考虑负摩阻力的刚性桩复合地基中性面深度及桩土应力比计算

研究了刚性桩复合地基桩侧摩阻力在线性模式下中性面深度及桩土应力比的计算方法。根据刚性桩复合地基各组成部分的沉降变形关系,推导了垫层–桩–土的变形协调方程。考虑负摩阻力对桩土工作性状的影响,将桩侧摩阻力分布由试验曲线简化为线性模式,同时考虑桩顶刺入褥垫层,桩底刺入下卧层,结合桩土变形协调方程推导了中性面深度、桩顶平面桩土应力比、中性面桩土应力比的计算公式。分析了多种因素对中性面深度及桩土应力比的影响,结果表明：刚性桩复合地基的中性面深度比在0.15~0.35之间,中性面桩土应力比相比桩顶平面桩土应力比增大10%~40%。最后应用于某工程现场载荷试验和某刚性桩复合地基模型试验,计算值与试验值吻合较好。

预测火灾情况下竖井中性面位置的连续模型

针对竖井侧向连续开缝和竖井侧向连续开缝及上部开口两种情况,在Klote模型的基础上,根据竖井内温度在竖向上连续分布的特点,建立了预测火灾情况下竖井中性面高度的连续模型.通过计算流体力学模拟,将Klote模型、双区域模型及连续模型与模拟结果进行对比.结果表明,连续模型偏差最小;通过分析连续模型计算结果可知,中性面高度受火源功率的影响较小,主要和开口情况有关.

基于中性面的抑制烟气溢流的临界排烟量模型

本文基于中性面理论,建立了排烟条件下房间(简称排烟房间)竖向开口烟气中性面计算的区域模型。根据中性面高度与开口上沿的关系,得到了抑制开口处溢流产生所需的临界排烟流量以及气体流入质量流率的计算模型。结果表明:在排烟条件下,房间竖向开口处烟气流动的主要控制因素仍是密度差引起的压差;随着排烟量增大,开口处的中性面不断上移,烟气溢流量持续减小。中性面与开口上沿平齐后即达到溢流抑制临界条件,烟气便不再溢出室外。数值模拟结果与理论模型的计算结果对比表明,所建立的模型可以较好地预测排烟房间竖向开口的烟气溢流抑制临界条件。

火灾情况下侧向连续开口楼梯井中性面位置

通过1/3缩尺寸实验和模拟研究楼梯井侧向连续开口时中性面位置。研究表明,此种开口形式下,整体楼梯井不存在单一中性面,中间紊乱楼层存在各自小中性面,楼梯井与外部通过侧面开口形成若干个竖井小循环;随着火源功率的增加,紊乱楼层数增加,小循环数也增加;随着火源位置的提高,楼梯井下部空气流入的范围扩大,紊乱楼层数减小,小循环数也减小。楼梯井中部温度并不是随着高度逐步降低,在中部紊乱楼层中出现下部温度低于顶部温度的现象。

板簧的改进中性面法柔体建模与刚度分析

针对采用中性面法在ADAMS中建立板簧柔体模型速度较慢、计算板簧刚度误差较大的问题,提出了改进中性面法的建模思想,将所有主簧简化为某个等效中性面的单片主簧,考虑骑马螺栓约束的前提下,将中性面按厚度基本相似原则分成若干等强度直线段,按板簧中性面上各段真实特性设定Beam单元参数来模拟这些直线段.以某渐变刚度板簧为例,应用CATIA建立了三维模型,提取相关坐标值,在View模块中建立了柔体模型,通过PostProcessor模块绘制板簧模型的受力与变形关系曲线,计算对比了改进中性面法和中性面法仿真刚度与板簧试验刚度值.结果表明:改进中性面法的刚度仿真值更接近试验值,提高了计算速度.

火灾情况下竖井中性面多区域模型

建立了竖井侧向连续开缝和竖井侧向连续开缝及上部开口两种情况下竖井中性面位置的多区域模型,并根据火灾情况下竖井内温度的分布规律对多区域模型进行了简化。根据竖井内温度竖向分布,将竖井划分为多个区域,在Klote模型的基础上推导出竖井中性面高度。通过CFD数值模拟,将Klote模型、双区域模型及多区域模型与模拟结果进行对比,结果可知多区域模型误差最小。

通道倾斜角度对开口中性面位置影响

为了了解通道在倾斜状态下开口中性面随倾斜角度的变化,该研究采用实验和数值计算方法对倾斜角度为0°、10°、20°和30°的通道两端开口处的流场进行了测量和模拟.基于大涡模拟湍流模型求解浮力驱动N-S方程的数值模拟方法求得的模拟结果和实验值吻合较好,通过对通道两端开口处中性面位置比较发现,随着通道倾斜角度的增大,低端开口的中性面高度逐渐上升,高端开口的中性面高度逐渐下降;倾斜角度为0°时,通道两端开口流场呈对称分布,中性面下部流进通道气体流速较小;倾斜角度超过20°时,低端开口中性面已升到开口的最上端,高端开口处的气流以流出通道为主,中性面高度已降至开口下边缘.该研究为改进通道内排烟、通风效率和空气质量提供了参考和帮助.

圆形均布荷载作用下结合式双层板中性面分析

圆形均布荷载作用下温克勒地基上结合式双层板问题分析的关键在于中性面的求解,但目前对于两层板泊松比不同时的情况仍没有理想的理论公式和求解方法.根据薄板假设,推导了该问题的中性面方程,并提出一种数值法来求解此方程,得到了中性面曲线;最后对均布荷载作用和集中荷载作用下、圆形均布荷载半径不同时的情况,以及双层板的泊松比比值进行了分析.发现集中荷载和均布荷载作用下的双层板中性面几乎重合,圆形均布荷载半径对中性面位置的影响也很小,两层板的泊松比越接近,中性面位置的不稳定区域会随之越小.

温克勒地基上结合式双层板中性面分析

温克勒地基上结合式双层板问题分析的关键在于中性面的求解,但目前对于两层板泊松比不同时的情况仍没有理想的理论公式和求解方法。根据薄板假设,推导了该问题的中性面方程,并提出一种数值法来求解此方程,得到了中性面曲线;最后分析了地基反应模量、两层板泊松比比值、模量比和厚度比对中性面位置的影响,发现地基反应模量、泊松比仅在荷载附近的影响较为明显,模量比对中性面影响较大,中性面明显向模量较大的板方向偏移,而厚度比对中性面影响不大。

煤矿竖井单纯烟囱效应下中性面位置的确定

确定单纯烟囱效应下中性面的位置对研究煤矿竖井中火灾烟气运动规律具有重要意义。根据质量守恒原理和理想气体状态方程,在不考虑矿井通风的情况下,推导出竖井在单纯烟囱效应作用下的中性面理论位置,并通过实例研究了温度变化、开口位置变化以及开口面积对中性面位置的影响。结果表明:开口位置对中性面的影响比温度引起的变化要显著;在一定条件下,中性面高度与开口高度和开口面积成正比关系,与温度成反比关系;得到关于中性面位置的"两个必定"和"四个特殊"条件。中性面的确定可为煤矿井巷防火设计和人员安全疏散提供理论基础和指导依据。

基于贝叶斯方法的竖井中性面模型参数不确定性研究

随着高层建筑越来越多,其发生火灾的风险也越来越大,火灾烟气是导致火势蔓延和人员伤亡的主要原因,因此高层建筑防排烟设计问题可谓重中之重。建筑中性面的性质决定了其在防排烟设计中的关键地位,通过对建筑中性面位置的研究来优化建筑防排烟设计,减少火灾烟气对人和建筑的危害具有重要的意义。在前人工作的基础上,利用场模拟的方法得到样本值,并引入贝叶斯概率方法量化模型参数的不确定性,分析了竖井结构单一参数的不确定性对中性面位置分布的影响。旨在为火灾安全工程设计和竖井模型实验台设计,以及建筑竖向通道防排烟设计提供一定的参考。

基于HyperMesh的Moldflow中性面网格实现技术

为了提高Moldflow中性面网格的创建质量和效率,本文采用了一种以HyperMesh为前处理工具的新方法,并说明了基于HyperMesh创建中性面网格的若干关键步骤,并以啤酒周转箱塑件为例,验证了HyperMesh所划分的网格可以正确输入到Moldflow中,并且网格质量良好。

顶部侧开缝的倾斜通道热流场及开口中性面研究

为了掌握通道在上壁面不同宽度的开缝条件下,不同倾斜角度的通道内热流场特性及两端开口处中性面高度的变化规律,对一200 cm长的通道内一靠近低端开口一侧火源产生的热流场进行了实验与基于Vreman亚格子模型的大涡模拟研究.通过实验值与数值模拟结果的对比,验证了构建的数学模型对于上壁面有侧开缝的倾斜通道内热流场模拟的有效性;确定了通道上壁面的开缝对于通道内热流场的温度分层特性、通道两端开口处U速度以及中性面高度随着通道倾角变化的规律影响不大;对于一定的通道倾斜角度,随着通道上壁面侧开缝宽度增大,火源两端温度分布的对称性增强,通道上壁面附近的温度降低,通道内的高温区域向下壁面的偏移幅度减弱,通道两端开口处靠近上壁面附近的空气流速逐渐降低,两端开口处中性面高度升高;上壁面有开缝的通道两端开口处中性面的高度曲线随着通道倾斜角度的增大有一个交叉,交叉发生在通道倾斜角度小于5°时.

圆形均布荷载作用下弹性地基上结合式双层板中性面分析

弹性地基上结合式双层板问题分析的关键在于中性面的求解,但目前对于两层板泊松比不同时的情况仍没有理想的理论公式和求解方法.文中根据薄板假设,推导了该问题的中性面方程,并提出一种数值法来求解此方程,得到了中性面曲线,发现它不仅与双层板的力学参数有关,还同荷载属性相关,如集中荷载、圆形均布荷载半径等,但它们对中性面位置的影响很小.双层板的泊松比对中性面的不稳定区域有较大的影响,两者越接近,则不稳定区域越小.

负表面摩擦力和中性面

有关研究认为．当桩与土变形相对小时，桩表面上的负摩擦力即可发挥出来．应在所有设计中（首先是对于使用状况）予以考虑。文中提出的弹塑性精确解可对下拉力和中住面的位还进行估算。研究指出．传统的刚塑性解可能对下拉力高估达５０％，并对中性面的深度估计过大。

高层建筑着火层中性面变化规律数值模拟研究

为探究不同防排烟模式对走廊中性面的影响,采用FDS模拟长廊型高层建筑。设置有无机械排烟、不同机械排烟量和不同挡烟垂壁组合的9组工况,分析比较各工况下烟气的中性面高度、温度分布和CO_2浓度分布。研究结果表明:走廊中增设机械排烟可以将中性面位置提高约0.25 m;在正压送风加机械排烟条件下,自然排烟可以提高中性面0.2 m;在自然排烟条件下,改变机械排烟量对中性面影响很小;在走廊中部排烟口EP1右侧增设挡烟垂壁时,可以将中性面位置提高0.3m,并达到烟气抑制临界条件,保证前室无烟状态,给人员安全疏散提供条件。

热释放率对单室开口中性面影响程度的数值模拟

单室火灾的研究一直是建筑火灾研究的重点,文章运用火灾模拟软件FDS对ISO9705标准房间火灾进行了模拟研究.讨论了火源为不同液体反应物时,不同燃料的燃烧表面积与单位面积热释放率的关系,结果表明FDS模拟单位面积的热释放率受网格粗细的影响并随燃烧表面积的增加而逐渐趋于稳定;将开口处温度、速度曲线和Steckler的实验结果进行比较分析,表明模拟结果曲线与实验结果曲线符合较好;改变热释放率的大小,分析开口处的流动特点,通过对理论计算结果与模拟结果进行分析表明,开口处中性面高度随火源热释放率的增加而逐渐降低.

基于IGES的铝合金车体结构中性面抽取的研究

在铝合金车体结构有限元建模过程中,往往通过车体的三维设计图转换成有限元模型。在有限元模型中,需要对车体的壳体结构进行大量的抽取中性面处理,这种处理往往采用交互式操作,工作量大且易出错。本文以MATLAB为平台,研究了基于IGES文件的壳体结构批量抽取中性面问题,可对车体的壳体结构实现自动抽取中性面,提高了有限元建模的效率。

烟气渗入竖井的压力中性面与开口质量流率计算

介绍无烟气持续渗入竖井和有烟气持续渗入竖井的中性面与质量流率计算模型,研究火灾时竖井的烟囱效应。根据质量平衡与热量平衡推导竖井开口质量流率与竖井内部压力中性面位置的计算方法,并进行简化。选取横截面内部尺寸为4 m×4 m、高度为304 m、顶部与底部开口的面积4 m2的竖井,设定火灾烟气从50 m高处连续渗入到竖井内部空间,渗入烟气的初始温度为177℃,烟气渗入的质量流率为10、20、30 kg/s,对比分析理论计算结果与FDS模拟结果。研究发现,KLOTE模型获得的压力中性面位置明显高于数值模拟结果,且该偏差会随着烟气渗入质量流率的增大而增大。提出的简化计算方法与数值模拟结果的差异较小,具有可靠性与高效性。

基于中性面巷道围岩控制技术研究

针对钱家营矿2021E工作面回风巷变形大、原有支护失效的情况,提出基于中性面的“锚杆(索)+锚网+钢筋网”支护体系。通过分析确定围岩中性面位置及范围变化特征,然后建立围岩分区模型,确定流动区半径为6.08 m,塑性软化区半径为8.31 m,塑性硬化区半径为9.27 m。进一步模拟分析确定无支护、原始支护和优化支护下围岩中性面的分布位置,利用理论分析和工业试验分析对比,确定优化支护方案比原始支护在顶底板移近量和两帮变形量控制上的效能分别提高约88.30%和43.78%,确定优化支护方案能够较好地控制变形。