基于全过程模拟的Ⅲ级围岩隧道爆破优化研究

在实际隧道开挖工程中,由于地质条件复杂、爆破参数不合理等因素,使得隧道光面爆破效果较差,超欠挖现象较为严重,轮廓平整度较差。以某花岗岩隧道Ⅲ级围岩段为工程依托,采用四因素四水平正交试验制定了隧道Ⅲ级围岩段爆破方案,并基于全过程模拟的方法对该隧道进行了爆破优化数值模拟,得到了适用于现场的优化方案,将原爆破方案与优化方案与现场测试结果进行了对比,结果表明模拟结果与现场测试结果基本一致,验证了优化方案的可靠性。

冲压成形全过程模拟与回弹补偿研究

回弹是板料成形中不可避免的现象,有效地减少回弹是加工合格制件的保证。鉴于板料多工序回弹模拟精度不高的现状,使用了一种基于全过程模拟原理的回弹模拟与补偿方法。成形性验证、回弹模拟和型面补偿是其主要内容。在某车门外板每道工序中,采用显式-隐式顺序求解的方法,进行了弹性模拟和型面补偿,以便消除回弹误差的累积。

超大深基坑BIM施工全过程模拟与分析研究

采用BIM技术对上海SOHO天山广场超大深基坑工程进行设计施工全过程模拟与分析。通过运用BIM技术中的Revit建立深基坑支护结构三维模型,生成漫游动画,对具体施工部位与管理作出预测与指导,结合Navisworks做出施工过程模拟动画,全方位清晰体现地下工程的虚拟施工过程,从而发现模拟施工中可能出现的各种问题并做出相应的预防控制措施。

灾害性崩滑地质过程的全过程模拟

本文将地质学研究与现代材料科学、数学─力学、计算机数值模拟技术紧密结合，提出了崩滑、泥石流等灾害性地质过程全过程模拟的学术思想体系，建立了与之配套的全过程模拟数学─力学原理。最后，以四川溪口灾难性滑坡─泥石流事件为典型实例，阐述了全过程模拟的具体应用。这一体系的建立对灾害性地质事件机理分析、成灾预测及防灾对策分析具有理论及现实意义。

高坝岩石工程中全过程模拟与广角度分析的数值方法

众所周知,岩石工程是在岩体开挖和加固后而建立的具有某种专门用途的建筑工程。由于施工过程中岩体和结构以及外来作用因素是逐步变化的,而各类介质的非线性行为又依赖于加载路径,因此本文在应力分析时采用跟随加载路径逐步仿真的全过程分析方法,以反映实际施工中各阶段的应力的变化和得到接近真实的最终解。对于岩石工程的稳定性分析这一重大问题,基于应力成果进行的传统刚体极限平衡的分析是不全面的。本文提出基于应力、变形和干扰能量三类成果进行稳定分析的静力法、超变形法和干扰能量法,以及由此组成的广角度分析稳定判据的方法,可以更全面地对考察岩体的稳定性作出更符合实际的评判。文中以二滩工程实例的部分成果说明本文提出方法的必要性和合理性。

基于FK-FE混合方法的位错点源作用下全过程结构地震反应模拟

基于区域缩减思想,集整基于精确动力刚度矩阵的频率波数域(FK)半解析方法和有限元(FE)数值方法各自优势(FK精确高效模拟一维波速结构地震波传播;FEM具有丰富单元和本构类型,可精细模拟工程结构地震反应),提出了一种从震源到工程结构全过程地震反应模拟的FK-FE混合方法。并将FK代码作为插件二次开发到大型商业有限元软件ABAQUS中,实现了ABAQUS平台下从震源到工程结构的全过程宽频地震反应物理模拟。验证了FK-FE混合方法正确性,进而将其应用于位错点源作用下美国SAC机构设计的9层Benchmark抗弯钢框架结构全过程0 Hz~15 Hz宽频地震反应模拟,重点探讨了地壳层波速结构和近地表场地条件对框架结构地震反应的影响。研究表明:地壳层速度结构和场地类别对该结构的地震反应均有显著影响,地壳层速度结构3(较硬)相比速度结构1(较软),结构最大位移和层间位移角分别减小了22.7%和62.0%;Ⅱ类场地相较于Ⅳ类场地,结构最大位移和层间位移角分别减小了22.3%和44.7%。

框架结构抽柱托换施工全过程数值模拟

为了实现新旧结构体系的转换,需要采用抽柱托换技术。文章采用施加温度荷载模拟千斤顶加卸载工况,利用Midas Gen建立抽柱托换施工过程分析模型,对框架结构抽柱托换的施工全过程抽柱托换区域内相关构件的内力、变形的变化规律进行了分析。结果表明,采用该方法建立的抽柱托换施工过程分析模型能够较好地反映抽柱托换施工过程中结构构件受力状态的变化规律,各层千斤顶加卸载工况对结构构件受力的影响较大,在抽柱托换过程中应重点关注,并采取相应的监控措施。

葵花三撑杆型弦支网壳大开口体育场罩篷结构形态优化设计及张拉-受荷全过程模拟

提出一种新型葵花三撑杆型大开口弦支网壳的结构形式,可用于大跨度体育场环形罩篷结构.不同于传统弦支网壳,下弦节点处设有交汇的三根撑杆,可减少环索和斜索用量,便于张拉施工,且改善了整体结构的稳定性;还有别于拓扑相同的葵花三撑杆型索穹顶结构,上弦采用杆系替代昂贵的索系,使造价经济,且便于铺设刚性屋面.考虑不同的施工成型方法,探讨了主次结构型(先张主结构、后装次结构)和整体结构型两种结构形态.根据节点平衡方程,分别推导给出了两种结构形态的弦支网壳初始态索杆内力一般性计算公式,分析研究了多个参数对预张力分布的影响规律.文中还基于两类改进遗传算法对200m跨度的大开口体育场罩篷弦支网壳结构进行了优化设计,分析结果表明这种结构形式具有良好的技术经济指标.最后对张拉施工和逐步加载至整体失稳的全过程进行了模拟分析,提出改善结构施工过程及服役阶段承载安全性的建议.

广州新客站主站房逆作法施工及预应力混凝土张拉全过程模拟分析

广州新客站主站房结构体系复杂,下部为铁路桥梁结构,中间为大跨度预应力混凝土框架结构,屋顶为大跨度预应力钢结构屋盖。为满足工期要求,采用逆作法施工方案,即先施工屋顶钢结构,然后再施工下部轨道梁、落客平台及高架层结构,此方案最终为钢结构安装、V构梁和21 m高架候车层等重要节点工程节约工期45～60 d。为了考察逆作法施工和后期预应力混凝土张拉对屋顶预应力钢结构的影响,建立整体模型,按照实际逆作法施工顺序进行了施工模拟计算,并与一次加载模型结果进行对比,为屋顶预应力钢结构拉索张拉方案的制定提供了可靠理论依据,为工程顺利施工提供参考。

大跨桥梁台风风场全过程动态数值模拟

从风速和风向两个角度对台风经过桥梁区域全过程的三维风场进行动态模拟。基于Batts模型、台风衰减模型及风剖面规律对时变平均风速进行模拟,采用进化谱理念改进谐波合成法对脉动风速进行模拟,构建台风风速动态模拟方法。依据桥梁节点与衰减风场的位置关系,动态确定桥梁各节点任意时刻时变风向,构建大跨桥梁台风风向全过程动态模拟方法。以一座典型斜拉桥为例,研究了大跨桥梁台风风场全过程模拟方法的适用性。结果表明:建立的模拟方法可考虑台风非平稳、强度衰减和风向时变,适用于大跨桥梁台风风场模拟;台风经过桥梁时段,各节点上的风力方向经历了可达180°的显著的变化,各节点风向不同,且均具有时变性;桥梁整体所受风向经历了由集中于主梁一侧到使桥梁转动的环流风向再到集中于主梁另一侧的连续变化。

色谱经济分析法全过程置换与模拟

色谱经济分析法是统计学借鉴化学色谱分析法的一种原创性分析方法,为大数据时代背景下数据分析提供了一个新的技术平台。色谱经济分析法能够突破现有统计学的技术与方法瓶颈,其特性可以满足大数据对统计学的诉求。文章在阐述大数据、统计学与色谱经济分析法的逻辑关系下,重点以消费者的消费储蓄倾向为例,对色谱经济分析法的平衡理论、塔板理论、速率理论、分离度、信号检测和定性定量分析进行置换与模拟,以期演示色谱经济分析法的全过程,为最终凝练适用于大数据分析的色谱经济分析法理论体系奠定基础。

既有建筑托梁拔柱改造全过程施工模拟分析

既有建筑加固改造分析容易忽略建筑物已经建成这一特点。为了研究既有建筑托梁拔柱加固改造工程的分析方法,分别按照新建建筑与既有建筑对某14层钢筋混凝土框架加固改造工程进行了施工模拟分析。通过对比结构常用的施工模拟方法(一次加载、施工模拟一、施工模拟三)与全过程施工模拟的差异,探讨了现行托梁拔柱设计方法的不足,基于结构建造和后续改造相结合,提出了既有建筑托梁拔柱的全过程施工模拟设计方法,并通过与施工模拟三计算结果对比验证了该方法的必要性。最后,进一步对比分析了采用增大截面法加固转换柱时,按照联合截面和整体截面进行计算的异同点,建议应按联合截面法进行计算,以考虑新旧截面的应变滞后效应。

第26届大运会篮球馆弦支穹顶屋盖施工全过程模拟分析

深圳坪山体育馆屋顶采用新颖的弦支穹顶结构体系。弦支穹顶是一种刚柔杂交的预应力钢结构体系,实际工程应用较少,施工经验不足,因此针对此结构施工全过程的计算模拟分析显得十分重要。结合工程特点,充分考虑施工实际条件,选定施工方案和施工张拉顺序,对预应力张拉整体结构施工全过程进行有限元模拟计算,分析了预应力张拉过程中结构的变形、内力变化规律,确保了张拉施工过程中结构的安全。

合肥美术馆大跨度异形钢桁架施工模拟研究

合肥美术馆北侧门厅钢结构为四根钢桁架及桁架间连接钢梁组成的四管桁架结构,为保障结构施工的施工安全和安装精度,采用MIDAS Gen 2021有限元软件对桁架结构吊装和临时支撑拆除全施工过程进行模拟分析,结果表明:施工过程中,竖向位移和应力最大点位置均相同,均为HJ1、HJ2下弦杆跨中位置,其中最大竖向变形为14.82 mm,小于《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中控制挠度的1/400,最大应力为37.5 MPa,小于结构所使用钢材的屈服强度,结构施工阶段应力应变均满足要求,施工方案满足要求。

多功能综合性全过程CW模拟系统简介

CW系统是交通部天津水运工程科学研究所最近研制成的一个多功能综合性的全过程模拟系统,它能模拟海岸河口处在复杂的海岸动力作用下的泥沙运动和海底演变。目前,这个系统已包含以下几个内容: 1.风浪予报; 2.波浪折射和浅水区波高计算; 3.潮波传播和潮流复演; 4.风吹流模拟;

昆明市某软土深基坑开挖支护过程三维数值模拟

结合工程实例,根据工程特点和桩基支护特点,用MSC.Marc有限元软件对昆明某软土深基坑开挖与支护过程进行全过程三维数值模拟。得到基坑开挖全过程中的应力与变形的变化规律,同时得到在基坑开挖时的最不利位置,为基坑支护和基坑监测提供可参考依据。

大型复杂薄壁壳体多道次旋压过程中的壁厚变化

基于ABAQUS/Explicit和Standard建立的包含回弹与退火的大型复杂薄壁壳体多道次旋压全过程模拟模型,分析了该过程中壁厚的分布与变化及工艺参数对壁厚的影响规律。结果表明,壁厚减薄经历了剪切减薄和拉薄两个阶段,壁厚剧烈减薄部位位于旋轮后方的环带并向工件口部移动,而且其值逐渐减小;壁厚沿工件母线方向分布不均匀,沿周向分布较均匀;回弹对壁厚的分布影响不大。摩擦系数在一定范围内的增大,可以有效地抑制第一道次旋压过程中壁厚过度减薄的发生,使壁厚分布更均匀;而旋轮进给比对工件壁厚的影响与摩擦系数的作用相反。在后续道次旋压过程中,工件壁厚差随着摩擦系数的增大先减小后增大,随着旋轮进给比的增大逐渐减小。这些结果可为大型复杂薄壁壳体多道次旋压成形参数的确定和优化设计提供理论依据。

世界首个海洋天然气水合物固态流化开采大型物理模拟实验系统

天然气水合物(以下简称水合物)分别蕴藏于海洋和陆地永冻土带中,但前者的储量约为后者的100倍。海洋环境中的大部分脉状、块状水合物以及细粒沉积物中的水合物都属于非成岩天然气水合物,一般没有像常规油气藏和砂岩水合物储层那样稳定的圈闭构造。针对海洋非成岩水合物的物理特征、成藏特点,依据水合物固态流化开采法的工艺流程,建立了世界首个海洋天然气水合物固态流化开采实验室。该实验室定位于"全自动化的白领型实验室",实验系统共分为大样品快速制备及破碎、高效管输、高效分离、快速检测等模块单元。该实验室的主体功能包括:(1)高效破岩能力评级;(2)海洋天然气水合物层流化试采携岩能力评价;(3)水合物非平衡分解规律及流态动变规律评价;(4)不同机械开采速率条件下水合物安全输送;(5)井控安全规律模拟。该实验室的关键技术指标:工作压力12 MPa、水平管长度65 m、立管长度30 m、管径3英寸。该实验室能模拟1 200 m水深的全过程水合物固态流化开采工艺过程,是西南石油大学联合中国海洋石油总公司、宏华集团原始创新自主设计、自主研发的标志性实验室。

BIM技术在机电安装中的成本优化与应用

随着科技的飞速发展,建筑信息模型技术(BIM技术)在机电安装工程领域的应用已经取得了令人瞩目的成果,其影响力正在逐步扩大。BIM技术以其独特的三维显示、信息整合和决策支持等功能,在工程项目成本管理和控制方面展现出了卓越的表现。通过运用BIM技术,项目在设计阶段便可以对整个流程的成本进行模拟分析,从而实现了成本管理和控制的动态化。这不仅使得工程成本与工程量的关系更加明确,还大大提高了预测工程总成本的准确性,进而提升了成本控制的效果。除此之外,BIM技术还能有效协助项目团队识别潜在的设计错误和冲突,使得问题能够在早期阶段得到及时的纠正,避免了因后期设计更改而产生的额外成本。本文探讨了BIM技术在机电安装工程中的应用,特别是在成本控制方面的实际效果,为行业的实践活动提供了宝贵的实证参考和指导价值。

服役后T梁破坏性试验全过程仿真分析

为准确模拟服役后T梁的初始裂缝对T梁实际受力过程的影响,确定结构模拟参数及初始裂缝的模拟方法和模拟值,选取了同一跨径不同初始病害等级的两片进行了单梁的破坏性加载试验,详细记录了T梁的初始裂缝分布形态及加载破坏裂缝开展过程,通过建立Abaqus空间实体有限元模型,进行全过程仿真分析研究;研究表明,采用实体单元模拟混凝土,塑性损伤本构模型、Lubliner屈服准则与非关联的流动法则来描述混凝土的塑性性能,桁架单元模拟钢筋,理想弹塑性随动强化模型,Von-Mises来体现钢筋的塑性性能,并利用加载T梁的混凝土进行钻芯取样通过力学试验确定的实际结构参数对混凝土、钢筋本构模型进行修正后,模型能够准确地模拟T梁的破坏性试验全过程;混凝土采用Kent-Park模型构建压应力-应变关系、采用过镇海模型模拟受拉应力-应变关系,选取损伤参数-塑性损伤模型模拟混凝土裂缝扩展与试验T梁实测开裂规律基本吻合;通过预加载开裂的方式,确定初始裂缝,并以实测最大裂缝长度的7/6倍来作为初始裂缝的模拟值,能够较准确地模拟结构的初始损伤力学状态。