准噶尔盆地三叠系百口泉组砂砾岩细观变形破坏数值模拟

我国西部准噶尔盆地三叠系百口泉组砂砾岩致密油资源丰富。因砂砾岩储层中含有众多成分及强度大小不一的砾石,导致砂砾岩力学特征受砾石的形状、尺寸及物性影响较大,进而影响砂砾岩油藏的压裂裂缝复杂程度和压裂改造效果。鉴于此,针对准噶尔盆地百口泉组砂砾岩储层特征,建立了随机不规则多边形砾石的生成方法,并基于颗粒离散元法建立了砂砾岩力学数值模型,研究了典型砾石含量和分布对砂砾岩细观力学特征的影响机理。砂砾岩变形破坏数值模拟结果表明:低强度砾石对裂缝延伸的屏蔽作用较弱,裂缝大多呈“穿砾”模式,而高强度砾石对裂缝的屏蔽作用较强,裂缝更多呈“绕砾”模式;围压增加,岩石抗压强度明显增加,峰值应变能及滑移能也呈线性增加,且应变能增长显著;含不同砾石组合的砂砾岩储层中,剪切微裂缝数量随围压的增加而增加,且具有线性特征关系,高围压下含高强度砾石的砂砾岩具有更显著的塑性及延性特征,且存在明显的二次破坏现象;随低强度砾石的减少或高强度砾石的增加,砂砾岩的弹性模量增大,且抵抗变形能力增强,而不同砾石组合情况下,围压对砂砾岩弹性模量的影响较小;砂砾岩宏观破坏带的形成发育过程很大程度受控于内部细观结构,且受围压、砾石类型(力学强度)等的影响较大。

不同安装仰角对齿辊破碎机破碎齿磨损程度研究

为了提高破碎齿的耐磨性能,针对某双齿辊破碎机的特点,在对其性能参数分析研究的基础上,采用离散元软件,进行了不同安装仰角对破碎齿磨损程度影响的对比仿真分析。仿真结果表明:当矿石硬度较软时,安装仰角对破碎齿的耐磨性能影响较低;当矿石硬度较硬时,安装仰角对破碎齿的耐磨性能影响很大;当破碎齿的安装仰角为60°时,齿辊破碎所需的最大破碎总功为546.04 W,平均值为249.53 W,双齿辊式破碎机最适配的安装仰角为60°;通过合理的离散元分析模拟结果,可为双齿辊破碎机后续的优化升级及现场工艺布置提供参考。

高强度钢板热冲模冷却水道工艺参数多目标优化

以U形件热冲模冷却系统设计为例,对管径D、水管之间的中心距离L、管中心与模具工作面之间的距离H和管数量N进行了初步设计。基于有限元数值模拟结果,通过响应曲面法建立了模具表面的冷却效率T_(ave)、冷却均匀性σ_T与模具零件使用寿命σ_(max)的目标函数,并运用多目标粒子群算法对参数D、L和H进行优化,最后进行试验验证。结果表明:采用优化后的工艺参数,模具的冷却效率、冷却均匀性与模具的使用寿命均有较大改善。

基于公理设计理论的滚齿机主轴组件改进设计

目的消除滚齿机主轴组件设计过程中不同设计要素之间的相互耦合,使设计过程遵循设计行业公认的公理进行,提高机床设计效率和滚齿机主轴精度.方法应用公理设计理论,对主轴各零部件作为一个组件进行设计,系统地分析主轴的功能需求,阐述功能域与物理域的分解过程;应用有限元软件对主轴进行静力分析和热分析进行验证.结果映射出与公理设计过程相对应的设计矩阵,经独立公理和信息公理优化后得到最终的CAD模型;经有限元软件仿真得到改进前后主轴前端的变形量.结论这种方法可以在设计初期预测出设计的结果,选出合理的设计方案,改善了设计,提高了设计效率和主轴精度.

压电智能结构振动控制的数值模拟

文章考虑了压电传感器/激励器的刚度和质量对系统的影响,建立了压电智能结构的有限元动力方程;采用三维八节点实体压电耦合单元,运用ANSYS参数化语言(APDL)编写了压电智能结构振动主动控制的数值模拟程序;研究了系统在干扰荷载作用下P、PD和PID控制器的控制性能,分析了不同控制情况下的系统特征参数识别,并讨论了一对压电片和多对压电片对系统的控制效果,以数值算例对理论分析进行了仿真。研究所得结论对压电智能结构振动主动控制的实践具有一定的参考价值。

JZ20-2NW平台抗冰性能的有限元分析

通过有限元软件LS-DYNA模拟了海冰与JZ20-2NW北高平台相互作用的动态断裂过程。模拟得到的海冰裂纹扩展情况与现场观测一致。基于数值结果可以确定海冰断裂长度,并获得了呈三角形脉冲形式的冰力时程曲线。模拟得到的动冰力峰值与Hirayama-Obara公式计算的静冰力结果相符。同时可以获得平台振动的位移和加速度的模拟结果。

大尺度U形板材工件鼓形翘曲缺陷分析及消除

为研究折弯成形工件翘曲的形成机理,提出了一种采用实验、数值模拟和理论分析相结合方法.以一大尺度半椭圆形工件成形为例,对该工件渐进折弯中非均匀回弹翘曲全过程进行ABAQUS有限元数值模拟.分析指出大折弯力、折弯机床身变形是工件鼓形翘曲的主要原因.实施了采用凹模大开口、折弯机床身变形反向挠度补偿的工件缺陷消除措施.工程应用结果表明,该方法对提高工件的成形精度及消除工件翘曲变形缺陷等均获得满意的效果.

基于有限元理论的行人流社会力仿真模型改进研究

社会力微观行人仿真模型能够体现行人真实运动情况,但其在模拟拥挤状态下的行人运动时存在失真及运算效率低的问题。为此引入有限元分析方法,从模型和算法两方面对社会力模型进行改进,提出基于有限元理论的方法与求解步骤。最后应用该方法对通道内双向行人交通流进行仿真模拟,验证其可行性。

半通缝连梁剪力墙结构抗震性能分析

连梁是剪力墙结构中重要的耗能构件,小跨高比连梁通常具有延性差,耗能能力薄弱等缺陷,不能起到保护墙肢的作用。半通缝连梁可有效改善小跨高比连梁的延性[1]。为进一步探究带有半通缝连梁的剪力墙结构的抗震性能,包括:延性系数、耗能能力等抗震性能参数,以及验证半通缝连梁剪力墙结构的破坏机理。基于有限元软件ABAQUS建立3种不同连梁形式的单片双肢剪力墙结构数值模型,对结构的低周反复试验进行仿真,以分析3种截面形式连梁的单片双肢剪力墙结构在低周往复荷载作用下的承载能力、耗能能力和延性。研究表明:半通缝连梁剪力墙结构可以兼顾双连梁剪力墙结构的延性和深连梁剪力墙结构的开裂前刚度,耗能性能与双连梁剪力墙结构相近,承载力较双连梁剪力墙结构高,抗震性能良好。

基于ANSYS的1-3型水泥基压电复合材料力电响应分析

运用ANSYS有限元方法,分别对PZT5H压电陶瓷和1-3型水泥基压电复合材料的力电响应进行了模拟分析。分析结果表明:在位移约束和面载荷下,PZT5H压电陶瓷和1-3型水泥基压电复合材料上的最大位移和最大电势均发生在压电陶瓷(柱)上表面,且产生的最大电压均发生在最大位移处,陶瓷在垂直方向上的电势与位移分层明显且一致。

海底隧道大体积混凝土温度场及温度应力有限元分析

大体积混凝土的温度裂缝与混凝土的温度场和温度应力分布关系密切。重点探讨了应用有限元法求解大体积混凝土温度场和温度应力发展过程的模拟方法。以厦门南港海隧道为例,提出了大体积混凝土温度应力方程,编制了大体积混凝土温度场和温度应力计算程序。研究结果表明,采用有限元可以模拟大体积混凝土在温度场作用下的应力发展过程,计算结果符合混凝土浇筑过程中的温度应力分布规律。

基于全局动态应力解空间谱单元插值的关键时间点识别

针对结构动态响应优化中动态分析的复杂性与高耗时性问题,提出了基于全局动态应力解空间谱单元插值的关键点识别方法,找到结构动态响应下最危险的时刻。首先利用模态叠加法,获得结构的模态应力分布,并计算全局动态应力解空间,然后利用谱单元离散动态应力绝对极大值点曲线,采用Lagrange插值并调用区域细分全局优化求解器,找到全局动态应力的极大值与极小值,即关键时间点。将该方法应用到124杆平面桁架和均布力与集中力共同作用的结构关键时间点识别问题中,识别结果说明了该方法的可行性和有效性。

微电极测井的三维有限元数值模拟

利用三维有限元法计算了微电极测井仪的电场、电流分布。为模拟微电极测井仪的电场分布,建立了低电阻率泥岩中存在高电阻率渗透性砂岩层时的三维有限元模型。为定量了解微电极系测井曲线与泥饼厚度的关系,建立了泥饼厚度在0.001～5cm变化的模型,并计算了相应的微电极测井响应。计算结果表明,当泥饼厚度小于1.08cm时,微电极测井曲线的正幅度差随泥饼厚度迅速增大,在泥饼厚度为1.08cm处达到峰值,之后正幅度差随泥饼厚度的增大而逐渐减小。为定量了解微电极测井曲线与泥饼电阻率的关系建立了泥饼电阻率在0.01～10Ω.m变化时的模型。在已知钻头程序和井径曲线的情况下可以精确确定泥饼的电阻率值,这对测井曲线的环境校正具有重要意义。

磁悬浮自由摇滚系统的研究

针对传统机械轴承、液浮轴承和气浮轴承支承的自由摇滚系统的缺陷,提出了一种磁悬浮自由摇滚系统,介绍了其总体结构和工作原理,并对磁轴承和电涡流位移传感器进行了设计。基于模态分析理论,对自由摇滚系统定、转子共振频率和振型进行分析。在此基础上,利用有限元法对自由状态下和电磁力约束下的定、转子部件进行了模态计算和分析。结果表明,约束状态下定、转子一阶共振频率分别为323Hz和401Hz,两者相差78Hz,避免了系统同时出现共振,从而为控制系统的研究奠定了基础。

超载高度及软土层厚度对卸载标准影响研究

根据"佛山一环"沉降观测数据和地质勘查资料,通过模拟分析不同预压载荷、软土层厚度下路基土的沉降变形规律,对排水固结法处理路段的卸载标准问题进行分析。结果表明,满载预压时间相同时,累计沉降量和沉降速率随超载高度、软土层厚度的增加而增大;增加超载高度能缩短预压时间,根据剩余沉降量确定卸载标准时应考虑载荷增加对路基计算深度的影响;排水体系正常工作条件下,等载预压满6个月、沉降速率小于5 mm/月,工后沉降通常小于300 mm;当欠载高度超过1 m时,单靠延长预压时间难以使路段的工后沉降量满足要求。

基于电机悬置优化技术的轻型火箭炮发射底盘减隔振技术研究

针对某轻型火箭炮发射底盘的低频异常振动问题,采用理论推导、仿真分析和试验验证相结合的方法,进行了轻型火箭炮发射底盘异常振动测试,构建了包括电机悬置参数在内的火箭炮发射底盘振动理论模型和有限元仿真模型,分析了火箭炮发射底盘电机悬置的隔振效果,结合试验结果和理论计算结果,完成了电机悬置的优化设计,并通过电机悬置优化前后的轻型火箭炮发射底盘在炮弹装载过程中的振动试验对比,验证了电机悬置优化的减振效果。试验结果表明:采用电机悬置优化方案后,载运装置的振动情况得到明显改善,装载导轨处的振动功率谱密度峰值由原来的0.67 m/s^(2)下降到0.33 m/s^(2),比优化前降低了50.7%,有效地改善了轻型火箭炮发射底盘的低频异常振动现象。

螺旋叉指电极式压电圆片换能器的有限元分析与实验比较

螺旋叉指电极式压电圆片换能器可以产生面内扭转运动,具有结构简单、加工方便、性能可靠等优点,可用于超声马达、光学扫描、黏度测量等领域;但表面螺旋叉指电极间陶瓷材料的极化方向变化复杂,给换能器的机电耦合分析和优化设计带来极大的难度。利用坐标变换思想与有限元方法,将压电圆片分割成若干子体,通过极化电场分析确定子体局部坐标系以定义材料参数,从而实现复杂极化情况下压电换能器的耦合仿真分析。利用ANSYS有限元软件,优化仿真分析过程,研究了该压电圆片换能器的静态扭转位移径向分布特性和动态导纳频率响应特性,并与实验结果相比较,证实了该方法的可行性和有效性。

高职院校开展有限元仿真分析课程的必要性研究

随着经济的不断发展,社会对人才的要求也愈发严格。为适应社会发展对人才的新要求,提升学生在就业过程中的竞争力,高职院校在教学内容及教学方式上必须紧跟形势作出调整。有限元仿真是工科学生所必备的一项技能,在高职院校中开展有限元仿真分析课程是十分必要的。基于课程特点、课程可行性、教学改革等方面,探讨高职院校开展相关教学内容的必要性。

基于三相微观结构的纤维复合材料切削仿真研究

为了研究纤维增强复合材料在切削过程中的材料去除机理及切削性能,本文建立了基于三相微观结构的纤维增强复合材料的二维有限元切削模型。针对纤维、基体和界面相组成三相微观结构,分别建立了它们的本构模型和失效准则,并完成复合材料二维正交切削的动态物理仿真。通过切削力仿真值与实验值的比较,验证了该模型的准确性和有效性。并基于此模型,分析材料的切屑形成机理、切削损伤及加工参数对切削力的影响。结果表明,纤维增强复合材料的切屑形态、损伤模式和切削力具有明显的各向异性。

一种离散与预制组合破片战斗部的数值模拟

离散与预制组合破片战斗部的杀伤元为圆弧杆破片与球破片,破片的不同形状和不同参数都影响战斗部的杀伤效果。运用ANSYS/LS-DYNA对该战斗部进行了数值模拟。分析了破片的错位排列和不同形状对战斗部爆炸形成破片的速率及形成破片的空间状态的影响。模拟结果表明:圆弧杆破片的平均速率最大,球破片平均速率最小;由于破片的错位排列及形状的不同使战斗部爆炸在有限的时间内任一时刻破片形成连续的不同半径杀伤环的空间分布,即形成了类似于大碗倒扣在小碗上的"体"杀伤。模拟结果可为战斗部的设计提供有益的参考。