,为岩体力学和渗流特性的深入研究提供必要的数据。

节理面构成块体的概率公式及其工程应用

利用块体理论和概率分析理论,建立了同时考虑节理面间距和延展性随机特性的情况下构成块体体积的理论公式,据此分析了节理间距、延展性随机特性与构成块体体积的关系,进而得到了具有实用价值的计算公式,该公式结合可动块体分析方法,可以有效地解决赤平投影难以计算小型结构面构成块体体积的问题。工程实例表明,该公式具有实用性和应用前景。

冻结条件下平行双裂隙岩体力学特性试验研究

裂隙是影响工程岩体稳定的重要因素,而平行双裂隙是一种重要的裂隙分布形式,基于已有的研究成果,开展一系列平行双裂隙类岩石三轴压缩试验,研究裂隙产状对平行双裂隙岩体力学性质和破坏形态的影响。试验结果表明:平行双裂隙岩体强度、弹性模量和泊松比受迹长和迹长比共同影响,受裂隙间距影响较小,随倾角增大,先减小后增大;倾角<30°时,破裂面起始于裂隙端部贯穿岩桥,并沿最大主应力方向发展,倾角在30°~60°之间时,沿其中一条裂隙剪切破坏。迹长和迹长比较小时(贯通率<25%,迹长比<2.5),破坏形态与裂隙无关;迹长较大(贯通率>75%),迹长比较小时(迹长比<1),破坏形态取决于长裂隙;迹长介于两者之间时(贯通率25%~75%),迹长比接近1时,受两条裂隙共同影响。

结构面间距和迹长的测量理论

本文介绍了结构面间距和迹长的测量方法和理论，回顾了国内外在这方面的研究成果，并引入了迹长密度的新概念。为准确测量结构面的几何参数提供了理论基础和实践指导。

剪应力作用下Ⅱ型平行节理扩展模式的分叉研究

利用伪力法考虑了剪应力作用下Ⅱ型平行节理之间的相互作用,提出利用节理的长度和间距之比,λ=a/H,来确定平行裂纹发生分叉的条件。从理论上研究了2条,3条和任意多条平行节理在剪应力作用下的分叉。对于2条平行节理,当节理的长度和间距之比λcrp大于0.816 497 5时,节理的扩展模式要发生分叉;对于3条平行节理,当节理的长度和间距之比λcpr大于0.717 572 8时,节理的扩展模式要发生分叉;对于无穷多条平行节理,当节理的长度和间距之比λcrp大于0.636 638 5时,节理的扩展模式要发生分叉。计算了2条到150条平行节理的分叉问题,结果表明节理数越大,节理发生分叉时节理的长度和间距之比越小。

基于分形几何理论的DFN模型构建方法研究

以重庆梁-忠(梁平县-忠县)高速公路礼让隧道为工程研究背景,通过测线法调查现场节理,获得了节理产状分布概率密度函数,并从分形几何学的角度分析了节理间距及迹长的分形分布规律,推导出能反映节理间距及迹长分布状态的分形维数D及分形分布概率密度函数。在该基础上采用Matlab软件以及Monte-Carlo随机分析方法,产生节理参数随机数,结合3DEC中最新模块离散裂隙网络(DFN)技术,建立了能反映节理裂隙分布特征的离散裂隙网络模型并验证了模型的有效性,结果表明,分形分布比负指数分布包含更多的间距、迹长分布信息,更接近于实际分布;分形维数D反映了节理间距、迹长在其变化范围内的分布特征,分形维数的大小取决于小间距、小迹长部分数量在总节理数量中的比例,为节理裂隙岩体网络模型构建提供了一种新方法。

柱形破片对多层间隙靶侵彻试验研究

对钨合金柱形破片侵彻多层铝合金间隙靶板进行了试验研究,模拟预制破片弹中杀伤元对目标的侵彻特性。分析了破片质量、着靶速度对多层靶板侵彻能力的影响,获得了基础试验数据,并结合工程计算模型,拟合得到了靶板侵彻层数随破片质量、着靶速度的数学方程。该拟合方程可用于评估长径比为1且正侵彻的钨柱形破片的侵彻能力,对预制破片弹的破片选择提供实用参考。

基于最大张口位移计算多条共线裂纹应力强度因子的方法研究

提出一种多裂纹应力强度因子计算的新方法。该方法是利用裂纹的最大张口位移量来确定多裂纹尖端的应力强度因子。首先基于单条穿透裂纹的张口位移与应力强度因子的解析解,推导出二者之间的对应解析关系,然后通过考虑双条共线穿透裂纹的板宽效应、裂纹间距比和裂纹长度比的影响,拟合出各种修正系数的变化曲线,进而确定双裂纹情况下裂纹尖端应力强度因子与裂纹最大张口位移之间的函数关系,最后利用复合法的思想,确定多裂纹与双裂纹修正系数之间的对应关系,进一步确定多裂纹的应力强度因子的计算方法。

平行双裂纹应力强度因子的计算方法

为了快速、方便地估算多裂纹尖端的应力强度因子,以承受均匀拉伸载荷的含平行双裂纹的有限平板模型为研究对象,提出了一种基于裂纹最大张口位移量确定平行双裂纹尖端应力强度因子的新方法.该方法以单裂纹问题中最大张口位移与应力强度因子间的函数关系为基础,考虑了平行双裂纹的垂向、纵向裂纹间距比和裂纹长度比的影响,拟合出纵向间距比为0时不同裂纹长度比下与垂向间距比相关的修正系数表达式,并进一步分析了裂纹纵向间距比对双裂纹尖端应力强度因子的影响,最终建立了平行双裂纹应力强度因子的简便方法.

近远红外自由空间光通信中的误码性能分析

利用光子追踪法建立了大气直视信道模型,仿真分析了信噪比(SNR)、比特率和能见度三者对自由空间光通信误码率的影响。选用1.55μm和10.6μm两个波长作对比分析,结果显示两种波长的误码率随SNR的增大而减小,随比特率的增大而增大。在能见度较低时,10.6μm激光的误码性能优于1.55μm激光,并且在低SNR和高比特率的情况下,这种优势越发明显。在能见度较高时,两种波长的误码性能相差无几。

海上风机基础灌浆连接段轴心受压承载力数值分析

采用有限元分析方法,对海上风机基础灌浆连接段进行数值参数分析,主要研究了径向刚度、长径比和剪力键高距比对轴心受压承载力的影响,分析了套管与灌浆料之间接触压力的分布规律。研究结果表明,径向刚度的增加可以增强套管和桩管对灌浆料的约束效应,提升灌浆连接段的轴心受压极限承载力和延性;长径比能够提升灌浆连接段轴心受压承载力,但随着长径比的提高,等效黏结强度不断减小,结构的延性也相应地降低;剪力键高距比主要通过影响灌浆段的有效剪力键对数来影响灌浆连接段的轴心受压极限承载力,因此,提升高距比能够提高灌浆连接段的轴心受压承载力。

混合框架可更换梁的抗震性能及设计方法

针对端板-螺栓连接的RCS混合框架可更换梁,采用ABAQUS有限元软件对其在低周反复荷载作用下的受力性能进行分析。研究了长度系数对其破坏过程、破坏模式、滞回性能、抗剪承载力和塑性转动能力等性能的影响;在此基础上,分析了加劲肋间距对剪切型可更换梁抗震性能的影响。分析结果表明:长度系数可以作为可更换梁破坏模式的控制参数,当长度系数e≤1.45时可更换梁发生剪切破坏,当长度系数e>1.45时发生弯剪破坏;长度系数对试件抗剪承载力影响较大,而加劲肋间距对抗剪承载力的影响不明显。经综合分析,提出了剪切屈服型可更换梁长度系数的建议值,即0.9~1.2。分析结果还表明,该型式可更换钢梁具有良好的承载力和变形能力,其超强系数均大于AISC给出的超强系数建议值;此外,加劲肋加密可有效防止可更换梁腹板的屈曲,进而保证可更换梁的耗能能力与塑性转角,因此,不建议将剪切型可更换梁的加劲肋间距设置过大。基于参数分析结果,从截面尺寸、承载力计算、构造措施和连接设计四个方面,给出了可更换梁的设计方法,并通过试验予以验证,为类似的结构构件设计提供参考。

剪切型消能梁段超强系数的影响因素及规律分析

基于已有试验结果,详细分析影响不同长度比剪切型消能梁段超强系数的主要因素。设计多组考虑腹板强屈比、加劲肋间距比、翼腹比、翼缘与腹板强度比和跨高比等因素的模型,并采用校正的有限元分析方法详细研究各因素对超强系数的影响规律。结果表明:对短剪切型消能梁段,腹板会发生全截面受剪屈服,翼腹比可有效增大子框架的承载力,翼缘与腹板强度比和跨高比对其超强系数无明显影响;对普通剪切型消能梁段,端部翼缘的屈曲使腹板仅部分截面受剪屈服,且增大翼腹比、翼缘与腹板强度比和跨高比可明显提高其超强系数。另外,加劲肋间距比对不同长度剪切型消能梁段的超强系数均有明显影响。

临近空间激光通信光学系统气动光学仿真分析

临近空间飞行器高速运动引起的气动光学效应对空间激光通信光学系统性能将产生影响。本文在研究了气动光学理论的基础上,采用计算机仿真方法,针对飞行高度、速度与光学系统像模糊之间的关系进行分析,结果表明激光通信光端机搭载临近空间平台时,在高度较低和超高音速飞行时,不能忽略气动光学效应的影响,在总体设计中必须加以考虑。

铝合金内芯装配式屈曲约束支撑有限元分析

提出了一种铝合金内芯装配式屈曲约束支撑(ALB),并以A5083铝合金为支撑耗能内芯设计了4组19个支撑构件,采用ABAQUS软件对其进行有限元分析,研究了集中耗能因子Y_(LR)、宽厚比、螺栓间距、核心板与约束板间间隙对支撑性能的影响。结果表明:当Y_(LR)<0.75时,支撑耗能性能会随着Y_(LR)的增加而提高,当Y_(LR)>0.75时,支撑耗能性能随着Y_(LR)的增加开始降低,当Y_(LR)=0.75时,支撑整体表现最佳;支撑耗能性能会随着宽厚比的增加而降低,宽厚比不超过10时,支撑可以获得更好的耗能能力;螺栓间距不宜过大,通过控制螺栓间距L_b与支撑核心板屈曲波长L_w的比值L_b/L_w来控制螺栓间距,当L_b/L_w≤1.5时,支撑约束单元受力更加合理,可以为核心单元提供足够的约束力;核心板与约束单元之间的间隙过小时无法为核心板变形留有足够空间,间隙过大时支撑承载力会有较大降低且不稳定,间隙控制在0.5～2 mm时支撑承载能力表现更佳。

最优中值滤波跨度计算及其应用

为提高地震资料的信噪比(SignalNoiseRatio,SNR),通过对地震模型纹理进行中值滤波实验分析,研究最优中值滤波跨度与波长、道间时差或频率、视速度之间的关系,推导最优跨度的计算公式,并以理论模型和实际数据进行验证,得到较为满意的中值滤波结果.

水平压裂缝导流作用下的油藏数值模拟方法

埋深浅、油层破裂压力高或EOR过程中垂向地应力减小的油层水力压裂后容易形成水平裂缝,为此基于模拟垂直裂缝的嵌入裂缝模型,提出了一种能够高效处理水平裂缝的油藏数值模拟方法,准确模拟了水平裂缝对油层开采状况的影响。采用规则网格单独剖分油藏基质,根据水平裂缝与油藏网格的多边形相交面划分非规则裂缝网格,通过定义非相邻网格连接记录裂缝网格与基质网格、井之间的连接关系。基质与裂缝耦合的流体流动方程离散后,建立了带有加边七对角稀疏系数矩阵的三维油藏基质与裂缝系统数值模拟模型。应用该模型模拟了含有水平裂缝的一注一采低渗油藏,并与局部网格加密模型、多段井模型以及等效渗透率模型的模拟结果进行对比,该模型的模拟结果与局部网格加密模型比较接近。最后以大注采压差两注一采水驱开发的低渗油藏为例,研究了不同裂缝穿透比和无量纲导流能力对油井生产动态的影响。

嵌入式FRP抗剪增强梁斜裂缝水平投影长度计算

为计算嵌入式FRP抗剪增强梁在四点加载作用下的斜裂缝水平投影长度,利用投影长度经验公式和变角空间桁架模型分别研究了剪跨比和纵筋-箍筋强度比对投影长度的影响,在此基础上综合考虑两者的相互关系,同时根据9根FRP嵌入式增强梁的实测试验数据,采用最小二乘法拟合斜裂缝投影长度计算公式.分析结果表明,单独考虑剪跨比和纵筋-箍筋强度比都不能很好地预测斜裂缝水平投影长度,而将两者结合能够较好地反应斜裂缝出现和发展的全过程,从而准确地计算斜裂缝水平投影长度.推导公式的计算结果和试验实测值取得了很好的吻合,误差小,离散程度低,同时还表明剪跨比是影响斜裂缝投影长度的主导因素.