混凝土真实细观模型的生成及氯离子传输的数值模拟

基于改进的遗传算法和8邻域边界跟踪法,对混凝土断面的数字图像进行处理,得到二值图像并提取粗骨料的边界坐标;根据提取的坐标编写程序,生成浆体集料界面过渡区（ITZ）,得到真实的混凝土细观模型;将得到的混凝土细观模型导入COMSOL软件,模拟海洋水下区氯离子侵入混凝土内部过程,得到不同时刻混凝土内部氯离子浓度云图。研究结果表明：使用的建模和模拟方法所得结果与长期实海暴露混凝土实验结果一致,可以用来研究和评价海洋环境下混凝土的耐久性能;ITZ的存在会加速氯离子向混凝土内部扩散,其厚度越大,扩散过程越快,界面区厚度增大1倍,混凝土表观氯离子扩散系数增大12.3%;对比真实混凝土细观模型与参数化生成的圆形随机骨料模型中氯离子传输模拟结果发现,圆形随机骨料模型中氯离子的浓度总是小于真实细观模型中氯离子的浓度。     

冲击荷载作用下混凝土抗压强度的细观力学数值模拟

为研究混凝土在冲击荷载作用下的细观破坏机制,将混凝土视为由骨料、水泥砂浆及二者间的黏结带所构成的三相复合材料,根据瓦拉文公式确定代表骨料的颗粒数,采用蒙特卡罗方法生成随机骨料模型.采用双折线损伤模型描述混凝土细观单元的损伤退化.利用非线性有限元方法对湿筛混凝土立方体小试件和全级配混凝土立方体大试件在冲击荷载作用下的细观破坏机制进行数值模拟,给出了试件的应力-应变曲线和动态抗压强度.研究结果表明,数值模拟所得的结果与实验结果表现出较好的一致性.     

基于细观层次的混凝土抗压强度与尺寸效应的数值模拟

为了实现混凝土试件抗压强度与尺寸效应的仿真计算分析,在细观尺度下,把混凝土看作是由砂浆、粘结带和骨料组成的三相复合材料,细观尺度下的各相物理力学参数都以试验数据为依据,用随机骨料模型代表混凝土细观结构,利用有限元法和混凝土细观力学的本构关系,借助于计算机强大的运算能力,对混凝土复杂的力学行为进行数值模拟.通过计算发现:...     

混凝土材料的细观结构数值模拟与性能分析

在细观上将混凝土看作是由粗骨料、水泥砂浆和界面三相介质组成的复合材料,根据体视学原理并应用蒙特卡洛方法模拟出混凝土的二维圆形骨料分布;应用理论公式计算出界面厚度,并将界面看作是包围在骨料外面的一层圆环,在细观上模拟生成混凝土的三相组成;基于骨料随机模型,应用有限单元法提出了混凝土稳态氯离子扩散系数的计算方法并与试验结果进行了对比。结果表明,该模型用于计算混凝土稳定氯离子扩散系数是有效的。     

混凝土材料细观结构断裂数值模拟

在细观层次上，应用蒙特卡洛法，在二维平面上建立了混凝土多边形骨料随机分布结构模型。对该模型采用有限元方法，根据最大周向正应力准则，以混凝土三点弯曲梁试件为例，进行了开裂过程的模拟，得出了裂纹在基质、骨料及界面中的扩展路径。仿真分析表明，混凝土试件的承栽能力随着组成骨料粒径的不同而变化，中对此进行了讨论。     

钢纤维混凝土的数值模拟技术研究

在对钢纤维混凝土非线性材料模式研究的基础上，采用增量法，结合试验数据和有关理论，建立钢纤维混凝土的数值本构关系．在钢纤维混凝土单元开裂处理中，引入应力释放因子和剪力传递因子．以钢纤维混凝土二桩承台为算例．借助ANSYS分析了在荷载作用下的裂缝开展，分析结果和试验结果比较．符合较好。     

混凝土材料损伤的数值模拟

本文采用各向同性损伤模型，利用有限单元法对混凝土材料损伤破坏发展过程进行了数值模拟，着重分析了裂缝尖端及附近，试件中心的应力、位移、损伤值的发展变化，力图掌握其损伤发展及裂纹萌生的规律及其产生的相关力学因素、数值计算结果与Ｓ．Ｅ．ＳＷＡＲＴＺ和Ｎ．Ｍ．ＴＡＨＡ的实验结果作了比较，二者比较吻合，初步表明了各向同性损伤模型的有效性和有限元法在研究脆性材料损伤破坏这一领域的实用性。     

透水混凝土不同孔隙率下细观数值模拟研究

为了能够利用数值分析方法研究透水混凝土的物理、力学性能,基于蒙特卡罗法随机分布原理,采用APDL语言结合有限元软件建立了孔隙率分别为5%、7.5%、10%和12.5%的4组透水混凝土试块三维结构模型,孔隙随机分布,计算分析各组试块在不同荷载作用下的受力情况。结果表明:建立的三维模型孔隙分布特征接近真实的透水混凝土结构;受力分析显示:透水混凝土的强度值随着孔隙率的增大而降低;剖面云图显示孔隙率越大,试块内部的应力集中现象也愈加明显,在相同位移荷载作用下,孔隙率高的试块在内部孔隙附近最先出现最大应力,并随之破坏,受力不再增加,抗压强度低。     

钢纤维混凝土细观结构数值模拟自动生成技术

针对钢纤维砼细观模拟中的两大难点问题,即多边形骨料的随机分布与重叠性判断有有奶元网格的自动剖分进行了阐述,给出了部分模拟实例。     

钢筋非均匀锈蚀引发的混凝土保护层开裂细观数值研究

混凝土保护层锈裂严重影响钢筋混凝土结构的耐久性。为了研究混凝土保护层的锈裂行为,考虑到混凝土细观结构的非均质性以及钢筋锈蚀的非均匀性,将完好混凝土视为由骨料、砂浆和界面过渡区组成的三相复合材料,建立了细观随机骨料模型。在模型中,钢筋的非均匀锈蚀行为以施加非均匀径向位移的方式模拟,骨料的力学行为假定为弹性,砂浆和界面过渡区的力学特性采用塑性损伤模型来描述。在此基础上进行了中部钢筋非均匀锈蚀引发的混凝土保护层开裂行为的细观数值模拟;分析结果与已有文献中的试验结果吻合良好。另外,对比了均质模型和非均质模型中钢筋均匀锈蚀和非均匀锈蚀导致的保护层开裂模式;并探讨分析了保护层厚度和钢筋直径对保护层开裂模式、钢筋锈胀压力及保护层开裂时钢筋锈蚀率的影响。     

Monel-400合金焊接温度场的数值模拟

对Monel-400合金圆桶轴向焊接的温度场进行有限元分析,采用ANSYS大型通用有限元分析软件,利用APDL语言进行数值模拟计算.从焊接温度场方面,对圆桶轴向焊接过程的数值模拟进行了分析讨论.为以后焊接应力应变的模拟计算及分析奠定了基础.     

乳化液槽内流场和温度场的数值模拟及优化

采用CFD2000对天力带钢厂的乳化液槽内流场和温度场进行了数值模拟,并对该槽的内部结构进行了优化设计。模拟结果表明：槽内左边存在死区,导致乳化液的浓度波动较大,槽的底部乳化液流速较大,沉淀物质容易被抽出;槽内乳化液温差较大,导致乳化液温度波动较大;在乳化液槽底部新添加一高0．7m的挡墙,并且把上部挡墙向左端延长0．8m,减少沉淀物质被抽出;新加一套55kW的电加热器,挡墙右端的乳化液温差不超过0．5℃。模拟结果可以分析槽内流场死区和乳化液温度分布,对于优化槽的内部结构,促进铁粉沉降和浮油上浮,提高乳化液的使用效果具有重要意义。     

冻结管断管原因及冻结温度场数值计算分析

杨村煤矿副井安全顺利通过井筒掘砌的薄弱环节深厚粘土层位,但出现了多根冻结管断裂现象。该粘土层导热性能差,冻土发展速度慢,冻土强度低,同时,施工过程中掘砌段高大,井帮暴露时间长,从而引起较大的井帮位移和底鼓量,是造成冻结管断裂的主要原因。根据冻结管的实际偏斜位置,同时考虑冻结管断管影响,建立有限元计算模型,计算分析了该层位的冻结温度场分布情况,井帮温度为-10～-13℃之间,井帮温度数值计算结果与实测结果相差一O．7～0．4℃,表明数值计算结果是可靠的,可为淮南矿区深厚粘土层冻结设计和施工提供参考。     

超长预应力混凝土梁温度场数值模拟与分析

以某超长预应力混凝土梁施工为例,根据三维热传导理论.采用有限元软件模拟了超长预应力混凝土梁的温度场.并在此基础上计算了温度应力,根据计算值与实测值相对比的结果.验证了计算方法与理论的正确性;运用有限元软件分析了不同养护方法对混凝土温度场的影响,结果表明养护情况对混凝土内外温差影响很大.采用保温养护和循环水冷却等措施能很好的控制大体积混凝土的水化热升降,从而防止混凝土宏观裂缝的产生.证明了养护在大体积混凝土施工中的重要性,并根据对本工程的施工技术的研究,为超长混凝土梁的施工提供指导性意见.     

Frictional heat analysis of mine hoist and numerical simulation on temperature field of gasket

The frictional performance of gaskets is greatly affected by fiictional heat in operational mine hoists. Based on frictional mechanism and heat transfer theory, the mathematical model of the temperature field of the PVC gasket in an operational mine hoist was investigated, a numerical simulation using ANSYS is presented and the distribution of the temperature and heat flux were studied under basic assumptions. The results show that the temperature gradually decreases as the radius of the model increases and the isotherms are arcs of concentric semi-circle. The heat flux is of bilateral symmetry in the model and decreases radially. The theoretical values correspond with the measured values for a short time (τ≤100 s) when the steel wire rope slides.     

混凝土非线性变形的数值模拟

给出了增量型混凝土非线性本构方程，对内蕴时间考虑了混凝土偏量对体量的耦合作用，并计及了变形的不可恢复累积量。在此基础上给出了数值积分结果。根据混凝土损伤的指数模型，对混凝土变形非线性、应变软化以及复杂应力路径下的响应特性进行了对比计算，并预言了剪胀效应。     

建筑绕流风场的并行化数值模拟

本文从建筑绕流风场数值模拟问题的功能并行性出发,依据重新排序的并行化原则。建立了三处理机Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ并行系统基于ＳＩＭＰＬＥＣ算法的一种所谓方程分离并行策略,对该策略的求解步骤,数据通讯并行效率等进行了分析,并与区域分裂并行策略作了比较。文末给出了计算实例,计算结果表明方程分离策略的并行粒度大,数据通讯简单,收敛性较好,采用该策略可获得较高的并行效率。     

混凝土多排孔砖砌体抗压试验及数值模拟

柳铁公司生产的混凝土多排孔砖作为一种新型建筑材料,市场前景好,研究通过抗压试验检测混凝土多排孔砖砌体的弹性模量,并用数值方法进行模拟,得到理想结构,为技术规程的修改和编制提供依据.     

PHC管桩抗震性能试验及数值模拟

对 ３根 ＰＨＣ管桩进行了抗震性能拟静力试验,对其在低周往复荷载作用下的受力状态、破坏机理、恢复力特性进行了分析,得到了添加非预应力筋和剪切端勾型钢纤维对 ＰＨＣ管桩抗震性能的影响规律,并采用非线性有限元方法对 ＰＨＣ的受弯承载力进行了模拟分析。结果表明,配置一定数量非预应力筋可以改善管桩的抗震性能;而剪切端勾型钢纤维的加入则对其抗震性能影响不大,同时有限元所建立的计算模型是合理可行的,模拟结果与试验结果吻合较好。     

丁字接头的温度场和应力场的有限元模拟

利用有限元分析软件，通过合理的简化丁字接头焊件，建立有限元分析模型，并进行了相应的网格化。模拟了焊接过程中丁字接头的温度场和残余应力，并将残余应力的模拟值和经验值进行了比较，证明该方法是一种经济而有效的焊接残余应力预测方法，可为制定焊接工艺以及控制残余应力提供一定的指导。