弹塑性本构模型计算冻结壁应力场和位移场

应用冻结壁在卸载状态下冻结壁-周围土体共同作用的力学模型,基于大量的冻土应力-应变关系曲线的试验,采用弹塑性非线性本构模型计算冻结壁应力场和位移场.计算结果表明,由于冻结壁在周围土体共同作用下外载比原始水平应力要低,计算的应力场和位移场和有限元模拟接近地.     

转子瞬态温度场应力场分析的热固双向耦合模型

提高转子热应力场计算结果的准确性对于转子的疲劳寿命估算具有重要意义。热固双向耦合模型在热应力计算上具有结果精度高的优点,为了在大型汽轮机转子瞬态温度场应力场计算中引入热固双向耦合模型,根据转子的轴对称结构特点,并依据三维热固双向耦合计算模型,在假设转子材料均匀,各向同性的条件下,分别从热流势和能量角度出发,推导了热固双向耦合模型在轴对称结构下的有限元方程。通过空心圆筒的受热膨胀计算验证了所建模型的正确性。最后对该轴对称计算模型进行了实际应用,计算并得到了某660MW高中压转子的瞬态温度场和热应力场,所得结果与实验值基本一致。     

冻土地区CFG群桩模型温度数值分析

通过模拟冻土地区地质条件,制作了CFG群桩室内模型,并进行了桩-冻土温度场观测试验。应用ABAQUS对混凝土水化热影响下群桩与冻土的温度进行数值计算,并将计算结果与试验数据进行对比分析且分析结果吻合较好,确定了ABAQUS软件对冻土地区CFG群桩温度分析的适用性,从而分析混凝土水化热影响下群桩与冻土的温度场分布规律、不同混凝土入模温度对模型温度场的影响。     

岩土的非线性冻结模型试验和相似准则

由于冰的比热和导热系数与水的比热和导热系数具有显著的差异性,因此土的比热和导热系数在冻结过程中是不断变化的。依据常热参数建立起来的温度场相似准则,难以准确反映土体在冻结过程中由热参数非线性引起的温度场演变。该文基于考虑热参数非线性变化的热传导微分方程,采用相似变换法导出了冻土模型试验中温度场的相似准则,并给出了采用原土进行模型试验时原型与模型应满足的相似关系。同时,在考虑第三类边界条件对相似准则影响的基础上,导出了模型土应满足的热物性相似条件。在此基础上,分别利用ABAQUS有限元软件对线性、非线性以及考虑第三类边界条件的原型和模型温度场进行了数值模拟,并对冻结过程中特征点的温度演变过程进行了分析。计算结果表明:建立的非线性导热相似准则能够正确反映原型冻土温度场的演变过程,说明模型土热参数的计算方法是合理的。同时表明,满足第三类边界条件的土体非线性冻结相似准则具有明确的物理意义和更高的实用价值。该研究成果为冻土模型试验中模型土的配制提供了切实合理的参数计算方法,为冻土水-热-力三场耦合模型试验的设计和实施提供了理论基础和技术支持。     

相变效应对灌注桩与冻土回冻过程影响的研究

以传热学为基础,考虑地质条件、冻土初始地温场的影响及相变效应,在自然回冻状态下,给出冻土地区桩基温度场的二维控制微分方程及初始边界条件。结合试桩工程实例,建立二维数值模型,数值方法求解的计算值与实测值吻合较好。分析了钻孔灌注桩与冻土回冻过程,得出了灌注桩浇筑混凝土后桩体温度分布不均匀,呈非线性变化;确定了灌注桩的热扰动核心区域。     

激光增材制造热-力耦合数值模拟研究现状及进展

激光增材制造技术加工过程中温度变化迅速而剧烈,导致成形件内部产生复杂的热应力和残余应力,这是成形件发生应力变形、翘曲、开裂等加工缺陷的根本原因。并且,剧烈的温度变化使得难以直接使用实验观察其温度场和应力场演变规律。因此,通过建立有限元模型进行数值模拟的方法来分析热-力耦合场的分布以及其对成形件质量的影响尤为必要。总结了金属激光增材制造技术温度场和应力场的数值模拟研究进展及现阶段存在的一些问题,进一步探讨了金属激光增材制造技术在数值模拟方面的未来发展方向。     

AZ31 镁合金压痕-压平复合形变数值模拟

目的研究AZ31镁合金压痕-压平复合形变过程中工艺参数对形变区温度场、应力场、应变场、塑性变形力的影响规律。方法采用有限元模拟软件,对复合形变过程进行数值模拟研究,获得不同工艺参数条件下,温度场、应力场、应变场、塑性变形力的变化规律。结果在压痕形变过程中,随着形变温度的增大,形变区温度场的最高温度随之增大,最大塑性变形力的随之减小。在压痕形变过程中,随着模具温度的增大,形变区温度场的最高温度随之增大,最大塑性变形力随之减小。结论实验结果与数值模拟结果相吻合,说明数值模拟过程中的几何模型及相关参数设定是合理的。     

复合材料滚动轴承粘弹性分析

本文建立了短切纤维增强塑料复合材料滚动轴承的力学模型，采用三维有限元法求解粘弹性各向异性力学问题，得到了较精确的粘弹性应力场和应变场，并用实验验证了有限元计算结果。     

多裂纹导电薄板电热温度场和应力场的计算

讨论了对带有n个共线裂纹的薄板,在无穷远处加载电流实施止裂时板内的温度场和应力场。文中利用了复变函数的方法计算得到了电流场、温度场和应力场的分布状态。计算中考虑了材料热传导系数、线胀系数、弹性模量随温度的变化。作为算例,以带有两个共线裂纹、牌号为2132GH的高温合金制成的薄板进行了计算,给出了应力、温度与加载的电流密度及裂纹尺寸的关系;分析了导热系数随温度的变化对温度场数值的影响。     

隧道水平冻结施工过程的数值模拟

地层冻结是一个水、热、力三场耦合的复杂问题,为了直观了解冻结壁形成过程中,土体温度场分布极其随时间的变化规律,得到合适的地层冻结工艺参数和指标,并掌握冻结壁的力学特性,了解开挖隧道对土层稳定性的影响,保证工程的安全,针对某隧道工程,采用准耦合数值分析方法,对其水平冻结施工过程进行了数值模拟,研究表明:地层冻结加固有效地控制了地层和地表的变形,提高了隧道土体的稳定性。计算结果可供类似工程参考,并提供了一种概念清晰、计算简便、实用的水平冻结施工过程的数值模拟方法。     

Study on long-term stability of Qinghai–Tibet Railway embankment

In order to predict long-term stability of Qinghai–Tibet Railway (QTR) embankment, a moisture, heat and creep couple model is deduced on the basis of principal theories of numerical heat transfer, physics of frozen soil, frozen soil mechanics and rheology of frozen soil. And in this model, the moisture and temperature field are interacted with each other, the parameters of frozen soil change with soil temperature variation and an in-situ creep equation of frozen soil is also included. Meanwhile, a finite element program is written. Then, the long-term stability of the embankment is studied in detail. Through comparing with observation data, it is found that the proposed analytical model is correct and reasonable, thus it can well describe and predict the long-term stability problem of the QTR embankment. Additionally, it is a reference to analyze the deformation problems of other buildings in permafrost regions.     

温度场对冻藏环境下速冻白芦笋脱水的影响

模拟冻藏环境下稳定温度场和周期波动的非稳定温度场，在其中对未解冻、半解冻和严重解冻的速冻白芦笋分别进行脱水实验。理论分析和实验结果证实，温度场的存在是造成冻藏局部小环境水分浓度不平衡而引发速冻白芦笋脱水危害的根本原因。可以通过冻结物冷藏库设计的改进和操作管理的改进来防止速冻食品脱水的措施。     

高分子材料模拟中的分子力学法和力场

比较了分子模拟中两种基本方法，量子力学和分子力学法，详细介绍了在高分子模拟中应用较多的分子力学法和力场，并预测了未来的发展趋势。     

早龄期混凝土湿度应力计算与开裂风险评估

该文以现浇混凝土圆柱为例,建立了自收缩与干燥收缩统一的早龄期混凝土收缩应力解析计算方法,并采用松弛系数法对混凝土徐变的影响作了修正,同时对混凝土早期开裂风险进行了分析。应用所建模型,对不同环境湿度条件、不同尺寸混凝土圆柱的湿度应力进行了计算与分析。结果表明:混凝土内部湿度随时间的变化幅度是控制湿度应力的主要因素,混凝土内部湿度与环境湿度差值越小,干缩应力越小;徐变参数的取值对混凝土湿度应力的计算影响较大;构件尺寸对干缩应力也有一定的影响,柱半径越大,相同条件下其外表面拉应力越大,越容易开裂。     

三峡大坝坝基粘弹性应力场与渗流场耦合分析

根据三峡大坝基岩的具体特点,本文提出了坝基岩体粘弹性应力场与渗流场的耦合分析模型,并对坝基开挖过程进行了模拟计算分析。该模型采用伯格斯模型模拟基岩的粘弹性流变特性,并假设其渗透系数与应力的关系为指数函数关系,考虑了应力场与渗流场的耦合效应。结果表明,渗流场的作用是明显的。     

空调器送风参数对房间速度场和温度影响的计算模拟和试验研究

本文对天花板嵌入式空调器工作的房间,建立了空气流动的三维紊流数学模型,对不同送风参数下的流场和温度场做了计算.并对计算结果进行分析,总结出送风参数对空调房间的气流流动与温度分布的影响规律.又搭建试验台,对不同送风参数下空调房间的温度场和速度场进行试验研究.用小尺度实体模型试验的方法,首次把PIV新技术运用到空调房间流场的测量上.测试结果与计算结果吻合较好,验证了建立的数字模型的正确性,也验证了PIV技术可以运用到大空间的流场测量上.最后利用气流理论对嵌入式空调器不同送风参数下的房间温度场和流场进行了评价.     

应力场、渗流场、流场耦合系统问题

三场耦合系统问题,即应力场、渗流场、流场耦合问题,是实际工程中经常会遇到的问题,至今还没有得到很好地解决。本文参照Sandhu和钱伟长的成果,建立三场耦合问题的分析方法。该分析方法是解决三场耦合系统问题的一般性理论方法,为该问题的解决提供了理论基础。     

Experimental investigation on the train-induced subsidence prediction model of Beiluhe permafrost subgrade along the Qinghai-Tibet Railway in China

Based on dynamic triaxial test at low temperature of the frozen clay from the Beiluhe permafrost subgrade along the Qinghai-Tibet Railway (QTR), residual deformation laws and dynamic subsidence prediction model of permafrost subgrade under train traffic were studied. First, time history curves of residual strain of frozen soil are obtained and analyzed under different temperatures, frequency, confining pressure and moisture content. And conclusions can be drawn that the axial strain rate is greatly affected by the amplitude of dynamic stress, as well as increases with dynamic to static stress ratio and temperature rising, while it decreases with the raise of frequency and moisture content. Hereby, the power functions were adopted to fit the relationships of axial dynamic strain rate vs. stress ratio, temperature, frequency, and moisture content, respectively. Simultaneously, the permafrost dynamic subsidence mechanism was interpreted rationally and the variation of fitting parameters was discussed. Furthermore, the long-term traffic loading subsidence model was established through observing the axis residual strain time histories of frozen specimens under the longtime cyclic loading and adopting the amendment of vibratory number of times. The model can comprehensively consider the effects of stress state, temperature, moisture content, and confining pressure of frozen soil, as well as the vibratory frequency and vibration number of longtime cyclic loading. Consequently, the model can be applied to the train-induced subsidence forecast investigation of permafrost subgrade. The paper has an important significance for rational safety evaluation on long-term operation of permafrost regions railway such as QTR. Meanwhile, the investigation provides basic data for the further research on dynamic damage constitutive model of frozen soil under train traffic and the gradual improvement of railroading criterion in cold regions.