球冠体积分的重力异常正演方法及其与Tesseroid单元体泰勒级数展开方法的比较

利用重力资料研究区域乃至全球地质问题时,重力或重力异常正演方法最好从基于直角坐标系向球坐标系方向发展。本文对近似的球冠面积分重力异常正演方法进行改进,使其计算精度和计算效率都得到很大程度地提高;再通过数值试验及实际应用,分析Tesseroid单元体基于泰勒级数展开的重力正演方法与球冠重力正演方法的计算精度与稳定性,最后探讨两种方法的优缺点及其应用方向。

新型起重永磁铁活动单元体冲击动力学研究

通过能量法建立了起重永磁铁工作磁极面活动单元体在受到轴向冲击的过程中所受最大冲击应力的理论模型,并借助ANSYS Workbench仿真平台对单元体在不同冲击条件下进行了动力学仿真分析,同时搭建实验台进行了冲击实验研究。确定了工作磁极面活动T形单元体在受冲击过程中所受最大应力的位置为变截面圆弧过渡区域。结果表明,冲击过程中单元体所受最大应力的理论模型结果和有限元仿真结果最大误差为9.62%,平均误差5.33%;与实验测量结果最大误差为11.73%,平均误差7.42%,验证了所建立模型的有效性。

传统与新型两类石笼网垫单元体冲刷试验研究

传统石笼网垫以网片作为隔断,需耗费大量人力施工,为采用碾压工艺,节省人工,缩短工期,用胶结碎石格构作为隔断设计新型石笼网垫,并开展了传统与新型两类石笼网垫单元体的冲刷试验进行对照。通过设置不同逊径比的石笼网垫单元体冲刷试验,分析对比两类石笼网垫单元体的逊径颗粒流失特性、流速减缓幅度及冲蚀面积随逊径比变化特征,探究石笼网垫最佳逊径比和胶结碎石格构隔断的作用特性,并进一步针对同一尺寸的新型石笼网垫单元体中胶结碎石格构隔断数量的效果开展了冲刷试验研究。结果表明:两类石笼网垫单元体逊径流失量、减缓冲刷流速的能力、冲毁面积都随逊径比增加而增加,传统石笼网垫的逊径比宜为10%~15%,新型石笼网垫的逊径比可在10%~20%;新型石笼网垫中的胶结碎石格构隔断能有效减少逊径颗粒的流失;对于同样试验尺寸的新型石笼网垫单元体,胶结碎石格构隔断数量从1个增至2个时,能显著减少逊径颗粒的流失并缩小冲蚀面积,当格构数量继续增加,则无明显减小。研究结果可为推广少工期、省人工的新型石笼网垫护岸结构的设计与施工提供参考。

长江中下游岸坡单元体的水力侵蚀室内试验研究

水作用下长江中下游岸坡正在面临严峻的崩岸破坏。为探究岸坡土体的水力侵蚀特性,进行单元体单面浸水湿化-崩解试验与侧向冲刷水毁室内试验,通过分析冲刷沟形态、测量单元体质量、探究侧向冲刷深度和高度变化规律,研究根系和格栅植被面层对单元体侵蚀破坏的影响,分析运用乔木根系联合格栅植被面层对岸坡进行防冲的可行性。试验结果表明:湿化-崩解与侧向冲刷二者共同作用,引起和加剧岸坡土体的淘蚀破坏。随着水深、流速及冲刷时间的增加,单元体侧向冲刷深度与冲刷高度一直增加;在本实验较小的单元体尺寸下,较粗的乔木模拟根系对于减小单元体冲蚀破坏程度的作用有限,其根土间隙优先流效应在一定程度上反而增加侧向冲刷深度;根系对黏性土的牵拉锚固作用明显强于粉土质砂,能够延缓上部土体的崩塌;设置格栅植被面层后,可有效减小单元体侧向冲刷深度,抗冲效果显著,研究结果可为生态护岸技术研发和应用提供借鉴。

超高层单元体吊装技术及安装施工方法研究

超高层建筑幕墙单元体是一种非常普遍的建筑结构形式,被广泛地应用于目前的高档建筑工程中。本文以某商务办公楼超高层单元体吊装施工为例,采用框架式幕墙设计结构,计算超高层单元体吊装动力参数,按照超高层单元体的吊装技术要求,对超高层单元体进行了吊装安装。实验结果表明,所提方法的超高层单元体吊装时间较短,能够有效提高实际施工效率。

浅谈单元体幕墙施工技术管控

在中国的建筑幕墙行业中,经过多年的辛勤耕耘和经验积淀,各类幕墙系统已经显著发展,从起初的简单仿制和粗糙构建阶段,升华为了深入考量工程特性的、精细技艺结合的精湛设计,同时注重安装策略的优化,体现了深厚的行业智慧。作为幕墙科技的代表作品,单元体系统融合了国内外各单元体系统的优点和实际工程经验教训,形成了一套成熟的构造方法。本文从深圳宝安工人文化宫项目单元体玻璃幕墙的施工要点出发,对其管理办法进行探究。

高速铁路扣件弹性单元体温频变特性试验研究

随着动车组速度的提高,对轨道线路条件提出了更高的要求,文章结合实际服役状况,对轨道结构起主要减振作用的高速铁路扣件弹性单元体的温频变特性进行了研究。结果表明:1)W300和WJ-7扣件弹性单元体均有良好的减振性能,且前者的减振性能优于后者。2)2种扣件弹性单元体均有显著的低温敏感性,且对高温不敏感。在-60°C时,2种扣件弹性单元体的静刚度值较常温时均有显著增加,并且已经严重超出国家铁路行业标准设计限制。3)频率是扣件弹性单元体刚度特性变化的重要影响因子。随着频率的升高,2种扣件弹性单元体的动态刚度均有不同程度的增加,尤其是高频部分,增加更为显著。4)低温和高频同时作用下,扣件弹性单元体的动态刚度变化最大。因此,实际服役中扣件弹性单元体的刚度是变化的。

不同袋内材料对土工袋单元体静动力剪切特性的影响

为了进一步研究不同袋内填充材料对土工袋单元体在静动力作用下剪切特性的影响,采用室内大型剪切系统对不同袋内填充材料土工袋单元体进行了一系列单剪试验和循环剪切试验。结果表明:土工袋单元体表现出的剪切变形规律基本符合摩尔-库仑屈服准则,其抗剪强度主要由土工袋表面张力和袋内土体颗粒之间的摩擦力共同提供;不同袋内填充材料对土工袋单元体的剪切变形特性有一定的影响,相对于壤土土工袋、碎石土工袋,天然河砂土工袋单元体的抗剪强度、阻尼消能效果与抵抗变形的能力均相对更好,因此从抗剪强度及减振消能特性的角度看,实际减隔震工程中采用河砂装填是一个较好的选择。

基于径向多项式密度Tesseroid体的大尺度重力场快速正演计算

在大尺度重力模拟中,为了考虑地球曲率的影响,通常将质量体沿经度、纬度及径向方向剖分为多个Tesseroid体,然后根据叠加原理将所有Tesseroid体重力效应之和近似为质量体的总重力场.在现有大多数方法中,总重力场的计算一般通过将各Tesseroid体的重力效应直接累加获得,尽管这种做法十分简单,但对于大尺度的复杂密度模型,其计算量十分巨大.为此,本文充分利用重力位、重力加速度及重力梯度张量核函数积分在经度方向的卷积特性,提出一种基于快速离散卷积算法和优化重力公式的高精度大尺度重力场模拟方法.该方法采用具有径向任意阶多项式密度的Tesseroid体来描述复杂密度分布,并以变密度Grombein优化公式为基础进行重力场正演模拟,从而有效克服经典球坐标系重力公式引起的极轴观测点奇异问题;同时联合Gauss-Legendre求积(GLQ)和水平方向的自适应网格剖分,实现重力积分的高精度计算,最后结合快速离散卷积算法获得质量体的重力效应.本文方法的加速策略通过如下途径实现:①假定经度方向的Tesseroid体具有相同尺寸,观测点位于同一高度且其采样间隔与Tesseroid体尺寸相等,由此建立与重力积分核对应的Toeplitz权系数矩阵,并利用Toeplitz对角线元素相等的特性,计算其第一列和第一行元素来复原完整矩阵,以此大大降低计算内存及计算时间;②利用基于FFT的离散卷积算法实现权系数矩阵与密度矩阵乘积的快速计算,从而进一步提高计算效率.数值算例表明,本文方法可实现近地表至卫星高度重力位、重力加速度及重力梯度张量的高精度计算,且其计算效率相较于直接累加法高出约3~4个数量级.该方法在WINTERC-G全球模型重力效应计算中的应用进一步证实了算法的可靠性和灵活性.本文快速算法是经典3D-GLQ方法的重要补充,对研究大尺度重力正反演问题、地形效应及地球内部结构等有重要意义.

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。

高压转子维修单元体跳动评价方法

为了提升航空发动机高压转子维修单元体的装配质量,针对当前高压转子维修单元体跳动评价方法中普遍存在的沿程测量误差问题,通过分析维修单元体转子偏心量与组合转子偏心量之间的影响关系,同时避免复杂的空间坐标变换计算,建立了高压组合转子结合面偏心量快速预估模型,提出以支承轴颈处偏心量来评价高压转子维修单元体跳动的方法。采用该方法可快速预估组合转子中间结合面偏心量范围,也可对批量压气机转子和涡轮转子实施最优配对。结果表明:在满足高压组合转子跳动设计要求的前提下,改进后的跳动评价方法使高压转子维修单元体不合格率从最高约67%降低到约8%,有效提升了转子装配质量,提高了装配效率。该跳动评价方法对于航空发动机转子装配、组合转子配对以及连接质量评估等工作的开展具有较强的工程指导意义。

飞机发动机CFM56-7B低压压气机单元体到寿更换方案

低压压气机单元体是在双转子或三转子燃气涡轮发动机的压气机中第一个压气机。文章详细介绍CFM56-7B发动机低压压气机单元体项目开发与更换方案过程及其注意事项。

单元体幕墙与高楼建筑防渗漏防火灾相关性研究

目前随着国家城市化进程的推进,高楼建筑的数量和规模日益增加,而同时高楼建筑的防渗漏和防火灾问题也逐渐突出。高楼建筑外墙的主要构件一般采用单元体幕墙,其不仅承担了防风、保温、隔热等功能,还承担了很大一部分的防渗漏和防火灾责任。本论文旨在浅析单元体幕墙与高楼建筑防渗漏和防火灾之间的相关性,从而为高楼建筑的设计与施工提供科学依据。

异形曲面单元体幕墙施工技术

随着社会的发展,异形曲面结构对施工工艺的要求越来越高,采用单元体幕墙结构进行拼装,其结构形式复杂。笔者基于此,进行了一系列的研究,总结了施工过程中可能会出现的问题以及解决方法,并说明了施工重点。采用合理的施工技术对异形幕墙进行安装,可有效地防止由于现场安装误差过大而造成返工问题的出现。玻璃幕墙是直接从模型中抽取数据的,从而大大降低了工程的工作效率,解决了材料浪费问题。

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。

柱状节理岩体随机模拟及其表征单元体尺度研究

柱状节理岩体地质成因特殊,地质结构特点与常见岩体有很大不同,成规则或不规则柱状排列,其裂隙统计及节理的随机模拟方法也与常见岩体采用的方法不尽相同。根据白鹤滩水电站柱状节理岩体的地质构造特点及现场统计资料,以其中最为常见的一类柱状节理为例,引入Voronoi方法对其进行随机模拟,并将随机模型导入3DEC,生成三维随机柱状节理模型进行数值试验,得出其表征单元体(REV)尺度约为典型节理迹长的3～4倍。同时数值试验结果表明,平行于柱轴向(y方向)与垂直于柱轴向(x-z方向)的弹性模量及泊松比值相差较大,柱状节理显示有强烈的各向异性。x-z方向弹性模量及泊松比值相差较小,在REV尺度下可近似认为x-z方向材料性质相同,将柱状节理视为横观各向同性体进行计算和分析。

节理岩体表征单元体尺寸确定的数值模拟

从节理岩体表征单元体的力学意义出发,在通过对某物理试验结果进行模拟以验证RFPA程序模拟节理岩体强度及破裂模式具有适用性的基础上,提出一种基于RFPA数值模拟确定节理岩体表征单元体的方法。该方法基于蒙特卡洛法生成二维节理裂隙网格,实现节理裂隙的表征,将其导入岩石破裂过程分析软件中,分析节理岩体弹性模量和单轴抗压、抗拉强度的尺寸效应和各向异性,并据此确定了节理岩体的表征单元体尺寸。最后,针对某采场围岩节理面统计参数,分析讨论节理岩体的尺寸效应和各向异性,通过综合分析确定了节理岩体的弹性模量、抗压强度和抗拉强度等参数,并得出其表征单元体的尺度为6 m×6 m,这为后续的岩石力学研究奠定基础。

岩体表征单元体与岩体力学参数

在岩体多场耦合分析中,许多采用岩体表征单元体(REV)讨论岩体的渗透特性。事实上,岩体REV是岩石力学的一个基本科学问题,它是选取岩体力学模型以及确定岩体力学参数的基础。从REV的基本概念出发,阐述岩体REV的力学意义;根据岩石及岩体的结构和地质特征,定义了岩石力学中常见的6个尺度,并分析了REV与其它尺度的关系;归纳总结并提出了岩体REV的3种确定方法:能量叠加法,地质统计法,数值模拟法;讨论了岩体REV与岩体力学模型及岩体力学参数取值之间的关系;提出了岩体力学参数的"5S"相关性和岩体力学参数场的概念和分析方法。

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。

城市地下空间资源质量评估基本单元体的研究

提出了基于Grid+Voxel的基本单元体划分方法及不同类型属性信息提取的量化模型,有效地解决了地下空间资源质量评估最小近似均质体的3D剖分,及基于基本单元体不同类型的属性信息定量提取问题,修正了传统的以地面为参照的2D平面单元划分方法,是城市地下空间资源质量评估基本分析单元划分的一种有效的新方法。