半球壳形冻结壁加固盾构隧道端头温度场数值优化分析

文中基于当盾构隧道端头进入和退出孔洞时,使用半球形壳形冻结壁加固结构进行土体的加固的冻结工法。首先,简要介绍了该结构,并对该半球壳形冻结壁的温度场进行了数值分析,通过利用改变环形冷冻管的对数来优化原始的冷冻设计方案,并比较和分析了3种冷冻方案的可行性,以找到最佳的冷冻管布置方案。数值结果表明,增加冻结管的数量也能满足相应的工程要求,从3对增加到4对或5对(即使增加到5对,冻结管的材料消耗也比传统的垂直或水平冻结管大为降低)。可为今后类似工程提供技术参考。     

基于频率最大化目标的六杆四面体网壳截面尺寸优化研究

随着计算机技术的发展,基于有限元优化的拓扑优化算法在工程设计领域得到广泛应用,以提高结构性能和节约材料.在空间结构领域,目前还并未形成系统性的结构优化策略,主要还是依靠工程师的工作经验来进行优化设计.董石麟教授等提出的六杆四面体网壳是一种由相似的四面体模块组成的空间结构,具有重复性和装配性等特点.本文以六杆四面体网壳为分析对象,进行了结构频率最大化的优化设计.根据挑选出的质量参与系数总和超过90%的7阶模态,建立优化函数最大化这7阶模态的频率,以此提高整个结构的动力学性能.优化结果表明,在结构整体减重18.31%的前提下,各阶频率增加了20%到30%,起到了良好的效果.     

掘进巷道空顶板壳理论分析与超越函数的数值解算及其验证

合理空顶距的确定对巷道安全高效掘进意义重大.采用理论推导计算与数值模拟相结合的方法,对不同空顶距离的掘进巷道围岩应力分布及塑性区演化特征进行分析,并提出安全合理空顶距离及支护优化设计.结果表明:掘进工作面超前煤体内部塑性区宽度与超越函数特征值呈负相关自然对数关系,当特征值为0时,塑性区最大宽度为2.02 m;推导所得公式中煤层埋深、巷道断面尺寸及煤岩物理力学参数是影响塑性区数值大小的主要因素;受载矩形薄板最大跨度取决于薄板中心处拉应力大小,拉应力与直接顶抗拉强度比值大于1,顶板发生力学破断;掘进工作面超前煤体应力场遵循非均匀连续性且在模型固支边逐渐增大的特征规律,模拟结果印证了4.71 m计算结果为极限空顶距离,此时顶板未发生破断;在保证井下作业安全的前提条件下,确定4.0 m为空顶距离,提高综掘效率,加快成巷速度,缓解采掘接替紧张.     

基于快中子多重性计数器的Pu样品属性测量研究及改进

快中子多重性计数（fast neutron multiplicity counting, FNMC）分析方法能有效实现对样品属性的测量。本文在研究四阶FNMC分析方程的基础上，利用Geant4模拟搭建了1套3层、每层6个液闪的快中子多重性计数器，并确定了相关参数的数值。模拟设置外部具有1 cm厚的铁、铝、碳和不锈钢包装材料的金属Pu样品，通过方程适应性分析，该放射源基本满足设定的假设。对探测效率和多重计数率等测量参数进行模拟，当Pu样品质量在500 g以内时，由于增加碳作为包装材料，使得样品求解质量偏差增大的幅度小于1.20%，铁材料和不锈钢材料影响较小。根据测量结果，对无外壳条件下的样品进行增殖系数修正，得到三阶多项式拟合方程，拟合优度为0.933，质量在1 kg以内的样品，修正后的求解质量偏差小于6.00%。研究结果表明：1 cm厚的中重金属对Pu样品的测量影响较小，模拟搭建的快中子多重性计数器和系数修正相结合的方式实现了对样品属性的较准确测量。     

压水堆燃料包壳破损条件下裂变气体非稳态释放数值模拟研究

压水堆燃料包壳破损后，芯块-包壳间隙内积累的裂变气将释放到冷却剂中，其内部的微观机理还尚不清楚。为了揭示裂变气体释放过程中冷却剂与气体的相互作用规律，基于三维计算流体力学（CFD）方法对该物理过程展开数值模拟，所利用的模型为VOF模型以及k-ε模型。模拟结果表明，包壳破损后冷却剂首先进入芯块-包壳间隙，在芯块-包壳间隙内蒸发，引起芯块-包壳间隙内压强上升，而后裂变气体释放到子通道；裂变气体从芯块-包壳间隙释放到子通道可分为2个阶段。第一阶段:芯块-包壳间隙与子通道间压差较大，气体射流进入子通道，该阶段持续时间较短，裂变气体释放率较大，且变化也较大。第二阶段:芯块-包壳间隙与子通道间压差较小且相对平稳，裂变气体通过破口内涡的对流传质进入子通道，该阶段持续时间较短，裂变气体释放率较小，且相对稳定。      

复杂薄壁航空钛合金精密铸造型壳溃散性研究

研究了3种不同制壳工艺对型壳溃散性的影响规律,通过型壳试样的弯曲强度、断口物相、断口形貌的试验,探讨分析了3种型壳的溃散性;将3种制壳工艺在复杂薄壁航空钛合金某型号铸件进行生产实践,确定满足复杂薄壁航空钛合金精密铸造型壳强度与型壳溃散性需求的制壳工艺。     

低压力下环保型络合剂和氧化剂对铝合金化学机械抛光的影响

在低平坦化压力下用壳寡糖(COS)环保型络合剂及H₂O₂氧化剂化学机械抛光铝合金，用原子力显微镜观测抛光后的表面质量，并用X射线光电子能谱仪分析其表面的钝化膜元素，用纳米压痕仪分析钝化膜的力学性能，研究COS及H₂O₂对铝合金CMP的作用机理。结果表明:H₂O₂质量分数为2%时，材料去除率随COS含量的增加而增大，当COS质量分数为0.32%时，材料的去除速率达861 nm/min，表面粗糙度最低为2.50 nm；COS质量分数为0.50%时，材料去除率随H₂O₂含量的增加先增大后减小，当H₂O₂质量分数为1.2%时，材料的抛光去除速率达840 nm/min，同时其表面粗糙度为3.52 nm。加入COS络合剂会在铝合金表面形成主要成分为Al-COS、Al₂O₃和Al(OH)₃的弱钝化膜。