等效体积单元(RVE)在砌体有限元分析中的应用

本文回顾了砌体有限元分析中的常用单元模型;提出了等效体积单元(RVE)的概念;详细分析了等效体积单元(RVE)的力学特性、破坏与失效模式;并应用等效体积单元(RVE)进行墙体的有限元分析.

考虑缺口和体积效应的轮盘等效体积概率寿命分析方法

航空发动机轮盘的疲劳破坏多伴有缺口效应和体积效应。为了研究缺口效应和体积效应对疲劳寿命的影响,采用修正Walker模型考虑平均应力的影响,建立能统一描述各应力水平下疲劳寿命分布的三参数Weibull模型,在"等概率寿命、等损伤"的基本思想下,将轮盘大应力区的危险体积转换为具有相同损伤的等效体积,进而利用Weibull最弱环理论可获得具有缺口效应和体积效应的轮盘危险部位在任意失效概率下的疲劳寿命。对两种不同厚度(4mm和6mm)的涡轮盘螺栓孔模拟试件进行概率寿命预估,并与试验结果及应力体方法预估结果进行对比。结果显示,本方法对两种模拟试件的概率寿命预估结果最大误差在30%左右,在中位、高可靠度时的最大预估误差为-23.2%,预估精度高于应力体方法。

等效流体体积模量稳定反演方法

基于等效流体体积模量的反射系数近似方程,并结合Connolly弹性阻抗思想,推导了基于等效流体体积模量的弹性阻抗方程,并对弹性阻抗方程进行了归一化处理。在反演等效流体体积模量过程中,发现待反演参数的系数之间存在系数相关性,严重影响了等效流体体积模量反演的稳定性。首先采用贝叶斯框架下的弹性阻抗反演方法,进而将孔隙度反演结果作为已知信息加入到等效流体体积模量反演方程中,使待反演参数系数矩阵满秩,结合弹性阻抗反演结果,实现了等效流体体积模量的稳定反演。该方法有效地去除了系数之间的相关性,并将待反演参数减少为3个,所需要的角度个数也由4个减少为3个,提高了等效流体体积模量反演的稳定性。模型实验结果与实际数据应用均验证了方法的有效性。

油液等效体积弹性模量βe的实验研究

针对目前液压系统油液综合体积弹性模量βe难以进行精确确定这一特点,采用对给定液压管路的压力脉动信号进行相关分析的方法,对液压系统油液综合体积弹性模量βe进行实验研究并找出了βe值随工作压力与油温的变化规律。

电子云等效体积的含义和计算方法

在电磁感应对原子中电子能量的影响研究方面,已利用电子云导体模型揭示了电磁波与电子云往返交换能量的一种行为。本文进一步说明电子云等效体积的物理含义,推导出等效体积的计算式。在此基础上,计算了氦原子中电子云的等效体积,计算结果与根据实测折射率得到的结果符合较好。这些工作表明了电子云等效体积概念的有效性,它反映了电子云在电磁感应作用下的物理特性。电子云等效体积概念有助于定量表征和比较不同电子云从电磁感应吸收能量的能力。

基于等效探测体积模型的自然伽马测井仪器响应分析

建立了自然伽马测井等效探测体积模型,采用自然伽马刻度井测井数据对模型进行了验证,表明该模型可以有效计算自然伽马测井的理论响应。计算了不同长度、直径晶体自然伽马测井仪器的响应特征,分析了仪器的纵向分辨率与NaI晶体直径、长度的关系。自然伽马测井的响应幅度与地层厚度之间呈现较好的二次函数关系,纵向分辨率随晶体长度变化而线性变化。

基于等效体积单元方法的空心坝工作特性有限元分析

红旗渠空心坝坝身可调节河道内过水,坝腹涵洞可运输渠水,该结构有效解决了当地水道立交的问题.由于空心坝结构特殊,对空心坝工作性态的研究分析非常少.本文对浆砌石等效体积单元(RVE)进行了单轴抗压、单轴抗拉以及纯剪有限元模拟,得到浆砌石等效体积单元的单轴抗压、单轴抗拉和纯剪应力-应变曲线,并得到相应极限强度值和对应的峰值应变值.同时基于均质化理论对红旗渠空心坝进行三维有限元模拟,计算了空心坝在正常运行工况、校核工况和地震工况下的工作特性.根据数值模拟结果可得,在地震工况下,典型截面第一主应力最大值为95.21kPa,最大变形值为0.325mm;在校核工况下,典型截面第三主应力最小值为-603.90kPa.红旗渠空心坝在3种工况下,其坝体结构满足强度安全要求,可为将来设计、施工同类型水工结构提供参考.

基于M积分的脆性材料微缺陷等效损伤面积/体积表征

随着脆性材料在工程中的广泛应用,对脆性材料中微缺陷进行统一的损伤水平标定,具有重要的科学研究和工程应用价值.本研究提出一种基于M积分的材料等效损伤面积/体积标定方法,以具有相同M积分值的圆孔面积或球孔体积来标定复杂微缺陷构型的损伤水平,从而实现不同类型微缺陷真实损伤水平的统一表征.首先,基于Lagrangian能量密度函数推导了M积分定义式,并简述了M积分的物理意义,基于域积分方法实现二维/三维M积分的数值计算.随后,提出了基于M积分的材料缺陷等效损伤面积/体积标定方法,以圆孔面积/球孔体积来标定复杂微缺陷材料系统的损伤水平.最后,针对单轴拉伸载荷作用下的二维/三维脆性体含不同缺陷构型,具体计算了椭圆孔、裂纹以及双裂纹、双孔洞、裂纹和孔洞干涉等复杂缺陷构型情况下的等效损伤面积/体积,并详细分析了缺陷之间的干涉效应及影响因素.本研究旨在基于M积分等效方法量化脆性材料中各类微缺陷造成的损伤程度,实现损伤等级标定,有益于工程材料及结构的损伤容限设计及完整性评估.

基于等效体积法的含缺陷海底管道完整性失效判据研究

海底管道的缺陷是威胁海底管道安全运行的重要因素。为了改善现有失效准则的局限性,更准确地研究管道损伤对X60海管的影响,建立有限元模型,并利用真实爆破压力对模型进行验证,分析70组含不同缺陷管道失效时云图中各应力区域的等效体积,总结出缺陷参数对管道失效模式的影响规律;并引入抗拉强度和垮塌载荷,得到一种基于等效体积法的含缺陷海底管道完整性失效判据,在该判据的基础上拟合出失效压力计算模型。研究表明:采用塑性垮塌失效模型是最适用于该管道的现有失效判定方法;缺陷的长度、深度对管道的失效模式影响较大;对比现有准则,基于等效体积法的失效判据可以定量描述含缺陷管道的失效条件;失效压力模型可用于X60管道失效压力的预测,进而验证了失效判据的适用性。

等效流体体积模量直接反演的流体识别方法

流体因子构建对储层流体识别具有重要意义。基于等效介质理论,将体积模量中体现流体效应的部分定义为等效流体体积模量。岩石物理分析表明,等效流体体积模量对于岩石孔隙内流体类型更加敏感,叠前地震反演可以有效获得等效流体体积模量。借助多孔弹性介质岩石物理模型,建立了Gassmann流体项与等效流体体积模量的直接关系,推导了基于等效流体体积模量的Zoeppritz方程的近似方程以及弹性阻抗方程,实现了基于弹性阻抗的等效流体体积模量直接反演。模型试算验证了方法的可行性,实际资料应用表明基于等效流体体积模量直接反演提高了流体识别准确度。

三角网格等效体积法计算河床冲淤

文章针对三角形网格模型,提出并证明了河床冲淤的三角网格等效体积算法,最后结合工程实例,对算法的计算结果进行了对比分析。

砌体等效体积单元的试验研究与应用

对砌体中的等效体积单元(Representative Volume Element,简称RVE)的适用性进行了分析,采用试验与数值模拟相结合的方法,通过砌体抗压及压剪试验,验证了RVE单元完整破坏准则用于砌体结构中的效果,解决了RVE单元适用性问题。

实验室标准传声器前腔体积的测量方法研究

实验室标准传声器的前腔体积（包括等效体积）是耦合腔互易校准声压灵敏度的主要不确定度分量。为了控制前腔体积与等效体积引入的不确定度分量，应用声学方法测量实验室标准传声器的前腔体积，分别利用有源耦合腔结合系列哑头空腔的方法和多个平面波耦合腔的方法对LSIP和LS2P传声器的前腔体积与等效体积之和进行测量。实验结果表明，有源耦合腔法和多个平面波耦合腔法均能有效测量实验室标准传声器的前腔体积，且测量结果具有较好的一致性。前腔体积的精确测量实现了实验室标准传声器声压灵敏度的高精度校准。

基于物模试验的桥墩承台等效阻水体积研究

该文针对使用MIKE21软件研究河道桥梁群阻水效应时存在的复杂桥墩概化处理问题,采用玻璃水槽物理模型试验方法,在河道特定流量下对墩柱+承台+群桩组合的复杂体型桥墩进行概化处理,寻找与该复杂体型等效阻水、规则简易的计算体型,供数模试验使用。解放大桥和闽江大桥桥墩承台等效阻水体积玻璃水槽物理模型试验结果表明,该方法融合物数模优点,能较精准体现原型桥墩复合体型阻水特性,提高数模演算精确度。

带开口磁环的周期永磁聚焦系统的2维模拟

由于目前常用的磁聚焦系统设计方法不能直接计算带有非轴对称开口磁环的磁系统,因此在行波管磁系统实验测试基础上,提出了双面带极靴的开口磁环体积等效概念:将开口磁环等效为相等体积磁性材料的2维轴对称磁环,两者都双面带极靴时轴上的磁场值相等。使用2维电磁计算软件FEMM计算了采用该等效模型后的周期磁聚焦系统的轴上磁场值,计算结果与带有开口磁环的实际系统测试值符合良好,两者相差仅3×10-3T。该2维等效模型能代替开口磁环进行计算。

医用压缩雾化器校准方法探讨

医用压缩雾化器是一种治疗呼吸道疾病的辅助医疗设备,被广泛应用于临床治疗和居民家庭。但目前未有相应国家标准和计量校准规范,生产企业只能参考其他类型的雾化器的相关标准或自定义技术指标进行生产和销售,导致计量特性存在明显差异。本文通过针对其主要技术特点,根据JJF 1071-2010《国家计量校准规范编写规则》,并结合客户和计量需求,编写了各参数校准方法,从而为国家计量校准规范出台提供参考。

基于GRACE资料研究南极冰盖消减对海平面的影响

利用5年的GRACE重力数据,计算了南极1°×1°等效水量时间序列,得到每个格网的趋势项,结果表明在西南极Amundsen区域有明显的负增长,超过-80 mm/a,南极半岛存在着负增长,东南极Enderby Land地区质量增长;计算得到2002年7月到2007年9月南极、东南极和西南极冰盖的等效体积变化分别为-78±37 km^3/a,-3±46 km^3/a和-75±50 km^3/a,对应海平面变化的贡献为0.21±0.1 mm/a,0.008±0.127 mm/a和0.2±0.14 mm/a.该结果与国际最新研究结果一致.同时发现冰后回弹是影响利用GRACE研究南极冰盖质量变化的关键因素.

泡沫沥青温拌技术在沥青路面SMA-13抗滑磨耗层中的应用研究

沥青路面SMA-13采用SBS改性沥青,结合实体工程采用的泡沫沥青温拌技术,对比研究泡沫沥青温拌SMA-13与传统SMA-13的性能。试验结果表明:泡沫沥青温拌SMA-13沥青混合料采用“体积等效”的设计理念,可以实现20℃以上的击实温度降低,经性能验证,泡沫沥青温拌SMA-13沥青混合料飞散性能有所提高,析漏试验结果有所增加,在合适的降温区间内泡沫沥青温拌SMA-13沥青混合料的车辙性能和水稳定性与传统SMA-13沥青混合料无明显差异。

基于OMA试验模态参数的砌体结构有限元建模及修正

依托重庆新红岩隧道工程，选典型2层砌体结构进行隧道施工爆破振动激励的OMA试验，采用等效体积单元法建立能准确反映砌体结构真实动力特性的有限元模型；探讨砌体用不同材料模型所得分析频率与实测频率误差及二者振型相关性；据OMA试验模态参数，基于砌体与混凝土材料参数的结构固有频率灵敏度分析，选择合适的修正参数进行有限元模型修正研究。结果表明，二层砌体结构前4阶固有频率位于9～25 Hz；较用各向同性模型而言，砌体采用各向异性模型时计算所得前4阶频率与实测频率值更接近，振型相关性更好；修正有限元模型中材料密度、弹性模量、剪切模量后频率与实测频率间误差明显减小，结构模型动力特性更符合实际，正交各向异性材料模型修正最准确。

有限元法在砌体结构分析中的应用

目的研究有限元法在空间砌体结构分析中应用的可行性,并提出模拟砌体带裂缝损伤状态的有限元建模及分析方法.方法进行砌体结构模型拟静力试验及脉动测试,并采用等效体积单元法对空间砌体结构模型进行有限元分析.在对有限元模型的优化更新研究中,以损伤状态下的识别刚度作为目标函数,根据结构位移、抗侧移刚度及外荷载三者的内在关系,通过调整弹性模量优化有限元模型来模拟砌体带裂缝工作状态,并对比拟静力试验及动态测试识别结果进行理论分析.结果利用所提出的有限元建模及分析方法很好地模拟了砌体结构完好及带裂缝损伤状态下的工作特性,有限元模型计算分析结果与实测值具有良好的一致性.结论采用等效体积单元(RVE)可以准确模拟空间砌体结构的材料特性.利用动态测试数据结合反演理论进行结构模型的优化更新方法可有效模拟砌体结构的带裂缝工作状态,并有效地考虑砌体材料的离散性问题.