基于COMSOL的直流海底电缆热效应仿真分析

海底电缆是海洋能源开发的生命线。以往研究多针对于海底电缆的输电性能,而忽视了其对海洋环境的影响。本文基于有限元计算软件COMSOL Multiphysics进行了电磁与热效应的耦合,计算了海底电缆对周边区域的温度场,定量分析了海底电缆的电流强度与地表温度对电缆周围温度场与单位长度损耗密度的影响。海底电缆热效应的研究对海洋环境的保护具有实际应用价值与工程指导作用。     

砂质海床上离岸海缆最小埋深的确定方法

海上光缆和电缆故障常常导致重大经济损失。保护海缆免受损坏的最有效方法是将其埋在海床中，但目前有关埋深的设计方法有待深入研究。通过分析砂质海床上海床的普遍冲刷、沙波移动和船锚入侵对离岸海缆安全埋深的影响，研究了汕头塘边湾内的光缆破坏的原因。结果表明，海缆工程设计中应该满足的必要条件：普遍冲刷和沙波波谷的行进将使得海缆的原有埋深变小，变小后的埋深必须仍大于代表性船锚的贯入深度。提出的砂质海床上离岸海缆埋深的计算方法为未来砂质海床上离岸海缆工程设计、施工、维护提供科学依据。     

坝料孔隙率对面板堆石坝应力变形的影响分析

本文以黄河公伯峡水电站面板堆石坝为计算模型,根据不同干密度的材料试验得到的参数,对堆石区不同干密度工况进行了计算,分析了坝料干密度对大坝应力变形的影响规律,可以为进一步的大坝变形反演分析和应力变形预测提供依据。     

面板堆石坝填筑仿真及堆石料参数影响研究

本文以堆石体变位来评价仿真计算模型是否满足工程借鉴要求,进一步减小有限元的计算结果与实际观测值之间目前存在的较大差距。根据百米级面板堆石坝应力变形的特点,结合坝体变形原型观测数据,对数值分析中坝体分区填筑的碾压分层问题进行探讨,解决了坝体分期施工中网格简化的问题,提出了仿真分析中面板堆石坝坝体的有效分层厚度与坝高的比例,极大地提高了计算效率,有效地预测了面板堆石坝坝体的变形。同时通过研究面板堆石坝堆石填筑参数对坝体变形的影响,得到堆石材料参数的影响范围,为面板坝设计、试验研究提供依据。     

坝料孔隙率对面板堆石坝施工优化的影响分析

堆石料的孔隙率(干密度)是面板堆石坝施工的重要参数之一,对坝体的变形有较大影响。本文针对积石峡面板堆石坝,采用试验得到的参数对堆石区不同干密度工况进行计算,分析了不同干密度情况下坝体变形稳定时间的规律,可以为后续大坝的施工和变形预测提供指导和依据。     

公伯峡面板堆石坝堆石流变特性反演分析

为了分析堆石流变特性及其对公伯峡混凝土面板应力变形的影响,利用原位观测资料对公伯峡面板堆石坝的变形性态进行分析,采用Merchant黏弹性流变模型,反演计算得到相应的流变参数,并用反演得到的流变参数对大坝受力变形进行计算分析。结果表明:堆石的流变作用较明显,流变期间沉降计算值与实测值的变化规律较吻合,堆石流变对面板应力变形、垂直缝和周边缝变形有较大影响;所采用的流变模型和反演得到的流变参数较合理,能够预测面板坝轴向应力和裂缝的发展趋势。     

填海造地中海底电缆的保护

结合深圳填海造地工程．介绍在有海底电缆的工程施工区在做水工结构设计时,重点应考虑如何对该工程区的海底电缆进行保护设计。     

高混凝土面板堆石坝面板浇筑时机的研究

为了避免面板浇筑后堆石体的大量或不均匀变形,最新提出通过对堆石体填筑施工初期的监测资料进行整理和分析,对比邓肯模型、双屈服面弹塑性模型及清华非线性K—G模型在堆石坝应用的优缺点。结合施工初期的实测信息,确定在特定条件下最能反映堆石体真实情况的本构模型,利用BP神经网络结合遗传算法反演模型的最优参数,再正分析计算预测的堆石体施工期的沉降变形情况。将预测得到的沉降变形资料与堆石体填筑完成的实测沉降变形资料进行对比分析,以预测的堆石体沉降变形情况为参考数据,结合工程的实际要求,合理安排预留沉降期,进而确定合理的面板浇筑时机,避免堆石体较大的前期沉降变形对面板带来的不利影响,有效改善面板受力和变形情况。     

自密实堆石混凝土力学性能的细观仿真与试验研究

自密实堆石混凝土作为一种新型复合材料，具有高度的非均质特性。本文基于混凝土细观力学模型，将其离散为自密实混凝土、块石及两者交界面构成的多相介质，建立了研究自密实堆石混凝土力学性能的数值仿真模型。首先，设计并实现了一种确定三相介质力学参数的基础试验，分别取得三组分的强度与本构关系；然后，为检验模型可靠性进行了多组四点弯梁抗折试验；最后将细观仿真分析结果与试验进行了验证比较。结果表明，该模型能较好地模拟自密实堆石混凝土抗折试验的全过程，得到的力-位移曲线及破坏形态与试验结果表现出良好的一致性，为数值仿真预测自密实堆石混凝土力学性能奠定了理论基础。     

扁铲侧胀试验预测地基沉降的应用研究

预测基础沉降是扁铲侧胀试验最重要的应用,该文介绍了通过扁铲侧胀试验参数计算软基沉降的方法,并通过扁铲侧胀试验提供的压缩模量与室内固结试验及静力触探试验提供压缩模量进行对比,并通过对珠海某软土地基沉降结果对比分析,表明利用扁铲侧胀试验成果预测地基沉降的便捷、合理。     

基于界面本构模型的锚杆张拉受力分析

为明确锚杆拉拔过程的受力情况,引入2种考虑残余强度的锚固界面软化本构模型,并分析了模型参数的具体物理意义。从锚杆的荷载位移现场实测数据出发,通过2个工程实例,基于粒子群优化算法反演模型参数,并利用反演得到的界面模型参数,通过荷载传递微分方程进行正分析,对不同张拉荷载下锚固体的轴力以及界面剪应力分布进行预测。预测结果与试验数据吻合良好,证明了引入模型的合理性以及反演方法的可行性。同时分析了锚杆张拉时的受力变化过程,拉拔过程中,锚杆锚固段剪应力分布由一条最大值在张拉端的单调曲线演变为一条单峰曲线且峰值不断向远端传递。研究成果可为锚杆的设计与施工提供一定的参考。     

Probability model for gravel sediment entrainment in turbulent flows

This paper reports a stochastic model for the prediction of rollover movement probability of gravel particles in turbulent flow. The model is based on the data of a Direct Numerical Simulation of turbulent flow over a rough bed, which is represented by one layer uniform sphere particles. The locations of effective drag and lift forces are explored, as well as the ratio of drag and lift coefficients. The comparison between rollover and pickup probability models indicates that pickup model is valid for cases of critical shear stress less than 0.1 while rollover model works for critical shear stress larger than 0.1. Thus it is reasonable to take into consideration of both of the two models to predict sediment transport behavior in turbulent flows, especially for fluvial rivers which contain different kinds of sediment particles.     

CFRP筋黏结型锚具承载力评估试验与理论研究

为探究土木工程中碳纤维增强复合材料(CFRP)筋黏结型锚具的内部力学行为,实现黏结型锚具的优化设计,建立了黏结型锚具承载力预测模型,给出了临界锚固长度计算方法,并通过CFRP筋-锚具拔出试验获得了锚固区筋-黏结介质界面残余黏结力与界面径向压应力的关系式。针对CFRP筋直径和锚固界面径向压应力对锚具计算承载力和临界锚固长度的影响进行了评估。研究结果表明:当黏结界面径向压应力在0~160 MPa范围内时,拔出试验最大拔出拉力、界面最大黏结力及界面残余黏结力随着界面径向压应力增加总体呈线性增加,其中,残余黏结力可达20. 5 MPa。锚具计算承载力随CFRP筋直径或径向压应力增加而呈线性增加,而临界锚固长度随径向压应力增加逐渐减小。对于10mm直径微压纹表面形式CFRP筋黏结型锚具,当界面径向压应力为150 MPa,锚固安全系数为1. 5时,其临界锚固长度为427 mm。     

高港枢纽二线船闸地连墙板桩结构整体数值模拟

针对建设中的泰州引江河高港枢纽二线船闸工程,基于ABAQUS平台建立了船闸地连墙板桩结构整体分析的有限元模型,预测锚碇桩、地连墙的变形性态以及拉杆在施工期不同阶段的内力状态。利用ABAQUS的用户子程序功能开发了相应的邓肯-张材料本构模型模拟土体填筑和开挖过程中的应力-应变特性,采用指数型的接触本构关系模拟地连墙与土体之间的相互作用。有限元分析计算结果与现场实测结果对比表明,所建立的整体分析模型能够准确地预测施工期不同阶段锚碇桩、地连墙的变位情况以及拉杆的内力情况。     

严寒地区混凝土重力坝变形行为分析与预测模型

变形是环境荷载动态变化与结构性能演化耦合作用下大坝服役性态的直观表征,合理的变形行为分析与预测模型是科学诊断大坝健康态势并预测其未来运行行为的重要科学手段。考虑到严寒地区混凝土坝变形行为受环境温度变化影响显著,为有效解译环境温度动态波动导致的热变形特征,构建了基于实测边界温度的严寒地区混凝土重力坝变形行为分析模型。同时,为深入挖掘变形及其解释变量间复杂的因果函数关系,引入具有优良非线性训练能力的孪生支持向量回归(Twin Support Vector Regression, TSVR),并结合鲸鱼算法(Whale Optimization Algorithm, WOA)对TSVR参数优化求解,据此提出了基于优化TSVR的混凝土重力坝变形预测模型。以严寒地区某混凝土重力坝为例,利用所建变形行为分析模型剖析了该坝某表孔溢流坝段坝顶水平位移变幅大且与其它测点水平位移变化规律相反的不协调变形行为的成因,研究结果对深入认识严寒地区混凝土坝变形行为具有重要价值;同时,基于优化TSVR的变形预测模型拥有出色的非线性信息挖掘与建模预测能力,为高精度预测大坝变形提供了一种新方法。     

锚索索力损失对预应力闸墩动态特性的影响

某水电站泄洪闸采用大吨位预应力闸墩承受弧形闸门支臂传递的巨大水推力,通过近2 年的闸墩锚索 拉力监测发现,锚索张拉力损失部分超过15%,并尚未收敛,且闸墩在宣泄洪水过程中曾出现过强烈振动现象. 为进一步明确锚索拉力损失是否对闸墩动态特性(包括模态特性、动位移与动应力特性)产生影响,建立了闸墩 -基础-锚索整体有限元模型,通过制作闸墩水力学模型并采用力传感器测量作用于闸墩上的整体面荷载,获取 不同运行工况下的闸墩整体水动力荷载时程线,以此为有限元模型输入荷载进行闸墩动态响应计算,分析了泄 洪闸预应力闸墩主、次锚索不同索力损失对闸墩的动态特性的影响,研究成果可为工程安全运行提供重要 参考.     

空腔锚块式预应力闸墩结构受力性能试验研究

 由于闸墩结构设计受颈部应力状态制约,预应力技术成为改善大型弧门闸墩结构受力性能的重要措施。锚块结构特征及其对颈部受力的影响是大型弧门闸墩结构设计时需要考虑的主要问题。利用结构仿真模型试验,以蒲石河电站排沙闸预应力闸墩为例,研究了锚块内设置空腔引起的颈部抗裂性能、锚块内应力分布的变化,讨论了空腔锚块对预应力闸墩结构受力性能的影响。试验结果表明,新型空腔式锚块设计方案能够有效地提高预应力闸墩颈部的预压效果,提高闸墩颈部抗裂性能。     

超固结土塑性次加载面模型的数值实施及应用

为了研究软土固结等复杂的非线性本构关系,考虑超固结参数、潜在强度、硬化参数之间的相互影响,将基于Hvorslev面的超固结土的本构模型和大型非线性有限元计算软件ABAQUS结合起来,编写了相应的有限元本构模型子程序。通过用户子程序UMAT接口实现了该模型在软土结构分析中的应用,为正确评估和预测土体本构关系提供了一种简便有效的方法。以深隧洞的开挖为例,用此方法实现了土体结构的本构关系模型,使得计算结果更加接近实际情况,能够比较合理的模拟实际工程。     

模糊马尔科夫链预测模型在桂江流域径流预测中的应用

在马尔科夫链预测时需要把研究对象划分为不同的状态,而状态划分具有模糊性.提出了一种基于模糊的马尔科夫链预测模型,介绍了建模的方法和步骤,给出了模糊马尔科夫链的概率计算公式.将模型应用于桂江流域年径流预测分析,结果表明,预测与实际情况一致.     

Drag-reduction behavior of an unusual nonionic surfactant in a circular pipe turbulent flow

The Alkyl Polyglucoside（APG） is a nonionic surfactant with no toxicity and with high biodegradability, its drag-reduction behavior in a circular pipe flow is measured, and the rheological characteristics are investigated with a rheometer with a cone-plate flow cell. From the measured results, the APG is shown to have a high drag-reduction capacity, whose shear viscosity is shear-ratedependent at high concentrations, while its solution at concentrations with drag-reduction effects is non-viscoelastic as verified by zero relaxation time in the relaxation process of the shear stress, which contradicts the general viewpoint that there is a correlation between the viscoselastic characteristics and the turbulent drag reduction for the drag-reduction surfactant. However, the APG solution is birefringent as observed through a birefringent test, which indicates that there are rod-shaped micelles in the solution under the shearing flow. The higher extensional viscosity inferred from the extensional phenomenon observed in the measurements of the shear viscosity could be responsible for the drag reduction property of this nonionic surfactant.