基于随机介质模型的GPR无单元法正演模拟

为了更好地模拟探地雷达(GPR)波在地下真实介质中的传播特征,首先采用随机过程的谱分解理论和混合型自相关函数理论构造随机介质模型,然后详细介绍无单元法在GPR正演模拟中的应用。在此基础上,利用无单元法对2个典型的随机介质模型进行正演计算,分析随机介质模型中GPR波的传播特征,并与均匀介质模型进行对比。模拟结果表明:随机介质模型理论能灵活、有效地描述地下实际介质的分布,具有适应性强、使用方便、灵活的优点;与均匀介质中GPR波的传播相比,随机介质中GPR波的传播由于受到小尺度异常的影响散射现象非常强烈,波形发生扭曲;随机介质中异常体产生的反射波形非常粗糙,甚至发生同相轴不连续的现象,并且反射波能量较弱,随机介质模型模拟所得的正演剖面与实测剖面更相符,更有利于指导雷达剖面的数据解译。     

边界条件对离散位错动力学模拟疲劳Cu单晶位错花样的影响

利用二维离散位错动力学方法，研究了边界条件对计算机模拟疲劳Cu单晶位错花样的影响．结果表明：边界条件在模拟位错花样这类多体问题时是非常重要的；在其它模拟机制均完全相同的情况下，不同边界条件会形成不同的模拟结果,自由空间边界条件是最简单、也是最不现实的边界条件，模拟结果与实验结果相差甚远；而一维最近邻周期性边界条件与二维近邻周期性边界条件的模拟结果基本相同，与Cu单晶早期疲劳位错花样的实验比较吻合．     

穿孔过程中顶头的三维热力耦合分析

应用大型非线性有限元分析软件对顶头在实心圆管坯二辊斜轧穿孔过程中的受力状态进行了三维热力耦合模拟。重点研究了热力耦合情况下表面应力分布模型,同时也对顶头的失效机理、材料模型、传热边界条件等进行了分析。模拟结果和实验结果相吻合。     

基于旋转交错网格的探地雷达正演数值模拟

以旋转交错网格(RSG)差分为基础,实现探地雷达(GPR)在非均匀突变介质中的正演数值模拟。通过利用旋转交错差分算子,将雷达波场各场分量设置在非均匀突变介质的基本单元中,单元内同一物性参数定义在同一位置,将对角线方向上物性参数差分值的线性组合来计算坐标轴方向上的物性参数差分值,针对非均匀特征变化剧烈的网格区域,算法中的单元网格形式不再需要进行插值,扩宽了数值稳定性条件的限制。推导了适合于探地雷达的旋转交错网格差分格式及TMy极化模式下的更新方程组,实现了均匀介质和非均匀突变介质中的TMy雷达波场的数值模拟,并分别从解析解、模拟剖面和波场快照的角度,与标准交错网格差分算法进行了对比。结果表明,在模拟非均匀特征明显的介质时,旋转交错网格算法可以选取更大的时间步长,数值色散程度控制更好,提高了模拟效率和成像精度,可更有效地指导非均匀突变介质中探地雷达数据的解译。     

脉冲反射法超声检测的幻象波及其应对探讨

在脉冲反射法超声检测过程中，幻象波一直以来都是一个神秘而倍受关注的现象。然而，目前对于幻象波的研究叙述仅限于简单的现象识别。通过绘制超声波在介质中传播的位置-时间展开图，探讨圆棒水浸超声检测中幻象波的形成机理，对众多幻象波进行梳理分类和定位识别，并提出了应对措施。此外，通过相同方法对大尺寸工件接触法超声检测、复合材料超声检测和表面波超声检测中的幻象波现象进行了识别分析并提出对策。     

二维型材拉弯成形有限元模拟夹头运动轨迹设计算法

当采用位移法进行型材拉弯成形过程有限元模拟时,需要设计夹头的运动轨迹。针对于拉弯件引导线是复杂的二维变曲率问题难以处理,提出了一种根据型材拉弯零件数模截面形心引导线离散点数据,得出不同预拉量和在拉弯过程中截面中性层内移量与夹头在拉弯过程中的位移轨迹坐标的关系的计算模型,并根据有限元边界条件的定义要求,通过变换和归一处理,建立了拉弯成形模拟过程中夹头的位移边界条件定义数据的计算方法。通过有限元模拟实例验证,表明所建立的拉弯成形夹头轨迹设计算法准确可靠。     

频散介质探地雷达正演与高速公路实测资料解释

基于Maxwell方程组,得到满足Debye关系的频散介质探地雷达有限元波动方程,推导有限单元法的离散格式,并编制正演模拟MATLAB程序。选取一典型地电模型,分别对考虑频散与不考虑频散,频散介质中同一模型不同频率天线的雷达探测结果进行分析。结果表明:雷达波在频散介质中传播时,具有波形严重畸变、能量迅速衰减的特性,如果不考虑介质对波吸收衰减的探地雷达正演,其结果与实测的雷达波形存在较大的偏差。并把该结论应用到广东省某高速公路的圆管涵实际资料解释中,有效地解答了实测资料解释中遇到的问题,并对GPR工程实测过程中天线频率的选取提出了有益建议。     

合金凝固过程再辉现象的数值模拟

本文采用二元合金的等温相场模型,在假定温度在计算区域空间上保持一致的情况下耦合计算热平衡方程,以Al4.5%Cu合金为例模拟了在不同冷却速率下二元合金凝固过程的枝晶生长过程及其再辉现象.结果表明:利用相场模型可以逼真地模拟二元合金过冷熔体中的枝晶生长过程,与试验得到的枝晶形貌吻合较好;凝固潜热和冷却速率显著影响枝晶的生长行为,再现其凝固过程的再辉现象,模拟的结果与经典枝晶生长理论相吻合.     

基于ABAQUS的煤油介质中电火花表面强化工艺参数的研究

选取合适的热源模型、热边界条件和放电通道半径公式等,建立了煤油介质中电火花表面强化的热传导模型.在此基础上,利用ABAQUS有限元分析系统,模拟了煤油介质中电火花表面强化的单脉冲瞬态温度场,研究了电流增大对温度场的影响,并对单脉冲条件下的工具电极和工件在不同峰值电流下的温度场进行数值模拟,预测了电火花表面强化的工艺参数...     

带锈青铜文物材料在环境模拟介质中的腐蚀发展行为

目的研究3种带锈青铜及裸青铜文物材料在3种环境模拟液中的腐蚀发展行为。方法采用动电位扫描和SEM-EDS等方法研究试样的腐蚀特征和现象。结果在模拟大气环境介质中,电位在50~160 m V阳极极化范围内,与其他三种青铜材料相比,带CuCl锈青铜的阳极腐蚀电流密度最小;在模拟海水介质中,锈蚀青铜的腐蚀电流密度略大于裸青铜的;在模拟SO_2环境介质中,4种青铜试样的Rp值均大于大气环境介质中的。结论在模拟大气环境介质中,且阳极极化电位接近自腐蚀电位时,CuCl锈对青铜基体具有一定的保护性;在模拟海水环境介质中,带锈青铜的表面锈对基体没有保护作用;在模拟SO_2环境介质中,与在模拟大气环境介质中相比,SO_3~(2-)的引入会抑制青铜的腐蚀。表面形貌和能谱分析结果表明,裸青铜、CuCl锈青铜和混合锈青铜在模拟SO_2环境介质中,有点蚀现象发生,对粉状锈的生成有抑制作用。     

改进BISQ模型地震波场数值模拟中的边界处理

从改进BISQ模型双相介质所对应的一阶速度—应力运动方程出发,构建2×2N阶交错网格有限差分模拟算法,为了尽可能地减小或消除数值模拟中由人工边界引起的虚假反射,建立完全匹配层(PML)吸收边界的2×2N阶交错网格有限差分算法。详细地讨论了PML吸收边界条件的构建及其有限差分算法的实现。通过MATLAB编程进行波场模拟,将加入PML吸收边界、常规指数衰减吸收边界及未加吸收边界的3种数值模拟结果进行对比,论证PML吸收边界能十分有效地吸收边界反射。     

Simulation of high velocity compaction of powder in a two dimension mould using lattice Boltzmann method

This work presents a numerical study on the dynamic high velocity compaction of the metal powder. The analysis of the process is based on a mesoscopic approach using multi-speed lattice Boltzmann method. The boundary condition and the relaxation time are tailored to the situation. The dynamic compaction process is vividly presented and the shock wave can be easily found in the simulation. The density is analyzed in order to explore the mechanism of the high velocity compaction.     

Evaluation of condition of gravel ballast layer on high-speed railway using surface wave method based on harmonic wavelet analysis of waves

In this research, a surface wave method based on harmonic wavelet analysis of waves was proposed to determine the condition of a gravel ballast layer in a railway as indicated by its shear wave velocity. To show the feasibility of the proposed method, a numerical simulation was performed, and the method was applied to determine the one-dimensional shear wave velocity profiles and two-dimensional shear wave velocity maps of a gravel ballast layer along the railway track direction in the field. The numerical simulation and field applications demonstrated the promising potential of the proposed method.     

基于数值模拟的压铸过程低速工艺优化

低速压射过程中冲头的运动分为封闭浇料口、匀加速和匀速低速三个阶段,各个阶段的工艺参数对压室内金属液的流动形态都有重要作用,进而影响铸件中气孔缺陷的产生。采用数值模拟技术来研究不同工艺参数下压室内金属液的流动形态,对低速工艺进行优化。针对压射过程冲头的运动特征,引入了移动速度、压力边界条件,开发了压室压射过程三维数值模拟程序。结合慢压射临界速度理论,模拟了不同料口封闭速度、加速度和慢压射速度下压室内金属液波形的发展。模拟结果表明采用优化的工艺参数可以降低压室内的卷气。     

NUMERICAL SIMULATION OF CASTING PROCESS

1.IntroductionThemodellingofcasting,whichmeansmostlycomputernumericalsimulationofcast...lug,isaimedatanalysingpracticalfoundryproceduresundercomputervirtualenvironment,includingfillingprocess,solidificationprocessandstressdistributionofcasting.Withthehelpofthespecialtechnique,itbecomeseasytoevaluatetheinfluenceofmajorfactorsandpredictcastingdefects.Therefore,thepowerfultoolcanbeadoptedtooptimizefoundrytechnologyandreducecastingdefects.Foundrynumericalsimulationresearchbeginsin1962,andhasagreat…     

GPR numerical simulation of full wave field based on UPML boundary condition of ADI-FDTD

Alternating direction implicit difference scheme (ADI-FDTD) divides a traditional time step into two time steps, with forward difference and backward difference, and integrates both the advantages of unconditional stability of implicit difference scheme and relatively simple calculation of explicit difference scheme, it breaks through the constraint of Courand–Friedrichs–Levy (CFL), and is characterized by unconditional stability. And the boundary condition of uniaxial anisotropic perfectly matched layer (UPML) is anisotropic medium PML applied in absorption edge of FDTD area, with the absorption of wide band, simple iterative formula, and easy programming, without the electric and magnetic field splitting. By discretizing the Maxwell equations in a two dimensional structure, numerical formulas of ADI-FDTD with UPML boundary condition for GPR wave are presented in detail. GPR simulations are carried out for two models. Based on the analysis of numerical results, insights of the radar wave spreading and changing in space are obtained, which can provide a better interpretation of real radar data. The results show that the ADI-FDTD algorithm based on the UPML boundary condition can deploy larger time step and eliminate the strong reflection on the truncated boundaries, lead to an efficient GPR modeling.     

有限元数值模拟中温度振荡

通过理论分析和简单算例,研究温度场数值模拟中出现温度振荡的原因,即有限元计算中假设温度导数连续与不保证温度导数连续的矛盾;假设均温的初始条件与热交换边界条件的矛盾。通过数值模拟算例,讨论了选择合理初始温度场设置,使用集中热容矩阵两种方法对消除温度数值振荡的效果及误差来源。     

高速压制成形粉末流动过程的格子Boltzmann方法数值模拟

根据高速压制工艺过程的特点,底部和侧面边界采用反弹与反射的混合格式,顶部通过改变分布函数构造能模拟动态压制过程的边界格式。利用粉体的初始密度和压制最大理想密度建立一个动态的松弛函数来代替格子Boltzmann方法的固定松弛时间。对圆柱体及单级台阶的圆柱体模具的高速压制成形过程进行二维数值模拟,直观显示压制过程中粉末的流动以及应力波的形成与传播过程。模拟结果表明:模具形状对应力波的波形有较大影响;压制完成后,圆柱体压坯最大密度差为12 mg/cm3,密度分布均匀且左右对称,压坯顶部和底部密度较中间部分密度稍大,与实验结果基本相似;圆柱体压坯中存在密度较低的横向窄带区域,揭示成形坯有可能形成分层或断裂。     

离心铸管管模温度场及热应力场数值模拟

在对管模生产条件下的热态工况进行分析的基础上,利用有限元数值方法首次建立了管模传热分析轴对称。在模型中对管模传热系统中的对流、辐射、接触边界条件和凝固潜热进行了处理,利用有限元分析软件ANSYS,分析了21CrMo10（德国牌号）材料管模的温度场、热应力场的变化。数值模拟结果与试验测量结果以及实际生产中管模的破坏状况相符合。     

中间包传热边界对钢液流动及传热计算的影响

以某厂T型中间包为例,建立了中间包内钢液流动、传热数学模型。针对数值模拟中存在的传热边界条件的准确性问题进行探讨,引入了中间包包衬散热计算模型,得出关于中间包包衬结构的热流散失与内壁温度的关系,作为中间包内钢液流动、传热计算的边界条件。利用商用Fluent软件模拟计算,并比较分析了不同边界条件对中间包内钢液流动、传热的影响,结果表明提出的边界条件模型法使计算模拟结果更符合实际。