催化裂化用短接触旋流反应器内气固滑移特性

利用欧拉-欧拉双流体模型对短接触旋流反应器分离腔内气固滑移特性进行了数值模拟,主要研究了切向气固滑移速度的分布规律,并考察了操作参数和物性参数对分离腔内切向滑移速度的影响。计算结果表明,分离腔内切向气固滑移速度沿径向呈'驼峰'分布;当气相入口速度增大或者剂气比减小时,切向气固滑移速度变小,颗粒切向速度增大,离心力增大,有利于提高气固分离效率;颗粒密度对切向滑移速度分布影响不大;颗粒粒径较大时,在排尘口易出现堵塞,不利于长周期运行;建立了截面平均切向气固滑移速度计算模型,计算值与模拟结果误差在±7.0%以内。

粗粒料接触面模型及其在土石坝工程中的应用

在土石坝工程中越来越重视岸坡与坝料之间的接触特性,将土体本构模型中使用较多的双曲线型硬化规律运用至接触面模型,提出了一个简洁的接触面本构模型,推导了接触面模型刚度矩阵表达式。通过对4组试验的预测结果与试验结果的对比,表明该模型可以较好地预测粗粒料的界面剪切试验。将提出的接触面模型嵌入有限元程序,应用于如美心墙坝河谷与坝料的接触分析。三维有限元计算结果表明:坝体两侧岸坡的剪切位移变化规律都是中间部分剪切滑移量较大,岸坡边缘部分相对较小,陡坡一侧最大滑移量大于较缓一侧。这些均符合粗粒料滑移的基本规律,可为岸坡-坝料接触特性研究以及土石坝工程计算提供参考。

不同接触面模型对评估地下结构震害的影响

对土 -结构之间相互脱离、滑移现象提供了一个有效的分析方法。在分析中 ,用二维有限元和无限元耦合对地铁隧道进行动力时程分析。同时 ,在分析中考虑了混凝土材料的塑性。研究比较地铁箱体结构在完全约束模型、经典库仑摩擦模型和 goodman单元三种不同的土 -结构相互作用方式下最大主应力、塑性铰的分布以及土 -结构之间的脱离、滑移程度。

H-M黏结接触模型在某大型岩质滑坡预测中的应用

为了探究大型岩质滑坡在运动过程中的各项特性,提出采用Hertz-Mindlin黏结接触模型模拟岩石颗粒间的相互作用,并将其用于预测某大型岩质滑坡的滑动过程,结果表明:根据滑坡运动速度分布规律,可将岩质滑坡运动过程划分为坡体失稳、加速滑动和减速堆积3个阶段;在边坡失稳阶段,滑坡体整体运动速度小,局部岩体发生坍塌掉落,这是发生大规模滑坡的前兆,应引起重视;滑坡体前部和中部运动速度大,最终堆积到河谷内,而后部坡体滑动受阻,大部分岩体堆积在上部峡谷内部,是发生二次滑坡和泥石流的物源;随着滑坡的运动,岩体结构破坏逐渐增加,岩体贯穿性裂缝出现在失稳阶段。根据滑坡的堆积特征,发现小岩块位于上游,大岩块位于下游,滑坡体往下游运动的距离更远,说明滑坡对下游影响更大。根据以上计算成果,认为将Hertz-Mindlin黏结接触模型用于岩质滑坡的模拟预测是合理的。

摩擦系数对高副接触磨损影响的有限元模拟

为研究摩擦系数对高副接触磨损的影响,利用有限元方法,采用ANSYS软件建立了圆柱和平板相接触的磨损预测模型.根据改进的Archard磨损模型计算磨损量,采用移动接触边界节点的方法来模拟材料的去除过程,并与实验数据进行了对比,证明了模型的合理性.利用该模型,研究不同的摩擦系数对磨损量、接触压力、滑移量、正应力、剪应力的影响.仿真结果表明,较小的摩擦系数会产生较大的接触压力和滑移量,从而使磨损量增大.较大的摩擦系数会加速疲劳的产生.

主轴式滚磨光整加工接触力修正系数研究

高端装备关重件多采用主轴式滚磨光整加工提高零件表面完整性,传统的用反复实验摸索滚磨光整工艺的办法存在工件提供难或数量少的实际问题。基于EDEM仿真主轴式滚磨光整加工可以为工艺制定提供有效的帮助,但模拟仿真与实际工况的差异性尚未可知。将滚抛磨块尺寸、滚筒转速以及加工位置作为影响接触力大小的评价指标,考虑仿真模拟与实验验证的可比性,设计构建了与仿真模拟完全相同的实验装置和工艺参数环境,选用Hertz-Mindlin无滑移接触模型进行模拟仿真,探究模拟仿真与实验测试得到的工件与滚抛磨块之间的法向接触力的规律性。通过量化接触对象球径比、加工位置以及滚筒转速对于接触力的影响,推导出接触力相关修正系数的表达式,进而建立包含接触对象球径比和速位影响系数的滚抛磨块与工件之间的接触力计算公式,并验证了不同径向位置处接触力计算公式的适用性。结果表明:球径比系数在(2.6664~2.9601)之间,其值与滚抛磨块尺寸成负相关关系;速位修正系数在(0.9519~1.9097)之间;采用修正后接触力表达式进行分析计算,计算结果与实验测试结果相对误差值在(0.08~18.91)%之间,该方法可以为滚磨光整加工实际工艺磨块与工件之间接触力提供可信的计算方法。

风电机组基础中钢板与混凝土间接触分析

将大型风电机组基础简化为1/4缩比例微元模型,通过对简化模型试件进行拉拔试验,研究其粘结应力分布规律,并提出相应的理论表达式。同时,运用ANSYS建立风电机组基础缩尺简化试验的有限元模型,运用面面接触技术模拟钢板与混凝土间的接触,对风电基础中钢板与混凝土间的粘结滑移性能进行模拟。计算结果表明,所采用的有限元分析方法能较好地模拟试验结果,可用于工程实际分析。

竖向锚定板水平抗拔承载力三维力学模型分析

竖向锚定板的水平抗拔承载力确定是锚定板档土结构设计中一个不可回避的关键问题,而当前有关这方面的理论研究还存在很多不足。在总结了当前有关竖向锚定板水平抗拔承载力研究的基础上,深入分析了竖向锚定板水平受拉时的三维力学机制,指出了当前理论研究中存在直接套用条形锚定板的平面应变模型用于矩形锚定板的三维问题、板前滑移线场假定具有主观性、未考虑板土接触面的真正力学特征对系统力学机制的影响这3方面的不足之处,论证了构建三维力学模型的必要性;并进一步就该问题三维力学模型的构建、板土接触面特性的考虑以及浅锚、深锚的统一指明了研究思路,为后续竖向锚定板抗拔承载力的深入理论研究奠定了基础。

基于滑移率的汽车纵向动力学轮胎建模

轮胎模型是汽车整车动力学模型的重要部分,车辆在不同行驶工况下,轮胎对于车辆的操纵稳定性、路面的缓冲以及车辆在行驶过程中提供相应的附着力、保证转向操纵与方向稳定都起到一定的作用。由于轮胎具有结构的复杂性和力学性能的非线性,利用Matlab/Simulink搭建相应的汽车纵向动力学模型、轮胎滑移速度模型、轮胎接触点滑移模型、低速下滑移率修正模型、轮胎纵向力学模型以及轮胎动力学模型并进行仿真分析,最后将子模块搭建成轮胎完整模型。为汽车的整车操纵稳定性、制动力与牵引力控制、轮胎磨损等后续研究提供参考。

悬索桥锚碇剪切滑移的机理及试验初探

根据悬索桥锚碇的受力特点,提出研究锚碇结构与地层发生剪切滑移的重要性。将锚碇与土体之间发生相对滑移的过程分为3个阶段,解释了各个阶段中剪切滑移的形成发展过程及其机理,给出了接触面在剪切滑移的各个阶段中其剪应力的分布形态以及剪力作用下土体自身产生的切向位移的分布状况。依托某实际工程,按照1:100的比例制作锚碇结构模型,剖析了模型试验现象的原因,验证了理论分析中提出的定性判断结果。

基于ANSYS15.0对钢筋与混凝土之间粘结滑移现象的模拟探究

为探究采用ANSYS15.0中何种单元类型能更好地模拟钢筋与混凝土之间的粘结滑移现象,针对其单元类型的选择做进一步研究。选用ANASYS15.0中刚性接触面常用的"目标单元"TARGET170来模拟刚性体–混凝土接触面,用"接触单元"CONTACT174模拟柔性体–钢筋接触面,二者通过共用实常号构成刚–柔"接触对",用来模拟分析钢筋与混凝土之间的接触现象。通过分析钢筋与混凝土之间的接触应力和相对滑移距离得出接触单元的可靠性。研究结果表明:钢筋与混凝土之间接触应力和滑移距离均由梁两端向跨中逐渐增大,这与实际钢筋混凝土梁在跨中荷载得到的情况非常符合,证明选用单元类型和钢筋混凝土模型模拟钢筋混凝土之间的粘结滑移现象是可靠的,为建筑软件分析中单元类型的选择提供可靠参考。

垫层蜗壳钢衬-混凝土结构接触数值仿真分析

为研究水电站垫层蜗壳结构中钢衬-混凝土之间的接触特性对整体结构的影响,采用考虑滑移摩擦的面面接触模型及传统共结点模型分别对垫层蜗壳结构进行计算,将两种模型计算结果与水电站实际测试数据进行对比。结果表明,采用考虑滑移摩擦的面面接触模型计算得到钢蜗壳及外围混凝土的应力分布及变形情况较均匀,有效的解决了常规共结点模型中垫层末端处应力集中和变形较大的问题,也更加符合实际测验数据。同时,计算出的混凝土承载比相对较小,能真实的反映钢衬和混凝土之间内水压力比例,也能更加准确的判定整体结构的稳定性。由此可知,垫层蜗壳结构采用考虑滑移摩擦接触的面面模型可以更加合理的模拟钢蜗壳及外围混凝土实际的接触特性及真实传力特征,可为垫层蜗壳结构设计与刚强度分析提供一定的参考。

滚珠丝杠副扭转接触刚度理论建模与试验研究

为了分析滚珠丝杠副扭转接触刚度,首先基于切向滑移理论,对滚珠与滚道接触区域进行受力变形分析,建立了滚珠丝杠副扭转接触刚度模型。其次研制滚珠丝杠副扭转刚性试验台,在轴向加载下,通过角位移-扭矩曲线获得了扭转接触刚度。最后对DKF4016型滚珠丝杠副进行了多次测试。结果表明:在加载过程中,扭转接触刚度随扭矩呈指数关系变化,理论值与实测值最大相对误差为5.24%,验证了理论模型的正确性。

柱托换新旧混凝土接触问题数值模拟分析

运用有限元软件ANSYS建立了柱托换节点的非线性有限元模型,通过合理选用混凝土、接触单元及其参数,结合试验数据验证了有限元模型的精度及可靠性,进而研究了新混凝土弹性模量和界面倾斜角度对柱托换节点受力性能的影响.研究结果表明：通过控制变量法和数值递推法,可以得到合理的法向接触刚度因子取值;在恒荷载作用下,弹性模量比值在1～2时新旧混凝土界面的剪应力增长显著,而比值越大,剪应力越大,所以在新旧混凝土粘结时,新混凝土必须用与旧混凝土同强度等级或更高强度等级的混凝土,这与规范要求相吻合;在恒荷载作用下,当界面倾角从5＆#176;到7＆#176;时,界面剪应力下降比较显著,而且界面粘结滑移距离下降趋于平缓,界面倾角取5＆#176;时可以较好地提高柱托换节点的抗剪能力.

面向口腔软接触的蔗糖溶液润滑特性研究

低摩擦特性的饮品具有较好的顺滑感和吞咽的舒适性,而蔗糖是常见饮品的主要成分,口腔环境下蔗糖溶液的润滑特性研究将有助于发现低摩擦饮品的影响因素。配制6组不同质量分数的蔗糖溶液,开展蔗糖溶液黏度随剪切速率的变化试验;通过聚二甲基硅氧烷制备球-盘的软接触摩擦副,对蔗糖溶液的润滑特性进行研究;建立口腔软接触的滑移模型,将滑移模型中摩擦系数结果与同等条件下试验结果对比。研究结果表明:6组蔗糖溶液近似为牛顿流体,且随着蔗糖质量分数的增加,溶液黏度也逐渐升高;蔗糖溶液的润滑性能与速黏积(uη)密切相关,随着uη的增加,蔗糖溶液的平均摩擦系数经历了先稳定后减小再增加的变化,属于Stribeck曲线的典型特性,uη在0.001~0.010 Pa·m时,蔗糖溶液有较低的摩擦系数;软接触滑移模型能够获得光滑和粗糙表面条件下蔗糖溶液在流体润滑区域内润滑性能,并验证同等工况参数下部分试验结果的有效性。研究结果旨在为口腔环境下流体食品润滑状态的判别和饮品的研发提供技术参考。

地铁车辆起动区段钢轨波磨成因分析

为研究地铁出站口附近直线起动区段钢轨波磨形成原因,利用有限元软件ABAQUS建立了三维实体轮对-轨道瞬态滚动接触模型,并结合现场实测,从时域和频域上对波磨现象进行了分析。研究结果表明:车辆起动过程中,车轮与钢轨表面接触带会产生准周期特性的滑移区域,且滑移区域中心之间的距离与实测波磨的波长范围接近,从而验证了模型的合理性和有效性;轮轨系统的不稳定摩擦自激振动是导致实测区段钢轨波磨产生的根本原因,正是由于轮轨蠕滑力“饱和-非饱和”的周期特性,最终促使了波磨的形成;钢轨和车轮的垂向振动加速度等级在160~230 Hz频率范围内均出现了峰值区域,且频率范围与实测波磨的特征频率范围174~198 Hz接近,这进一步说明钢轨波磨是轮轨系统摩擦自激振动引起的车轮-钢轨共振所产生;在忽略初始不平顺的前提下,钢轨表面的波磨会随着车轮运行次数的增加呈现线性增长趋势,因此适当地采取钢轨打磨以及轨面润滑等措施尤为重要。

均匀土-桩基-结构相互作用体系的计算分析

本文以结构 -地基动力相互作用振动台模型试验为基础 ,结合通用有限元软件ANSYS ,对均匀土 -桩基 -结构动力相互作用体系进行了三维有限元分析。计算中土体采用等效线性模型 ,利用面-面接触单元考虑土体与结构交界面的状态非线性 ,计算与试验得出的规律基本一致。桩基与土体间发生了脱开再闭合和滑移现象。桩身应变幅值分布呈桩顶大、桩尖小的倒三角分布 ,角桩的应变幅值较大 ,边排中桩和中桩的应变幅值较小。桩土接触压力幅值呈桩顶小、桩尖大的三角形分布。在沿振动方向的三排桩中 ,边排桩的滑移比中排桩的滑移量大。通过计算分析与试验的对照研究 ,验证了采用的计算模型与分析方法的合理性 ,为结构

裂缝介质的有效弹性常数

目前研究平行裂缝或定向裂纹对地震波传播影响的常用模型有三种 :1具有平面分布的细小、孤立的滑移面或裂纹的裂缝模型 ;2具有平面分布的、非连续接触的裂纹的裂缝模型 ;3把平面界面当作由黏性液体或软材料组成的连续薄层的裂缝模型。本文从较普遍的理论出发 ,导出了裂缝介质中柔度系数的解析表达式 ;利用这些解析式计算了上述三种模型的有效裂缝柔度系数和刚度系数 ,并证明上述三种模型均可归结到统一的表达形式。研究还表明 ,当已知裂缝表面一些信息时 。

二维变压力摩擦运动的非线性振动分析

透平机械在运行中其叶片叶冠会发生摩擦现象,其接触面正压力常常不是恒定值。为了分析叶冠接触面摩擦行为的非线性特性,本文建立单自由度的二维变正压力摩擦动力学模型,并详细给出了整个求解过程。牛顿法是求解非线性方程组的常用迭代算法,迭代中过程的切向刚度矩阵是求解的难点。变正压力下具有强非线性,可根据滑移或黏滞的初始状态进行迭代求解。分析了多个数值算例,具体讨论了接触间隙、接触分离以及相位差对幅值和迟滞回线的影响,分析了摩擦力和变正压力的耦合影响,获得了二维运动状态下切向和法向位移的频响曲线。分析结果可应用到实际叶片的振动分析中,为研究透平机械阻尼叶片的振动非线性提供借鉴。

剪压复合作用下块体-砂浆界面力学性能试验研究

该文通过烧结粘土实心砖设计了24组72个三砖砌体标准试件进行双剪粘结滑移试验,进行了不同轴压比、砂浆等级对砖-砂浆界面剪切应力及剪切应变的影响试验,分别得到了砖砌体标准件界面的粘结破坏形态、粘结强度及粘结强度-滑移曲线,给出了砌体粘结强度计算式及块体与砂浆界面抗剪粘结滑移本构模型。基于ABAQUS有限元分析软件建立砖砌体精细化有限元分析模型,分析不同轴压比和砂浆等级对砌块、砂浆界面受剪性能的影响,通过对比分析有限元分析结果与试验实测结果,论证了材料本构模型的适用性及精细化数值分析模型的有效性及合理性。通过不同轴压比和砂浆等级对块体、砂浆界面剪压粘结-滑移试验性能展开数值分析,模拟结果表明,有限元粘结滑移模拟曲线与试验曲线比较吻合。