结合背景网格的点球弹簧修匀法网格变形

在弹簧类网格变形方法中,点球弹簧修匀法存在收敛较慢的问题.提出一种利用背景网格进行加速收敛的方法.首先在粗化的背景网格上进行变形,然后将粗网格节点的变形结果和细网格边界上的运动节点一起作为初始扰动对细网格进行变形,变形方法采用点球弹簧修匀法.算例表明,该方法在求解二维或三维问题时,与点球弹簧修匀法相比,满足收敛条件的迭代步数减少了72%～88%,单步耗时减少了38%～78%.     

基于数字图像测量技术的粉煤灰三轴试样剪切带研究

以粉煤灰作为试验土体,充分利用数字图像测量技术的面场特性,研究三轴试样剪切带的形态、出现剪切带试样的应力应变特性以及剪切带的形成条件和影响因素。试验在改进的高精度三轴仪上进行,为了分析比较,选择不同密度、围压、试样高度和饱和度的三轴试样,共进行了20组固结排水剪切试验。结果表明,粉煤灰三轴试样中出现的剪切带形态各异,没有可以遵循的规律。在试验过程中出现剪切带的土体,其应力应变有明显峰值,剪切带初始形成时刻位于峰值强度之前,剪切带完全形成后,土体强度趋于残余强度。粉煤灰三轴试样出现剪切带的必要条件是土样具有较大的相对密度和相对较小的周围压力,相对较高的试样和饱和状态的试样比较容易出现剪切带。利用数字图像测量技术还可以成功记录三轴试样剪切带发育的全过程,比较容易地确定剪切带开始出现和完全形成的时刻。     

板形基础抗冻胀破坏的断裂力学分析

在冻土地区，板形基础被广泛应用，由于冻胀作用对板基础造成各种冻害破坏。基于断裂力学理论，建立了板形基础与地基广义强度破坏的一般准则，提出了板基础抗冻胀破坏分析的新方法，可以对各种板基础的冻胀破坏进行定量分析。应用此准则分别对埋深超过冻深和小于冻深的板基础进行抗冻拔稳定性分析：给出了水池底板的冻胀破坏的强度分析方法。该方法考虑了冻胀力的作用，考虑了冻土自身存在的缺陷，符合冻土实际状态，因此，该分析方法更趋合理。通过工程算例进行抗冻胀破坏分析，结果表明，断裂力学方法是有效的。     

冻土断裂力学在挡墙基础稳定性分析中的应用

讨论了冻土断裂力学在挡墙基础强度及稳定性分析中的应用 ,讨论了实际工程问题的简化方法 ,给出了冻土断裂力学判据 ;给出了应用实例 ,并与传统的强度设计及稳定性问题进行了计算比较 ;指出冻土断裂力学是对传统设计和计算方法的完善和补充 ;讨论了冻土断裂力学在未来工程设计计算中的应用前景及其作用     

搅拌摩擦焊接Ti-6Al-4V钛合金晶粒生长的数值模拟

基于DEFORM-3D有限元软件建立Ti-6Al-4V钛合金工件的搅拌摩擦焊接过程的完全热力耦合模型,提取工件温度场基于蒙特卡洛法模拟焊后工件截面的晶粒尺寸及各相体积分数的分布规律。搅拌区晶粒受摩擦搅拌作用破碎至细小晶粒为初始生长状态。结果表明:热影响区晶粒在母材尺寸上继续生长,Ti-6Al-4V钛合金不发生相变;搅拌区温度升高时晶粒会转变为β相,下降时会在β相晶粒边界析出α相,且α相粒子向β相粒子内部生长并长大,较高冷却速度下α相向β相晶粒内部生长为针状。     

Ti-Nb合金激光粉末沉积增材制造显微组织的相场模拟

将传统有限元传热模型和定量相场模型结合,模拟Ti-Nb合金多层激光粉末增材制造过程中金属凝固过程的温度历史及其显微组织。研究Ti-Nb合金在激光粉末沉淀过程中各层的晶粒演化,与已有试验对比验证模型的准确性。将有限元传热模型得到的不同增材层的温度历史用于定量相场模型模拟合金在局部稳态条件下的定向凝固行为,采用Fortran编写程序求解以凝固速度和温度梯度作为输入参数的相场方程。结果表明:不同增材层的热历史及凝固形态是有区别的,随着增材的层数增加,每层熔池边界的温度梯度呈非线性降低,相应的显微组织的枝晶间距随着温度梯度的降低而增大。     

16×104 m3LNG储罐罐顶气顶升工艺的计算分析

16×10⁴ m³LNG储罐是国际上LNG接收站存储系统的常用储罐,其制作一般采用气顶升工艺。该工艺施工速度快,成本相对较低,但影响因素多、施工难度高、安全风险大,国内项目以前均是由国外工程公司总承包,气顶升方案也均由外方制订,没有给出详细的计算分析过程与步骤,目前,国内施工单位对该工艺的施工一般也是参照国外通俗做法,鲜有详细的计算分析。为此,对大连LNG项目16×10⁴ m³LNG储罐罐顶气顶升工艺方案的供气装置和密封装置进行了计算分析,确定了16×10⁴ m³LNG储罐的施工方案,并以计算分析结果为依据指导实际施工,收效良好,对类似大型LNG储罐罐顶气顶升工艺的设计具有一定参考价值。     

水的状态方程对水下爆炸影响的研究

该文从Mie-Grüneisen方程出发推导了一般形式的水状态方程,并归纳了水的常用状态方程。通过与推导的状态方程作比较,获得了归纳的各状态方程的冲击Hugoniot压力关系和Grüneisen系数。将各状态方程的Hugoniot关系与LASL提供的实验数据进行了比较,分析了Grüneisen系数对冲击波后声速影响,根据比较和分析的结果可以最终确定水的各状态方程的使用范围。此外,根据推导的冲击波后声速的关系式可以确定冲击波后声速的上下限。而后,依照各状态方程的使用范围,采用一维非均熵流的特征线程序分别对各状态方程的TNT球型装药的水下爆炸问题进行数值计算。根据计算结果,绘制了各状态方程的冲击波峰值压力与比例距离(R/R₀)的关系曲线,比较了各状态方程的冲击波峰值压力的关系,分析了计算误差的产生原因。     

拉压不同模量材料的参变量变分原理和有限元方法

对具有拉伸和压缩不同模量的材料,建立了平面静力问题的参变量变分原理.基于参变量变分原理,并结合有限元方法,将拉压不同模量平面问题转化为互补问题求解.经典的Lemke算法被用于求解此互补问题.该方法避免了应力状态的假设和刚度矩阵的更新,算法稳定,且收敛速度快.     

搅拌摩擦焊过程中搅拌头受力与变形的计算方法

提出了搅拌摩擦焊过程中搅拌头受力的计算方法,基于搅拌针的受力情况,对搅拌头在搅拌摩擦焊过程中的变形进行了计算。计算结果表明,搅拌摩擦焊中的温升对改善搅拌头受力具有非常重要的影响,提高焊接温度,将大大降低搅拌头在焊接过程中行进时所受的力,这将极大提高搅拌头的使用寿命。由于变形量很小,因此,可以认为搅拌针在焊接过程中的变形对焊缝形成没有影响。