龙马溪组页岩数字岩心动态法弹性等效数值建模

数字岩心是计算岩石弹性性质的一类常用方法.龙马溪组页岩具有多矿物构成、复杂微结构和强非均质等特征,常规岩石物理的弹性等效解析建模局限性较大,目前流行的静态数值等效建模方法的精度有限.本文基于高分辨率的页岩数字岩心数据,采用多阈值分割方法将数字岩心分解为黏土、石英、孔隙、TOC、长石类、黄铁矿类等六种矿物类型;利用矿物组分等效模量法计算各类矿物的弹性模量;采用二元函数分水岭方法表征不同压力下的岩石孔隙变形和颗粒接触关系变化;通过取向分布函数(ODF)定量分析矿物颗粒展布造成的各向异性特征.最后基于Biot孔弹方程,采用不分裂卷积完全匹配层(CPML)旋转交错网格有限差分法模拟不同压力下弹性波在数字岩心中的传播.以未加压的数字岩心为参考模型,计算不同压力下弹性波走时的平均时间差,进而估算各压力点的数字岩心等效速度.与该岩心样品的超声实验测量速度比较,动态法数值计算结果略偏高,据此校正数值计算过程中表征岩石微结构及颗粒接触关系随压力变化的二元函数,有效改善动态法弹性等效数值建模精度.

缝隙结构电磁屏蔽特性数值仿真建模方法研究

以存在缝隙的机箱为例,对基于电磁场有限元法的缝隙仿真建模方法进行研究。阐述了缝隙电磁特性的有限元计算原理,并对单元形状引起误差的原因进行了理论分析;通过对网格划分方法研究,分析了缝隙建模中质量较差单元对求解精度的影响规律,获得了网格数量和求解精度、计算时间、计算规模之间的关系;引入转移阻抗概念,提出了基于转移阻抗的缝隙等效建模法。理论分析和仿真结果表明,该方法可在保证精度条件下大幅减少网格数量,有效缓解网格数量和计算时间、计算规模之间的矛盾。对于工程应用具有重要的指导意义。

改进的砂井地基等效建模法及工程优化

针对等效砂墙厚度过小导致有限元建模时网格划分困难这一技术难题,对砂井地基数值建模的简化计算方法展开研究,在陈立宏等效砂墙理论和赵维炳等效砂墙法的基础上,通过计算公式的二次推导,提出一种改进的调整砂墙厚度的等效建模法,较好地解决了上述技术问题,经多个计算点的验证,该方法具有可行性。同时,以河北省沿海高速公路某试验段为工程背景,采用等效建模法,借助大型岩土工程有限元软件Plaxis构建工程地质模型,综合地基土超孔压消散及工后沉降大小等方面的分析结果,对多种塑料排水板设计方案进行比选优化,结果表明,将数值模拟技术与工程优化相结合,利用数值计算结果评判工程设计方案的优劣,对于工程设计具有一定的理论指导意义和工程实用价值。

密排圆形胞元蜂窝面内等效弹性参数的模拟仿真

利用有限元数值模拟技术建立了密排圆形胞元蜂窝夹芯结构面内等效弹性参数的模拟模型,提出了一种求解该结构面内力学性能参数的分析方法,解决了密排圆形胞元蜂窝夹芯结构几何建模中存在无理数的问题,通过用验证的3D有限元模型和分析方法对不同几何结构尺寸和材质的蜂窝夹芯面内等效弹性参数的模拟研究,获得了密排圆形胞元蜂窝夹芯结构面内等效刚度和Poission比随蜂窝夹芯几何参数变化关系,并给出了等效参数的计算分析公式,为密排圆形胞元蜂窝夹芯复合材料结构理论研究奠定了基础。

弹性压力服装数值模拟研究进展

从建模方法、材料力学特性、本构模型、边界条件的确定4个方面,对近几年弹性压力服装动态压力数值模拟研究进行归纳和评述。指出运用连续体几何建模方法并利用有限元思想解决服装与人体动态压力问题是未来的发展趋势,几何单元类型的选择、材料参数的准确表征,以及人体关节运动机制是现阶段该技术方向主要存在的问题。在解决以上问题的基础上,预期未来将进一步探究温度场、应力场、流场等多物理场耦合、多场景下的弹性服装动态压力数值模拟。

船舶管路系统弹性支承在冲击作用下的位置优化设计

在强冲击作用下 ,船舶的管路系统会发生剧烈的振动 ,从而导致管路系统的破坏。本文拟采用不同边界条件的直梁模型 ,模拟管路系统 ,利用等效最优控制特性法建立系统的状态方程 ,进而得到直梁模型在多约束情况下的动态响应。经过对该模型冲击作用后在持续性周期荷载、随机荷载作用下的振动响应优化分析指出 ,合理布置弹性支承位置可以有效的避开共振区 ,改善弹性支承的减振效果。本文所得图表和结论对于管路系统弹性支承的位置设置提供了理论上的参考依据。