基于集总参数宏模型的微机械陀螺多域耦合分析

对微机械陀螺中静电、结构、空气阻尼等物理域进行有效分离,在分别对各域进行数值模拟的基础上提取相应的物理参数,建立集总参数模型。在考虑边缘效应的情况下,提取了微结构电容与位移的解析表达式;根据热-流体类似方法,提取了阻尼孔结构的阻尼系数和压膜刚度;根据结构动力学理论,由模态分析提取结构的有效刚度和有效质量。将这些物理参数综合在系统仿真器中与外围电路共同进行仿真,准确地评估不同条件下微机械陀螺的行为特性。

核级石墨PFC^(2D)模型的宏细观参数分析

颗粒流软件PFC能够很好地处理非连续介质力学的问题,模拟核级石墨的损伤和断裂过程具有独特的优势。在采用PFC^(2D)模拟核级石墨时,为了增加模拟的便捷性,实现了PFC^(2D)细观参数的快速标定。本文首先设计了四因素四水平的正交试验,分析了核级石墨的宏观参数与PFC^(2D)的细观参数关系;然后基于建立的核级石墨宏细观参数的关系,采用PFC^(2D)模拟石墨IG11的三点弯曲试验,并从位移场变形、荷载-位移曲线和断裂参数三个方面验证其宏细观参数关系的正确性。结果表明,弹性模量E随平节理模量E_(c)的增加线性增加;抗拉强度σ_(t)随平节理抗拉强度σ_(b)的增加线性增加;泊松比ν随平节理刚度比k_(n)/k_(s)的增加先增大后减小;数值模拟的位移场变化和荷载-裂缝口张开位移P-CMOD曲线与试验结果较吻合,此外,断裂参数的最大误差不超过3.57%。

基于离散元的复合岩体结构面宏细观参数响应特征

在基于离散元的复合岩体结构面数值模拟中,细观参数校核是重中之重,而探讨宏细观参数之间的响应特征可为细观参数校核提供重要依据。分别利用粘结强度清除法和Smooth-joint模型建立复合平直结构面数值模型,深入分析了两种不同方法所建立的结构面宏细观参数响应关系。研究结果表明:在基于粘结强度清除法的平直结构面模型中,峰值强度与细观颗粒摩擦系数值呈正相关;应用Smooth-joint模型模拟结构面时,细观基本摩擦系数(sj_fric)与结构面宏观基本摩擦角呈正相关且约等于其反正切值;细观法向刚度(sj_kn)和细观切向刚度(sj_ks)分别与结构面宏观的法向刚度和切向刚度呈正相关。最后结合拟合与试错法给出了新的参数校核模型,该模型具有准确和效率高的优点,可为结构面细观参数快速、高精度校核提供重要参考。

黏性土宏细观参数相关性研究

运用颗粒流程序中的bond原理结合Mohr-Coulomb破坏准则对黏性土双轴试验进行了数值模拟,探讨了黏性土宏观强度指标与其对应的细观参数之间的关系。分析结果表明,黏性土内摩擦角与颗粒摩擦角呈线性关系,黏性土黏聚力-颗粒接触强度两者拟合曲线的斜率与颗粒间摩擦系数呈幂函数关系,且两者的相关性都很好。通过该宏细观关系,得出上海第②层褐黄色粉质黏土细观参数,对其进行了双轴试验的颗粒流模拟,计算得到的应力应变曲线与实测结果一致。研究成果对于黏性土细观参数的取值及颗粒流模拟具有指导意义。

无黏结材料颗粒流模型的宏细观参数关系研究

基于颗粒流(PFC2D/3D)模型的细观离散元方法是近些年来兴起的一种新的岩土数值计算方法,在岩土工程非连续介质领域中发挥着重要作用,但由于该类模型宏细观参数关系的复杂性,使其在实际工程应用中受到限制。在前人研究的基础上,以无黏结颗粒材料为例,采用4因素3水平正交试验方法设计了9类试样,并各自在3种侧压下进行双轴试验,以探求细观参数不同组合对介质宏观特性的影响,从而避免了控制变量法固定某些参数的局限,更加科学地分析了细观参量对宏观特性影响的敏感程度,并据此提出该类材料宏细观参数匹配的调整原则。最后利用人工神经网络实现了该类材料宏细观参数之间的互演计算,以供PFC模型在实际岩土工程计算时参考。

非饱和土三维离散元计算中宏-细观参数关系探究

提出了一种建立非饱和土体宏-细观参数之间关系的方法,来建立在不同孔隙比和含水率等初始条件下非饱和土在不同应力路径下的离散元计算模型;通过编制离散元程序,基于接触粘结模型,对现有的PFC3D(Particle Flow Code in three dimensions)离散元程序进行改进,从而对在不同颗粒间粘结强度下的离散元试样进行一维固结的数值模拟试验来确定其结构屈服应力,并以结构屈服应力为桥梁建立颗粒间粘结强度随含水率变化的函数关系,最后建立能够反映真实非饱和土试样颗粒级配和在不同含水量下的离散元数值模型,为通过PFC3D等三维离散元软件研究非饱和土的基本力学特性提供思路.

高炉矿渣粉煤灰混合料的宏细观力学参数相关性分析

在三维颗粒流离散元理论及已有试验数据的基础上,通过设置大量不同的数值样本,利用PFC3D对高炉矿渣粉煤灰混合料的室内大型直剪试验进行数值仿真。基于此,对混合料的宏细观力学参数进行相关性分析,进而标定混合料的细观参数。结果表明：颗粒摩擦系数影响较小但不宜忽略,对粘聚力影响较大的范围一般介于0.3~1.5之间;刚度比与强度比对混合料的宏观力学响应会产生较大影响,分析认为宜将刚度比控制在0.4~2范围内,而强度比宜为0.4~4之间比较有效。半径因子对剪应力峰值及初始弹性模量所产生的影响具有同步性,并且随着半径因子的增大而增大,而强度参数中的内摩擦角与粘聚力随半径因子的增大呈相反趋势变化。最后,将数值模拟结果与室内试验进行对比分析,标定了混合料的细观参数,分析表明,数值计算的结果与室内试验结果基本吻合。

考虑滚动阻抗的线性接触模型离散元宏细观参数敏感性研究

为克服无黏性土的离散元研究中未考虑颗粒间抗转动作用的缺陷,基于抗转动线性接触模型开展一系列排水固结三轴压缩模拟试验,结合随机森林算法详细探讨抗转动线性接触模型中各细观参数(有效模量、刚度比、摩擦系数、抗转动系数)与试样的宏观参数(初始弹性模量、泊松比、峰值强度)间的关系。结果表明:颗粒有效模量的提高会使试样的初始弹性模量提高而泊松比提高,权重值分别为0.69514和0.20157;刚度比的增加会使试样的初始弹性模量降低而泊松比提高,权重值分别为0.751和0.19364;抗转动系数与摩擦系数提高会显著提高试样的抗剪强度,权重值分别为0.56472和0.4275;抗转动系数对试样的剪胀性具有显著影响。

土-结构接触界面的宏细观参数敏感性分析

为了研究土-结构接触界面各种微观参数对宏观响应的影响,从土的细观结构出发,采用二维离散元法进行双轴剪切数值试验,对颗粒间摩擦因数、颗粒形状、孔隙比、法向应力以及刚度比等参数进行灵敏度分析,得出各种微观参数对宏观响应的影响,建立接触界面颗粒材料微宏观参数的跨尺度关联,揭示接触界面处的颗粒材料力学行为的细观机理.结果表明:摩擦因数、孔隙比、颗粒形状和法向应力对接触界面的峰值强度影响较大,刚度比对接触界面的峰值强度影响较小;摩擦因数、法向应力和刚度比对弹性模量影响显著,其中摩擦因数与内摩擦角近似成正比,且对土体的抗剪强度和剪胀性影响较大.组合圆弧颗粒比圆形颗粒更接近真实砂粒形状,模拟效果更好;其临界强度和临界孔隙比不受初始孔隙比的影响,且组合圆弧颗粒体的抗剪强度受法向应力影响,法向应力越大,颗粒体抗剪强度越大.研究结果为接触界面的材料优化、改性等提供理论参考.

利用迭代思想标定砂土三轴试验宏-细观参数

为提高离散元中三轴试验宏-细观参数标定工作效率,提出一种新的方法——迭代标定法.利用fish语言编写程序在PFC^(3D)中实现了三轴试验的数值模拟.基于接触黏结模型对砂土三轴试验进行模拟,验证了迭代标定法的有效性.结果表明:颗粒刚度大小和颗粒刚度比都会影响偏应力的大小;颗粒法向刚度会影响初始杨氏模量;细观摩擦系数对偏应力的影响程度取决于模型围压的大小;黏结强度对接触黏结模型的应力应变曲线形态影响较小,但对平行黏结模型的应力应变曲线形态有较大影响.迭代标定法可以有效标定宏-细观参数,减少"试参数"过程.

基于中心组合设计的颗粒流平直节理模型宏−细观参数相关性研究

基于控制变量法,研究细观参数对宏观力学参数的影响规律,确定细观参数取值范围;采用适合多因素、多水平的中心组合设计方法及多元回归分析,建立岩石类材料PFC^(2D)平直节理模型的宏−细观参数关系式,并计算得到不同岩石PFC^(2D)细观参数;采用计算得到的细观参数通过PFC^(2D)模拟分析单、双轴压缩下完整岩石试件的应力−应变曲线和单轴压缩下含多裂纹的岩石试件断裂轨迹,并通过开展相应的试验进行验证。研究结果表明:应力−应变曲线和断裂轨迹模拟分析结果与试验结果较吻合,从而验证了基于中心组合设计法建立的PFC^(2D)宏−细观参数关系式的合理性和有效性。该中心组合设计方法可推广应用于PFC^(2D)其他模型和其他脆性材料的细观参数确定,为定量分析多裂纹多场耦合断裂的细观机理提供依据。

线性电路参数化宏模型自动化建模方法研究

提出一种线性电路参数化宏模型自动化建模方法。传统的参数化宏建模采用重心插值实现,将非参数化极点-留数宏模型拓展成参数化宏模型;但是需要人工凭经验确定插值节点,效率低下,建模代价大。针对这一问题,通过引入插值步长迭代平分缩小的策略,在满足一定建模精度的情况下,实现自动确定参数化宏模型插值节点,提高了建模效率。最后,通过微带低通滤波器实例验证了所提方法的有效性。

带参数的宏替换在测发控系统软件中的应用

介绍了带参数宏替换在重复过程调用方面的作用以及它与函数的区别 ,详述了它在航天某型号地面测发控系统软件中的应用 ,最后着重分析了它对增强测发控系统软件总检查程序的可靠性方面的意义。

基于PFC的岩土体模拟试样宏细观参数对应关系研究

针对PFC数值模拟结果与室内试验结果相互耦合过程中微观参数选取的盲目性问题,提出一种基于正交设计和灰关联分析的方法,选取PFC微观参数为自变量,弹性模量、泊松比、单轴抗压强度为因变量,进行单轴压缩试验,通过宏细观参数之间的关联序,得出模拟试样宏观物理量的控制性影响因素。再对控制性因素进行单因素分析和拟合,获取明确的函数关系,以此指导PFC数值试验中的参数选取,达到减少“试错”工作量的目的。

基于PFC的岩石节理模型宏细观参数相关性研究

以光滑节理模型为基本模型,以剪切试验作为宏观和细观参数测试方法,通过七因素三水平的正交试验设计,通过方差分析研究了细观参数对宏观参数的影响。结果表明粘聚力C主要由光滑节理摩擦系数控制,剪切模量Es主要受到光滑节理切向刚度的影响,光滑节理摩擦系数是内摩擦角φ的显著性影响因素;并根据方差分析结果,拟合了光滑节理模型宏细观参数的回归公式,为细观参数的标定提供了依据。

黏性土宏-细观参数关系的PFC2D模拟研究

选取合理的细观参数是开展PFC2D数值模拟的前提条件,因此开展黏性土宏观-细观参数关系研究具有重要意义。本文利用数值双轴试验模拟室内平面应力应变试验研究黏性土抗剪强度指标c和ψ与细观参数颗粒摩擦系数μ、颗粒切向接触强度τ_c 、颗粒接触强度比n_b/s_b等定性、定量关系。研究结果表明:采用数值双轴试验研究黏性土宏-细观参数关系是可行的;黏性土内摩擦角主要取决于颗粒摩擦系数,颗粒切向黏结强度和颗粒接触强度比是影响黏性土粘聚力的最主要因素。

基于PFC2d的平行粘结模型宏-细观参数标定研究

基于PFC2d离散元软件中的平行黏结模型,选取emod、krat、pb_emod、pb_krat、pb_ten、pb_coh、pb_fa和fric 8个细观参数和弹性模量、泊松比、内摩擦角和粘聚力4个宏观参数,建立考虑了原状土、取土和制作土样不同储存条件的单轴压缩试验和双轴压缩试验进行数值模拟,得到结论:确定了以“p-q”法和“σ_(1)-σ_(3)”法计算得到的抗剪强度参数取平均即为最终抗剪强度参数;选取N=16的设计矩阵开展PB设计试验,得到弹性模量的显著因素为pb_emod、emod和pb_krat,泊松比为pb_krat、krat和pb_emod,粘聚力为pb_ten和pb_coh,内摩擦角为fric和pb_fa;确定了细观参数的标定流程并采用该流程对龙泉山围岩进行参数标定,基于应力应变曲线、横向-轴向应变曲线计算了宏观参数,验证了参数标定流程的可行性,可为准确、高效地进行参数标定提供参考。

刀具加工中的宏与参数编程

将宏与参数编程概念引入刀具加工工艺，使程序变得简洁明了，可减轻编程人员数值计算和数据处理的工作量，给形状复杂、精度要求高、制造难度大的刀具加工提供很大方便。

浅谈宏程序参数梯形螺纹加工中的应用

随着数控技术的发展,越来越多普通车床被数控车床所代替,数控车床加工零件的优势也越来越被体现。梯形螺 纹作为传统的传动零件,其在数控车床上的加工一直以来都是数控人了解和解决的问题。虽然数控机床给用户提供了如 G32、 G92、G76 等加工指令,但这也仅仅局限于加工螺距较小的梯形螺纹。当遇到大螺纹的时候,以上指令就无法完成梯形螺纹的 加工。本文将通过宏参数的运用,从实际加工中完成高效、高质量的加工。

边坡软弱夹层宏-细观参数率定关系研究

目前对边坡软弱夹层的研究多为宏观尺度上的工作,而在细观机理及参数演化方面少有涉及或缺乏定量化认识。为此基于均匀设计的思想,利用颗粒流软件PFC,通过平行黏结条件下的初步模拟、优化模拟,分自然休止角、无侧限抗压强度、直剪试验三种模式,对边坡软弱夹层的宏细观参数率定关系进行了研究,并依据模拟中出现的演化现象,划分破坏模式,进而得到细观参数率定建议。结果表明,自然休止角与细观参数摩擦系数关系密切,宏观参数弹性模量主要受控于孔隙率和平行黏结切向刚度,无侧限抗压强度主要受控于孔隙率和平行半径乘子,黏聚力主要受控于平行半径乘子、平行黏结切向刚度和平行黏结刚度比,摩擦角主要受控于颗粒本身的刚度比。所得结果可以为类似的数值仿真和相似研究项目的开展提供参考。