波纹管内高压成形焊接区变形特征研究

准确建立焊接管材母材、热影响区和焊缝的材料力学模型,是焊接波纹管内高压胀形工艺分析的前提条件。基于焊接区单向拉伸试验和硬度测试等条件建立焊接区混合材料准则,确定了热影响区和焊缝的材料力学模型。通过波纹管液压胀形工艺仿真与试验,研究胀形液体压力和凹模初始高度等工艺参数对波纹管变形特征的影响,并结合变形前后的组织分析发现,焊接区的枝状晶组织使成形后波纹管焊接区与母材壁厚存在差异,并且变形后马氏体相的存在促进裂纹的形核,引起后期使用中的应力腐蚀破裂。     

空间碎片高速撞击的数值模拟方法评述

计算机数值模拟是实现空间碎片撞击效应地面模拟的重要手段之一。撞击速度增加,撞击的物理机制和效应将发生改变,计算机数值模拟方法也应随之丰富和全面。介绍了基于有网格和无网格方法的高速撞击数值模拟发展历程,并针对数值模拟中常用的有限元法和SPH法进行了分析比较,阐述了高速撞击计算机模拟中无网格法的计算优势,并提出量子力学在未来无网格法数值模拟中的可能应用。为空间碎片高速撞击更加真实可靠的数值模拟提供参考。     

大型原油浮顶储罐非稳态传热过程数值模拟

随着石油储备建设的高速发展,油罐规模正向大型化以及能适应极限工况的方向发展.为了避免油温过低而造成凝罐等安全事故,需要准确掌握罐内油品温度场的变化规律.本文根据能量守恒定律,采用分步式算法求解储罐传热系数,将其代入到由Taylor级数展开法所建立的节点非稳态传热离散方程中,并进行数值求解.对大庆某10×104m3浮顶储罐的应用分析表明:随着环境温度的降低,罐内油品温度降速率逐渐增大,储罐液位越高,容积越大,罐内原油温度就越高,温降速率就越小.研究结果对于优化大型浮顶罐的储存工艺设计,保障油库安全经济运行提供了重要的技术支持.     

不同浓度Cu掺杂SnO2材料电学和力学性质的研究

为研究Cu掺入对SnO_2性能的影响,本文采用密度泛函理论和平面波赝势法,建立了未掺杂SnO_2和不同比例Cu掺杂的SnO_2晶胞模型,对Sn_(1-x)Cu_xO_2(x=0、0.083、0.125、0.167、0.25、0.5)超晶胞体系进行优化计算、能量计算和弹性模量计算,得到晶格常数、弹性模量、电荷分布、能带结构和态密度图.研究表明:掺杂能够使得材料的弹性模量大幅减小,对应的硬化函数值降低,易于材料加工;在电性质方面,掺杂后,材料均属于直接带隙半导体材料.当x0.25时,由于掺杂浓度过高使得晶格发生畸变,电性质与未掺杂情况类似;当x0.25时,随着掺杂浓度的降低,导带收缩加剧,局域性增强,禁带宽度变窄,使得电子从价带受激跃迁所需能量降低,故掺杂后材料表现出半金属性,导电性增强.     

主动围压下岩石爆炸动态响应数值模拟

针对深部岩石在爆破作用下的失效机理和破坏过程,基于ANSYS/LSDYNA软件,在水平方向和竖直方向进行围压约束来模拟岩石受到的地应力作用。选取单向围压、等值双向围压和非等值双向围压对中心孔爆破下岩石动态响应进行研究。将数值模拟结果与模型实验结果对比,分析爆炸应力波的传播过程,并讨论了不同围压约束对爆炸后裂纹扩展的影响。结果表明,初始围压作用对爆炸应力波的传播影响较小;初始围压会抑制爆破裂纹扩张;竖直方向围压主要抑制水平方向裂纹扩张,水平方向围压主要抑制竖直方向裂纹扩张。     

爆破成井装药结构与中心孔药量的模拟与实践

为研究小断面急倾斜天井采用VCR法一次爆破成井的中心孔药量问题,采用ANSYS/LS-DYNA对成井过程进行了数值模拟。根据C·W利文斯顿球状药包理论,采用5孔布置、单孔中心掏槽、同分层中心孔与边孔不等高装药模拟成井过程。通过观察爆炸作用下岩石塑性应变场的变化,确定该方法能够很好地解决岩石夹制性问题。进而,改变中心孔药量进行多组模拟,发现不同中心孔药量与井壁上不同位置的单元应力对岩石抗拉强度的二阶矩的值呈非线性关系,并由此总结出中心孔药量的确定方法。工程实例验证了采用不等高装药与使用合理的药量能够达到理想的成井效果。     

基于AEM法的爆破拆除倒塌过程的数值模拟

利用应用单元法(AEM法),以含填充墙的某多层框架结构定向爆破拆除为例,进行倒塌过程的数值模拟。结果表明:在框架结构爆破切口形成后,结构由于重力作用逐渐沿横向偏转,并在横向最外侧的一排柱上形成活动铰,产生翻转倒塌,模拟结果与实际倒塌结果基本相符。在倒塌的过程中,结构爆破切口的横向很快进入大变形倒塌,同时引起横向隔墙的平面失去稳定而倒塌。落地的倒塌碎块,在纵向产生150kN左右的峰值冲击力,在横向产生30~50kN的峰值冲击力。基于仿真结果,可以定量设置防护措施,避免安全隐患。     

基于喉部出口流场的核电机组凝汽器壳侧蒸汽流场数值研究

对凝汽器喉部流动进行数值模拟并提取数据,将喉部出口流场数据作为入口边界条件,对凝汽器壳侧蒸汽流场进行了更准确的数值模拟和研究。结果表明,入口蒸汽均匀分布情况下,蒸汽在4个管束模块区域均呈现向心式的流动趋势;蒸汽入口不均匀分布情况下,蒸汽在两侧蒸汽通道内和中间蒸汽通道内有下冲流动,形成了对管束模块的包绕流动。因此,对于开展与凝汽器壳侧蒸汽流场分布相关性能的研究,建议基于喉部出口流场对凝汽器壳侧蒸汽流动进行数值模拟。     

Proposal for the simplified design of basement walls under lateral earth pressure

This paper deals with the design of basement walls subjected to lateral earth pressure. The current simplified calculation method according to DIN EN 1996‐3/NA only covers active earth pressure, which is the lower limiting value of the earth pressure. Designing according to DIN EN 1996‐1‐1/NA, higher coefficients of earth pressure (like earth pressure at rest) can be considered, with an additional verification of the shear resistance being necessary. This paper presents a theoretical model, which forms the basis for an analytical derivation of the loadbearing capacity, and explains the required minimum values of the acting normal force to ensure sufficient resistance to cover bending and shear. Based on these results, a simplified equation is proposed for the determination of the required minimum normal force, based on the design according to DIN EN 1996‐3/NA and providing identical values in case of an earth pressure coefficient of 1/3. The required minimum load resulting from this approach fulfils the described requirement to cover bending and shear. The presented solution is verified and the conditions for application are defined. Finally, the minimum required normal forces are evaluated and tabulated for common cases relevant to building practice.     

碳纤维/聚醚醚酮(PEEK)复合材料拉拔制管工艺设计和模拟

从太空制造角度出发,设计了一种碳纤维/聚醚醚酮(PEEK)预浸复合板料拉拔连续制管工艺.综合考虑了预浸复合板料的供料放卷过程、冲压、拉拔成形工步和超声焊接工序,并创造性的提出了卷曲拉挤成型方式.利用Johnson-Cook和Holzapfel-Gasser-Ogden模型构建了一种以PEEK为基体,以碳纤维编织布为增强体相互叠加的材料模型,通过实验数据确定材料参数.采用商业软件ABAQUS对各工序分步进行了地面条件下的有限元数值模拟,分析了预浸复合材料板材在供料放卷、冲压拉拔成形过程中的应力分布,并采用蔡-希尔最大变形能理论证明了本文设计的放卷模具和卷曲成形模具可以进行连续制管.在焊接过程中,分析了预浸料基体PEEK在焊接区域产生的Mises应力分布,证明了超声波焊接方案对管材表面质量的影响较小.模拟结果表明,所设计的连续拉拔制管工艺能够快速有效地生产出表面良好的管材.仿真结果可为后续复合材料在轨拉拔连续制管的工艺设计和制造提供借鉴.