建筑荷载与地下水开采耦合作用对地面沉降的影响

以南通市海门区地面沉降历史为研究背景,从比奥固结理论出发,分析地面荷载及地下水渗流场对土体变形的影响.采用现场监测的方式对海门区地下水位、高层建筑物荷载和地面沉降进行监测,研究高层建筑荷载、地下水开采以及二者耦合作用对土体变形的影响.通过建立地下水渗流、建筑荷载与土体变形的三维流固全耦合模型,对不同因素作用下地面沉降进行模拟.模拟结果显示:地下水开采引发的地面沉降对主开采层的影响最大,建筑荷载引发的沉降对地表附近土体影响较大;地下水开采和建筑荷载的耦合作用引发土体变形的情况中,地面上距离建筑物集中区较近处以建筑荷载作用为主,较远处以地下水开采作用为主.

管板结构轴对称简化模型的分析研究

针对大型换热器管板结构建模复杂与求解困难等问题,根据支撑刚度相等的原理,采用一族等厚薄壁圆筒体来取代换热管对管板的支撑作用,结合多尺度均匀化方法,考虑管子壁厚对管板的加强作用,在此基础上提出了一种管板结构轴对称分析的简化模型即当量管板—壳单元模型,探讨了壳单元个数对轴对称模型计算精度的影响,并将轴对称模型的计算结果与实体模型进行了对比分析和应力评定,所得结果显示简化后的轴对称模型不仅能满足工程设计需要,且能有效地节省计算成本,因此所提出的简化模型能够为管板结构的应力分析设计提供理论参考。

压电型微固体模态陀螺的模态及谐振分析

压电型微固体模态陀螺利用压电体的特殊振动模态来工作,它是一种不同于微振动陀螺的全固态微陀螺。在压电型微固体模态陀螺中不存在整体运动的部件和弹性支撑结构,因此抗冲击、抗震动能力强。同时,它对真空封装没有特殊的要求,因此稳定性好,长期工作可靠性高。文中详细介绍了压电型微固体模态陀螺的工作机理,建立了该种新型微陀螺的结构模型,并对压电块的振动模态和自激谐振进行了有限元分析,获得了满足要求的工作振动模态。通过谐振分析,进一步验证了提出的结构模型的有效性。本文为压电型微固体模态陀螺的制作提供了理论依据。

渣浆泵内固相颗粒冲蚀特性的数值模拟

应用雷诺涡粘模型(液相)、离散相流动模型(固相)和压力耦合流场计算法,对渣浆泵全流道内固液两相湍流场的固相颗粒的冲蚀行为进行数值模拟。研究泵转速、固相粒径和叶片参数对颗粒冲蚀特性的影响。研究结果表明:随着泵转速的提高或者粒径的增大,颗粒冲击叶片表面的位置逐步移向叶片的头部,颗粒的冲击速度和冲击角度随之增大;不同叶片参数的叶轮对固相颗粒的冲蚀行为影响明显;数值模拟的研究成果可应用于抗冲蚀磨损叶轮的设计。

大跨度柔性屋盖风振中流固耦合分析的强耦合方法

本文针对大跨度柔性屋盖风振中流固耦合作用的特点,介绍了一种计算黏性不可压缩流体与经历大变形非线性结构之间流固耦合作用的强耦合方法。本文将伪实体弹性模型引入到流固耦合问题的流体域中处理其变形,使流体和固体形成整体耦合,推导了计算流固耦合问题的整体式方程,并用Newton-Raphson法求解。文中首先用经典圆柱绕流证明了该方法的有效性,并利用该方法计算了一大跨度柔性屋盖风振的流固耦合问题,结果与已有文献中的结果符合良好。因此证明本文提出的强耦合方法用于计算大跨度柔性屋盖风振流固耦合问题是准确可行的。

一种新型的棒材与管材矫直辊辊型的设计方法

根据管材、棒材的全接触矫直理论 ,结合宝钢所用的管材矫直机组 ,采用实体设计软件设计造型的办法 ,给出一个具有工程意义的新型矫直辊辊型的设计方法。结合数控车床CAM软件 ,还给出矫直辊加工的数控程序。对于使用CAD/CAM软件解决类似具有复杂造型的设计加工问题 。

全固态快沿电磁脉冲源的模拟及特性分析

为了给脉冲源的参数选择和电磁脉冲防护提供理论支撑,首先对雪崩三极管的雪崩效应以及全固态快沿电磁脉冲源的工作原理进行阐述。然后通过对雪崩三极管导通过程简化,建立了该脉冲源的等效模型,分析了该脉冲源的时域特性,通过自定义曲线拟合方法,首次得到了脉冲源输出波形的数学表达式,并验证了它的有效性,最终确定了脉冲源的具体理论模型。依据此表达式的参数,通过对脉冲电流的频域分析表明:电流的振幅主要集中在0~200MHz之间,90%以上的能量都分布在810MHz以内。

全固态磁制冷系统物理模型的研究进展

磁制冷是一种节能环保的制冷技术,具有广阔的应用前景.目前,基于主动磁回热循环的磁制冷系统被广泛研究并诞生了多个原型制冷机.然而,这些系统主要采用流体换热,导致系统存在工作频率低、回热损失大、子部件设计复杂等问题,使得制冷机成本升高和效率降低.针对上述问题和难点,引入固态传热增强机制和全固态磁制冷系统模型设计及优化已成为近年来研究的热点.本文综述了全固态磁制冷系统的两类物理模型的研究进展,即基于热二极管(电控热二极管和磁控热二极管)的全固态磁制冷模型和基于高热导率材料元件的全固态磁制冷模型.与传统主动磁回热制冷模型进行比较分析,表明全固态磁制冷具有更大的应用潜力.最后,对未来全固态磁制冷技术的研究进行了分析和展望.

深井软岩巷道温压耦合作用下锚固体破坏机理及应用研究

针对深井软岩巷道高地温高地压锚固支护失锚率增大的问题,以淮南矿区深井软岩巷道为例,采用室内相似模拟试验方法,进行温压耦合作用下锚固体变形破坏特性和锚杆受力特征试验研究。结果表明:随着温度升高和侧压系数的增大,锚固体的破裂深度增大,而侧压系数增大则锚固体的破裂倾角减小。当λ=1.2、1.5和1.8时锚固体的破裂深度分别为托盘直径的1.02~1.2倍、1.13~2.2倍和1.15~2.4倍,锚固体破裂倾角分别为45°~60°、40°~45°和30°~35°;温度升高和侧压系数增大,锚固体压密阶段水平变形量增大,随着侧压系数的增大,温度对锚固体变形破坏规律影响减弱;锚杆在破碎块体作用下处在压、张、剪的复杂应力状态,锚杆以受张拉应力为主,弯曲位置受压、剪应力作用,随着温度和侧压系数的增大,锚杆弯曲位置受压、剪应力增大,锚杆发生明显弯曲变形,锚杆锚固体呈渐进式破坏。将全长锚固支护工艺应用于丁集矿西三轨道大巷围岩支护参数优化设计,并进行现场监测,反馈表明巷道围岩支护效果较好。

顺层瓦斯抽采钻孔全程下筛管技术和装置的研究与应用

针对顺层长钻孔深孔"留不住、封不严、抽采效率低"的问题,采用理论分析和现场试验的方法,研究顺层瓦斯抽采钻孔全程下筛管强化抽采技术。通过建立煤岩瓦斯气—固耦合模型,模拟分析了筛管长度、抽采负压、筛管直径对顺层钻孔瓦斯抽采效果的影响,表明:抽采负压(13～40kPa)和筛管直径(32～50mm)对瓦斯抽采效果影响较小;筛管长度是提高瓦斯抽采效果的关键因素,全程下管120m时,筛管长度100m的钻孔比筛管长度40m的钻孔瓦斯抽采效果提高3倍。通过改进了钻头"一"字型横梁的连接与固定方式、配合无焊接整根大通径钻杆、封孔管孔底悬挂装置,实现"钻多深下多深";全程下筛管后,单孔平均浓度可提高29%以上,有效抽采期可提高1. 9倍。

基于有限元方法的动车组车轮安全性能评估

基于欧洲车轮设计标准,提出了基于有限元分析软件ANSYS的动车组动车车轮有限元模型的建立,根据标准给出的工况及各工况载荷值进行了有限元计算,结合车轮结构特点采用合理的强度校核准则对车轮静强度及疲劳强度进行了分析,得出了车轮不同部位的安全系数;同时基于强度计算结果对该型号实体车轮进行了全尺寸疲劳试验验证,疲劳试验结果与有限元计算结果基本一致,从而证明了有限元计算及疲劳分析方法的正确性,为车轮有限元模型的建立及安全性能评估提供了借鉴和参考。

公路运输环境下运输车及导弹固体发动机响应数值分析

为解决某型固体火箭发动机在公路运输过程中动力学响应难以直接测定的实际问题,构建了运输车的13自由度动力学模型,采用谐波叠加法模拟路面不平度激励后,基于达朗贝尔原理计算得到车身质心处的时域响应,并简要分析了不同运输工况下响应规律,最后利用MSC.Nastran分别仿真计算了发动机在加速度载荷及其与温度载荷联合作用下的动力学响应。结果表明:运输过程中,车身质心处加速度响应近似服从高斯分布,且其均方根值随运输速度提升或运输公路等级下降而呈非线性增加趋势;考虑随机振动与温度载荷联合作用时,发动机壳体von Mises应力响应最大值超过500 MPa,药柱von Mises应变大于5%,均高于振动载荷单独作用响应,但不会造成发动机强度破坏。