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。

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。

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.

精密机床直线进给轴位姿误差建模方法研究

机床直线进给轴的位姿误差是影响机床整体性能的重要因素之一,直线轴位姿误差建模是精度预测和精度设计的关键环节。文章针对精密机床直线进给轴姿态误差建模问题,综述了各种姿态误差的建模方法,包括静力平衡建模法、等效刚度建模法和有限元建模法,总结了现有主要建模方法的特点,并探讨了其未来的研究方向。旨在为建立导轨几何误差与运动轴姿态误差之间的映射关系,实现精密机床直线进给系统姿态误差的精准预测和控制,提高直线进给轴运动精度和整个机床的性能提供理论参考。