上覆分数阶粘弹性饱和场地土位移地震放大系数

考虑土体液相和固相的耦合作用,将基岩上覆场地土视为两相饱和多孔介质。为了考虑饱和场地土的粘弹性特性,其固相土骨架的应力应变关系利用分数阶Kelvin粘弹性模型来描述,建立了上覆分数阶粘弹性饱和场地土在简谐地震波作用下的运动控制方程。运用分数导数的性质并考虑上覆场地土的边界条件和透水性条件求解了上覆分数阶粘弹性场地土在简谐地震波作用下的振动问题,得到了饱和场地土的位移地震放大系数。采用数值算例分析讨论了分数导数的阶数、液固耦合系数、土体模型参数、基岩土体剪切模量比等参数对位移地震放大系数的影响。研究结果表明,分数导数的阶数、液固耦合系数、土体模型参数、基岩土体剪切模量比对饱和场地土的地震响应有较大的影响,通过压实场地土,可以达到增大液固耦合系数减小地震响应的作用,通过增大饱和场地土的粘性和剪切模量也可以减小地震反应。     

GCr15轴承钢连铸过程中热物性参数的研究

借鉴前人实验数据,采用一定的数学方法,对轴承钢的热物性参数进行了研究.结果表明：GCr15轴承钢的液相线温度为1 465.7℃,固相线温度为1 328.4℃,零强度温度为1 380℃左右,零塑性温度为1 330℃左右;在固相区、液固两相区、液相区分别采用不同的公式进行处理,可使结果更加准确,还避免了奇异性.研究结果可为轴承钢连铸工艺有限元模拟提供基础.     

多孔沥青混合料粘弹塑性损伤模型

为合理描述多孔沥青混合料在中低温度外界荷载作用下的力学特性,基于增量型本构方程,采用Weibull损伤函数、广义Maxwell粘弹模型与D-P塑性模型,构建了粘弹塑性损伤模型．以此模型为分析手段,对不同温度和加载速率下的单轴压缩应力-应变曲线进行拟合,并分析温度与加载速率对模型参数的影响规律．分析结果表明:多孔沥青混合料粘弹参数随着温度的降低逐步退化成弹性参数,塑性模型中的体积模量和剪切模量也随温度呈现出明显的粘弹特性,塑性应变产生时对应的应变值与损伤应变阙值基本保持一致,温度及加载速率对于混合料的损伤扩展也有显著影响．构建的理论模型可以有效表征多孔沥青混合料在常温和低温下受荷时的力学损伤特性．     

考虑热粘塑性钛合金动态本构关系及其实验验证

由于钛合金在冲击载荷的特殊力学性能,经典Johnson-Cook本构模型不能很好地描述钛合金在高应变率下的热粘塑性变形,以及因热粘塑性耗散而导致温度应力降低的定量关系。本文提出了功热转换系数β与应变率 之间的指数关系,发展了一种修正的Johnson-Cook模型,建立了应变率、热粘塑性耗散功与温度应力降低的函数关系,并引入以最小二乘法为目标函数的局域搜索优化算法,能快速确定修正方程中的各待定参数,最后采用修正本构模型的增量形式描述了Ti-6Al-4V钛合金在应变控制条件下,在不同应变率、温度下的单轴动态应力-应变曲线。数值模拟和文献中实验数据吻合良好,表明本文发展的确定修正本构方程中各待定参数的算法和程序,具有概念清晰、精度高简单实用的特点,建立的修正Johnson-Cook模型很好的描述钛合金在高应变率下的热粘塑性特性。     

蠕变材料Ⅲ型准静态扩展裂纹尖端场构造分析

采用弹粘塑性力学模型,对蠕变材料中Ⅲ型准静态扩展裂纹尖端场进行了渐近分析.在线性硬化条件下,裂纹尖端的应力和应变场具有相同的幂奇异性,奇异性指数由材料的粘性系数唯一确定.数值计算结果表明,材料的硬化系数主导裂尖场的分区构造,但二次塑性区对裂尖场的影响较小.材料的粘性主导裂纹尖端应力和应变场的强度,同时对裂尖场的构造有一定影响.当硬化系数为零时,裂尖场退化为粘弹性-理想塑性解.     

蠕变材料Ⅲ型准静态扩展裂纹尖场构造分析

采用弹粘塑性力学模型,对蠕变材料中Ⅲ型准静态扩展裂纹尖端场进行了渐近分析.在线性硬化条件下,裂纹尖端的应力和应变场具有相同的幂奇异性,奇异性指数由材料的粘性系数唯一确定.数值计算结果表明,材料的硬化系数主导裂尖场的分区构造,但二次塑性区对裂尖场的影响较小.材料的粘性主导裂纹尖端应力和应变场的强度,同时对裂尖场的构造有一定影响.当硬化系数为零时,裂尖场退化为粘弹性-理想塑性解.     

应变空间塑性余位势理论的力学基础研究

岩土材料的力学试验表明在应变空间中Iliushin塑性公设不适用于岩土材料，为了克服这一
理论缺陷，依照Caratheodory定理，建构了应变空间的广义塑性公设。根据广义塑性公设，证明了塑性余
位势函数在应变空间塑性区的存在性。研究表明，塑性余位势函数的物理含义是超余功增量为零面；
Iliushin塑性公设存在的条件是塑性余位势函数正定且可逆；在应变空间塑性区必须采用分部塑性应力而
不能采用总塑性应变来建构屈服面方程和塑性余位势函数，否则与热力学第二定理相矛盾。最后给出了考
虑塑性应力相互耦合的应变空间弹塑性模量的普遍表达式。     

PBGA无铅焊点应力应变数值模拟及寿命预测

本文对焊点材料为Sn3.8Ag0.7Cu的PBGA封装器件进行了3-维有限元数值模拟.以Aand统一粘塑性本构方程描述无铅焊点的粘塑性行为,研究了在温度循环载荷下焊点阵列等效应力和塑性应变的分布规律,找出了实体模型中最大应力和应变的焊点位置;分析了最大应变焊点的等效应力周期性变化和等效塑性应变累积的动特性曲线;基于Manson-Coffin焊点疲劳寿命模型,对关键焊点进行了寿命预测,疲劳寿命值为3.851×103循环周期.     

固液两相流中K—ε双方程湍流模式及在水涡轮机械流场中的应用

基于两流体模型，建立了固液两相流中Ｋ—ε的双方程湍流模式。模化了连续方程、动量方程、Ｋ方程及ε方程，在这些模化方程中，考虑了固液两相间速度滑移，颗粒间的作用及相间作用。使用本文所发展的湍流模型和颗粒磨损模型，可预测固液两相湍流中的流动特性和颗粒对过流部件的磨损率。数值模拟了一水轮机蜗壳含沙水流中的流动特性及磨损分布。其预测结果与实验结果较为一致．     

叶轮机械中的三元固液两相流动理论研究

本文根据所推导的固液两相基本方程，得到了水涡轮机械中固液两相流动的封闭方程。在此基础之上，基于两类相对流面，研究出了水涡轮机械三元固液两相流动的通用理论，对水涡轮机械中两相流动的流场计算及含砂水中的水涡轮机械叶片的抗磨蚀设计，都有十分重要的意义。     

架空原油管道停输期间温降及原油凝固界面推进

由于架空原油管道没有土壤的蓄热来减缓管内原油的热散失,架空原油管道的温降过程往往成为决定整条管道允许停输时间的关键。根据原油温度划分管内原油为纯液油区、凝油区和纯固油区,并假设凝油区以已凝固原油、固体骨架和液态原油为填充相的多孔介质区域,该区域随着温降过程向管心推移。考虑了凝固潜热和空气横掠管道对流换热对原油温降过程的影响,建立了空气、管道与原油相互耦合的传热模型,并进行了数值模拟,数值结果表明停输前期管内原油的温度整体下降较快;在停输中后期,由于凝固潜热的释放,凝油厚度增加使得热阻增大,大大减缓了原油温度的降低;对流换热系数沿管道周向分布不均,导致管内原油温度周向分布不均和凝固界面中心偏离管道中心。     

深层凝析气结蜡规律的软件模拟与实验研究

塔里木油田博孜区块属于典型致密砂岩凝析气藏,存在较为严重的蜡堵问题。通过对博孜区块井流物进行气藏条件下的相态与析蜡规律的实验研究,获得凝析气相态包络线相图,为凝析气井防蜡工艺提供理论支撑。以博孜104井凝析气为研究对象,采用可视化多功能高温高压流体PVT测试仪和可视化高倍显微固相沉积测定仪对其进行高温高压相态与析蜡规律的实验研究,并结合软件模拟结果和生产数据,对凝析油和析蜡情况进行分析。结果表明,凝析气随温度、压力变化过程中,产生气相区、气⁃液两相区、气⁃固两相区、气⁃液⁃固三相区等不同相态区域;利用实验结果对软件模拟结果进行校正获取了实验温度、压力以外的相态包络线,用于预判生产井处于不同生产阶段时析液与析蜡情况;博孜104井析液与结蜡区域位于地面输送管线,应做好相应的防蜡措施。     

压力对油气体系石蜡沉积温度的影响

蜡质,胶质,沥青质等固相沉积问题普遍在于油气生产的各个环节,对油气生产造成严重影响。采用状态方程和溶液理论相结合,建立气－液－固三相平衡热力系模型。根据正规溶液理论校正相混合物的非理想性,采用状态方程描述气和液相的相态。对某一油气体系统进行了蜡固相沉积模拟计算,结果表明,压力对蜡沉积点温度有较大的影响,压力对蜡沉积点温度在低于饱和压力下比高于饱和压力下的影响更大。     

基于Burgers四元件模型的索膜结构蠕变性能分析

索膜结构在一定的温度和恒定外力作用下会产生变形随时间增长而逐渐增大的现象,即蠕变现象,影响结构的使用价值,因而对索膜结构的蠕变性能的研究是至关重要的.文章利用描述粘弹性蠕变行为的Burgers四元件模型来模拟索膜结构的蠕变性能,推导出蠕变影响的有限元方程.同时,还利用ANSYS软件对索膜结构进行蠕变分析,得出了蠕变第一阶段曲线,为研究蠕变影响的应力应变分析提供了科学依据.     

粘弹性圆柱体运动微分方程的建立

通过对轴向流动中粘弹性圆柱体微单元的受力分析,运用D＇Alembert原理建立了其运动微分方程。然后引入Kelvin模型的微分算子,得到了轴向流动中Kelvin模型粘弹性圆柱体的运动微分方程,最后再分别引入无量纲量将Kelvin模型的微分方程化为无量纲方程。     

液氢和液氮绕水翼空化流动特性分析

为分析液氢和液氮两种低温流体介质的空化特性,通过对CFX软件二次开发,将Schnerr-Sauer空化模型和液氮、液氢随温度变化的物性参数嵌入到CFX求解代码中,同时耦合求解考虑汽化潜热影响的能量方程,从而在考虑热力学效应条件下,开展了液氢和液氮绕水翼空化流动的三维数值模拟研究,并将计算结果与试验数据进行对比,验证了数值方法的有效性.计算结果表明,热力学效应对液氢空化区域压力和温度参数变化影响更显著,在液氮空化核心区域内液相体积分数比液氢中的更小,在空泡尾部闭合区域从汽相向液相转化迅速.汽-液两相间质量传输特性可作为评估空化区域内温度、压力以及相体积分数分布的有效依据.     

X60管线钢连铸过程碳、氮化物的析出热力学研究

连铸工艺中不同温度区间内析出的碳化物、氮化物对钢的高温力学性能有重要影响。基于规则溶液理论对X60管线钢在液相、凝固过程及奥氏体相3个阶段析出的微合金元素碳化物、氮化物进行热力学分析与计算,研究析出物的析出相阶段、析出温度及析出顺序,探讨固—液两相阶段由于溶质元素富集而导致析出物溶度积增大、增大析出可能性的因素。计算结果表明：TiN在高温固—液两相区中开始析出,析出温度为1 781 K,奥氏体相区第二相析出物为NbC,NbN,AlN,TiC。     

Nonlinear Theory on Dynamic Controlling Interface Patterns DuringSolidification of a Dilute Binary Alloy

Nomenclaturea,bfcorrectnessfactors;aL,Qs'thermaldiffusivitiesofliquidandsolid,respectively,C:concentrationofsolute,D,'diffusioncoefficientofsolute;G,'concentrationgradient;G,,G,'temperaturegradientsofliquidandsolid,respectively,k'partitioncoefficient...