平板型高层建筑风能集聚效应研究

为研究平板型高层建筑的风特性影响,本文采用CFD数值模拟方法,以表面风压、风速增大系数作为评价指标,选取风机安装高度、风向角等作为控制变量,通过建立多组工况研究建筑物周围风能集聚效应。结果表明:对于不同的开洞高度,通道内的风压是比较均匀的,随着开洞高度的增加,洞口表面风压会逐渐增大;而风场的风压系数随着建筑物的高度方向是比较均匀的,大约在建筑全高2/3处到达最大;随着风向角的增大,建筑背风面的驻涡会逐步往洞口通道侧移动,当风向角约为15°-30°和60°-75°时,建筑尾流区有"卡门涡街"现象发生。     

基于黏聚力单元法的单双射孔水力裂缝扩展数值模拟研究

为研究单双射孔下的水力劈裂规律,基于Abaqus的黏聚力单元损伤本构,建立了含单双射孔裂隙的有限元模型,对不同水力压裂因子D下的裂纹扩展过程,位移矢量进行了数值模拟研究。结果表明:单裂隙情况下,裂纹扩展产生于裂缝尖端,随着水压的不断增大,D值较小的工况裂缝沿着最大主应力的方向发展,对于D值较大的情况而言,裂缝将呈现45°的破坏特征。双裂隙情况下,裂隙内侧存在裂缝相互干扰的问题,D=1,D=5和D=20时,两条射孔裂隙的内侧端先互相远离,然后互相搭接,最终形成一条相互作用区域,当D=2时,内侧端将直接搭接;裂纹的位移矢量揭示了裂纹扩展机理。单裂隙情况裂缝尖端的位移矢量向两侧散开,裂纹呈现典型的“拉裂”现象,主要发生I型破坏;双裂纹内侧尖端产生应力“相互作用环”,产生典型的剪切破坏现象;基于数值模拟产生的拉伸破坏与剪切破坏特征,对拉伸破坏与剪切破坏机理进行了讨论,得到了拉伸与剪切破坏的临界条件。     

基于围道积分及网格重剖分下的SCB裂纹扩展数值模拟研究

针对以往研究对裂纹扩展具有诸多限制,且较少利用断裂力学理论的不足,基于Abaqus平台,利用围道积分及网格重剖分技术,实现了基于断裂力学的裂纹自由扩展数值模拟,对SCB模型进行了应力强度因子及裂纹扩展过程数值仿真,结果表明：对SCB模型的仿真结果与国际岩石力学学会(ISRM)的理论结果一致；(2)I型应力强度因子随着a/R和S/R的比值的增加而增加,II型应力强度因子随裂纹倾角先增大后减小。当YI值为0时,试样受到纯II型作用,对于S/R=0.8的SCB模型,只有在a/R=0.7及α=65°时才出现II型裂纹扩展模式。纯模II的裂纹角随裂纹长度比的增大而减小,但随跨高比(S/R)的增大而增大；对裂纹扩展过程进行了数值模拟,裂纹从裂纹尖端发生,朝着上加载点处扩展。裂纹角度增大时,裂纹起始角的值增大,而其值随跨度比的增大而减小(S/R),此外,裂纹起始角的值随裂纹长度比(a/R)先增后减。裂纹起裂角几乎发生在裂纹长度比(a/R)为0.5情况。