层理方向对砂岩断裂模式及韧度的影响规律试验研究

为了探索具有层理面的砂岩断裂力学性质的各向异性,开展了具有不同层理方向的半圆形砂岩试样在不同切缝角度下的三点弯试验研究,揭示了层理方向对砂岩应力强度因子、断裂韧度及破裂模式的影响规律。试验结果表明试样破裂模式受层理面与荷载方向夹角θ控制:θ=0°时,沿层理面张裂破坏;θ=30°时,沿层理面剪切破坏;θ=45°,60°时,切层和沿层理面混合破裂;θ=90°时,切层破坏。不同层理角度的试样测得的断裂韧度差异较大,切缝角α=0°时,θ=90°试样断裂韧度最大,θ=0°试样断裂韧度最小,且KImax/KImin=2.36。运用有限元计算了各试样的无量纲化应力强度因子,结果表明切缝角α=0°时,无量纲化II型应力强度因子YII受层理面与荷载方向夹角θ影响显著:θ=0°,90°试样YII=0,呈现I型断裂;θ=45°,60°试样YII≠0,呈现出I-II复合型断裂;θ=30°试样YII最大,以II型断裂占主导,其余切缝角度下试样无量纲化I型应力强度因子与II型应力强度因子随层理角度θ的变化呈现不同的变化规律。通过扩展有限元XFEM计算出的试样起裂角、断裂韧度及断裂路径与试验结果吻合较好,结果表明各试样的起裂角随层理面与荷载方向夹角θ及切缝角α的变化呈现一定的各向异性。试验所得规律有助于更全面理解具有层理面岩石的断裂特性,并可作为对各向异性岩石断裂力学理论研究和数值计算的有益补充。     

聚合物在低剪切阀内的流态判别与数值模拟

通过流变性试验,认为聚合物溶液符合非牛顿流体幂率模式,建立非牛顿流体在环形空间内的流态判别模型。运用FLUENT软件进行数值模拟,得出聚合物溶液在低剪切流量控制阀内的流动规律,并得到不同配注量下产生的节流压差,结果表明低剪切阀具有较好的节流作用,产生的节流压差能够满足扩张式封隔器的坐封条件。试验数据表明,流量在33~62m3/d间的节流压差达到5.98MPa,粘度保留率达到90%以上。     

下伞形帽锥度对锥形风帽局部阻力系数影响的数值模拟研究

通过运用数值模拟结合试验验证的方法,研究锥形风帽下伞形帽锥度γ对风帽局部阻力系数ζ的影响。通过建立相关数学模型,运用数值模拟计算的方法得到不同工况下风帽的局部阻力系数ζ,对不同工况下风帽的局部阻力系数进行比较分析,得到锥形风帽下伞帽锥度对局部阻力系数的影响规律;在数值模拟之外,还针对文中数值模拟的工况开展了相关试验以和模拟结果进行比较,试验结果进一步佐证了数值模拟得到的结论。研究结果表明:在γ=70.61°~80.72°下伞帽锥度变化范围内,随下伞形帽锥度增加,锥形风帽的局部阻力系数增大。     

方管柱与工字钢梁连接的三维有限元模拟分析及试验研究

针对工程中应用广泛的方管柱与工字型钢梁的半刚性连接,对一组不同构造的节点进行了三维有限元模拟分析及静力试验研究.试验结果不仅得到了连接点的M-θ关系曲线,也得到了方管柱开孔周围的应力分布,为分析该类连接节点的力学特性提供了理论依据.在对试验结果与有限元模拟分析进行比较的基础上,还得到了与试验结果相对应的M-0拟合曲线,为实际应用提供了可供参考的数学表达式.     

基于FLUENT的开口火溢流行为研究

对中国科学技术大学陆凯华做的1∶4开口火溢流试验进行FLUENT模拟,考虑燃烧反应,选择化学反应机理和燃烧模型模拟火源。模拟结果表明:不同开口尺寸、不同燃料供应速率时,FLUENT模拟结果与开口火溢流试验结果一致;3个热电偶树的温度分布趋于稳定,为800～1 000℃;模拟得到不同开口尺寸、不同燃料供应速率时室内气体的流动矢量图和烟灰分布图。FLUENT模拟良好的可重复性、经济性,可作为开口火溢流试验的有效补充。     

风嘴形式对桥梁断面三分力系数影响的数值模拟

文章采用数值模拟的方法研究了不同的风嘴形状对桥梁断面三分力系数的影响。采用控制变量法分别改变风嘴角度θ和风嘴的位置m/n的值(m为风嘴距离下底板的距离,n为风嘴距离上底板的距离)对其三分力系数进行了数值模拟。研究结果表明:断面增加风嘴可以明显减小阻力系数;风嘴角度对阻力系数和升力矩系数影响较大,并且都随着风嘴角度的增大而增大;升力系数随着风嘴位置m/n的比值的增加总体上趋于下降,阻力系数随着风嘴位置m/n的比值的增加而增加;三分力系数根方差分别在风嘴角度为50°,风嘴位置m/n=1.2时最大,而在其它工况下其值接近于0。     

错缝拼装衬砌纵向螺栓剪切模型的研究

首先，建点三维有限元模型对盾构法隧道错缝拼装衬砌进行了分析；然后，在对三维有限元分析结果研究的基础上，建立了环缝处的纵向螺栓剪切模型，利用该模型可以计算得到错缝拼装衬砌二维梁-弹簧模型中环间剪切弹簧的刚度；最后，把此剪切模型应用到错缝衬砌的二维分析中，通过与三维计算结果的对比，认为螺栓剪切模型可以较好地模拟错缝隧道三维工作状态中纵向螺栓的剪切作用。     

基于等速行驶的汽车起重机行驶阻力理论计算模型研究

基于某型汽车起重机等速行驶试验,提出一种新的汽车起重机滚动阻力系数及风阻系数的理论计算模型。通过试验测得各等速行驶车速下的发动机转速、转矩信息,计算出整车行驶阻力,运用最小二乘法对构建出的行驶阻力方程进行二次多项式曲线拟合,进而得到整车行驶阻力系数。利用Cruise软件建立该型汽车起重机下车行驶模型,将计算得到的滚阻、风阻系数作为模拟行驶阻力输入模型中,通过仿真得到的油耗数据与试验值进行对比,验证了计算模型的正确性。文中构建的理论计算模型,同样可适用于货车、客车等大型车辆的行驶阻力计算。     

基于CT扫描的混凝土三维细观数值模拟

利用CT对混凝土试件进行扫描,借助MIMICS软件对扫描图像进行三维重构,得到了混凝土三维几何模型;对不同配合比的混凝土与水泥砂浆试件进行了力学试验,得到了数值模型的力学参数;基于所得混凝土三维数值试件参数,在ABAQUS软件中利用塑性损伤模型模拟了混凝土三维数值试件的单轴拉、压加载过程,并将数值模拟结果与试验结果进行了比较。结果表明:该三维数值模型具有合理性。     

自密实堆石混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂性能及缝高比影响规律的研究

通过对3种不同缝高比试件的大尺寸单边切口四点剪切梁式试件,进行自密实堆石混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂性能进行试验研究,研究这种新工艺混凝土材料的断裂机理,测得了各试件的起裂荷载、极限荷载及起裂角θ,获得了F-δ曲线.结果表明:缝高比(c/h)在0.4～0.8之间起裂角增长较为明显,缝高比在0.8～1.2之间起裂角增长较为缓慢.