应力波在不同界面中传播规律的动光弹研究

采用动光弹实验的方法,对应力波在不同界面结构中的传播规律进行了研究,分析了三种不同界面情况下没有刻槽、刻槽以及完全割断的情况,应力波的传播速度,并进行了比较。结果证实了完全割断时对应力波的传播有明显的阻隔作用。实验表明,钻爆法施工应充分重视爆破应力波对衬砌的影响,可作为隧道设计的依据。     

流体饱和多孔隙固体中波动方程的数值模拟

利用Ｇａｌｅｒｋｉｎ法推导出了流体饱和多孔隙介质中波动方程的有限元方程。数值模拟的结果验证了Ｂｉｏｔ关于流体饱和多孔隙介质中存在两类纵波的预言。     

三维数值波浪水池模拟海浪对导管架柱体的影响

对海洋钻井关键设备与安全检测技术进行了研究.在N-S方程以及标准k-ε模型的基础上,采用流体体积法(VOF)追踪自由表面的变化情况.应用Workbench软件建立三维数值波浪水池结合Fluent软件以及自定义函数(UDF)二次开发软件实现水池的造波功能,同时模拟了波浪与导管架之间的单向流固耦合.将简化导管架模型放入水池中,分析不同固定方式的变化情况,从而评定平台的安全性,为海浪与导管架平台相互作用问题的研究奠定了理论分析基础.     

充液弹性管束流固耦合系统模态分析

作为一种新型换热元件,弹性管束结构与管内流体构成了一个典型的流固耦合系统.考虑流体的可压缩性,用有限元法的位移－压力格式对管束－流体耦合系统进行离散,建立了系统的振动控制方程.在此基础上分别对管束结构、管内流体和管束－流体耦合系统进行了模态计算.结果表明：由于流体与结构的相互作用,不但弹性管束结构和流体本身的固有频率和振型发生改变,而且一个子系统的振动还会迫使另一子系统产生新的振动模式.不同密度的流体对结构频率改变的影响程度不同.因此,在研究管内充液弹性管束的动态响应时必须考虑流体与管束结构的相互作用影响.     

TI介质弹性波场伪谱法数值模拟

地震波场模拟中的有限差分法和有限元法是使用广泛也较为成功的方法,但是它们还是或多或少地存在一些缺陷,如为了提高计算精度而使运算效率降低、在泊松比变化大的界面存在稳定性问题等。伪谱法是一种模拟精度和计算效率都比较高的地震波场数值模拟方法,首先给出TI介质中的波动方程,然后推导了T1介质的伪谱法计算公式,最后对一些介质模型进行了模拟试算。验证了方法的有效性和TI介质本身的一些特性。     

T型接头激光焊接的温度场和应力场的数值模拟

基于SYSWELD的焊接分析功能,采用有限元方法研究激光动态焊接过程中温度场、应力场、应变场的变化情况,应用SYSWELD软件的校正工具对三维高斯热源进行校核.考虑各相的热物理性能参数与温度的非线性关系,建立焊接过程的数学模型和物理模型,以不锈钢X5CrNi1810为例,对T型接头进行三维动态模拟.结果表明:随焊接速度的减小,热循环在高温时刻停留时间增加,冷却速度减慢;随着远离起始端距离的增加拉应力值逐渐减小转变为压应力,最后趋向零.     

用有限元方法解带粘滞项的弹性方程

本文对实际地震勘探仿真中碰到的弹性粘滞波方程用有限元方法对之求数值解作了尝试,给出了有限元计算公式。     

基于GID有限元前处理的波动方程数值模拟

在地震波数值模拟计算过程中,缺乏简单易行的有限元前处理方法,使得复杂构造模型较难建立和分析。本文以二维声波方程为例结合GID软件,网格剖分部分采用三角形单元模拟速度界面,把单元内的场和波速均看作单元上的线性函数;GID软件可以方便地进行网格剖分和设置网格控制节点,通过编写用户自定义"问题类型",建立并输出已有的有限元计算程序的初始模型。将GID软件前处理与有限元计算程序整合,提高了方法的效率,简单易行。     

基于正交贴体网格的VTI介质地震波数值模拟

为了解决规则网格有限差分法在处理起伏地表自由边界条件时需进行复杂坐标转换和插值运算的问题,以及对起伏地表进行阶梯状离散近似所产生的虚假散射波问题,将计算流体力学中的正交贴体网格生成技术引入到起伏地表下VTI介质的网格剖分中,采用基于同位网格的DRP/opt MacCormack有限差分法模拟起伏地表下VTI介质中的地震波场。网格的正交性使实施自由边界条件时无需做复杂的坐标转换和插值运算。数值算例表明,本文提出的网格剖分法能够有效消除阶梯状网格产生的虚假散射波,从而提高起伏地表下VTI介质地震波数值模拟精度。     

多裂缝“应力阴影”的有限元数值模拟

“应力阴影”效应对压裂人工裂缝扩展具有重要影响,目前对多缝内压力变化对应力干扰影响的研究较少。以弹性力学虚功原理为基础,利用有限元法自行编制程序模拟得出,在给定裂缝尺寸、缝内流压等条件下最优裂缝间距为140 m,模拟了最优裂缝间距的应力阴影分布状态,两裂缝尖端处主方向变化较大;在两缝之间存在特定的区域主应力值较小,并根据缝内压力反求出在排量约为4.8 m3/min下,可利用此区域的“应力阴影”促使两主裂缝沟通,形成复杂缝网。最后分析了各条裂缝内的流压比值及每条裂缝流压等因素对应力阴影的影响规律,可通过多级交替改变排量、液体黏度及加人工转向剂暂堵裂缝等措施实现多缝内流压变化,控制两缝流压比值在0.5~2.0区间内,增强缝间应力干扰,促进水力压裂过程中复杂缝网的形成,因此细致研究复杂裂缝间压力分布对“应力阴影”的分析非常关键。     

界面形貌对涂层残余应力影响的数值模拟

应用有限元软件ANSYS中的热分析功能,对涂层中的残余应力进行有限元分析,得到不同界面形貌模型残余应力的分布状况。分析表明,平面界面形貌比其他形貌有明显的局部应力集中现象,该结论为提高涂层界面结合强度的界面造形提供了理论支持。     

残余应力场中疲劳裂纹闭合的数值分析

本章基于塑性诱导裂纹闭合原理,通过弹塑性有限元方法对残余应力场中疲劳裂纹扩展过程进行模拟,阐释残余应力场中的裂纹扩展行为。论文阐述了模拟疲劳裂纹扩展的方法、残余应力生成方法和残余应力场中裂纹张开、闭合应力的计算方法。模拟了焊接产生的拉伸控制残余应力场和冷胀孔产生的压缩控制残余应力场中的疲劳裂纹扩展,分析了残余应力对裂纹闭合效应的影响。分析结果表明,与不含残余应力场的情况相比,拉伸残余应力具有抵消裂纹闭合效应、促进裂纹扩展的作用,并得出权函数法不适用于这种条件下的疲劳裂纹扩展分析的结论;而压缩残余应力具有增强裂纹闭合效应、抑制裂纹扩展的作用。通过数值分析研究残余应力场中的疲劳裂纹闭合效应,能够考虑裂纹扩展中外载与残余应力相互作用引起的残余应力变化,有助于理解残余应力对裂纹扩展的作用机理和进行裂纹扩展预测。     

伪谱法地震波场数值模拟

从速度-应力弹性波动方程出发,利用基于快速傅立叶变换的伪谱法对地质模型进行波场模拟,旨在提高模拟的速度和精度.相应的方法可用于均匀介质和不均匀介质中地震波传播的模拟.模拟结果表明,伪谱法是一种有效的地震波数值模拟方法:易于实现,计算速度快、计算效率高,其计算速度是有限差分方法的数倍,能有效克服数值频散.     

BEM for Diffraction of Elastic Wave and Dynamic Stress Concentrations in Thin Plate with a Circular Hole

oroThinplateS.arewidelyusedinengineering.DifferentholesaresomthesInadeinplatestosatisfyvariousneeds,therebycausingrvtricaldiscontinuahon.Dy-nndcstressconcentIationoccursamundtheholeinaplateonload.TheloadbearingcaPaityoftheplateisthereforeloweredanditSservicelifeisshortened-ThisisthereasonwhymanyexpeItShathhomeandabtalnmthcoreticalanalysis,calculationandexperiInntalreserehonthisasPectinrecentyere['-'].ForstalcsbessconcentIationamundaholeinaplateonbendingload,muchstudyhasbeenunderwayforyear…     

圆锥杆斜侵彻水泥靶时应力波传播特性研究

根据动能定律和刚体平面运动微分方程,建立了圆锥杆倾斜侵彻半无限厚水泥靶时的动力学方程。对这些方程进行数值求解,求得侵彻时的轴向撞击力和横向撞击力,讨论了初始侵彻角度对轴向撞击力和横向撞击力的影响。在此基础上,建立了圆锥杆的波动方程,分别研究了正应力和剪应力在圆锥杆中的传播规律和分布规律。研究表明,初始侵彻角度对轴向撞击力影响非常小,但对横向撞击力影响较大;初始侵彻角度较大时,应力波传播以轴向力产生的正应力传播为主。     

浅部地下洞穴的瑞利波散射数值分析

均匀半无限体中表面源激发的浅部波场由瑞利波主导且能量主要分布于一个波长深度,当瑞利波遇浅部洞穴时,瑞利波不能保持原有传播特性,波会在洞穴边界发生散射。为了分析这一现象,本文采用轴对称模型,数值模拟均匀半空间中洞穴散射波场响应。由偏移距-波长域表面波能量（振幅）谱变化,研究洞穴埋深及几何参数对散射波影响。对表面波场谱扰动特征分析,建立洞穴上方能量分界面对应特征波长与埋深的关系。结果表明:洞穴埋深是影响表面波场谱扰动一个重要参数,埋深约是特征波长1.5倍,波在洞穴边界面绕射会导致洞穴周围表面波场形成能量分界面,由表面波谱这些扰动特征可预测洞穴方位及埋深。     

弹性波动方程叠前逆时偏移

从弹性波动方程出发，推导了二维各向同性介质情况下弹性波塑时传播的高阶差分格式，实现了弹性波在数值空间中的逆时延拓，从程函方程出发，采用逆风差分格式求取网格空间中各点的直达波旅行时，以此作为弹性波逆时偏移的成像条件（激发时间成橡条件），实现多波多分量资料的逆时偏移，文中给出了几个典型模型的理论记录的偏移结果，数值试验表明，逆时偏移能够使地表接收到的波场准确归位，提高资料处理精度。     

分支型微通道水-油两相流数值模拟

为了研究分支型微通道内水-油两相流动,采用水平集法进行数值模拟.微通道几何参数和流体在壁面滑移程度的变化,对液滴尺寸产生不同影响。随着入口角的增大,液滴长度呈二次变化;离散相通道越宽,液滴长度受入口角影响程度越大;在入口角是60°的通道内,随着滑移尺寸的增加,液滴长度增长程度逐渐减缓,通道内流体受壁面滑移作用的厚度约占主通道的56.3%.对微流体混合系统的优化设计提供了参考.     

基于瑞利波法对混凝土表面裂缝检测的数值研究

基于瑞利波及衍射纵波的传播时间差法,利用有限元法分析了瑞利波在含不同长度及角度裂纹的混凝土介质中的传播规律,提出了混凝土介质中表面裂缝长度和角度的计算公式,并验证了数值模拟结果的准确性。研究结果表明：在传播过程中,瑞利波一部分沿着介质表面（含裂纹表面）传播,另一部分在裂缝尖端发生模式转换,形成衍射横波和衍射纵波,弹性波传播到介质边界时被粘弹性人工边界全部吸收,消除了反射波的影响;表面裂缝长度和角度的计算结果误差基本在5%以下,只有个别数据误差较大,在一定范围内,随着裂缝长度和角度值的增大,计算结果的准确度越高。     

干涉配合紧固件的应力波安装法

用应力波安装干涉配合紧固件的原理，对３０ＣｒＭｎＳｉＡ钢紧固件进行了安装试验，并对安装后的螺栓作了疲试验，分析了安装损伤和应力波安装法的影响因素。