钻杆带压开孔装置的设计与试验分析

针对油气井钻井过程中溢流导致的循环压井与放喷通道失效问题〔1〕,设计出了一种能对密闭带压钻杆进行开孔的钻杆带压开孔装置,该装置重新建立了一条新的压井与放喷的通道。重点对带压开孔装置工艺实现的过程以及密封系统、钻孔传动结构的设计进行了介绍,采用ABAQUS仿真分析软件对往复刀杆与固定刀杆间的J型往复动密封系统进行了有限元分析。为了验证方案设计的可行性,制造样机并进行了台架试验,根据试验反馈出的问题对样机相关设计进行了不断改进与进一步的试验。试验结果表明该装置结构设计方案的可行,实现了功能要求。     

基于SIMULINK/STATEFLOW的双离合自动变速器换档策略研究

根据双离合自动变速器(DCT)的特点,制定了DCT换挡规律及换挡控制策略,并通过MATLAB/Simulink/Stateflow平台建立模型进行分析验证。试验结果表明所制定的DCT换挡控制逻辑的正确性。     

西藏会展中心钢结构屋盖安装关键技术

针对西藏会展中心钢结构屋盖安装,提出了屋盖外围部分采用组合单元吊装,屋盖内部部分采用整体提升技术。对安装过程中的关键难点进行了详细分析,确保了施工过程的安全和质量。工程实践证明,提出的施工技术安全经济,施工质量得到了保证。     

黄土湿陷性分布不连续对湿陷变形的影响研究

分析导致湿陷量计算值与实测值差异的原因对黄土湿陷性的准确评价具有重要作用,目前相关研究的深度和系统性还不足。以西安黄土塬区的黄土现场试坑浸水试验为依托,采用数值计算手段,对湿陷土与非湿陷土不同比例、排列方式和湿陷程度下土体的湿陷变形特征进行了对比研究,揭示了黄土中湿陷土分布不连续对湿陷变形产生的抑制作用是导致湿陷量计算值和实测值差异的重要原因之一。当黄土体中湿陷土单元和非湿陷土单元分布越杂乱,非湿陷土单元所占的比例越高时,这种抑制作用越明显;而湿陷土单元的湿陷程度对抑制作用的影响相对较弱。在计算湿陷量时,应考虑黄土湿陷性不连续效应的影响,并在工程实践中逐渐积累反映这种效应影响的经验数据。     

一种模拟节点达西渗透流速的三次样条多尺度有限单元法

提出了一种三次样条多尺度有限单元法(MSFEM-C)模拟非均质介质中的地下水流运动。该方法将三次样条法和多尺度有限单元法(MSFEM)有机结合,能够高效、精确地求解水头和达西渗透流速。MSFEM-C应用三次样条函数逼近多尺度基函数,保证了基函数的一阶导数的连续性,从而得到连续的水头一阶导数。因此,MSFEM-C通过达西定律得到的渗透流速在节点上是连续的。MSFEM-C是基于MSFEM的,它可以在局部网格单元上求解达西渗透流速,而无需在整个研究区上求解,从而可以节省很大计算量。因此,MSFEM-C在求解大尺度、长时间、非线性等高计算量问题时十分高效。通过对二维稳定流以及非线性潜水流的模拟,发现MSFEM-C在计算水头和达西渗透流速时的具有很高的效率和精度。     

花岗岩峰后力学特性试验与模型研究

深部围岩在开挖卸载过程中表现出的峰后复杂力学特性一直是工程界十分关注的问题,深入研究岩石峰后力学行为对深部资源开采工程具有重要意义。以深部立井马头门工程为依托,通过室内试验方法研究花岗岩峰后力学特性,采用非线性拟合方法获得花岗岩峰后软化模量与围压的指数关系式,假定岩石的剪胀角为恒定值,基于塑性理论构建考虑围压及剪胀角影响的岩石峰后应变软化模型;以FLAC3D为平台开发数学模型并进行验证,通过构建马头门巷道数值模型,分析深部围岩在应变软化条件下的破坏特征规律。通过研究可知,花岗岩峰后破坏具有脆–延性转化趋势,在高围压条件下,岩石峰后表现出塑性软化破坏特征,岩石峰后软化模量随着围压的增大而减小;通过FLAC3D进行数值验证可知,构建的应变软化模型与试验数据基本吻合,所建立的应变软化模型具有较高的可靠性;通过数值模拟方法分析深部马头门巷道围岩破坏特征可知,巷道拱顶及拱脚等局部区域出现了塑性剪切应变,与现场巷道围岩破损位置及深度基本相同。     

大体积混凝土承台温控分析

以中博会展中心大体积承台的施工为例,探讨了大体积混凝土施工的温度控制措施;按平面应变理论建立了数值分析模型,利用有限元对大体积承台进行了温度场和应力场的模拟分析;对承台内部的混凝土温度进行了测量,并对实测结果进行了分析。     

于家堡交通枢纽站房网壳施工仿真分析与监测

采用ANSYS有限元分析软件对于家堡交通枢纽站房“贝壳”形空间网壳结构的施工过程进行数值模拟,按照实际施工步骤,利用单元生死技术分析了结构关键杆件的应力变化过程,对提升工序进行了详细分析;为确保施工过程的安全,针对该结构中同时受到较大的轴力、剪力、弯矩及扭矩作用的的箱形截面构件,制定了专门的监测方案,将数值模拟位移结果与实际监测数据进行对比;利用非线性弹簧单元模拟了该工程支座的受力特性,基于该工程双支座的受力特征,重点研究了施工过程中支座位移的变化趋势.研究表明:由于施工顺序及温度的影响,各支座产生不同程度的位移,应采取措施加以固定;提升施工中提升点附近应力较大,卸载后残余应力较小;模拟结果与实际监测结果吻合较好,证明该施工模拟方法切实可行,施工过程中结构关键杆件应力及位移在可控范围之内,施工方案可以很好地满足施工要求.     

考虑多场耦合的活性炭再生过程数值仿真计算

针对目前活性炭再生过程中的温度场、流场、化学反应等仿真计算研究相对不足的现状,基于计算流体动力学（CFD）软件,提出改进的Lagrange方法对颗粒轨迹进行描述,由此考虑温度场、流场以及化学反应等之间的耦合作用,提高了炉内活性炭再生过程的模拟精度。利用改进的Lagrange方法,对某再生炉内活性炭再生过程进行了仿真计算,计算结果表明：活性炭颗粒在炉中的流动速度、停留时间及温度分布均与实际相符,说明使用该方法对复杂的移动床再生炉进行仿真的合理性。     

深井高瓦斯工作面“一巷多用”瓦斯治理新模式

埋深超过900 m的深井高瓦斯工作面瓦斯治理一直是世界性难题。针对千米深井1112(1)工作面(最大瓦斯涌出量为124.87 m3/min)的实际条件,通过相似材料模拟实验,确定了位于开采煤层顶板上方10倍采高、水平方向内错沿空留巷侧约20 m开始存在宽度为30 m的扇形环状瓦斯富集区,该高度采动影响范围沿倾向外错轨道巷最大不超过30 m。基于此,在上距顶板20 m,外错轨道巷35 m处布置一条多用巷,提出“一面三巷、一巷多用、联合治理、连续开采”瓦斯治理新模式。工程实践表明,多用巷内大直径穿层钻孔单孔抽采瓦斯纯量最大达9.84 m3/min,瓦斯浓度最高为98.5%,工作面瓦斯抽采率最高为92.4%,回风流瓦斯浓度平均0.4%,日产原煤量最高为10 324.6 t,抽采瓦斯总量为2 457.2万m3,实现了深井煤与瓦斯的安全高效共采。