复合材料三维编织结构的单元体模型

复合材料三维编织结构技术是国外八十年代发展起来的高新纺织技术。三维编织结构复合材料是一种新型结构形式的复合材料，它具有优良的抗冲击损伤性能、力学性能和耐烧蚀性能。本文讨论了三维编织结构的单元体模型，推导出有关参数之间的数学关系。

结合QAR的热力学模型在单元体分析中的应用

航空发动机单元体评估方法大都是对各单元体的气路参数进行分析,而航空公司往往采用效率这一综合反映单元体性能的参数对单元体进行分析。因此应用热力学原理对发动机各单元体建立热力学模型,并结合实际QAR数据中记录的各站位气动参数来计算各单元体效率。通过计算同一发动机各单元体在不同航班巡航时的效率,分析了效率随使用时间的变化趋势。结果显示,随着使用时间的增加,各单元体效率都在减小,说明了该方法的有效性。

一种基于立方单元体的三维模型的构造及其三视图快速生成的方法

介绍了一种基于立方单元体的三维模型构造的基本思想、方法和算法。进而介绍了从构造出的三维模型生成三视图的方法和算法。用数学分析方法阐述了其数学模型、并论证了该特有的三维模型造型及其快速三视图生成的合理性和确定性。最后对立方单元体大小设置、造型的形体复盖域及该种造型方法的实际应用作了简要说明。

三维机织物单元体结构模型的建立

建立了三维机织物单元体的结构模型。织物的结构模型是通过对织物断面的观察及一些基本假设而建立的。在此基础上计算了三维机织物单元体中的纱线长度、接结纱、经纱取向角及纤维体积分数,并将纤维体积分数的理论计算值与测试结果进行了比较,两者吻合较好,这表明本研究建立的三维机织物结构模型是正确的。

基于单元体模型的核磁共振测井渗透率评价方法

为了解决低孔隙度、低渗透储层渗透率计算模型精度较低的问题,通过研究单元体模型,利用核磁共振测井资料表征谱面积与胶结指数,并建立了计算储层渗透率的数学模型(REV模型)。分析了REV模型中各参数与渗透率的关系,给出了模型中各参数的求取方法,并将REV模型与经典的Timur-Coates模型和SDR模型进行了对比。分析表明,谱面积与渗透率存在幂函数关系,相关系数达到0.88,胶结指数在谱面积和孔隙度确定的情况下与渗透率呈一次函数关系,相关系数达到0.82,谱面积与胶结指数共同决定了储层渗透率的大小,渗透率与谱面积及胶结指数的变化存在较好的一致性。研究结果表明,REV模型的渗透率计算精度明显高于Timur-Coates模型和SDR模型,具有推广应用价值。

一种基于立方单元体的三维模型的构造方法及算法分析

本文主要提出一种基于立方单元体的三维模型的构造方法及其数学模型,并详细介绍基于此数学模型来构造三维模型的程序算法分析,该种算法在设计制作“三维模型与三视图”的CAI课件有一定的参考价值。

基于砂箱模型试验的新型孔状单元体加筋形式性质研究

本文基于砂箱模型试验,以牛皮纸作为筋材提出一种新型的孔状单元体加筋形式。首先对比条状、网格状加筋形式与新型加筋结构在100%、83%、67%、50%四种加筋率下位移在2cm承受的最大竖向力,证明新型加筋结构在相同加筋率下其力学特性与变形特性均优于条状与网格状加筋形式;其次,设计新型加筋结构在不同单元体宽度、长度两个相关因素砂箱竖直力承载实验,探究新型加筋结构的性质。本文尾加筋土挡墙提出一种新的结构,并研究了单元体宽度、长度、间距对结构的影响,给与实际工程一定的参考。

节理岩体表征单元体的分形几何研究

节理岩体的尺寸效应是其内在结构复杂性的体现,应归因于岩体内裂隙网络系统的存在。提出在岩体结构宏观分区的基础上研究表征单元体,应用分形几何的观点进行研究。结果表明,分区内岩体结构具有统计自相似性。进一步的计算表明,用于描述岩体结构特征的分形维数随岩石试样尺寸的增加而减小;但当尺寸增加到某特定值时,分形维数趋于稳定,将此特定值称为结构表征单元体,即尺寸大于结构表征单元体的样本其结构具有代表性。根据表征单元体的定义,尺寸大于表征单元体的岩体试样,其力学性质具有代表性;而结构相似是性质相似的前提,由此可以推知,结构表征单元体为表征单元体取值的下限。

裂隙岩体表征单元体研究进展

裂隙岩体表征单元体(REV)研究是岩体力学的一个基本问题。通过对REV定义的讨论,分析REV的一般力学意义,认为REV是蕴含着“离散与连续”、“微观与宏观”、“随机性与确定性”辨证关系的基本力学概念。阐述裂隙岩体REV与岩体力学模型的选取及力学参数取值的密切关系,指出裂隙岩体REV是选择岩体力学模型的定量标准,集中反映岩体力学性质的尺寸效应。在总结前人研究成果的基础之上,阐述了研究裂隙岩体REV的基本思路,认为基于离散裂隙网络模拟技术的数值分析方法是进行裂隙岩体REV研究的重要手段。最后,利用Monte Carlo方法生成含有两组随机裂隙的二维岩体区域,通过有限元法分析岩体单轴受压情况下的等效弹性模量随岩体尺寸的变化规律,确定所考虑岩体的REV为9 m×9 m。

张拉整体四棱柱单元体试验

为了解张拉整体四棱柱单元体的结构特性,并为大跨度组合式张拉整体屋盖研究奠定基础,用非线性有限元方法分析了张拉整体四棱柱单元体在荷载作用下的内力和位移.采用所设计的半球节点,用张拉整体四棱柱单元体足尺模型研究了荷载作用下的结构特性,得到了不同预应力下的理论和试验的荷载位移及荷载内力曲线,经比较,理论值与试验值相一致.从理论分析和试验研究中得到了预应力与结构刚度、承载力的关系及预应力与结构非线性变化的关系,给出了张拉整体四棱柱单元体一阶刚度的特性.

基于三维裂隙网络的裂隙岩体表征单元体研究

岩体表征单元体(REV)的研究一直是岩土工程中的重要问题。裂隙岩体REV是其内部复杂结构在尺寸效应上的体现,归因于岩体内裂隙系统的随机性。在三维网络模型的基础上通过计算体积节理数建立了确定岩体REV的方法。这种方法考虑了岩体内裂隙的三维空间密度的特征,采用体积节理数这一参数的收敛状况确定岩体REV的大小。建立了实际岩体的模拟裂隙系统,用一定大小的立方体来分割裂隙系统,统计不同立方体内的体积节理数,并将均值作为最终裂隙岩体的参数。将此参数作为裂隙岩体的属性,通过判别其收敛状况获得了岩体REV的尺寸。考虑了岩体不连续面的特征,建立了REV的分析模型,得出工程岩体的REV的尺寸是裂隙平均迹长的4倍的结论。

岩体裂隙率典型单元体确定方法探讨

基于溪洛渡水电站坝区裂隙发育特点,建立了双重介质模型,通过类比多孔介质和裂隙介质的特征,提出了裂隙率典型单元体的概念,介绍了裂隙率典型单元体体积的确定方法,即通过野外裂隙测量和统计分析,得出裂隙发育的统计规律,假设结构面为薄圆盘状、光滑平直,裂隙的空间位置采用泊松模型确定,应用Monte-Carlo原理构建随机裂隙网络模型,进一步分析裂隙率随体积变化的关系,得出研究区裂隙率典型单元体体积为4 913m3(17m×17m×17m)。该体积与研究区的范围相比小得多,能很好也反映出研究区的总体裂隙渗流规律。

裂隙岩体几何和力学表征单元体尺寸的颗粒流分析

确定裂隙岩体的表征单元体尺寸对于准确分析工程尺度裂隙岩体的结构特性和力学特性非常重要。根据加拿大Brockville铁路隧道内裂隙分布的地质参数,采用Monte-Carlo法构建大尺寸的裂隙网络模型,计算不同尺寸裂隙网络模型的单位体积内的裂隙面积(P 32)和单位体积内的裂隙数量(P 31),确定裂隙岩体的几何表征单元体尺寸(即几何REV)。然后采用颗粒离散元方法构建不同尺寸的等效岩体模型,利用数值试验法得到单轴抗压强度和弹性模量随岩体尺寸的变化规律,确定裂隙岩体的力学表征单元体尺寸(即力学REV)。最后探讨了几何REV尺寸与力学REV尺寸之间的关系,揭示了裂隙岩体结构特征和力学特征之间的内在联系。

异形曲面单元体幕墙施工技术

异形建筑对施工技术提出了更高要求,单元体幕墙建筑作为装配式建筑,在异形曲面建筑中,更是增大了施工难度。以云报传媒广场建设异形曲面单元体幕墙为依托,在大楼施工过程中,利用大楼Revit模型及总平面布置Fuzor模型对2种吊装方案进行模拟,并对细部节点进行细化设计。应用BIM技术在异形幕墙施工前进行预拼装,避免了现场安装时因误差较大导致返厂加工。玻璃幕墙通过模型直接提取数据,提高了生产效率,减少了资源浪费。

十字盘式模板支架单元体稳定承载力理论分析

文章对6组不同搭设参数的模板支架单元体进行了足尺寸试验,并进行了有限元数值模拟分析,根据试验及有限元分析结果的稳定承载力和失稳模态,将三维模板支架单元体简化为一维悬伸受压构件稳定性问题,导出相应的屈曲方程,获得单元体支架理论稳定承载力;将理论结果、试验结果和有限元分析结果进行比较,结果表明根据简化模型计算得到的稳定承载力具有较高的精度,因此具有一定工程应用价值。

基于非均质系数的裂隙岩体表征单元体研究

表征单元体(REV)是岩体力学中的一个基础性概念,其存在性是确定岩体等效参数和应用连续介质方法进行研究的前提条件。为综合反映裂隙大小、产状和密度对岩体REV的影响,本文提出采用岩体非均质系数HI来确定岩体的REV。首先,详细介绍了非均质系数的概念和含义。利用General Block软件建立了中等间距-中等延展性(MS1-MP1)裂隙的网络模型,并完成20次随机实现。从各模型中选取10个不同尺寸的岩体模型计算非均质系数,结果表明:非均质系数具有明显的尺寸效应,当岩体尺寸不小于8 m时,非均质系数的平均值和标准差分别为0.5和0.14,综合确定该岩体的REV为8 m。采用HI对三峡地下电站厂房围岩的研究表明,该岩体的REV为60 m,可作为非连续介质方法适用性的判断标准。HI是从岩体结构角度提出的新指标,适用于确定岩体的REV和统计范围,对岩体的统计分析和等效参数研究具有重要意义。

基于体裂隙强度的岩体代表性单元体尺度确定方法

岩体由于各种结构面表现出不连续性、非均质性、各向异性等复杂特性,使得岩体尺寸效应成为岩体力学研究的重点和难点,尺寸效应研究关键在于确定岩体代表性单元体尺度。根据3GSM现场测量和室内试验,建立了9组不同尺度裂隙三维网络模型,计算体裂隙强度,发现体裂隙强度随尺寸变化出现波动,根据波动大小分为离散区(1~4 m)、过渡区(4~8 m)和均质区(8~20 m)。基于三维块体离散元软件3DEC,依据裂隙网络模型建立9组裂隙岩体模型,进行常规三轴压缩数值模拟研究。结果表明:裂隙岩体表现出明显尺寸效应,即随着岩体尺寸增大,各力学参数先减小后稳定,代表性单元体(REV)尺度为8 m。最后,引入体裂隙强度反映裂隙对尺寸效应的影响,并与REV尺度对比,发现通过体裂隙强度表征裂隙岩体尺寸效应规律是可行的。

基于体积应变的煤体渗透率模型及影响参数分析

为研究瓦斯压力变化过程中渗透率演化规律,基于煤体代表性单元体(REV)细观尺度参数与体积应变关联特征推导了4种不同形式渗透率模型。利用实验数据对模型进行了可靠性验证,分析了有效应力引起的应变和吸附应变的变化规律,并与经典渗透率模型(P-M模型、S-D模型、CONNELL模型)进行对比验证。讨论了模型参数的敏感性,明确了REV细观尺度参数与裂隙率、渗透率的相关关系,并分析了吸附应变系数影响机理,进而对国内主要矿井渗透率极值压力进行了研究。结果表明:基于REV体积应变与REV裂隙体积应变的4种渗透率模型,其REV体积应变与REV裂隙体积应变线性相关,相关系数为初始裂隙率;体积模量与吸附应变系数分别控制有效应力和吸附应变对渗透率的影响;恒定围压、恒定孔压、恒定差压3种实验条件下,相比经典渗透率模型,4种渗透率模型对实验数据都有较好的匹配效果,但双参数拟合(体积模量与吸附应变系数)相比单参数拟合(吸附应变系数),参数的拟合误差较大,由参数敏感性分析可知,当参数变化时(<10%)渗透率预测结果相比真实值也有较大偏差;以沁水盆地为例,计算的煤体REV细观尺度参数a_(0)、b_(0)范围分别为1.73~46.31μm和0.06~0.49μm;恒定围压与恒定差压条件下,吸附应变系数与差压大小、气体类型及初始裂隙率有关;国内主要矿井CO_(2)极值压力在0.94~5.33 MPa,CH4极值压力在1.06~6.94 MPa。

基于格子Boltzmann模型的裂缝性储层钻井液漏失数值模拟

针对裂缝性碳酸盐岩储层钻井过程中钻井液漏失问题,基于简化的基块-裂缝双重介质物理模型,建立了描述表征单元体(REV)尺度的基块-裂缝内钻井液漏失的格子Boltzmann数学模型,数值模拟分析了钻井液漏失过程基块-裂缝内渗流场分布,揭示了不同条件下基块-裂缝内钻井液漏失行为。模拟结果表明,裂缝性致密碳酸盐岩储层中的裂缝为主要漏失空间,基块的钻井液漏失量在低值范围内随基块孔隙度增加呈指数增加。裂缝宽度越大,平均流速越大,裂缝空间内速度分布越均匀,组合裂缝总宽度相等条件下,单条裂缝的钻井液漏失速率高于多条裂缝组合情形。研究通过格子Boltzmann方法表征钻井液漏失行为,表明该方法可较好地用于分析裂缝性介质中钻井液漏失行为和裂缝至基块的跨尺度滤失过程,研究成果可为裂缝性致密储层钻井液漏失防控及储层保护提供理论依据。

BIM参数化在变曲面鱼鳞状单元体幕墙上的应用

以阜阳市大剧院变曲面鱼鳞状单元体幕墙为研究对象,对无任何相同尺寸变曲面鱼鳞状单元体幕墙的施工技术进行了总结。通过BIM参数化建模及曲面优化,基于分格线批量生成各单元体三维实体模型,提取加工数据,整理输出为全套加工工艺文件,指导加工厂组装生产及项目部放线、定位与挂接安装,取得了良好的实施效果。总结的经验可供类似工程参考。