软土区碎石桩鼓胀变形正交数值试验影响因素分析

碎石桩复合地基在发生竖向沉降变形的同时,桩体往往也伴随着鼓胀变形,研究碎石桩鼓胀变形特性及影响因素,对分析碎石桩复合地基沉降规律及变形机理具有重要作用。该文基于正交数值试验,采用有限元软件Midas GTS建模,分析碎石桩鼓胀变形的主要影响因素,并运用极差和方差分析各影响因素的敏感性及显著性。最后通过回归分析,得出优化后的鼓胀变形计算公式。研究结果表明:软土的弹性模量、黏聚力及碎石桩的置换率对最大鼓胀应变影响显著;软土黏聚力和置换率对最大鼓胀埋深影响显著;软土弹性模量及置换率对鼓胀变形长度有显著影响;碎石桩的力学参数对鼓胀变形特性影响很小。单因素分析指出:在软土弹性模量较小时,增大弹性模量可有效减少最大鼓胀应变及鼓胀变形长度。软土黏聚力的提高可减小最大鼓胀应变,且最大鼓胀的位置有一定下移,即碎石桩破坏点下移。

水平井砾石充填参数优化设计的正交数值试验法

影响水平井砾石充填效果的施工参数包括砂浆排量、携砂比、携砂液黏度、冲筛比和滤失强度等 ,影响机理比较复杂 ,采用常规方法难以对其进行优化设计。首先确定这些因素的位级取值 ,然后使用正交表对其进行排列组合得到少量组合方案。利用水平井砾石充填数值模拟软件对这些组合方案分别进行数值试验 ,得到每种方案的充填效果评价指标 ;采用直观分析方法确定最优参数组合。对最优参数组合重新模拟表明 ,正交数值试验法得到的施工参数组合确实能达到最好的充填效果。采用方差分析法得到各因素对水平井砾石充填效果影响程度从大到小排序为 :携砂比、冲筛比、充填排量、滤失强度、携砂液黏度。

稠油油藏蒸汽驱注采参数优化的正交数值试验

蒸汽驱注采参数包括注汽温度、干度、压力、速度、采注比和生产井井底流压等,蒸汽驱开采效果是注采参数综合作用的结果,其影响机理比较复杂。采用常规的单因素优化设计方法可研究各因素单独变化时如何影响蒸汽驱效果,但对于多参数问题存在明显的缺陷,而正交数值试验是解决多因素问题的有效方法。采用正交设计确定注采参数的位级取值,利用正交表得到少量的组合方案,对方案进行数值试验,综合考虑技术和经济因素,定义了蒸汽驱开采效果的评价指标。采用直观分析方法确定最优的参数组合,数值试验表明,正交数值试验法得到的注采参数组合可达到最优的蒸汽驱开采效果。利用方差分析法得到注采参数的显著性排序,从大到小依次为:生产井井底流压>蒸汽干度>采注比>注汽速度>注汽温度>注汽压力。正交数值试验结果可为现场蒸汽驱注采参数的优化提供理论指导,具有实际意义。

旋流排沙渠道体型优化的正交数值试验方法和应用

为优化多泥沙河流引水渠道内的泥沙级配,实现泥沙分选的效果,提出了一种新型旋流排沙渠道。基于数值模拟与模型试验结果,采用正交数值试验方法,以分流比与排沙洞典型断面的流速为目标函数,优化了旋流排沙渠道的关键体型参数,对比分析了体型优化前后旋流排沙渠道的水沙特性。结果表明,正交数值试验设计能有效提升结构的优化效率,获得具有良好性能的旋流排沙渠道。当渠道来流量为30 L·s^(-1)时,优化体型的排沙耗水量较原体型减小21.5%,分流比减小4.6%,排沙洞出口断面最大流速增大10.8%,水流的挟沙能力增强,在排沙洞内形成更有利于泥沙运动的旋转水流条件;体型优化前后的旋流排沙渠道对粒径为0.075~3.0 mm泥沙的总体截沙率分别高达90%和88%,表明旋流排沙渠道具有良好的排沙特性,且优化体型排沙洞内的泥沙淤积量较原体型减小61.8%。本成果可为这种新型旋流排沙渠道体型优化和其在引水渠道等工程中的应用提供参考。

蒸汽驱参数优化的正交数值试验(英文)

蒸汽驱开采效果是注采参数综合作用的结果,其影响机制比较复杂.通过正交设计确定了注采参数的位级取值,利用正交表得到了少量的组合方案,并对方案进行了数值试验;综合考虑技术和经济因素,定义了蒸汽驱开采效果的评价指标,采用直观分析方法确定出最优的参数组合.数值试验表明,正交数值试验法得到的注采参数组合可达到最优的蒸汽驱开采效果.利用方差分析法得到注采参数的显著性排序,从大到小依次为:生产井井底流压>蒸汽干度>采注比>日注汽量>注汽温度>注汽压力.正交数值试验结果可为现场蒸汽驱注采参数的优化提供理论指导,具有实际意义.

基于正交数值试验的大功率LED灯翅片散热性能研究

发光LED芯片是一种热敏元件,如果LED芯片产生的热量不能有效散出,将导致PN结的结温升高,进而严重影响其工作性能。因此,散热已成为影响大功率LED灯性能以及制约大功率LED灯发展的关键因素,是当前大功率LED灯研究的热点和难点之一。为研究非定常对流换热下LED的散热性能影响因素,采用正交试验研究了翅片厚度、翅片间距、翅片高度、散热器底板厚度以及开缝条数对LED的散热性能的影响效果,并通过对实验结果分析得出了最优翅片模型。

基于正交数值试验的SMW工法桩参数反分析优化

采用有限元软件建立分析模型,研究基坑开挖对邻近隧道水平变形的影响,分析SMW工法桩桩体插入比、内插型钢间距、内插型钢型号、水泥土桩径、钢支撑预加轴力5种因素对邻近隧道变形的影响规律,结合正交试验将影响程度可视化,并采用回归法反分析优化SMW工法桩设计参数。研究结果表明:改变SMW围护结构内插型钢型号对邻近隧道变形影响很小,桩体插入比在超过2.0后,围护桩插入深度的增加对隧道水平位移影响较小;水泥土桩径对邻近隧道水平变形的影响最大,钢支撑预加轴力次之,桩体内插型钢间距的影响也应当予以重视,桩体插入比在1.0~2.5之间时可视为影响邻近隧道水平变形的非主要因素;在正交试验基础上采用回归法拟合回归方程反分析计算最优参数组合是可行的,且得出的参数组合较正交试验的更为优越。

基于正交数值试验的精馏过程参数的优化

精馏是1种重要的高成本的工业单元操作,其操作费用及设备投资费用主要和进料位置、回流比及塔板数有关。然而,过程参数对精馏操作费用和设备投资费用的影响是复杂的,且参数之间有着强耦合关系。因此本文结合丙二醇脱水塔过程参数的优化实例,引入正交试验设计思想,基于Aspen Plus的模拟结果,确定精馏过程的年度化总费用,通过正交数值试验,实现参数优化,并验证了以上方法的可行性和有效性。结果表明,依据基于正交数值试验得到的精馏过程最优参数进行设计,即第6块板进料,回流比为1,塔板数为9,可使丙二醇脱水塔年度化总费用比现行工程实际年度化总费用降低0.35%,从而弥补了依次进行单参数优化方法中的缺陷,达到了节能降耗的目的。

影响巷道变形与破坏节理力学参数的正交数值模拟试验研究

采用正交数值模拟试验方法研究了节理力学参数对巷道变形与破坏的影响。选择法向刚度、切向刚度、粘聚力、内摩擦角、剪胀角、抗拉强度等6个因素、5个水平的正交试验方法进行了相关的UDEC数值模拟试验。试验结果表明:节理法向刚度和内摩擦角是影响巷道变形与破坏最敏感也是最重要的参数,增大节理法向刚度和内摩擦角可显著提高节理的抗变形能力;节理粘聚力和切向刚度对巷道变形也有明显影响。

深部回采巷道支护参数的正交数值模拟

平顶山矿区深部主采煤层回采巷道矿压显现强烈,普通锚网支护难以适应深部开采的要求,高强度、高刚度、高预紧力的强力支护是控制深部围岩变形的有效途径.采用正交数值方法对平顶山矿区主采煤层回采巷道的支护参数进行了模拟分析,确定了影响围岩变形主次因素.应用多元回归分析法,拟合了巷道断面收敛系数与综合岩体强度、顶板锚索根数、锚杆预紧力、垂直应力和动载系数的关系式,对平煤股份十一矿高强锚网索支护的丁5-6-26071风巷断面收敛变形进行了预测,与现场矿压测试结果基本吻合.

隧道爆破地震下输气管道动力响应数值试验

为合理确定爆破地震作用下埋地输气管道安全振动控制标准,明确管道运行参数对其动力响应的影响规律.以下穿既有输气管道的隧道爆破工程为背景,基于非线性动力有限元模拟方法和正交试验原理进行输气管道动力响应数值试验,按照极差分析方法确定埋地管道直径、厚度、管道埋深、管道与隧道净距、运行内压等5个因素对管道应力与振速响应特征的影响次序.研究结果表明:管道最大主应力峰值主要受管道内压、壁厚影响,并与管道内压呈明显的线性关系;爆破地震作用下运行内压为7 MPa管道的最大主应力峰值为290.73 MPa,其最大拉应变为0.001 4,小于管材的极限弹性应变0.002 3;输气管道的动力响应特征主要与管道的结构有关,爆破地震引起的管道动应力小于管道容许应力的6%;输气管道的最大动应力可采用空管的动态最大主应力峰值与其有压时的静态主应力的叠加值估算.

基于桥面铺装受力分析的正交异性钢桥面结构优化研究

以某跨径90 m的连续钢箱梁桥为研究对象,建立精细化的正交异性桥面铺装体系有限元模型,并验证其准确性。先确定箱梁结构参数的水平,分析单一结构参数影响铺装层受力,然后进行多因素正交数值试验,最后对钢箱梁桥面系进行优化设计。研究表明:车轮中心作用在加劲肋侧肋的正上方时,铺装层内横向拉应力、竖向位移及铺装层层底剪应力最大;在最不利轮载位下,钢桥面板厚度、U肋横向布置间距变化对铺装层横向拉应力、铺装层层底剪应力影响十分显著,横隔板间距改变对竖向位移影响最为显著;基于正交数值模拟试验,减小铺装层横向拉应力、竖向位移及铺装层层底剪应力的同时,钢箱梁结构参数水平达到最优,具有很好的应用价值。

琴键堰水力特性数值模拟

为了探究琴键堰水力特性,采用VOF模型模拟了琴键堰运行时的三维流场,采用Lempérière的试验结果验证了VOF模型数值模拟方法的可靠性。通过不同几何结构的琴键堰进行的正交数值试验,确定了影响琴键堰泄流效率的主要几何参数;并针对这些几何参数,进行了数值仿真计算和理论分析,推导了琴键堰的新流量计算公式,经验证,该公式最大相对误差为6.7%,平均相对误差为3.7%。研究成果可为琴键堰的设计和工程应用提供可靠理论依据。

基于正交试验的岩石细观力学参数数值研究

利用颗粒流程序,基于平直节理接触模型,进行了七因素三水平的正交数值试验,研究了接触面单元数N、平直节理模量Ec、平直节理刚度比kr、摩擦系数μ、平直节理抗拉强度σc、平直节理黏聚力c和平直节理内摩擦角θ等7种细观参数对岩石宏观力学参数的影响.研究结果表明：N、σc和c是影响岩石强度特性的显著性因素,岩石抗拉强度、单轴抗压强度和黏聚力与N呈负相关关系,与σc和c呈正相关关系;Ec和kr则是影响岩石变形特性的显著性因素,Ec主要对弹性模量起控制作用,kr主要影响岩石的泊松比和弹性模量,岩石的弹性模量与Ec呈正相关关系,与kr呈负相关关系,泊松比与kr呈正相关关系;摩擦系数对岩石宏观参数的影响与围压有关,围压可诱发颗粒间的剪切滑移机制;θ只对单轴抗压强度、黏聚力和内摩擦角产生一定的影响,但并不显著,对其余宏观参数几乎不产生影响;细观参数标定实例表明基于正交试验标定岩石细观力学参数的方法是可靠的.

基于数值模拟的高峰矿深部采场结构参数优化研究

高峰矿深部倾斜中厚矿段拟采用上向水平分层充填无间柱连续回采,为确定合理的采场结构参数,有效控制深部地压灾害的发生,本文采用正交数值试验,选取矿块长度、分层高度、人工矿柱宽度和超前回采分层数4个因素3个水平的正交试验方法进行相关数值计算,研究各参数对采场顶板稳定的影响。试验结果表明,分层高度是影响采场顶板压力集中和塑性破坏最重要的参数,其他参数也是影响采场稳定的重要参数,也应作为回采设计重要依据之一。

射孔对套管抗挤强度的影响分析与试验

由于射孔孔眼改变了套管结构,当套管受外力后,孔眼周围出现应力集中而使套管的强度降低,套管发生损坏。射孔对套管的影响非常大,为明确射孔参数对套管抗挤强度的影响,利用ANSYS有限元软件建立了三维射孔套管有限元力学模型,并分别建立了不同射孔参数的有限元模型进行有限元分析。研究结果表明,孔眼附近的应力集中明显降低了射孔套管的抗挤强度,并且射孔套管的孔眼应力沿着布孔螺旋线发散,因此套管损坏最易沿螺旋线发展。基于有限元计算结果进一步进行了射孔套管的正交数值试验,明确了射孔参数中相位角对套管强度的影响最大,其次是孔密和孔径。通过回归拟合,结合正交数值试验,建立了射孔套管抗挤强度与射孔参数的关系,为套管综合强度校核提供了理论依据。

输电线路节理化岩体注浆锚杆基础抗拔力数值模拟研究

采用正交数值模拟方法研究了岩体及注浆体相关因素对节理化岩体注浆锚杆基础抗拔力的影响.数值模型中考虑了岩石弹性模量、浆体弹性模量、节理迹长、节理倾角、锚杆埋深5个因素的变化,选择5因素4水平的正交试验方法进行了数值模拟.结果表明,锚杆埋深对注浆锚杆基础抗拔力的影响最大,其次为浆体弹性模量、岩石弹性模量、节理迹长、节理倾角,浆体弹性模量和强度对锚杆基础抗拔力的影响虽然大于岩石弹性模量的影响,但是提高浆体强度和弹性模量对节理化岩体注浆锚杆基础抗拔力的提升效果有限.

影响软岩巷道变形因素的正交数值模拟试验研究

采用正交数值模拟试验方法研究了不同参数对巷道两帮移近量和顶底板移近量的影响。选取6个因素(巷道宽度、巷道高度、埋深、侧压系数、围岩强度和支护强度)、3个水平的正交试验方案,进行FLAC数值模拟试验,运用方差分析法对模拟结果进行分析,并在井下进行工业性试验,结果表明:6个因素对巷道两帮移近量和顶底板移近量都有一定的影响,但影响程度不同。影响两帮移近量因素的程度大小的次序为:围岩强度>支护强度>埋深>侧压系数>巷道高度>巷道宽度;影响顶底板移近量因素的程度大小的次序为:围岩强度>支护强度>埋深>侧压系数>巷道宽度>巷道高度。井下试验结果与数值模拟结果基本相符,说明正交数值模拟方法对指导现场支护有一定的可靠性。

司家营铁矿南区充填采矿参数优化设计

针对司家营铁矿南区采用的阶段嗣后充填法采矿开展可行性论证以及采场参数优化设计研究。首先,在矿区工程地质条件研究的基础上,借助于工程类比和采矿初步设计,确定了可采用的回采方案和参数的变化范围;其次,根据参数的选取范围,建立正交数值模型,进行16组正交数值分析;第三,根据数值模拟获得不同组合参数采场稳定性与岩移参数,采用回归分析,建立采场安全度和岩移参数与采场设计参数之间的函数关系;第四,以盘区采矿经济效益为优化目标,以采场稳定性和岩移控制为约束条件建立优化模型,实现对南区采场结构参数优化决策。最后,对优化设计参数进行数值分析,研究和评价南区充填法开采的地表沉降、采场稳定性以及采矿经济效益。

地震作用下高烈度区连续刚构桥参数敏感性分析

大跨连续刚构桥的参数变化对其地震响应影响较大,为了进一步研究地震作用下刚构桥各参数变化对桥梁内力的影响,以一连续刚构桥为例,采用正交数值试验的方法,以主梁跨中横桥向弯矩、墩顶顺桥向弯矩、墩底顺桥向弯矩及墩底横桥向弯矩为考核指标,分析地震作用下结构参数(边中跨比、梁底幂次、墩高比)的变化对桥梁内力的影响规律及其参数敏感性。研究结果表明:对于跨中横桥向弯矩,墩高比对其影响较大,墩高比的增加可使弯矩值最大增加28%;对于墩顶顺桥向弯矩、墩底顺桥向弯矩以及墩底横桥向弯矩,边中跨比对其影响较大,边中跨比的增加可使弯矩值最大分别增加51%、55%和52%。高烈度区的桥梁设计应重视边中跨比及墩高比的选择。