考虑粗糙度的FRP-混凝土单剪试验细观模拟

将混凝土模拟为由砂浆和骨料构成的二相复合材料,考虑混凝土表面的粗糙度,建立纤维增强树脂(Fiber Reinforced Polymer, FRP)-混凝土单剪试验细观有限元模型.为描述FRP-混凝土单剪试验过程中的损伤失效过程,分别采用塑性损伤模型和线弹性模型模拟混凝土两相材料和FRP的力学行为.为揭示混凝土表面粗糙度对FRP-混凝土单剪试验的影响,生成均方根高度分别为0.4 mm和0.8 mm的二维随机粗糙表面.研究结果表明,建立的FRP-混凝土细观有限元模型能够有效模拟FRP-混凝土单剪试验中的损伤失效过程,得到的荷载位移曲线和破坏模式均与试验结果有良好的一致性;随着混凝土表面粗糙度的增加,环氧树脂与混凝土上表面机械咬合力增加,FRP-混凝土试样承载力也随之提升.

岩石PFC^(2D)模型细观参数确定方法研究

目前对标定方法的应用大多围绕单轴压缩试验展开,而仅通过单轴试验建立的数值模型在拉伸强度和强度包络线方面与实际试验吻合度较差。因此基于单轴压缩试验、单轴拉伸试验和三轴压缩试验,采用正交试验设计方法对平行黏结模型细观参数标定方法进行了研究。利用多因素方差分析确定了模型细观参数对宏观力学指标的影响程度,并建立了宏观力学参数与细观参数之间的关系。在此基础上提出了与岩石弹性模量、泊松比、单轴抗压强度、启裂强度、拉压强度比及摩擦角相匹配的细观参数确定方法。研究结果表明:采用标定方法建立的数值模型的宏观力学参数以及单轴压缩应力-应变曲线与室内试验结果相近,能够很好地反映岩石单轴和三轴条件下的破坏模式,证明了标定方法的可行性。二维颗粒流程序PFC^(2D)对试验极限主应力关系曲线的拟合程度较差,这可能是由于平行黏结模型将形状不规则的矿物颗粒理想化为圆形颗粒,而颗粒形状可能会影响到颗粒间的咬合作用。

孔隙率、级配参数对粉土双轴压缩性状影响的颗粒流分析

针对颗粒流法中颗粒几何参数等对土体宏观力学性质的影响进行了数值模拟,并将数值模拟结果与室内模型试验验证进行了对比。对二维、三维下土体级配及孔隙率进行了理论分析,并提出二维数值试样颗粒数目及孔隙率转换公式。采用PFC2D软件进行了6组参数验证及24组交叉对比(含4组级配、3组孔隙率及2类接触模型)双轴压缩试验。结果表明:孔隙率对土体力学性质的影响大于级配;随着孔隙率增加,土体强度峰值逐渐降低,对应轴向应变增大,体应变则由剪胀性逐渐向剪缩性过渡。当孔隙率较低时,采用线性及Hertz-Mindlin(H-M)接触模型得到的模拟结果均较接近;而当孔隙率升高时,建议采用H-M接触模型,以更好地反映土体到达强度峰值后产生的后续剪胀效应。

被动侧向受荷桩模型试验及颗粒流数值模拟研究

本文采用室内模型试验与颗粒流数值模拟相结合的方法对砂土中被动侧向受荷短桩桩土相互作用性状进行了较系统和深入的研究。在室内模型试验中,研究了短桩在松砂、中密砂、密砂中的挡墙荷载–位移关系,桩顶位移对挡墙位移的响应规律,及桩前、桩后土压力的分布和发展规律。通过开发颗粒流程序模拟室内模型试验在加载条件下桩土相互作用过程中的应力和位移的变化规律,与模型试验的结果进行了对比分析。本文的研究对揭示被动桩与周围土体的作用规律及更深入的了解桩土相互作用机理有参考价值。

低应变检测对PHC管桩裂缝测试效果分析

为了研究低应变反射波法对管桩裂缝的检测效果,更好地识别和检测出裂缝的类型和位置,文章对模型桩进行了理论计算和检测实验,了解管桩中波传播的特征;通过制作完整PHC管桩和一系列缺陷桩(包括横向裂缝、竖向裂缝及斜向裂缝),采用低应变反射波法测得了数百条测试曲线;对理论曲线以及实测曲线进行了分析,得到了一些有意义的结论。

主动侧向受荷桩模型试验与颗粒流数值模拟研究

分别采用室内模型试验与颗粒流数值模拟的方法,对砂土中受水平荷载的桩顶自由短桩桩周土体在加载过程中的应力和位移的发展变化规律以及桩土相互作用性状进行了较系统和深入的研究。在室内模型试验中,研究了短桩在松砂、中密砂、密砂中的位移荷载规律,桩前、桩后土压力的分布和发展规律;并重点通过数字图像无标点量测技术密切关注桩周土体的位移产生和发展变化过程。通过开发颗粒流程序模拟室内模型试验在加载过程中的桩土相互作用过程中应力和位移的发展变化规律,与模型试验的结果进行了对比。给出了砂土中受水平荷载的桩顶自由短桩较完整的变形和破坏模式及极限土压力分布形式。

用极大似然法求二维概率模型P-S-N曲线

提出了用极大似然法统计二维概率模型下的P-S-N曲线的方法,统计结果具有相当好的性质,在保证相同试验统计精度的前提下,比传统的成组试验法大规模减少试件用量。

螺旋线参数对斜拉索气动性能影响的试验研究

给斜拉索缠绕螺旋线抑制风雨振的方式,改变了拉索的表面形态,必然会影响拉索的气动性能。在前人对风雨振机理研究的基础上,设计制作三维拉索节段模型,在长安大学风洞中利用皮托管、电子压力扫描阀、数据转换采集系统及自编程序进行了二维流场下螺旋线参数对斜拉索气动性能的影响研究。结果表明:在拉索节段模型自由端2cm处放置端板可以很好的模拟二维流场;斜拉索表面的平均风压分布形态不随螺旋线参数的变化而变化,风压停驻点、上下气流分离点位置不受螺旋线参数的影响,螺旋线附近测点的风压有不规则突变;风阻系数随螺高减小、螺距增大而减小。

薄板声-超声检测时兰姆波传播模式的有限元模拟

在声-超声检测中,正确认识超声波传播特性是其被有效应用的基础。通过有限元数值模拟的方法,研究薄板中声-超声检测形式下超声波传播模式,对模拟产生的波形信号用二维傅里叶变换法进行模式识别,并与兰姆波的理论波数频散曲线进行对比,证实产生了多模式兰姆波。使用波场快照图观测了声-超声检测方式下超声波的传播特性。研究表明,将数值模拟方法和试验相结合是研究超声检测技术的有效途径。

堤坝管涌的室内试验与颗粒流细观模拟研究

本文对水流垂直方向的堤坝管涌现象分别进行了室内模型模拟和颗粒流模拟实验。在室内模型试验模拟中采用先进的数码成像跟踪设备在细观的尺度上对土样在管涌发生发展的全过程进行了观察和记录,为颗粒流细观模拟提供了必要的细观参数及宏观依据。提出的二维孔隙率与三维孔隙率转换的关系公式很好的将室内模型试验的孔隙率同颗粒流数值模拟结合,运用颗粒流程序采用固液耦合的分析模型对管涌现象作进一步的数值模拟分析。根据模拟结果,分析了管涌产生、发展在颗粒细观尺度的原因,对管涌产生发展中的试样细观变化规律及流速的变化规律进行了分析。这些结果为PFC2D在渗流和渗透破坏等方面的深入研究应用提供了一定的实用依据,同时也为在细观尺度上解释和分析管涌现象提供了一条新的途径。

涌浪条件下斜坡式防波堤越浪量的对比分析

海外港口工程大部分位于以涌浪为主的海域,涌浪对防波堤的作用未得到全面认识。越浪量一直是斜坡堤设计中需要重点考虑的问题,其直接关系到结构的安全和使用。以某一具体港口防波堤工程为例,对其防波堤进行了波浪断面和局部整体试验,研究涌浪作用下斜坡堤(单坡、无挡浪墙)的平均越浪量,并与计算结果进行对比分析。研究结果表明:1)断面试验和局部整体试验结果表明斜坡堤越浪量随着波浪周期的增大而增大,而国内规范公式计算结果随着波浪周期的增大而减小。2) EurOtop公式越浪量计算结果不考虑波浪周期的影响;ANN(人工神经网络)方法越浪量计算结果也随着波浪周期的增大而增大。3)总体上,ANN方法越浪量计算结果与物理模型试验结果的吻合程度均明显好于国内规范公式和EurOtop公式计算结果。

涌浪条件下斜坡式防波堤堤脚块石稳定性

海外港口工程大部分位于以涌浪为主的海域,防波堤在涌浪作用下的稳定性尚未得到全面认识。对于斜坡堤,除了护面对其稳定性至关重要外,堤脚对其稳定性也很重要。以某一具体港口防波堤工程为例,通过波浪断面和局部整体物理模型试验,对涌浪作用下斜坡堤堤脚块石的稳定性进行了研究。根据试验结果,对比正向和斜向波浪作用下斜坡堤堤脚块石的稳定性结果,重点分析了斜向波浪作用下斜坡堤堤头圆弧段堤脚块石发生破坏的原因及其随入射波浪周期和水位的变化关系,并对原方案堤脚进行了优化。

管道水下溢油运动特征二维模型试验研究

为了解管道水下溢油的运动过程和特征,在室内水槽开展了二维溢油模型试验。通过试验观测溢油从水下上升至水面的运动过程和形态,并对溢油的上升时间、代表点处油粒子平均运动速度、溢油扩散宽度等特征与溢油初始溢出速度、水流流速的关系进行分析,试验结果可为水下溢油的运动轨迹及扩散数值模拟研究提供参考。

基于Plant Simulation的智能制造测试床仿真模型设计与应用

为了验证智能制造测试床的整体布局设计和制造工艺在生产运营环境下的合理性,利用西门子Plant Simulation工厂仿真软件进行生产节拍和设备利用率分析。首先,建立了按订单生产运行的制造生产线二维仿真模型,根据生产要求对二维仿真模型进行输入参数设定,并根据二维仿真模型运行后得到的分析统计结果进行工艺布局、物流布局和制造策略的优化。然后,在二维仿真模型基础上,为了让仿真模型在建设阶段和运营阶段具有更直观的展示效果,基于原三维设计图,在三维仿真模型中替换或导入各对象的三维模型,并运用Simltalk语言编写精细的三维位置坐标和动作路径动画程序,对仿真模型进行三维效果优化。结果表明优化后的智能制造测试床三维仿真模型可以实现与实际生产一致的业务运行模式,它具有更形象、逼真的动态运行展示效果。仿真结果可指导智能制造测试床的建设与优化,且在测试床投入运营后,仿真模型还能够接受运营数据以对测试床进行持续迭代的优化。提出的仿真模型设计方法为实现智能制造测试床的"数字孪生"奠定了基础。

节理起伏角对非贯通节理岩体力学特性的影响

对非贯通节理岩体进行直剪试验,在相同法向应力作用下研究具有不同节理起伏角的非贯通节理岩体的强度特性、变形特征。并采用颗粒流数值模拟软件(PFC 2D)进一步研究非贯通节理岩体的细观扩展机理。两种试验研究表明:(1)非贯通节理岩体的破坏形态受节理起伏角的影响显著,随着节理起伏角增大,岩体的破坏程度逐渐加重,岩体破坏时的张拉裂纹越大,裂纹数目也越多,张拉节理与两节理面之间的夹角将越大,表面破损也越明显;(2)非贯通节理岩体的变形特征受节理起伏角的影响显著,当节理起伏角不同时,非贯通节理岩体的法向变形将不同,随着节理起伏角增大,非贯通节理岩体的峰值切向位移逐渐减小;(3)非贯通节理岩体的强度特性受节理起伏角的影响显著,随节理起伏角的增大,非贯通节理岩体的峰值剪切强度增大,岩体抗剪强度增大。

保护装置一键式标准化测试和定制报告自动生成系统研究

阐述了保护装置一键式标准化测试和定制报告自动生成系统核心技术二维图形绘制方法和模型描述语言XML脚本的原理、系统结构,系统先进性和研究意义。