三维疏散仿真平台CDS的构建及功能验证

基于正方形网格元胞自动机模型,开发了三维疏散仿真平台CDS.该软件通过读取AutoCAD图纸建立建筑模型并提供简便的楼梯建模方法.软件考虑了人员密度和疏散距离对人员行走速度的影响;通过设置不同的出口类型,考虑人员对建筑的熟悉程度及出口选择策略.模型验证表明,CDS平台计算精度高,能满足疏散仿真的工程需求.     

桥墩基础局部冲刷抛石防护性能波流水槽试验研究

作为应用最为广泛的桥墩基础局部冲刷防护措施之一,抛石防护受到国内外学者越来越多的关注。通过波流水槽模型试验,研究了抛石粒径、抛石层厚度和抛投范围等主要设计参数对抛石防护效果的影响,并对比分析了中美两国规范关于抛石粒径的选取方法。试验结果表明,合理的抛石配置方式能有效地减小桥墩基础局部冲刷,使冲刷平衡时间延后;抛石层厚度为3~4倍抛石粒径、抛投范围为3倍桩径时,防护效果和经济性较佳;对于抛石粒径的选取,流速较大时,美国规范的计算结果偏大,而中国规范则偏小,流速较小时,建议可以采用工程经验方法确定。     

边界元法数值波浪水槽的建立及模拟

理想的数值波浪水槽是以边界元法为基础建立的,通过边界积分方程的求解模拟了波浪的生成、传播、变形,并用线性元法对积分方程进行离散求解,得到波浪水槽不同时刻整个波浪场的状态。最后对计算值和理论解进行了验证,结果表明二者吻合较好,此结论为研究在波浪水槽中模拟极端波浪奠定了基础。     

软土地区深基坑变形特性三维数值模拟与验证

依据离心模型试验设计方案,建立三维有限元模型对上海地区某紧邻地铁超深基坑变形特性进行数值模拟.在数值模型中,地铁隧道和连续墙均采用单层shell单元模拟,支撑体系采用梁单元模拟,土体的本构关系则分别采用考虑土体小应变特性的HSS模型和考虑弹塑性特性的Mohr-Column模型进行描述.通过与离心模型试验结果的对比分析,...     

隧道施工过程中的三维数值分析模型构建

根据长湘高速李家冲隧道施工的具体情况,以隧道监测数据为依托,建立了FLAC-3D三维数值分析模型,通过数值模拟,分析了隧道拱顶和周边应力与应变分布的规律,为隧道的安全施工提供了依据。     

砂井地基数值计算中的三维排水板单元及其验证

根据砂井地基中的塑料排水板的力学、渗流特点,提出了三维排水板单元的有限元格式、矩阵表达式,并将其结合到三维Biot固结有限元程序当中。将排水板单元有限元法与常规有限元、Hansbo解进行了比较,结果表明排水板单元有限元法能较好地模拟塑料排水板在砂井地基中的应用。     

复杂边坡三维地质可视化和数值模型构建

复杂边坡三维地质可视化和数值模型的构建是岩土工程和水利水电工程中常常遇到的关键问题。三维地质可视化可以展示边坡结构面的空间组合,揭示边坡的宏观破坏模式;可视化模型与数值模型的结合和转换可以反映地质信息的仿真性和动态可修改性。基于AutoCAD平台,借助AutoLisp语言,采用滑动最小二乘法插值拟合,构建三维可视化模型,同时讨论可视化模型与数值模型的转入。优点在于结合了AutoCAD优越的图形编辑功能和ITASCA公司数值软件(FLAC3D和3DEC)的计算功能,并可根据地质信息的变化更新可视化模型和数值模型。该技术与三维可变形离散元法相结合,在白鹤滩水电站进水口高边坡三维可视化和应力变形分析中进行了应用。同时针对3DEC软件前后处理的不足,结合3DEC内嵌的FISH语言和AutoCAD的AutoLISP语言进行编程,探讨3DEC加锚方法、三维合位移等值线云图和塑性区可视化实现。     

工业建筑泄爆数值模拟及验证

应用计算流体力学模拟软件FLUENT,对爆源分别位于墙角和地面中心部位的长方体建筑内可燃气体与空气的预混燃烧、爆炸进行数值模拟,分析不同爆源位置条件下空间内爆炸压力与气流速度随时间的变化规律,得出长方体空间内墙角爆炸压力上升速率低于中心爆炸、墙角爆炸最大气流速度小于中心爆炸的结论,该结论可为工业建筑空间内的泄爆设计提供数据支撑。     

电潜泵叶轮冲蚀磨损的数值模拟及验证

针对同井采注水中电潜泵叶轮出现的冲蚀磨损问题,采用RNG k-ε湍流模型和离散相模型,实现对冲蚀磨损的数值模拟。通过对不同粒径和转速条件下叶轮的冲蚀磨损进行分析,得到了冲蚀磨损规律和磨损机理。研究结果表明,叶片凹面中心是最严重的冲蚀磨损区域;转速和砂粒粒径增大都会加剧冲蚀磨损,逐步使冲蚀磨损较严重的区域由凹面中部的一点逐步扩展到整个凹面;0.07 mm是冲蚀磨损迅速增强的临界点;数值模拟结果与验证结果吻合较好。因此,利用CFD预测潜油电泵叶轮的冲蚀磨损是可行的。     

改进的预应力锚索模拟方法及数值验证

通过考虑预应力锚索锚固体的抗弯能力,改善数值模拟中预应力锚索的加同效果,以改变大型边坡锚索群加固效果被严重低估的现状,数值试验结果表明,在下一步开挖前,考虑抗弯能力的锚索与不考虑抗弯能力的锚索模型的作用效果完全一致,在下一步开挖后,两种锚索的作用效果出现明显差异,考虑抗弯效果的锚索单元对边坡塑性区、最小主应力的降低及边坡位移的约束效果更加明显。     

装载机用液力变矩器的三维流场分析及验证

基于一维束流理论设计的一款装载机用液力变矩器,整机试验时发现牵引力偏低。利用循环圆优化及调整涡轮叶片安装角度的方法对该款液力变矩器进行优化,并运用CFD三维流场分析方法对其进行特性计算,同时与试验台结果进行对比分析。研究结果表明CFD三维流场分析结果与试验结果一致性好,对液力变矩器特性的预测精度较高,在进一步改进设计过程中,应用CFD三维流场分析方法可以减少试验次数,提高设计效率,缩短开发周期。     

三维FEM/DEM中摩擦力的实施及验证

 块体间的相互碰撞、滑移均涉及到摩擦力的问题,但原有的三维有限元/离散元(FEM/DEM)并未考虑摩擦力的作用,为解决这一问题,首先论述三维FEM/DEM中基于势的接触力,指出势是对嵌入及接触所存储能量的表征,势越大表示嵌入量越大,接触所存储的能量越大。然后,在原有三维FEM/DEM中加入经典的库仑摩擦,使得原有三维FEM/DEM可以考虑摩擦力。最后,通过有解析解的斜面滑块算例和拱桥垮塌算例验证实施库仑摩擦的正确性,结果表明斜面滑块算例的数值解与解析解很好地吻合;而拱桥垮塌算例表明FEM/DEM可以解决复杂的工程问题。     

基于推板造波方法的数值波浪水槽性能研究

对数值波浪水槽的研究已成为水动力研究领域重要方向之一,文章基于推板造波方法结合动力源消波方法建立数值水槽,引入误差指标对模拟波周期、波长及波高的误差及稳定性波做出定量评价,并得出其与无因次参数d/g T2和H/g T2的相关规律,为选用此类水槽模拟造波性能的标准尺度提供参考。     

平板圣维南原理的数值验证及教学方法探索

在本科生材料力学课程与研究生弹性力学课程中,圣维南原理是个较抽象的概念,学生较难深刻理解。以中心带圆孔的矩形平板为例,运用有限元分析软件ANSYS10.0数值分析,验证圣维南原理的正确性:荷载作用在构件的一端,如果只改变加载端的作用分布形式而不改变其合成,既荷载等效,那么荷载只会显著改变荷载作用端附近的应力分布,而在离开该端部稍远的地方应力分布相差甚微,通过对比教学,学生可以直观地理解圣维南原理的内涵。     

水泥净浆孔结构数值模拟及验证

根据CEMHYD3D原始模型,结合数字图像基技术,研发了用于模拟水泥净浆体系水化进程和微结构演变的数值模型,通过该模型获取了相同水灰比(W/C=0.40)不同龄期(28 d和7 d)及不同水灰比(W/C=0.40和0.80)相同龄期(7 d)的水泥净浆体系水化过程中毛细孔数目及空间分布的演变规律,并与压汞测试结果对比。结果表明,该水化模型能很好地模拟水泥净浆体系水化进程和微结构演变,为水泥净浆孔结构的研究提供简便的方法。模拟结果中孔隙率较压汞测试偏小,偏差为7.46%～15.24%;孔比表面积较压汞测试偏大,偏差为14.61%～26.78%。随着龄期延长,水灰比减小,这种效应被削弱。     

演绎水槽世界的内涵——弗兰卡水槽

瑞士弗兰卡集团,作为全世界家用水槽销售量及生产量的领头羊,在设计方面,以其清晰的颜色和外观设计促成了完美无暇的产品形象,例如:高精产品的双边设计,终生保质的防水密封胶,与橱柜台面的完美一体等。作为世界销量第一的水槽,它有着与众不同的特点:小外径,大内径的尺     

紧邻深基坑施工的风险分析及三维数值模拟

通过结合两紧邻深基坑项目的工程地质条件及基坑支护结构设计特点,进行了基于现行设计方案的风险分析。并结合数值分析手段,模拟了紧邻深基坑工序交错施工、角撑区域有无新增锚索及坑间局部带状软弱层加固与不加固对深基坑围护桩水平位移的影响。结果表明:施工进度是影响基坑围护桩水平位移的重要因素;角撑区域新增锚索及坑间局部带状软弱层的加固均可有效减小基坑围护桩的水平位移。最后提出了经济、有效的安全保护措施,为两紧邻深基坑的设计与施工提供依据。     

新型三维隔震装置设计及数值模拟

基于铅芯橡胶隔震支座力学性能,设计研发一种新型三维隔震装置,介绍三维隔震装置的构造、变形机理及竖向刚度理论计算公式。将该三维隔震支座用于某工程,基于有限元软件建立结构模型,根据结构特点设计三维隔震支座参数,分析原结构和隔震结构在3条地震波作用下竖向加速度、水平加速度、层间剪力和层间位移响应。结果表明,新型三维隔震支座具有良好的水平隔震性能和竖向隔震性能,均有较好的减振效果。     

基于GIS的地形要素插值验证及三维建模研究

针对不同空间插值计算方法对于三维可视化建模精度差异问题,为进一步提高三维可视化效果,以重庆市某工程场区的高程数据作为样本点,基于普通克里格法、张力样条函数法、反距离加权法,根据地统计学理论与工程实际相结合,分别对高程数据进行空间插值.同时,预留部分样本点要素作为验证点进行插值精度对比,分析其插值结果及差异原因进而完成三维可视化建模与分析工作.结果表明:在本工程实例中,张力样条函数法在地表高程上插值精度最高、误差最小,其次是普通克里格法、反距离加权法.依据上述分析结果得出的最优插值方法,应用GIS(Geographic Information System)技术,在地形数据不充分的条件下完成了场区三维模型的构建,三维模型较好地反映了地表起伏和资源分布状态.