三维连续-非连续并行计算方法及其在岩爆过程模拟中的应用

随着深部岩石工程的发展,岩爆变得越发严重。在岩爆的数值模拟方面,连续方法和非连续方法均具有一定的局限性。兼具二者优势的连续-非连续方法更具优势,且正在快速发展。基于CUDA对自主开发的三维拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法进行了GPU并行加速。为了探索岩爆的机理和过程,模拟了不同静水压力、侧压系数和单元数目(最多达100×10^(4))条件下圆形洞室围岩V形坑的演化规律和单元弹射现象。考察了洞室围岩中裂纹的定量演化规律。研究表明:当静水压力较大时,基于芬纳公式的支护设计偏于不安全。由于V形坑的位置发生改变,V形坑的平均最大深度随着静水压力的增加先缓慢增加后快速增加。关于洞室围岩V形坑的模拟结果能与有关的实验结果、数值结果和现场观测结果吻合。上述研究很好地体现了岩爆并行计算较串行计算和商业软件计算的优势。

纵横双向移动轨道式门式起重机在多线并行预制场中的应用与研究

随着各种大型起重机械的迅猛发展,工程领域机械化程度越来越高。但大型起重设备不仅费用较高,且轨道式起重设备移动能力均不同程度地受限。在多线并行预制场中实现了轨道式门式起重机的纵横双向移动,在满足生产作业的同时极大地降低了施工成本,提高了机械使用效率和场地利用率。

刚性联接平行不对中转子系统振动特性

考虑刚性联轴节不对中和圆盘不平衡等因素,建立了不对中转子系统动力学模型,推导出系统运动微分方程。对运动微分方程进行数值积分,分析不对中转子系统的动力学行为。数值结果显示,刚性联轴节平行不对中时,故障特征频率主要成分为1X分量;振动经过充分衰减后,转子系统轴心轨迹是比较稳定的圆;随着质量偏心、平行不对中量的变化,驱动轴振动幅度可能大于从动轴振幅;平行不对中对支承刚度较小的转子系统的动态响应影响较大。

固定式刚性联轴器不对中弯扭耦合振动特性

以水轮发电机组固定式刚性联轴器平行不对中故障为研究对象,从动力学角度推导不对中机理,建立平行不对中弯扭耦合振动微分方程.基于该微分方程,理论上分析了弯振、扭振之间的相互影响;从转速、质量偏心、不对中量和阻尼系数等几方面进行弯扭耦合振动数值仿真.仿真计算表明:弯振与扭振通过固结于转子的偏心质量相互耦合;弯振主要包含工频成分,不对中越严重,工频所占比例越大.扭振包括极大的直流分量和少量倍频成分,过大的直流分量对机组安全不利.

北方岩溶地下水系统模式及特征

目前,有关北方岩溶地下水系统模式划分主要着眼于水资源或岩溶水系统本身,不能满足煤矿防治水和水资源利用的多重需求,且其系统性和实用性不足。文章在分析大量资料的基础上,对北方岩溶地下水系统的特征进行综合分析研究,提出了以结构特征、补给特征、强径流带与主构造(或地层)走向关系和排泄特征等为依据的北方岩溶地下水系统模式分类方案,将已知北方岩溶地下水系统划分为11种模式,对其中与华北型煤田有关的7种模式的煤矿床水文地质特征进行了概述。

基于VOR导航的平行航路侧向碰撞率计算模型

为了有效确定平行航路安全间隔与评估碰撞风险,分析了侧向碰撞影响因素,利用Reich模型和概率论理论,建立了非洋区VOR导航下平行航路的侧向碰撞率计算模型。对Reich模型进行了改进,以圆柱体碰撞模板代替传统的长方体碰撞模板,推导出平行航路侧向碰撞率的计算公式,利用事件的概率运算法则,给出VOR导航下航路飞行时两机侧向重叠概率的计算模型。计算结果表明:给定航路侧向碰撞率小于规定值,所设定的平行航路间隔在给定的飞行环境下是安全的,符合客观实际,因此计算模型可行。

特低渗透油藏水驱规律及最佳驱替模式

为了进一步改善特低渗透油藏开发效果,提高水驱采收率,通过大量特低渗透油藏水驱开采特征研究,揭示了特低渗透油藏的水驱规律:在注水开发过程中,特低渗透油藏会首先沿现今最大水平主应力方向注、采井间开启注水动态裂缝,随着注水压力的升高,或将开启与之成最小角度的注采井连线方向裂缝,导致注入水沿裂缝方向注采井无效循环,造成油藏水驱开发效果很差。等值渗流阻力法计算结果也证明了面积驱替径向渗流转为裂缝线性侧向驱替平行流后可大大降低渗流阻力。由此提出了"沿现今最大水平主应力方向注水动态裂缝线性注水、侧向基质驱替"的井网转换模式。井网模式的转换避免了注水动态裂缝导致的注入水无效循环,消除了动态裂缝对储层非均质性的影响,减小了渗流阻力,扩大了水驱波及程度。现场应用效果显著,单井产能增加了一倍,平面波及系数提高了43. 2%,水驱采收率提高了19. 3%。

基于Workbench的三自由度液压支架并联机构优化设计

在前期提出的三自由度并联液压支架设计基础上,运用Workbench软件建立并联支撑机构的有限元分析模型,施加以实际工况。通过对立柱倾角及耳座分布位置作参数优化分析,得到满足液压支架实际工况需求的参数。通过对优化后的并联支撑机构进行分析,验证了液压支架在X、Y、Z方向上都具有较好的让压卸载能力。结果表明,三自由度并联液压支架能克服现有液压支架存在的技术缺陷,可承受包括侧向力在内的不同方向的载荷,能提高液压支架支撑稳定性和对围岩的适应性。

近距平行跑道配对进近侧向碰撞风险评估

为研究近距平行跑道配对进近侧向碰撞风险及相关参数对碰撞风险的影响，首先分析飞机位置误差的影响因素；其次基于配对进近的2架飞机实际运行过程和尾流避让的要求，考虑侧向误差概率密度函数截断补偿系数，建立近距平行跑道配对进近侧向风险评估模型；然后计算不同实际导航性能（ANP）条件下的侧向碰撞风险值；最后编制ANP数值表，并建议配对飞机速度差不超过7．5m／s，初始安全间隔为1000～1200m。结果表明，后机采用进近偏角可以有效降低对ANP的要求；大风速时，侧向碰撞风险对风向更敏感。

自转速率快速变化引起的全球位移场和应力场

该文建立了百万网格的分层PREM地球模型,利用并行有限元方法计算了自转速率快速变化所引起的全球附加的位移场和应力场。计算模型中不仅考虑了地球的径向分层,同时还考虑椭率和地形的影响。利用数值试验的方法,系统分析了地球自转速率变化为Δω/ω=2×10-10时所引起的全球应力分布特征,研究表明椭率对地表各个应力分量的影响在千分之几,而地形的影响则表现为径向应力与地形正相关,且相同高度的地形在低纬度影响较大,纬向和经向的应力大小分别与地形在SN向和EW向的地形梯度直接相关。

基于柔性铰链的大口径望远镜并联调整机构

为减小地基大口径望远镜在光学追踪过程中重力变形对成像质量的影响,设计了一种基于柔性铰链的高侧向刚度、亚微米精度并联调整机构。首先,介绍了系统组成并针对技术指标的要求,开展了两自由度柔性铰链设计。建立了柔性铰链并联机构的等效运动学模型和刚度模型,搭建了并联机构刚柔耦合运动学仿真系统,分析了柔性铰链对机构精度的影响。最后,搭建实验测试系统,来验证柔性铰链的设计合理性和并联调整平台刚柔耦合运动学分析的准确性。仿真和测试结果表明,柔性铰链转动刚度误差控制在3.54%之内,小位移(微米/角秒量级)运动精度达亚微米量级,大位移(毫米/度)运动精度与仿真结果对比误差控制在微米量级,机构侧向刚度优于60 N/μm,能够满足地基望远镜光学成像的要求。

转向型复合式平行分束棱镜的新设计

为了更有效地增大光通过平行分束棱镜时产生的剪切差,以方便实验中光路的搭建,运用棱镜光扩束原理和菲涅耳公式对棱镜进行了优化设计,得到了一种新型的转向型复合式平行分束棱镜。经理论分析和举例论证,其在高透射比的基础上,很好地实现了增大剪切差的效果,并伴有光路转向的作用,具有较高的使用价值和实用性。

儿童Gartland Ⅲ型肱骨髁上骨折克氏针外侧进针的疗效

目的探讨外侧进针方式对克氏针治疗GartlandⅢ型儿童肱骨髁上骨折疗效的影响。方法回顾性分析北京儿童医院2017-02至2019-02收治并采用外侧平行克氏针和外侧扇形克氏针两种进针方式的138例GartlandⅢ型儿童肱骨髁上骨折病例资料,其中平行组为外侧平行克氏针固定(65例),扇形组为外侧扇形克氏针固定(73例)。评估两组间的临床特征、末次随访的功能及外观评分,并进行统计学分析。结果共134例获得随访,随访时间6~24个月(平均16个月)。两组病例临床特征无统计学差异,术后根据Flynn功能标准,平行组优良率为93.7%,扇形组优良率为90.3%,差异无统计学意义;根据Flynn美观标准,平行组优良率为92.1%,扇形组优良率为90.1%,差异无统计学意义。所有病例术后未出现骨折再移位、医源性神经损伤、肘内翻等并发症。结论对于GartlandⅢ型儿童肱骨髁上骨折,克氏针外侧平行与外侧扇形两种进针方式均能取得良好的手术效果及预后。

成都-拉萨所需导航性能(RNP4)平行航路安全性评估研究

根据中国民航基于性能导航(PBN)实施路线图,2017年后,PBN航路将达到100%。目前,成都-拉萨RNP4平行航路正在协调实施。对成都-拉萨RNP4平行航路的安全评估进行了研究。首先运用改进的REICH模型介绍了平行航路碰撞风险的计算方法。其次,分析了侧向重叠概率的计算方法。侧向重叠概率由一般偏航和大偏航两部分组成。有别于之前的研究,采用更接近于实际运行现状的分离的双指数分布来描述大偏航密度函数。最后对成都-拉萨RNP4平行航路的碰撞风险进行了评估。评估结果满足安全目标水平的要求,也表明该方法是可行的。

基于CNS性能的平行航路侧向碰撞风险评估

为了有效地确定平行航路安全间隔和评估碰撞风险,分析了平行航路侧向碰撞风险影响因素,在Reich模型的基础上建立了飞机在CNS性能环境下的定位误差模型,推导出基于CNS性能的平行航路侧向重叠概率的计算公式。通过算例对平行航路侧向碰撞风险进行了安全评估计算。结果表明所给定的CNS性能在平行航路飞行环境下是安全的,因此计算方法是可行的。

1679年三河-平谷8级地震近断层强地震动的有限元模拟

文中通过收集整理三河-平谷8级地震的历史记录、野外地质调查和区域地震等资料,建立了该地震的震源模型;以穿过研究区的12条测线和区域第四纪、新近纪、古近纪沉积等厚度图等资料为基础,建立了北京地区的传播介质模型;利用哈尔滨工程力学研究所的近断层强地震动有限元程序和40节点的高性能并行计算机计算了北京地区震后60s内地表各点的地震动速度时程和峰值速度。为检验模拟结果的质量,我们取2排测点的速度时程和水平向峰值速度等值线图进行了分析,发现计算结果与历史地震记录及实际地震观测资料吻合良好,说明了我们的模拟结果的可信性和模拟方法的客观性。

基于尖点突变理论的平行组拼双肋拱侧倾失稳临界荷载计算新方法

基于尖点突变理论,首次以平行组拼双肋拱为研究对象,设定了结构侧倾屈曲位移函数,构建了侧倾失稳变形能量表达式,通过数学转换,建立了尖点突变模型,获得了平行组拼双拱肋系统的平衡曲面M方程和分歧点集B方程,通过分析体系失稳条件,计算了分歧点集解,推导了系统侧倾失稳临界荷载计算公式,提出了平行组拼双肋拱侧倾失稳临界荷载计算新方法;最后与有限元数值解进行了对比分析,结果表明:文中所推导的侧倾失稳临界荷载理论解与有限元数值解吻合良好,验证了基于尖点突变理论的平行组拼双肋拱侧倾失稳临界荷载计算方法的正确性,为拱结构侧倾屈曲的研究开辟了一条新途径。

基于受抑全反射和全反射原理的薄膜平行分束偏光镜

为了获得宽光谱、高消光比、大视场角、具有较大剪切差的平行分束偏光镜,根据受抑全反射和全反射原理,设计了550-700 nm光谱范围内的薄膜平行分束偏光镜.利用TFCalc薄膜软件进行了数值模拟和优化,从理论上分析了这种薄膜平行分束偏光镜的视场角和消光比.分析结果表明:在设计光谱范围内,封装光学玻璃棱镜中的入射角范围为62°-74°,空气中的视场角为±10°,p偏振分量的消光比优于1.5×10-3,s偏振分量的消光比优于1.0×10-3.

基于CNS性能的平行航路侧向碰撞风险模型

为了解决雷达管制环境下平行航路间距的安全性问题,分析了管制员对飞机侧向偏航的干预过程,在分析研究传统碰撞风险模型的基础上,综合考虑通信导航监视(communication,navigation and surveillance,CNS)性能及管制员干预,分别建立了包含和不包含人的认知可靠性的平行航路侧向碰撞风险评估模型.通过算例分析了管制干预、通信、导航、监视性能对最小航路间距的影响.结果表明:与通信和监视性能相比,CNS性能中的导航性能对碰撞风险的影响相对较大;为缩减航路间距,建议采用RNAV 2导航规范;提高人的认知可靠性可有效减小平行航路的间距.

《后汉书》对偶艺术研究

《后汉书》大量使用了对偶辞格。其数量之巨、种类之多、艺术水平之高,都较以往史籍更为突出。为此,对其进行数据比较、品类列举、范例品评等实证性研究,无疑将有助于促进我们对骈偶艺术发展史的探索,有助于索解骈文艺术特点对史传文学的影响,有助于发掘《后汉书》对联语艺术发展的贡献,并进一步认识《后汉书》之对偶运用在史传文学修辞上的传承意义。