锚杆支护下两向不等压深埋隧洞受力与变形弹性分析

为了给引水隧洞隧址选择和支护参数设计提供理论参考,采用均匀化方法,基于复变函数理论,推导了非均匀应力场下锚杆支护时深埋圆形隧洞的应力及位移弹性解析解,并给出了洞周切向应力及径向位移随围岩弹性模量、侧压力系数、锚杆长度、半径和环向间距等参数的变化规律。通过算例分析,得出以下结论:随着围岩弹性模量的增大,隧洞洞周各点的切向应力和径向位移均减小,且对围岩弹性模量在[5,10]区间最敏感;侧压力系数在[0,1]区间时,洞周最大切向应力和径向位移随其增大而减小;在[1,2]区间则相反,并对侧压力系数在[1,2]区间更敏感;随着锚杆长度的增大,洞周的切向应力和径向位移逐渐减小;随着锚杆半径增大,洞周的切向应力逐渐增大,径向位移逐渐减小;而随着锚杆环向间距的增大,洞周应力和位移的变化趋势与锚杆半径的规律相反。

基于POD和代理模型的静气动弹性分析方法

静气动弹性问题考虑弹性结构与定常气动力间的相互耦合作用,对飞行器的性能和安全具有显著的影响.在现代飞行器设计阶段,计算流体力学(CFD)/计算结构力学(CSD)直接耦合方法是精确考察静气动弹性影响的重要手段.然而,基于CFD技术的气动力仿真手段在耦合过程中计算量大且耗时长,难以满足设计阶段的需求.因此,为了兼顾计算精度与效率,文章采用本征正交分解(POD)和Kriging代理模型相结合的模型降阶方法,替代CFD求解过程并耦合有限元分析(FEA)方法,建立了高效、准确的静气动弹性分析框架.相较于传统的以模态法为主的静气动弹性分析方法,该方法能够解决更为复杂的静气动弹性问题以及提供静气动弹性变形过程中的气动分布载荷.针对典型三维跨声速HIRENASD机翼模型开展的马赫数、迎角变化的算例验证表明:由建立的静气动弹性分析方法与CFD/CSD直接耦合方法计算得到机翼翼梢处的静变形量间的相对误差在5%以内;同时该方法预测静平衡位置处的气动分布载荷的误差在5%以内,静气动弹性分析的计算效率至少提升了6倍.

功能梯度材料热弹性分析的高阶格点型有限体积法

为提高功能梯度材料(FGMs)热弹性分析的准确性,本文发展了一种二维高阶格点型有限体积法(CV-FVM)。该方法采用八节点四边形单元(Q8)和六节点三角形单元(T6)离散控制方程,并利用交错网格技术,将材料属性定义于单元中心,将待求解的未知变量定义于单元节点。应用该方法求解FGMs的热传导、应力和热应力问题,结果与文献中的解析值吻合良好,验证了其正确性。在计算存在大温度梯度的FGMs热传导问题时,高阶CV-FVM能够有效避免数值振荡;在进行复杂FGMs热弹性分析时,高阶CV-FVM能够有效避免数值不连续问题;同时,在相同的网格数下,采用Q8单元的高阶CV-FVM比低阶CV-FVM和采用T6单元的高阶CV-FVM计算精度要高。

基于EKC和弹性分析法的安徽省水环境与经济增长研究

依据安徽省2003~2019年水环境演变与经济发展的相关数据,以环境库兹涅茨曲线(EKC)为理论基础,系统地研究了安徽省水环境演变与经济增长之间的关系,并结合弹性分析方法探究废水排放及工业废水污染物的治理效果。结果表明:工业废水、工业废水COD排放量与人均GDP呈“N”型,且已越过拐点;城镇生活污水排放量与人均GDP呈倒“U”;工业废水中COD排放与人均GDP呈“U”型。此外,安徽省废水及污染物排放治理效果一般,仍未实现水环境与经济的协调发展。未来安徽省要坚持绿色发展的理念,将水环境保护放在重要位置,平衡好经济发展与水环境保护之间的关系。

基于MATLAB平台的悬臂梁静力弹性分析

有限单元法(FEM)可以很好地解决复杂的结构工程问题,商业化有限元分析软件层出不穷。然而,伴随着有限元软件功能的不断完善,对于刚接触有限元软件的学生而言,往往对其一知半解,在有限元分析中着重于物理参数的调节。为了加深学生们对于有限元方法基本原理的理解,基于MATLAB平台,开发了一个结构良好、易于使用的计算悬臂梁结构弹性变形的有限单元分析程序。通过该程序,可以进一步加深学生们采用有限元法分析问题编制程序的理解。为了验证本文MATLAB程序的有效性,将程序分析计算结果与所建立的ABAQUS有限元软件分析结果进行对比。研究结果表明,所开发的基于MATLAB平台的悬臂梁弹性分析程序可以较好地预测梁的小变形,所得计算结果与有限元软件计算结果符合较好。

基于ASMEⅢ-5中800H合金材料数据的高温部件非弹性分析评价方法

ASME规范第Ⅲ卷第5册(简称ASMEⅢ-5)为高温部件设计提供了具体可实行的弹性分析方法,但并未指定开展非弹性分析所需要的详细全面的材料非弹性本构模型,因而使得设计者无法直接依据现有规范执行高温部件的非弹性分析评价。高温气冷堆蒸发器高温部件主要采用800H合金。依据ASMEⅢ-5提供的800H合金等时应力应变曲线重构非弹性本构模型,完成弹塑性和蠕变本构模型的验证,再借助Abaqus子程序的数值编程工具开发计算程序,并结合蠕变断裂和疲劳性能数据,实现了基于非弹性分析的高温部件应变限值评价和蠕变-疲劳损伤评价,最后通过算例将非弹性分析方法与弹性分析方法评价结果进行对比,进一步展示非弹性分析方法的运用场景与优势。

海绵城市理念下龙岗区内涝弹性分析及风险评估研究

内涝灾害成为城市建设发展的制约因素,对人民群众的生命财产安全造成严重威胁。基于海绵城市可持续发展理念,对龙岗区内涝灾害进行风险评估和防治,引入弹性分析法和集对分析-可变模糊评价模型,对内涝灾害因素进行研究,并构建涵盖多级指标的风险评估体系。同时,将该设计理念应用于龙岗湖南立交桥下积水内涝问题上,进行案例分析,并依据河道内涝防治标准及其地形情况进行设计分析。结果表明,采用上剥下防布局以及增设排涝泵站的对策,能够有效地对立交桥内涝问题进行整治。

矩形巷道孔边应力的弹性分析

对已有的矩形巷道孔边应力研究成果进行了归纳,并提出其存在的问题。在此基础上,利用隧洞围岩应力复变函数分析法中的解析函数通式和单位圆外域-洞室外域共形映射函数计算方法,计算了不同跨高比和侧压力系数下的矩形巷道孔边应力,分析并获得了其对孔边应力分布的影响规律。给出了原岩垂直应力分量0p和水平分量0?p单独作用下矩形巷道顶板和侧帮中点的应力集中系数,并与相关研究结果进行了比较分析,结果表明,矩形巷道的计算断面与理论断面边界线间的误差对孔边应力计算值有较大的影响。采用共形映射函数计算方法获得的计算断面更逼近理论断面,采用解析函数通式进行围岩应力计算时不产生精度损失,研究成果更接近于矩形巷道理论值,可供巷道设计及围岩稳定性分析作理论参考。

非圆Tokamak载流线圈的磁弹性分析

基于曲梁理论和Ｂｉｏｔ－Ｓａｖａｒｔ定律描述超导载流线圈全部形变的理论模型，采用边值问题的齐次微分方程封闭形式解析通解和非齐次微分方程数值特解相叠加的半解析半数值方法，对非圆Ｄ型Ｔｏｋａｍａｋ载流线圈弯曲，失稳的磁弹性相互作用进行了研究；并且就线圈初始扰动位移对失稳临界电流的影响也进行了定量分析．数值模拟结果表明：线圈失稳的临界电流随线圈曲率半径的增大而增大，随线圈非完全对称排列这一初始缺陷的增大而减小．

碾压混凝土坝三维黏弹性分析模型研究

将碾压混凝土施工层面影响带视为横观各向同性体,应用复合材料力学分析理论,深入研究了碾压混凝土坝施工层面影响带的变化规律,提出了具有横观各向同性体性质的渐变规律分析模型,反演分析了反映层面渐变特性的相关参数;据此研究并提出了相应的碾压混凝土三维黏弹性分析模型。实例分析表明,提出的分析模型能较好地反映碾压混凝土施工层面影响带对坝体结构性态的影响。

M2对宏观经济的时滞效应及时变弹性分析

金融危机背景下我国出台的一系列货币政策导致M2快速增长,但其对我国实体经济的影响效应时滞及弹性效果分析目前尚无定论。本文建立了VARX模型来测算M2的增加对宏观经济的影响效应;结果表明,M2的增加对经济增长的拉动作用在滞后第2季度达到最大,但对通货膨胀的冲击效应相对较小时滞更长,在第5～6个季度才能达到最大。另外,为了分析宏观经济指标对M2的弹性系数在不同历史时期的变化,建立了时变Bayesian弹性分析模型测算M2对宏观经济影响效应的变动状况;结果表明:GDP、CPI对M2的弹性系数具有时变性,而M2拉动经济增长的作用效果自1998年以来呈逐年下降趋势。

基于Burgers模型的沥青混合料室内车辙试验粘弹性分析

由于沥青混合料特有的粘弹性力学特性和易受温度影响的性质,使得路面在通车后就出现车辙病害。笔者利用Burgers粘弹性模型,推导了室内循环荷载作用下单层车辙板的永久变形公式。对添加车辙王、SBS改性沥青和普通基质沥青的AC-20C型混合料进行不同温度下的室内车辙试验。利用1stopt软件反算出3种不同类型混合料的Burgers粘弹性模型的粘弹性参数,分析了不同添加剂及温度与粘弹性参数的关系,希望为沥青混合料的设计提供参考。

水利投资经济效益的弹性分析模型研究

针对水利投资经济效益的研究方法 ,以宏观经济理论为依据 ,建立了GDP的生产函数 ,采用弹性分析模型研究水利投资的经济效益 ,并以黄河流域为例 。

都市农业发展与碳排放脱钩关系分析——基于脱钩理论的Tapio弹性分析法

为推进低碳农业发展,运用脱钩理论采用Tapio弹性方法分析低碳经济政策推行以来北京市都市农业发展与碳排放之间的关系。结果表明北京市在保障农产品一定自给率的同时碳排放量也逐渐下降。农业经济增长与农业碳排放脱钩趋势为衰退脱钩—强脱钩,农业碳排放技术脱钩弹性趋势同为衰退脱钩—强脱钩,农业碳排放结构脱钩状态呈现为由衰退连接—扩张连接的转变。畜牧业对减排贡献较大,主要碳源畜种为牛、猪、家禽。应继续推广科学的饲喂方式,提高饲料转化率,采取种养结合以实现都市农业的可持续发展。

功能梯度矩形板的三维弹性分析

将功能梯度三维矩形板的位移变量按双三角级数展开,以弹性力学的平衡方程为基础,导出位移形式的平衡方程。引入状态空间方法,以三个位移分量及位移分量的一阶导数为状态变量,建立状态方程。考虑四边简支的边界条件,由状态方程得到了功能梯度三维矩形板的静力弯曲问题和自由振动问题的精确解。由给出的均匀矩形板自由振动问题的计算结果表明,与已有的理论解以及有限元方法的计算结果相吻合。假设功能梯度三维矩形板的材料常数沿板的厚度方向按照指数函数的规律变化,进一步给出了功能梯度三维矩形板的自由振动问题和静力弯曲问题的算例分析,并讨论了材料性质的梯度变化对板的动力响应和静力响应的影响。

矩形巷道应力集中系数的弹性分析

若能了解矩形巷道孔边的应力集中系数表达式,则对矿山水平矩形巷道的设计和支护都有很大的帮助。首先通过量纲分析,将与矩形巷道有关的参数无量纲化,然后借助复变函数这一方法,推导了应力集中系数Kt与比例系数k、s之间的函数关系以及Kt与比例系数n之间的函数关系,并且均与数值模拟结果进行了对比分析,得到了较为满意的结果。

基于复变函数的矩形巷道围岩应力与变形粘弹性分析

矩形巷道越来越多地被应用到实际工程当中,其巷道围岩稳定性理论分析具有重要的意义。本文建立了矩形巷道围岩分析的力学模型,运用复变函数理论推导,通过保角变化,得到了矩形巷道外围岩到复平面单位圆上的映射函数;在复变函数域内分析了矩形巷道围岩应力、变形的求解步骤;运用弹性力学、粘弹性理论等推导得到了巷道围岩应力变形的粘弹性解;给出了具体的算例,通过对结果的分析,为预测巷道围岩变形破坏提供了一定的依据。

考虑几何非线性效应的大展弦比机翼气动弹性分析

针对飞机飞行过程中因受气动载荷作用、机翼几何非线性效应影响气动弹性稳定性,提出考虑结构大变形几何非线性效应的大展弦比机翼气动弹性特性分析方法。通过对MSC.Nastran软件二次开发实现该方法的计算流程。考虑大展弦比机翼几何大变形对气动面网格构型影响,在每个迭代步对气动面网格进行更新,求出大展弦比机翼在给定飞行状态下的静气动弹性变形,获得考虑机翼结构几何非线性效应的刚度矩阵,并进行机翼颤振特性分析。对大展弦比机翼模型进行气动弹性特性分析计算表明,与线性气动弹性分析结果相比,考虑机翼结构大变形几何非线性效应,机翼静气动弹性变形会影响机翼动力学特性,使机翼扭转频率明显下降,导致机翼几何非线性颤振速度低于线性颤振速度。

巷道顶板离层对锚杆载荷影响的弹性分析

针对巷道顶板岩层变形不协调产生的离层量过大会使锚杆失效的问题,对离层产生的锚杆附加应力建立弹性力学模型,根据岩层相对移动时拉拔载荷对锚杆的作用机理,得出离层作用下锚固体的应力分布形式,分析发现:在相同离层位置条件下,离层值越大,离层对锚杆产生的附加应力就越大;在相同离层值条件下,锚杆中心处应力最小,越靠近边缘离层产生的附加应力越大,离层位置和锚固体的轴力、剪应力呈非线性关系。

区域产业集群碳排放弹性分析与路径研究

基于弹性脱钩分析框架,引入了产业集群弹性脱钩因子,建立新的弹性脱钩因果关系链,分析了因果链中各因子关系,并以天津市石化行业为例进行研究,并给出可能的产业集群低碳化实现路径和相关对策。