线材水平电磁连铸过程中磁场分布的数值模拟

针对线材电磁水平连铸过程中磁场分布问题，建立了二维轴对称有限元模型。利用ANSYS软件包进行划分网格及计算，模拟出了磁场在连铸结晶器区域的分布。研究了磁场频率对金属熔体内磁感应强度及洛仑兹力的影响。计算结果表明：随着频率的增大，磁感应强度减小，洛仑兹力先增大后减小且其作用范围逐渐集中于熔体表面区域。     

某铜矿水平矿柱稳定性数值模拟分析

采用基于surpac的FLAC3D模型自动生成方法,建立数值计算模型模拟分析某铜矿预留水平矿柱在深部开采的影响下,其稳定性状态。数值模拟结果表明:深部西部厚大矿体开采对水平矿柱的影响程度要大于东部,这使得水平矿柱在西部区域形成一定的应力集中现象;水平矿柱整体的垂直位移绝对值较小,没有出现大的波动值;水平矿柱的塑性区主要出现在顶底板,内部塑性区范围趋近于零,这说明水平矿柱的内部未产生严重的破坏。综合分析可以得出,下部矿体开采对水平矿柱稳定性会产生一定的影响,但是不至于出现较大的变形破坏,不会在下部矿体的回采过程中出现失稳现象。     

复合振冲碎石桩加固机理及施工过程数值模拟

采用振动荷载作用下超孔隙水压力产生的能量模型,考虑耗散能量和孔径扩张的影响及相互作用,并进行合理的简化,对复合振冲碎石桩施工过程做了数值模拟.采用有限差分离散求解复合振冲碎石桩边值问题,编制相应的数值程序,基于模拟结果详细讨论了排水井的存在对复合振冲碎石桩孔隙水压力发展变化的影响.最后对普通碎石桩和复合碎石桩的地基加固效果进行对比分析.数值模拟结果表明,复合振冲碎石桩由于排水井的存在,使地基加固范围明显增大,并且可以应用于渗透系数较小的粉土和砂质粉土地基中.     

地震动荷载下深埋巷道压力拱高度响应规律的数值模拟研究

为了揭示深埋直墙拱形巷道压力拱高度在单向水平地震动荷载下的响应规律,基于FLAC3D数值模拟和经典弹塑性理论,研究了围岩级别、巷道埋深、地震动荷载强度和地震动荷载作用时间对拱顶竖直方向上的围岩压力拱高度的影响规律.根据数值模拟结论,建立围岩压力拱的多元回归预测模型,并通过对比分析验证了结论的正确性.建立了压力拱高度与围...     

复合锚固桩的承载特性及工程应用

利用数值模拟方法对复合锚固桩的加固机理以及其承载性能进行了比较系统的分析,并将复合锚固桩技术成功地应用于多处地基加固工程.数值模拟结果及工程检测结果均表明:复合锚固桩改善了单根锚固桩桩体局部承载特性,桩体承载综合有效因子明显增加,桩体承载能力大大提高.     

动力机器荷载、基础与地基共同作用的数值计算

以风机为例,对动力机器荷载、基础和地基共同作用的关键问题一控制荷载重心与基础底面形心的偏心值进行分析,并对机器基础最大振幅的求解与允许振幅的关系进行了论述,以便对动力机器基础的设计能从数值上加以控制。     

水平连铸36Mn2V凝固传热过程的Fluent数值模拟

以水平连铸36Mn2V圆坯结晶器内温度场分布为研究对象,采用Fluent数值模拟软件凝固传热模型并结合射钉试验共同研究了36Mn2V管坯在不同拉坯工艺条件下,结晶器内36Mn2V钢液温度场分布及凝固传热过程,并对不同拉坯参数下铸坯试样进行了检测分析.研究发现:水平连铸拉坯工艺参数:拉速V=2.2(m/min),中间包过热度ΔT=38℃的拉坯参数下,结晶器内的温度场分布均匀稳定,铸坯质量好,产量高.研究表明,采用Fluent数值模拟软件凝固传热模型并结合射钉试验可以有效分析在不同拉坯工艺条件下水平连铸结晶器内的温度场分布及凝固传热过程,并进一步制定合理的拉坯工艺参数,降低管坯质量缺陷的发生,提高铸坯质量.     

脉冲电流作用下金属熔体内电磁场分布的数值模拟

 将脉冲电流作用于铁素体不锈钢,发现经过脉冲电流处理后等轴晶比例大幅增加,晶粒明显缩小。建立了考虑集肤效应的三维电磁场瞬态有限元模型,利用ANSYS软件对电极及熔体内的电场、磁场、电磁力分布进行了计算,结果表明,由于集肤效应使得电磁场主要集中在电极周围和熔体上部,且在脉宽的后期电磁场的方向由于涡流的存在而发生变化;电极间距对熔体电磁场均匀性具有较大影响;随着脉冲电流的脉宽减小,熔体上部的电磁场增强,但集肤深度也越小,同时作用时间缩短。     

水平管内的过热冷凝传热性能数值模拟

对过热冷凝区的气液两相流动进行了数值模拟,获得了过热冷凝区温度分布、换热系数及压降情况。结果显示,过热冷凝换热系数介于气体单相对流和饱和冷凝之间,其换热系数随着工质焓值降低而增大。结合模拟结果分析了过热冷凝区的换热系数随工质焓值降低而增大的变化趋势。通过对比试验与模拟数据验证了该模型的准确性,解释了冷凝过热换热系数高于单相对流换热系数的原因。     

冲击载荷作用下岩石破碎数值模拟及试验研究

运用数值模拟方法研究了冲击载荷作用下的岩石微观结构特性变化,通过对岩石内部应力分布及裂纹分布图可以得出冲击载荷破岩时岩石内部在垂直方向产生一个拉应力区和一个压应力区,刀具下方的拉应力最大;中间裂纹扩展速度比径向和侧向裂纹都要快,裂纹面呈三角形状。在多功能试验装置上对花岗岩进行冲击载荷破岩试验,试验结果表明:单纯提高冲击载荷对破岩效果不会有很大的提高,存在一个最佳破岩冲击能(63J)。     

板坯结晶器内流场作用下钢液传热凝固的数值模拟

以钢厂230 mm×2 150 mm板坯连铸机为研究对象,通过三维数值模拟分析了拉坯速度(0.8～2.3m/min)、水口浸入深度(100～200 mm)、铸坯宽度(1 100～2 150 mm)对结晶器内流场作用下的钢液传热、凝固特征的影响。结果表明,拉坯速度等参数变化不会改变结晶器内钢液流动的基本特征,但会显著影响到结晶器内窄边坯壳的发育状况。水口浸深、铸坯宽度和拉坯速度的变化对于结晶器熔池液面钢水过热度也有不同程度影响:小断面,大拉速和水口浸入深度较小时熔池液面过热度较大,最大达6.2 K。     

油罐爆炸作用下隧道衬砌动力响应数值模拟研究

为准确分析油气爆炸下隧道及采矿巷道等地下工程的结构稳定性,采用FLACS软件计算LPG爆炸荷载,基于LS-DYNA软件将爆炸冲击荷载施加于结构表面,进而计算爆炸荷载作用下衬砌结构动力响应。研究结果表明：隧道的“角状结构”对冲击波反射具有强化作用,致使相应位置形成应力集中,应力波强度衰减缓慢,随着传播距离的增加,衬砌所受应力逐渐减小且同一截面应力值趋于一致;同一截面不同测点处的速度、位移值受爆心距和隧道几何结构的共同影响,当爆心距大于12 m时,速度和位移值变化趋于稳定;顶部衬砌和底部结构更易发生破坏,边墙位置损伤程度较小。该研究成果为地下工程安全稳定性分析提供了方法依据,也为巷道抗爆设计及支护优化提供了理论参考。     

THMC多场耦合作用下岩石力学实验与数值模拟研究进展

岩石多场耦合作用的研究是当前研究的热点难点问题,为了更好的分析岩石在多场耦合作用条件下的作用机理,主要通过实验和数值模拟两方面进行研究。在总结国内外多场耦合微观–细观–宏观多尺度力学试验设备的改进和研发、数值模拟软件及耦合计算程序的开发等方面的研究现状的基础上,展望多场多相耦合作用下岩石力学实验设备和数值分析的研究方向。为了研究岩石多场耦合作用下的力学性能,通过改进和研发设计了不同物理场多场耦合试验系统,在开发试验设备的基础上引起和发展现代无损探测手段,比如实时CT（Computed tomography）扫描技术,电镜扫描技术（SEM）、核磁共振技术（NMRI）、X射线立体成像法、超声波技术等,既能无损检测到岩石的内部孔隙微细观结构及演化过程,也能得出岩石在温度?水流?应力?化学（THMC）多场耦合作用中各物理场的宏观关系,进一步从微细观和宏观相结合的角度得出岩石在多场耦合作用下的性能。随着计算机技术的进步,岩石多场耦合作用下的数值模拟软件及耦合计算程序的开发有了一定的发展,特别是TOUGHREACT与FLAC3D相结合的THMC四场耦合作用的数值模拟软件和数值仿真软件Comsol与Matlab对接的多场耦合计算程序的开发,为岩石多场耦合模拟的开展提供了技术支持。      

下向进路胶结充填顶板稳定性数值模拟

针对大断面胶结充填体稳定性问题.应用数值模拟方法,对分级尾砂充填体变形规律进行了研究,得到了如下结论:充填体内布筋后可有效减小顶板拉应力区域,提高顶板的稳定性;灰砂比为1:4的充填体可以作为承载层,其变形、应力分布规律与承载梁基本吻合,可替代钢筋混凝土人工假项.     

大型钢锭加热过程数值模拟与验证

对重量为44t的大型钢锭的锻前加热过程进行了数值模拟分析.介绍了钢锭的结构尺寸、材料的热物性参数以及数值模拟所需的边界条件,模拟得到了加热过程中钢锭的升温曲线.在加热过程中对钢锭内部温度进行了测量,结果表明模拟结果与实测结果基本吻合.     

地浸采铀水岩作用数值模拟研究进展

砂岩型铀矿原地浸出已成为国内外铀资源开发的主要方式之一,在对地浸复杂水岩作用过程的研究中,数值模拟作为重要方法,被越来越广泛应用。详细介绍了数值模拟技术在地浸采铀的应用、成果及进展,并对存在的主要问题和地浸数值模拟研究的发展方向进行了分析。     

爆炸密实饱和砂基粘性流体模型下的数值模拟

运用牛顿流体理论作为爆炸密实饱和砂基的力学模型,在实验室试验和工程中,用标志网格法进行计算,从而得出爆炸空腔的形状与水下药包爆炸的气泡形状相似,两种不同的粘性系数流体,其应变速率等值线分布相同,饱和砂中爆炸空腔发展及饱和砂运动规律与水下爆炸具有相似特性。对研究复杂的介质爆炸密实问题,可借助成熟而简单的水下爆炸理论。     

动静组合荷载下岩石特性的三维数值模拟研究

针对深部岩石工程中,围岩在动荷载压力作用之前就已经承受高静应力或地应力,因此对三维动静荷载联合作用下的岩石变形及破坏特性展开研究具有重要意义。为了探究三维动静组合加载下岩石的力学特性,采用FLAC3D数值模拟方法对岩样进行模拟,以岩石单轴抗压强度的0%、20%、50%和80%作为轴压值,分别设置0 MPa、2 MPa、4 MPa、6 MPa、8 MPa为围压进行加载。得出以下结论:在轴向静压固定、围压变化下,试件的组合强度逐渐升高;当对岩石试件的径向进行加载,增强岩石的整体强度,表现出等效应力逐渐变大;当围压不变,轴向静压变化的情况下,轴向静压值成为岩石试件毁坏程度和破碎速度的主要条件,当压力值增大到一定程度,试件将发生破碎。     

冲击荷载下含层理介质动态裂纹扩展特性研究

利用数字激光动态焦散线实验系统（DLDC）,对含不同层理角度（30°,45°和60°）的3组有机玻璃板（Polymethyl methacrylate, PMMA）试件进行三点弯落锤冲击试验,借助高速相机记录了试件的断裂过程和裂纹尖端的动态焦散斑形状变化过程,得到了其Ⅰ、Ⅱ型动态应力强度因子的变化特征,并分析了其裂纹尖端位移及速度曲线.结合离散格子弹簧模型（DLSM）,对比分析了试件的断裂形态,得到了裂纹尖端的应力场和运动场的变化规律,研究了应力波在层理处的透射和反射特征,最后利用DLSM分析了层理参数对介质断裂特性的影响.结果表明,试件的断裂特征,裂纹的起裂时间等都随层理角度的变化而不同,裂纹在不同角度层理内扩展速度不同;试件的断裂表现出拉剪复合特征;裂纹在抵达层理前速度在某一数值上下波动;层理的弹性模量和厚度都会对试件的动态断裂特性产生影响.