钢拱塔斜拉桥的温度耦合效应和索力预测

钢拱塔斜拉桥的受力体系与传统斜拉桥有所不同,为研究环境温度变化对这种异形桥塔斜拉桥主要受力部件的影响,以某钢拱塔斜拉桥为工程背景,首先基于在线监测获取的环境和部件温度数据,分析斜拉索索力、拱塔倾角和主梁应变的温度时变效应;然后以斜拉索为研究对象,通过该桥的有限元模型升降温模拟,分析各部件温差引起的温度耦合效应对拉索索力的影响;最后以环境温度、主梁温度、桥塔温度为输入,索力为输出,利用长短期记忆神经网络对实测索力-温度数据进行映射,实现数据压缩和特征提取,建立温度-索力预测模型,再对网络模型输入新的温度监测数据,以预测索力。研究结果表明:主梁和钢拱塔温度变化具有周期性,且滞后于环境温度;主梁应变与环境温度的变化趋势基本一致但具有一定的滞后性,环境温度变化对拱塔倾角的影响很小且没有周期性规律;索力与环境温度呈线性负相关,且需要考虑斜拉桥各部件的温差所引起的温度耦合效应;长短期记忆神经网络对带有时序特性的数据训练效果好,建立的温度-索力关系模型准确度高,可用于该桥索力的实时预测。

动载-温度耦合作用下的沥青路面Top-Down裂缝扩展影响因素分析

在严酷低温环境下,动载-温度耦合作用会促进Top-Down裂缝的扩展,降低路面性能。文章基于断裂力学原理,采用数值模拟方法,运用ABAQUS软件构建了有限元模型,研究了在低温环境下,荷载大小、行车速度、面层模量与基层模量对沥青路面Top-Down裂缝扩展特性的影响,并采用灰色关联法进行影响因素敏感性分析。结果表明:荷载增加和行车速度降低会加速裂缝扩展;面层模量和基层模量增加会促进Ⅰ型裂缝的扩展;基层模量与荷载大小是影响裂缝扩展的关键因素。

钢管斜轧过程应力应变与温度耦合模拟分析

采用有限元方法将轧制过程轧件的应力应变与温度状态进行耦合计算 ,使有限元对斜轧过程的模拟更加准确。为轧辊和顶头磨损分析提供了依据。经轧辊与顶头实测结果分析 ,说明计算结果是可靠的。轧件在入口和出口的计算与实测温度平均值符合较好。

压强温度耦合作用下小蛋白去折叠过程的分子动力学模拟

在不同温度(280～540K)和压强(1×102～8×105kPa)的耦合作用下,对GB1(the B1 domain ofprotein G)进行了56次独立分子动力学模拟,模拟时间达88.8 ns.在此基础上,研究了压强和温度对GB1去折叠过程的耦合效应.结果表明,压强对温度去折叠过程有明显影响,改变了蛋白质二级结构去折叠速度和蛋白质去折叠过程发生事件的先后次序.相同温度下,GB1的α-螺旋和β-折叠的稳定性随压强增大而提高;可及性表面积和其它结构特性参数随压强增大而减小.适度的压强(如2×105kPa)会抑制温度导致的GB1二级结构去折叠速度,而更大的压强(如8×105 kPa)又加速了GB1的去折叠速度.在模拟的温度范围,当压强为100和2×105kPa时,GB1疏水核协同暴露于水,而5×105和8×105 kPa时没出现此现象,这与最近的高压变性实验结果一致.

盘式永磁涡流驱动器的电磁-温度耦合解析模型

提出盘式永磁涡流驱动器的电磁-温度耦合解析模型,用于进行电磁场解析计算和温度场分析。首先,基于分离变量法建立三维电磁场解析模型用于计算磁场分布,推导转矩和涡流损耗表达式。然后,将涡流损耗作为热源,基于等效热网络法建立温度分析计算模型。电磁-温度耦合解析模型的计算是考虑材料电磁和温度特性随温度变化,通过温度迭代过程实现的。最后,利用该文提出的电磁-温度耦合解析模型,分析转矩、涡流损耗、永磁体和铜盘温升随负载的变化,并分析结构参数对转矩的影响。将解析模型结果与有限元和实验结果进行对比,证明解析模型的合理性和正确性。

电磁-温度耦合条件下推力磁轴承涡流损耗分析

针对一类以实心推力盘为主要热源的电磁轴承转子系统,研究了电磁温度耦合条件下从线圈加电到稳定运行整个过程中的电磁场,给出了电磁场涡流损耗的解析计算方法.通过将实例的计算结果与有限元方法及实验结果对比表明,采用该解析计算方法可简单、快捷及准确地解决系统初步设计时的参数选定问题.

利用水环流装置解决木塑挤出机分段温度耦合

在木塑挤出工艺中,温度一直是影响木塑制品效果好坏的关键因素。但对于木塑挤出机分段温控的精确性始终难以提高。关键在于无法很好的解决木塑挤出机各段之间存在的由于热传递产生的温度耦合问题。本文通过对木塑挤出机工艺原理的介绍,分析了影响木塑制品的关键因素,针对温度耦合问题设计出一套基于冷水吸收阻隔各段温度传递原理的水环流隔断装置,该装置有效的解决了挤压机各段之间的温度耦合问题,为更好地实现分段精准温度控制提供帮助。

考虑相态的凝析气井井筒压力温度耦合计算方法研究

凝析气井由于井筒内压力和温度变化较大，凝析气在井筒流动过程中产生的相态变化及组成变化都比较大，必须结合相平衡和状态方程，对常规方法进行修正才能适用凝析气井。本文考虑井筒压力与温度之间的耦合关系，再结合凝析气井相态变化预测出井筒流出动态。结果表明：利用本文的计算方法，对凝析气井井口压力的预测结果更加接近实测值。

Q345辊缝控制的温度耦合研究

Q345是一种最常见的低合金钢,在建筑、车船、路桥、特种设备、压力容器等领域有着广泛的应用。基于其普遍性和常见性,选取Q345作为研究对象,在钢材的敏感温度区间20℃~450℃,通过拟合弹性模量和屈服强度与温度的关系进行建模,然后引入到矫直机二级系统对Q345进行矫直的辊缝计算过程中,对矫直过程有着校核和指导意义。

温度⁃应力耦合下聚四氟乙烯压缩蠕变行为及本构描述

聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)具有耐高低温、耐化学腐蚀和高热稳定性等优点,已成为工业领域中不可或缺的密封材料,其压缩性能对密封结构的安全服役至关重要。通过对PTFE开展压缩试验和压缩蠕变试验,研究PTFE在不同温度下的压缩性能,探究应力、温度对蠕变行为的耦合影响规律。研究结果表明,PTFE的压缩屈服强度和压缩模量随温度的升高而降低。压缩蠕变性能受到温度和应力的耦合影响,在相同温度下,随着应力的增加,PTFE的瞬时应变和蠕变速率增加。在相同应力下,随着温度的增加,压缩模量降低,分子能量和自由体积增大,从而PTFE的瞬时应变和蠕变量增大,总应变也增大。最后,采用Burgers模型、Findley模型和时间硬化模型对PTFE在不同加载工况下的蠕变行为进行了分析,发现Burgers模型和Findley模型可以较好地描述PTFE在不同温度下的蠕变行为。本研究可以为PTFE压缩蠕变性能的密封结构设计及工程应用提供理论指导和数据支撑。

生命之树工程悬挑钢结构建筑施工过程温度变形耦合作用分析研究

由于材料的特殊性,大悬挑钢结构的悬挑部位对温度变化的响应比其他传统建筑要强。本文主要研究温度作用对结构的影响,分析了大悬挑结构在整体温度、局部温度作用工况下的应力及位移变化。通过有限元分析温度应力耦合作用,得到结构的关键点。选取部分关键位置安装温度传感器和应力传感器,棱镜或反光片,定期采集数据。对比钢结构温度数据和钢结构应力位移数据,分析大悬挑钢结构在不同温差作用下的变形情况,减小了由于温度变化引起的钢结构施工安装误差。

基于响应面的温度-荷载耦合下超薄磨耗层结构优化分析

文章基于ABAQUS软件,建立了温度-荷载耦合作用下超薄磨耗层的有限元模型,分析了不同厚度和模量对超薄磨耗层变形的影响,并采用响应面法对超薄磨耗层的结构参数进行了优化设计,得到了最佳的厚度和模量组合:厚度为1.3 cm,模量为460 MPa。分析结果可为沥青路面养护中超薄磨耗层的设计和施工提供理论依据和参考。

基于极端气温的西红柿Arrhenius品质预测耦合模型构建

目的:基于Arrhenius方程结合气象温度数据构建西红柿品质预测耦合模型,预测西红柿在极端气温下短期贮运过程的品质变化。方法:分析2020年潍坊、保定、大兴气象温度数据,选取7个温度点模拟西红柿在短期贮运过程中极端温度的变化范围。基于Arrhenius方程,结合气温与失重率、硬度、色差(ΔE)和感官评分(SE)构建西红柿品质预测耦合模型,并选取-10,12℃进行验证。结果:贮运48 h内,西红柿的失重率和ΔE逐渐增加,SE和硬度逐渐降低。基于Arrhenius方程结合气象温度数据构建品质预测耦合模型,0~36℃贮藏条件下,失重率和SE变化采用零级反应拟合,硬度与ΔE变化分别采用一级反应与半级反应拟合;-15~0℃贮藏条件下,SE、ΔE、失重率与硬度的变化均采用零级反应拟合。对预测模型进行验证,12℃贮藏条件下西红柿的失重率、硬度与SE的相对误差在15%以内(除48 h的);-10℃贮藏条件下,西红柿的硬度与SE的相对误差在15%以内(除48 h的)。结论:基于Arrhenius方程结合极端气象温度数据构建的西红柿品质预测耦合模型能够有效预测极端温度条件下西红柿的品质。

海上超高温高压钻井井筒温度压力场耦合研究

为研究海上超高温高压钻井井筒温度压力的变化规律,基于流体力学和传热学理论,考虑超高温高压井筒环境对钻井液密度以及钻井液流变参数的影响,建立海上超高温高压钻井井筒温度压力耦合预测模型,并利用实例井现场随钻数据进行模型验证,分析正常钻进期间井筒温度压力的变化规律。研究结果表明:对井筒温度而言,钻井液流变性变化的影响大于钻井液密度变化的影响,耦合计算温度结果要大于不耦合计算的温度值,且两者之间的温差随井深的增加越来越大;对井筒压力而言,钻井液密度变化对当量循环密度ECD(equivalent criculating density)的影响要大于流变性对ECD的影响,且耦合计算的ECD要小于不耦合计算的ECD值。该耦合模型可以提高井筒温度压力的预测与控制精度,并降低超高温高压地层窄密度窗口中的安全钻进风险,研究结果对超高温高压钻井精准的井筒温度压力预测及控制具有重要意义。

基于渗流-温度双场耦合的油藏型储气库数值模拟

调峰保供是储气库的职能,建库指标的精确预测,事关新钻井数量和投资。复杂断块油藏改建储气库后,多周期高速注采过程均为油气水三相流动,油、气高压物性参数受温度影响极大,在进行复杂断块油藏型储气库数值模拟时,若忽略冷气注入温度场扰动和高速非达西附加压力损失,可能会导致储气库数值模拟指标预测精度降低。为提高指标预测精度,以复杂断块油藏型储气库为例,结合流体黏温及高速非达西实验,建立了渗流-温度双场耦合数学模型。基于有限体积法(FVM),在空间上采用两点通量近似方案(TPFA),在时间上采用后向(隐式)欧拉格式对模型进行离散求解。高精度拟合了衰竭开发阶段区块、单井物质平衡及压力,实例开展了储气库运行指标敏感性分析。结果表明:冷气注入温度场扰动、高速非达西效应分别是累产油、气量误差的主控因素;井控温度范围随注气速度增加呈对数上升,油气相渗流能力大幅下降时水相渗流能力反而上升,使得采出液量增多、地层压力下降;高速非达西附加压降造成天然气注入后部分采不出,随着储气库多周期运行,天然气储量及压力逐渐增加。

高放废物处置库黏土围岩温度-渗流-应力耦合数值分析

深地质高放射性废物处置库运营过程中,围岩通常处在复杂的温度-渗流-应力多场共同影响的地质环境中,在温度-渗流-应力耦合作用下,合理地确定高放废物处置库硐室间距范围对处置库设计和长期安全稳定性评价尤为重要。基于国内外研究资料,针对塔木素预选区高放废物处置库黏土围岩,使用FLAC3D有限差分软件模拟计算了4种不同的硐室间距,并通过对围岩温度场、渗流场、应力场和变形场进行对比分析,对高放废物处置库硐室间距进行了优化。结果表明:在温度-渗流-应力三场耦合作用下,高放废物处置库黏土围岩相邻硐室间距最优设计值为10~12 m;当硐室间距小于10 m时,废物罐中心温度峰值超过了最高温度设计值100℃,当硐室间距大于12 m时,相邻硐室间的影响逐渐减弱,温度峰值逐渐趋近于单硐室。研究结果可为我国高放废物处置库黏土围岩硐室间距优化设计提供参考依据。

充填体宏细观多尺度温度-强度耦合特性研究

尾砂胶结排放技术作为尾砂处置利用的一种新形式,主要应用在干旱少雨的地方,充填体长时间暴露于高温环境中,围绕这一特点,针对尾砂胶结充填体开展了多尺度温度-强度耦合特性研究。研究结果表明:水化反应早期,高温养护能够促进胶凝材料水化反应,从而提高充填体强度,但对充填体后期强度会造成负面影响;高温养护对充填体早期和后期的水化产物量呈现出不同的影响,但并不会影响水化产物的种类。水化产物的增加会使得充填体的结构更致密、颗粒之间的联结更为牢靠,细观上表现为SEM图像呈现出的结构更为紧凑,宏观上则表现为强度的提升和孔隙率的降低。

温压耦合作用下锚固界面变形失效机理

深部地层高地温、高地应力环境使巷道围岩树脂锚固支护结构稳定性降低,围岩变形有效控制问题亟待解决。因此,研究温度与压力耦合作用下锚杆杆体-树脂锚固剂界面变形破坏机理十分必要。首先,根据两淮矿区深部支护工程现状并结合室内不同温度环境下拉拔试验结果,发现高地温环境下树脂锚固体变形破坏加剧;进一步分析锚固体受拉拔荷载作用轴向、径向破坏模式,将第一锚固界面破坏分为弹性围岩-剪切-滑移型、未贯穿-剪胀滑移破坏及贯穿-剪胀滑移破坏等3种模式。其次,基于弹塑力学分析受围岩应力作用锚固界面不同破坏类型的界面受力状态,考虑高温环境下树脂锚固剂层力学强度弱化,建立温度-围岩应力耦合作用的第一界面失效破坏力学计算模型;分析围岩应力、环境温度及弹性模量比等因素变化对第一界面锚固性能影响的规律,发现第一界面极限轴向荷载随温度升高而降低,围岩处于裂隙发育或裂隙贯穿状态时,围岩应力对第一锚固界面剪切破坏影响程度较未产生裂隙时大幅度增高。最后,结合室内拉拔试验数据对比验证所推导计算方程式的合理性。研究可为深部巷道围岩稳定性控制及锚固支护参数设计提供理论依据。

谐波下干式变压器铁心磁场-温度场仿真分析

为了更加准确地研究干式变压器铁心磁场和温度场分布,分析不同激励对干式变压器铁心磁场损耗和热点温升的影响,首先使用Maxwell计算了干式变压器瞬态磁场分布,得到空载条件下铁心磁场损耗。在此基础上提出了一种三维干式变压器磁场-温度场耦合计算方法,将磁场损耗耦合至Fluent作为温度场计算的热源,采用流固耦合的方法计算干式变压器温度场分布,获得铁心热点温度和位置。最后,基于上述方法对谐波下变压器铁心的磁场和温度场进行计算,分析了谐波次数和谐波含有率对干式变压器铁心损耗和温升的影响。所研究内容为谐波下变压器铁心温升监测提供了参考。

气井瞬变流动压力、温度耦合模型半解析解

根据异常高压气井测试特点,建立了一套预测气井井筒压力、温度耦合模型,利用LapLace变换详细推导获得了瞬变流动井筒压力、温度耦合模型在各种情况下的拉氏空间通解,运用Stehfest数值反演技术得到井底压力及温度实空间解。并运用VC++6.0语言,研制了异常高压气井井口压力资料处理软件。该软件已经在新疆、四川等油气田投入使用。矿场使用情况表明:文中提出的理论和方法切实可行,解决了由于温度引起的异常高压特高产气井井口压力动态异常问题,因而,具有重要的理论研究和实际应用价值。