运营充水状态高密度聚乙烯管的爆破振动响应特性

结合武汉市管道预埋地层特点,通过全尺度预埋高密度聚乙烯（HDPE）管道现场爆破试验,分析不同工况条件下（不同药量、不同爆破心距）无压状态管道爆破振动速度及动应变分布特征;结合LSDYNA动力有限元分析方法,通过现场试验数据的对比验证计算模型及参数的可靠性;分析爆破振动荷载作用下不同运营状态（即不同充水水位高度）HDPE管道动力响应特性;结合管道运营状态环向容许应力控制准则,提出HDPE波纹管爆破振动速度安全控制标准.研究结果表明：当HDPE管道受到爆破振动影响时,环向应变最大;管道合振速与等效应力随管内水位高度的增加而降低,且管道同一截面处迎爆侧的合振速和等效应力大于背爆侧,最大空管合振速为18.56 cm/s,最大等效应力为0.912 MPa;管道振速最大位置处X方向振动速度与主频随水位高度升高而降低,Y、Z方向振动速度与主频随水位高度的升高而增加;通过米塞斯屈服强度准备得到的管道运营状态安全控制速度为25.79 cm/s.     

下穿寺庙隧道爆破振动影响的数值模拟与分析

合理的爆破设计方案是邻近既有建(构)筑物隧道钻爆施工振动危害控制的关键.新建商合杭铁路新大力寺隧道下穿既有寺庙,隧道下穿段爆破振动速度要求不大于2.0 cm/s;针对新大力寺隧道下穿段钻爆施工特点,结合萨道夫斯基地震波衰减公式提出了台阶分区爆破方案;通过数值模拟方法对拟定方案的振动影响进行评价,判断下穿段爆破方案的合理...     

隧道掌子面前后方围岩爆破振动及精准控制研究

依托某大跨高速公路隧道工程，通过监测隧道下台阶爆破过程中围岩振动响应，对比分析了掌子面前后方围岩的振速和频谱特征；采用数值模拟方法，研究了不同围岩级别的掌子面前后方围岩爆破振速衰减规律。结果表明：掌子面前方围岩振速V_Z>V_X>V_Y，掌子面后方围岩振速V_X>V_Y>V_Z；掌子面前方Z向振速显著大于后方，而后方X、Y向振速显著大于前方，前后方振动特征差异的主要原因是爆源与测点的空间距离、传播介质及边界条件的不同所引起。由于掌子面后方已开挖隧洞空气层的减振效应，导致爆破地震波在后方传播过程中发生绕射和折射，使得后方围岩的合成振速要显著小于前方且衰减更加迅速，后方围岩的振动主频要显著低于掌子面前方，且后方频谱带宽窄于前方。拟合得到不同围岩级别的掌子面前后方围岩振速预测公式，并提出考虑空气减振系数的围岩爆破振速预测公式。根据隧道掌子面与下穿的既有管线的前后位置关系，分别运用前后方围岩爆破振速预测公式计算出前后方安全药量，实现了隧道穿越管线前后全过程的精准爆破振动控制，同时又极大提高施工效率。     

聚能管装药预裂爆破模拟试验研究

为了揭示聚能管装药爆破的细观机理,基于数值计算的可重复性及经济型,提出了采用数值模拟的方法,对聚能管不耦合装药预裂爆破进行研究.在相邻炮孔中心处,应力波发生叠加,有效应力峰值为93MPa;切缝方向孔壁的有效塑性应变为8.2%,为管壁外侧受保护孔壁的2倍.结果表明:聚能管对能量传播的导向以及对侧面岩壁的保护有显著作用.采用现场试验,对模拟结果进行验证.聚能管预裂爆破,破碎块度均匀,断面平整光滑,半眼痕率达到100%.     

立井冻结黏土爆破对井壁的振动影响研究

立井采用冻结法施工时,冻结黏土爆破产生的振动易引起井壁破裂,从而造成安全事故。以赵固二矿立井冻结黏土爆破掘进工程为背景,运用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件建立模型,研究不同掏槽药量、地应力条件、中空孔数量工况下爆破振动对井壁产生的影响。结果表明：井壁测点振速与掏槽药量成正比,掏槽药量从16 kg增加至64k g,振速从9.53 cm/s增加至35 cm/s,增大了3.67倍;中空孔可减弱爆破冲击荷载对井壁的振动影响,且井壁振动速度与中空孔半径成反比;地应力在1～3 MPa变化时,井壁振动速度与地应力成正比。现场爆破方案数值模拟得出：采用1,3,4,5段电雷管毫秒延时爆破时,冻结黏土爆破产生的应力波主要沿井壁竖向传递;4段辅助孔爆破对井壁的振动影响最大,约为5段周边孔爆破的3.5倍,在距离掘进面13.3 m处,4段辅助孔产生的拉应力最大为0.425 MPa,不会对井壁混凝土结构产生破坏。分析方法和研究结果可为同类型条件深大立井冻结黏土爆破施工提供参考。     

风载荷对导线爆破除冰响应特性的影响

为了研究风载荷对导线爆破除冰的响应特性,进行了输电线路爆破除冰试验,并建立了试验线路的有限元模型,通过有限元软件模拟获得了作用于覆冰导线的风载荷和爆炸冲击载荷,用ABAQUS对试验工况进行了模拟验证.进一步对重冰区覆冰导线在不同风速条件下爆破除冰动力响应进行了仿真分析,得到了输电线路在风载荷和爆炸冲击载荷共同作用下导线...     

桥建合一式高架站的振动特性分析

为研究桥建合一式大跨度高架站振动特性,采用现场监测试验方法获取列车正常进、出站及匀速调度过站下高架车站的振动响应结果,结合数值模拟方法对比验证与分析了桥建合一式高架车站的振动特性。结果表明：在列车正常进、出站与匀速调度过站条件下,数值模拟与现场实测的结果基本相近且规律一致。列车正常进、出站时,轨道层测点的振动响应最大,为630～1 221 mm/s²,站厅层次之,站台层最小;列车匀速调度过站(10～90 km/h)时,各测点振动响应随调度速度增加呈波动上升趋势,轨道层测点的振动响应最大,加速度峰值从227 mm/s²增至1 805 mm/s²,站台层和站厅层相近,从116 mm/s²增至960 mm/s²,且在列车速度为70～90 km/h时出现明显的加速度局部峰值。当轨道梁振动传递到站台层、站厅层时,响应频率的高频段振动衰减较低频段振动快,轨道层振动响应优势频率为25～60 Hz,较站台层和站厅层高。     

轨道结构参数对地铁引起地面环境振动特性的影响分析

分别采用有限元和现场试验方法,研究了在短波不平顺条件下,轨道结构参数变化对地铁列车引起地面环境振动特性的影响。结果表明:地铁列车引起的地面环境振动总体上由波长为0.3~1.0 m的短波不平顺所引起,减小扣件刚度和增大轨枕质量可以分别在50~100 Hz和30~100 Hz范围内减小地面振动水平,减小道床支承刚度可在20~100 Hz范围内有效减小地面环境振动水平约13.5 dB,但会导致地面环境振动水平在某些频率上出现增大。     

Application of fiber Bragg grating based strain sensor in pipeline vortex-induced vibration measurement

The vortex-induced vibrations (VIV) is an important topic of study in many different scientific and engineering fields. While VIV can be of benefit in some cases, oftentimes, it is an undesirable phenomenon that can be quite dangerous. In particular for offshore pipelines, VIV can lead to fatiguing of the pipe structure and can cause disastrous consequences if left unchecked. A number of different methods have been applied to the measurement of VIV, especially for the elongated, thin cylindrical structures. The use of fiber optic fiber Bragg gratings (FBGs) in particular has gained popularity over the recent years due to their distinct properties. However, FBGs are also very fragile and are susceptible to failure when placed in harsh environments without protection. In this paper, 56 FBGs encapsulated in stainless steel tubes were applied to the measurement of VIV in a 28-m model pipeline under controlled and uncontrolled conditions. Tests show that the encapsulated sensors possessed good sensitivity as well as fatigue life (>80000 cycles). The measurements from FBGs were also high enough to allow frequency domain analysis of the pipeline VIV under the two conditions. The authors conclude that the encapsulated FBGs are a viable tool for the study of VIV in pipeline structures.     

下沉式挡潮闸止水预留缝水力特性的数值模拟

下沉式挡潮闸是一种新型挡潮闸,景观性较好。但因其存在止水预留缝,会出现门底门顶同时过流的复杂流态,因此为了解挡潮闸止水预留缝尺寸变化是否会引起闸后射流问题以及对闸后水力特性是否有显著影响,以老石洞双向过流挡潮闸工程为研究背景,采用RNGk-ε紊流模型与VOF多相流模型,对挡潮闸的水力特性进行水气两相流三维数值模拟研究.认为止水预留缝的设置不会引起挡潮闸门后射流问题,止水预留缝尺寸的改变对下沉式挡潮闸的水力特性影响不明显,并且通过改变止水预留缝大小,使闸下水流自动排除门库内淤沙的想法不可行.     

卧龙湖煤矿8101工作面采动覆岩破坏特征研究

煤矿开采过程中覆岩破坏容易引发工作面溃砂、突水事故,为了保证卧龙湖煤矿8101工作面安全开采,根据矿区覆岩工程地质特征及矿区岩层柱状图,建立了FLAC3D数值模拟模型.通过FLAC3D软件模拟,得到了工作面推进时的覆岩应力场及覆岩塑性区分布图,由此分析得出在开切眼和煤壁处覆岩主要为剪切破坏,采空区上部主要为拉伸破坏,得到煤层开采时覆岩最大主应力1.78MPa,最大导水裂隙带高度31m.     

基于压缩体素模型的锥形刀空间扫描体构造新方法及其应用

提出了一种基于压缩体素模型的锥形刀空间扫描体构造新方法,将锥形刀分解为球体和圆锥体部分,分别给出球体和圆锥体空间扫描体构造公式并构造其表面模型,利用R ay Casting方法分别将球体和圆锥体空间扫描体表面模型进行离散,将其分别转化为压缩体素模型,通过布尔并操作生成锥形刀空间扫描体压缩体素模型。该模型采用沿X、Y、Z 3个坐标轴方向相互垂直的D exel模型表示,各个D exel模型之间按体素模型大小均匀分布。刀具空间扫描体模型和仿真工件模型之间的布尔运算转化为D exel模型之间的一维布尔运算,简化了布尔操作并提高了操作速度。通过M arch ing Cubes方法提取数控加工仿真工件表面模型并进行图形显示,提高了显示质量和显示速度,编程人员可从空间任意方向观察和验证仿真结果。该方法在《基于压缩体素模型的五坐标数控加工仿真系统》中得到了应用,克服了现有五坐标数控加工仿真方法和商品化软件系统的不足。     

液力变矩器轴向力的CFD计算与分析

为准确计算液力变矩器轴向力,提出了基于三维流场数值解的变矩器轴向力计算方法。计算中,利用CFD软件对液力变矩器三维流动控制方程进行数值求解,在数值模拟得到的变矩器内流场速度、压力数值解的基础上,进行轴向力计算。将新的轴向力计算方法应用于变矩器实例,将其计算结果分别与传统方法计算结果以及实验结果进行对比后可知,新方法计算误差明显减小。     

集料水平向分布状态对沥青混合料劈裂试验影响数值模拟

为研究集料水平向分布状态对沥青混合料劈裂试验的影响,基于沥青混合料集料均匀性指标,通过在混合料水平截面不同方向上加载,采用有限元法数值模拟集料水平向分布状态对沥青混合料劈裂试验中最大应力值(平面主应力和水平拉应力)的影响,并加以试验验证。研究结果表明:集料水平向分布状态对沥青混合料劈裂试验中平均最大应力值影响不大,其间相关性不明显,但与最大应力值变异性间相关性却很显著。