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Predication of Plastic Flow Characteristics in Ferrite/Pearlite Steel Using a Fern Unit Cell Method
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作者 Hong Li Jingtao Han Jing Liu Lv Zhang 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第z2期61-66,共6页
The flow stress of ferrite/pearlite steel under uni-axial tension was simulated with finite element method (FEM) by applying commercial software MARC/MENTAT. Flow stress curves of ferrite/pearlite steels were calculat... The flow stress of ferrite/pearlite steel under uni-axial tension was simulated with finite element method (FEM) by applying commercial software MARC/MENTAT. Flow stress curves of ferrite/pearlite steels were calculated based on unit cell model. The effects of volume fraction, distribution and the aspect ratio of pearlite on tensile properties have been investigated. 展开更多
关键词 ferrite/pearlite STEEL unit cell flow CURVE finite element method simulation
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加热棒束通道丝网传感器两相流探测方法及影响因素研究
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作者 周洋 周文雄 +1 位作者 谭煦滨 潘良明 《重庆大学学报》 北大核心 2025年第7期75-84,共10页
加热棒束通道内的气液两相特性分析对反应堆安全运行至关重要。通常采用实验的方法对棒束通道内的两相流特性展开研究。常温下棒束通道的实验中丝网传感器是一种常用的测量手段,但其在带电棒束通道中的应用较少。基于有限元仿真软件中... 加热棒束通道内的气液两相特性分析对反应堆安全运行至关重要。通常采用实验的方法对棒束通道内的两相流特性展开研究。常温下棒束通道的实验中丝网传感器是一种常用的测量手段,但其在带电棒束通道中的应用较少。基于有限元仿真软件中的静电场方法分析了带电棒束通道内电场的存在对丝网传感器的测量影响,并通过实验对仿真结果进行验证。结果表明,在带电棒束通道中,施加给发射电极的激励电压越大,测量区域对气液两相的敏感性越强,越有利于丝网传感器对气液两相的识别。通过20V激励电压下的成像实验验证了该条件下丝网传感器测量的可行性。 展开更多
关键词 棒束通道 两相流 丝网传感器 有限元法
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旋转潮流控制器设计的参数优化及性能分析
3
作者 颜湘武 连凯歌 李昱臻 《华北电力大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期76-83,共8页
旋转潮流控制器(rotary power flow controller,RPFC)作为目前三种典型的潮流控制装置之一,在电网调节中具有十分广阔的应用前景。受核心部件旋转移相变压器(rotary phase shifting transformers,RPST)的影响,不同RPST结构参数下RPFC所... 旋转潮流控制器(rotary power flow controller,RPFC)作为目前三种典型的潮流控制装置之一,在电网调节中具有十分广阔的应用前景。受核心部件旋转移相变压器(rotary phase shifting transformers,RPST)的影响,不同RPST结构参数下RPFC所表现出的工作性能各有不同,为提高RPFC的工作性能,应对其进行优化设计。根据一台额定容量40 kVA的RPFC样机,首先建立了基于RPST的二维有限元模型;然后通过田口实验法及权重计算确定了RPST内部结构的最优参数组合;最后利用Matlab、Maxwell及Simplorer实现场路网耦合的联合仿真对优化结果进行验证。结果表明最优参数组合下RPFC运行效率及功率因数分别了提升1.4%和2.7%,为大容量RPFC的设计与工程应用提供了参考。 展开更多
关键词 旋转潮流控制器 参数优化 田口法 有限元 场路耦合
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大兆瓦风电机组偏航轴承力学及疲劳性能分析 被引量:2
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作者 郑昊天 李庆林 +2 位作者 季晔 朱川峰 刘璇 《轴承》 北大核心 2025年第3期8-17,共10页
受模型的复杂性和计算规模限制,针对大兆瓦风电机组偏航轴承的性能分析大多采用了简化模型。为此,详述了极限工况、疲劳工况下的数据处理方法,使用有限元软件搭建偏航轴承全实体化模型进行轴承静强度分析和套圈疲劳分析,该模型综合考虑... 受模型的复杂性和计算规模限制,针对大兆瓦风电机组偏航轴承的性能分析大多采用了简化模型。为此,详述了极限工况、疲劳工况下的数据处理方法,使用有限元软件搭建偏航轴承全实体化模型进行轴承静强度分析和套圈疲劳分析,该模型综合考虑了螺栓预紧力的影响,对偏航轴承的内外圈偏移量、密封性能,弹簧等效下的钢球载荷、接触角、截断角以及套圈拉压Von Mises应力和螺栓载荷等进行了全面分析。提出了一种基于雨流法将LDD转化为马尔科夫矩阵的方法,用于计算偏航轴承各部件的疲劳累计损伤。 展开更多
关键词 滚动轴承 偏航轴承 风力发电机组 疲劳寿命 有限元分析 雨流计数法
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某抽水蓄能电站下水库混凝土重力坝渗流计算及防渗优化分析 被引量:1
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作者 冯先伟 高东红 +1 位作者 田金波 李皓璇 《水电能源科学》 北大核心 2025年第1期108-111,78,共5页
大坝防渗措施不当会增加坝基渗漏量,增大坝体扬压力,对坝体稳定造成不利影响,同时防渗工程投资占比较大,需合理布置工程防渗方案。依托某抽水蓄能电站下水库混凝土重力坝坝址区工程的实际情况,建立了三维有限元模型,分析了防渗设计方案... 大坝防渗措施不当会增加坝基渗漏量,增大坝体扬压力,对坝体稳定造成不利影响,同时防渗工程投资占比较大,需合理布置工程防渗方案。依托某抽水蓄能电站下水库混凝土重力坝坝址区工程的实际情况,建立了三维有限元模型,分析了防渗设计方案下坝址区渗流场分布性态及各部位渗透坡降和渗透流量等要素,研究了延伸坝肩帷幕长度、加深帷幕底线和帷幕双排布置中的单因素和多因素作用对坝址区渗透流量的影响,并依据分析结果对设计防渗方案进行优化。结果表明,设计防渗方案渗控效果明显,坝址区防渗帷幕渗透坡降和坝基各部位渗透流量均小于允许值;综合工程经济性和防渗控制效果,采用拦河坝和拦沙坝帷幕底线整体加深1/3方案对防渗系统的优化措施最优。 展开更多
关键词 混凝土重力坝 三维有限元模型 防渗帷幕 渗透流量 优化分析
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侧喷干扰脱体涡模拟研究
6
作者 廖嘉鑫 张庆兵 +1 位作者 陈刚 何厚辛 《现代防御技术》 北大核心 2025年第2期66-73,共8页
跨域飞行器在大气中进行直接力控制时,喷流与来流相互作用,形成相应的干扰流场。已有研究指出,传统的雷诺时均模拟模型在准确预测该干扰流场的强时变和非线性流动特性方面存在困难。为深化对超声速侧向喷流-来流干扰对控制系统的影响及... 跨域飞行器在大气中进行直接力控制时,喷流与来流相互作用,形成相应的干扰流场。已有研究指出,传统的雷诺时均模拟模型在准确预测该干扰流场的强时变和非线性流动特性方面存在困难。为深化对超声速侧向喷流-来流干扰对控制系统的影响及其作用机理的认知,本研究基于锥-柱-裙外形模型,建立了适用于喷流扰流场的湍流高解析数值计算方法。通过对比延迟脱体涡模拟方法和雷诺时均模型在不同网格密度下的仿真结果,研究发现延迟脱体涡模拟方法在流动下游的喷流尾迹干扰区域与雷诺时均方法存在显著差异。在侧喷控制领域,DDES方法在足够解析湍动的网格条件下显著提高了结果的可信度。该研究通过数值模拟支持,深入理解了超声速侧向喷流干扰流场的湍动特性,结果表明动态雷诺时均-大涡模拟方法可以提高雷诺时均模拟的压力预测效果。研究为提高直接力控制系统预测效果提供了参考。 展开更多
关键词 喷流干扰 延迟脱体涡模拟 雷诺时均方法 流动分离 有限元法
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基于有限体积法-有限元法的油水两相流超声衰减特性规律分析
7
作者 苏茜 王金咯 刘振兴 《化工进展》 北大核心 2025年第4期1825-1833,共9页
油水两相流在水平管道中流动过程复杂多样,流体结构复杂多变,流态转化机理尚不明确。为实现油水两相流动过程可视化检测,本文建立了研究油水两相流动过程复杂相间界面效应及相间相对运动的多相流超声测试仿真平台,利用有限体积法(FVM)... 油水两相流在水平管道中流动过程复杂多样,流体结构复杂多变,流态转化机理尚不明确。为实现油水两相流动过程可视化检测,本文建立了研究油水两相流动过程复杂相间界面效应及相间相对运动的多相流超声测试仿真平台,利用有限体积法(FVM)的三维流体仿真软件,构建油水混合输入的动态流动过程模型。通过提取多相界面横截面坐标,在多物理场耦合仿真软件中基于有限元法(FEM)构建被测场二维几何剖分模型,建立FVM-FEM耦合的多相流可视化仿真平台。在超声波激励作用下研究油水两相流与超声相互作用的机理。研究结果表明:水平管道动态水包油与油包水流型中,离散相数量在一定范围内增大,但由于聚拢作用离散相数量会有所减少,超声衰减系数与离散油泡或水泡数量为正相关。最后,对水包油向油包水流型反相的过渡过程进行了深入探究,油水两相均以非离散形式存在,超声衰减系数随分层数量的增加而增大。 展开更多
关键词 油水两相流 反相过程 过渡流型 相含率 有限体积法-有限元法 超声衰减
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考虑流固耦合效应的流道与泵房结构振动特性
8
作者 白治朋 唐晓丹 +3 位作者 李卓建 伍鹤皋 傅丹 吴秋波 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第8期113-118,125,共7页
泵站厂房的振动问题长期给行业带来困扰,准确获取泵房结构与流道金属结构的自振特性是避免共振与抗振优化设计的基本前提。依托国内大型地下泵站工程,建立了泵房结构-流道金属结构-流道内水体三维动力耦联模型,探究了泵房结构与流道金... 泵站厂房的振动问题长期给行业带来困扰,准确获取泵房结构与流道金属结构的自振特性是避免共振与抗振优化设计的基本前提。依托国内大型地下泵站工程,建立了泵房结构-流道金属结构-流道内水体三维动力耦联模型,探究了泵房结构与流道金属结构的动力特性。结果表明:泵房结构前20阶振型以上部板梁柱结构的振动为主,下部流道金属结构与上部板梁柱结构动力相互作用较弱,提取泵房结构自振特性时不需要考虑流道内水体的影响;考虑流道内水体的影响会显著降低流道金属结构的自振频率,对共振校核结论存在本质影响;附加质量法模拟水体导致对应振型的频率降低幅度明显高于流固耦合法,建议采用流固耦合方法分析流道金属结构的自振特性。 展开更多
关键词 泵房结构 流道金属结构 自振特性 流固耦合 有限单元法
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外因火灾通风网络风量风质失效模型与数值解算方法
9
作者 李伟 刘彦青 张浪 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第5期196-212,共17页
为了尽可能复现火灾时期通风网络内风量波动、风流逆转、风温异常、有毒有害气体蔓延、氧气体积分数降低等灾变过程,构建了外因火灾通风网络风质风量失效物理模型,采用时序化分析方法进行了解耦处理。通过风阻、火风压、风流密度关键通... 为了尽可能复现火灾时期通风网络内风量波动、风流逆转、风温异常、有毒有害气体蔓延、氧气体积分数降低等灾变过程,构建了外因火灾通风网络风质风量失效物理模型,采用时序化分析方法进行了解耦处理。通过风阻、火风压、风流密度关键通风参量计算模型,将基于质量流量守恒的通风网络回路风压平衡方程、通风网络风流-围岩热量交换-传播控制方程、有毒有害气体弥散-扩散控制方程、氧气消耗-运移控制方程进行联立,构建了外因火灾通风网络“风量风向-风温-有毒有害气体体积分数-氧气体积分数”非稳定多场耦合数学模型。采用回路风量牛顿法求解通风网络风量风向变化,采用迎风离散格式的有限差分法求解通风网络内风流传热-传质过程,建立了火灾时期全风网“节点-分支-网络”风量风质失效多物理场耦合解算方法,构建了多物理场间接耦合解算流程,编写了解算程序。通过在角联结构试验巷道内开展外因火灾试验,初步验证了模型的准确性与适用性,在此基础上分别模拟了进风区分支与用风区分支火源位置情况下复杂通风网络内风量变化、风流逆转、风温异常、有毒有害气体蔓延、氧气体积分数波动的动态变化过程。模拟结果表明:火源位置在进风井条件下风量显著变化分支达到通风网络分支总数的61%,风流逆转分支数量占通风网络分支总数的11%,风温显著变化分支数量达到通风网络分支总数的76%,CO侵入分支数量达到通风网络分支总数的84%,氧气体积分数显著变化分支数量达到通风网络分支总数的41%,进风井分支发生外因火灾造成的灾害影响范围和影响强度均明显大于其他分支。 展开更多
关键词 通风网路 回路风量法 风流质量流量守恒 有限差分法 传热传质 节点元素 分支元素
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基于FDEM-Flow研究地应力对水力压裂的影响 被引量:34
10
作者 严成增 郑宏 +1 位作者 孙冠华 葛修润 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期237-246,共10页
用提出的FDEM-Flow(考虑流固耦合的离散元-有限元耦合方法)方法作为工具,研究了地应力对水力压裂的影响。通过一个注水圆孔的算例,研究不同地应力状态对压裂裂隙的走向和形态的影响。研究结果表明,起裂压力的大小和压裂裂隙的方位均与... 用提出的FDEM-Flow(考虑流固耦合的离散元-有限元耦合方法)方法作为工具,研究了地应力对水力压裂的影响。通过一个注水圆孔的算例,研究不同地应力状态对压裂裂隙的走向和形态的影响。研究结果表明,起裂压力的大小和压裂裂隙的方位均与地应力有密切关系。在竖向地应力v?保持不变的情况下,且侧压力系数?>1时,随着?的增大,起裂压力和失稳压力均减小;?>1时且取值较小时,主要产生水平向的裂隙,并有斜向裂隙产生;?>1时且取值较大时,裂隙严格按照最大主压应力的方向扩展,不再出现斜向裂隙;?<1时,主要产生竖向的裂隙;?=1时,水平地应力和竖向地应力相等,裂隙的扩展不存在优势方向。不同侧压力系数条件下,裂隙的扩展方向与最大主应力的方向一致,水力压裂裂隙的起裂和扩展主要由最大主拉应力控制,裂隙在拉应力集中的区域起裂。这些结果与已有的试验及理论认识是相符的,进一步验证了FDEM-Flow方法用于模拟水力压裂问题的有效性。 展开更多
关键词 有限元-离散元法 FDEM-flow 水力压裂 地应力
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基于功率流有限元法的涡旋压缩机振动特性研究 被引量:3
11
作者 陈建国 王创 +3 位作者 闫伟国 杨春立 李宏坤 王珍 《流体机械》 CSCD 北大核心 2024年第5期71-78,共8页
针对涡旋压缩机内部振动传递路径复杂,采用传统的传递函数法往往不能真实地描述振动产生与传递的本质问题,引入功率流有限元法从能量角度分析振动传递特性,进行涡旋压缩机内部振动产生、传递与空间分布的可视化研究。在分析涡旋压缩机... 针对涡旋压缩机内部振动传递路径复杂,采用传统的传递函数法往往不能真实地描述振动产生与传递的本质问题,引入功率流有限元法从能量角度分析振动传递特性,进行涡旋压缩机内部振动产生、传递与空间分布的可视化研究。在分析涡旋压缩机的动力拓扑关系基础上建立激励源,提取与振动响应模型并进行仿真分析;利用实体试验和响应分析结果对比进行模型有效性分析;在验证后的模型上定义8个能量输出面,分析谐波与激励作用下上支撑和下支撑的振动能量传递特性,并且计算节点的功率流矢量确定振源的空间分布。结果表明,涡旋压缩机曲轴在运转到280°时,振动频率在1 000 Hz与1 890 Hz时振动能量传递率较高,上支撑能量分布均匀并集于自身,下支撑能量集中于支脚并向外传递。研究方法和研究成果对于涡旋压缩机振动分布及传递、振动控制和优化设计等方面具有一定借鉴意义。 展开更多
关键词 涡旋压缩机 有限元功率流 能量传递特性 谐响应 可视化
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三维有限元中奇异点源的简化分析方法
12
作者 潘泓 许嘉显 +2 位作者 骆冠勇 彭斯格 曹洪 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2483-2491,共9页
减压井是渗流控制的重要手段,减压浅井井底的入渗量不可忽略。在渗流场有限元有关井的计算中,含水层与井半径有巨大尺寸差异,只有将井周围的网格尺寸限制在厘米级或更少,才能达到合理的精度,但效率过低。为提高效率,分析时通常将井底简... 减压井是渗流控制的重要手段,减压浅井井底的入渗量不可忽略。在渗流场有限元有关井的计算中,含水层与井半径有巨大尺寸差异,只有将井周围的网格尺寸限制在厘米级或更少,才能达到合理的精度,但效率过低。为提高效率,分析时通常将井底简化为点源。由于点源附近的水头梯度极大,是奇异点,有限元中通常要进行等效处理才能保证全局的精度。提出了以零体积点元模拟点源的方法,该方法基于修正井水位法,利用点源解析解及四面体渗流单元,推导了点元单元的显式解。使用该点元单元模拟井底,可以在不失全局精度的条件下用大网格对点源进行模拟,避免了迭代计算,极大提高了利用三维有限元模拟点源的效率。详细介绍了该点元显式解的推导过程,验证其计算精度,并探究出简化计算方法的适用范围。最后介绍了该方法在实际排水减压抗浮工程中的应用。 展开更多
关键词 渗流 有限元法 井点 奇异点单元
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质子交换膜燃料电池直流道内液滴传输研究
13
作者 王翠表 孙峰 +3 位作者 苏丹丹 秦帅昌 聂旭亮 董小平 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期61-67,共7页
建立质子交换膜燃料电池(PEMFC)的二维直流道模型,分析液滴在流道内的产生、破裂及传输全过程,探究进气速度、气体扩散层表面亲疏水性以及挡板结构参数等关键性因素对液滴传输特性的影响。仿真结果表明,提高进气速度有助于强化液滴的去... 建立质子交换膜燃料电池(PEMFC)的二维直流道模型,分析液滴在流道内的产生、破裂及传输全过程,探究进气速度、气体扩散层表面亲疏水性以及挡板结构参数等关键性因素对液滴传输特性的影响。仿真结果表明,提高进气速度有助于强化液滴的去除效果,但过高的气体流速会将液滴推向气体扩散层表面,造成液滴累积;亲水性较强的气体扩散层表面导致液滴严重坍塌形变,堵塞气体扩散层孔隙;液滴在疏水性气体扩散层表面流动速度相对较快,壁面附着力小,利于流道排水;增大挡板堵塞率可提高挡板下方及后方区域气体流速,提高液滴吹扫能力;挡板表面亲疏水性对流道内液滴去除效果影响较弱。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 有限元 接触角 水管理 流场 流速
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Heat and mass transfer of a circular porous moist object located in a triangular shaped vented cavity
14
作者 SELIMEFENDIGIL Fatih OZCAN COBAN Seda OZTOP Hakan F 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第6期1956-1972,共17页
Heat and mass transfer of a circular-shaped porous moist object inside a two-dimensional triangle cavity is investigated by using finite element method.The porous object is considered to be a moist food sample,located... Heat and mass transfer of a circular-shaped porous moist object inside a two-dimensional triangle cavity is investigated by using finite element method.The porous object is considered to be a moist food sample,located in the middle of the cavity with inlet and outlet ports with different configurations of inlet/outlet ports.Convective drying performance is numerically assessed for different values of Reynolds numbers(between 50 and 250),dry air inlet temperature(between 40 and 80℃)and different locations of the port.It is observed that changing the port locations has significant impacts on the flow recirculaitons inside the triangular chamber while convective drying performance is highly affected.The moisture content reduces with longer time and for higher Reynolds number(Re)values.Case P4 where inlet and outlet ports are in the middle of the walls provides the most effective configuration in terms of convective drying performance while the worst case is seen for P1 case where inlet and outlet are closer to the corners of the chamber.There is a 192% difference between the moisture reduction of these two cases at Re=250,T=80℃ and t=120 min. 展开更多
关键词 convective drying porous domain cavity flow inlet/exit port finite element method
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潜蚀的局部守恒有限元和有限体积交替解法 被引量:2
15
作者 王刚 邓泽之 +1 位作者 金伟 张建民 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期917-926,共10页
潜蚀的模拟需要计算土中的渗流过程以及土中细粒随孔隙水流的运移过程。常规有限元法在求解纯运移方程时存在稳定性问题,为此提出了一个采用有限元法求解渗流方程、有限体积法求解细粒运移方程的交替方法。鉴于常规有限元法不能给出满... 潜蚀的模拟需要计算土中的渗流过程以及土中细粒随孔隙水流的运移过程。常规有限元法在求解纯运移方程时存在稳定性问题,为此提出了一个采用有限元法求解渗流方程、有限体积法求解细粒运移方程的交替方法。鉴于常规有限元法不能给出满足有限体积法输入要求的流速场,给出了一个基于单元不平衡流量总体再平衡修正单元边界流速的算法。利用该算法对有限元计算的单元边界流速进行局部守恒处理,即可实现在同一有限元网格上利用有限体积法求解细粒运移方程,因此可以方便地和现有的有限元计算程序结合。算例验证表明,所提出的局部守恒处理算法及交替解法计算效率高且具有可接受的精度,是模拟潜蚀问题的一条简单实用的途径。 展开更多
关键词 潜蚀 渗流 有限元法 有限体积法 局部守恒
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含大石块泥石流冲击作用下框架结构房屋动力响应研究 被引量:2
16
作者 刘欢 樊晓一 +4 位作者 姜元俊 刘浩南 韩培锋 田述军 刘俊新 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期9-19,共11页
基于光滑粒子流体动力学-有限元法(smoothed particle hydrodynamics-finite element method,SPH-FEM)耦合的数值方法,分别从结构破坏形态、冲击力时程、关键点位移和速度、系统能量等方面,研究含大石块泥石流冲击作用下框架结构房屋的... 基于光滑粒子流体动力学-有限元法(smoothed particle hydrodynamics-finite element method,SPH-FEM)耦合的数值方法,分别从结构破坏形态、冲击力时程、关键点位移和速度、系统能量等方面,研究含大石块泥石流冲击作用下框架结构房屋的动力响应和破坏机理。计算结果表明:SPH-FEM耦合方法能够较好地模拟泥石流冲击爬高、绕流扩散、淤积稳定过程。考虑了三种泥石流强度等级,在低、中强度冲击情况下,框架房屋填充墙受到破坏,房屋结构整体保持稳定;在高强度冲击情况下,可以观察到框架房屋的逐步倒塌过程,框架柱损坏模式体现了剪切破坏或塑性铰链失效机制。对于房屋结构而言,泥石流的冲击破坏能力主要来自龙头的冲击力,龙身冲击力相对于龙头降幅约34.2%,大石块的集中作用是结构柱体局部破坏的主要原因。系统能量主要通过泥石流动能转化为结构内能(17.8%)和摩擦耗能(82.8%)。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学-有限元法(SPH-FEM) 含大石块泥石流 框架结构房屋 动力响应 破坏机理
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张靖皋长江大桥南航道桥锚体结构精细化分析 被引量:3
17
作者 李佳滕 杨玉冬 +1 位作者 魏乐永 刘钊 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期61-68,共8页
张靖皋长江大桥南航道桥为主跨2300 m的双塔双吊跨钢箱梁悬索桥,南、北锚碇采用巨型重力式锚碇,通过后张预应力体系将拉力为7万吨级的主缆锚固在锚体上,锚体结构受力复杂。为指导南航道桥锚体结构设计,以主缆水平分力较大的南锚碇为例,... 张靖皋长江大桥南航道桥为主跨2300 m的双塔双吊跨钢箱梁悬索桥,南、北锚碇采用巨型重力式锚碇,通过后张预应力体系将拉力为7万吨级的主缆锚固在锚体上,锚体结构受力复杂。为指导南航道桥锚体结构设计,以主缆水平分力较大的南锚碇为例,根据设计需求对其开展精细化分析,并给出相应的设计建议。基于锚体的2种控制工况(预应力张拉阶段工况及主缆拉力作用阶段工况),采用有限元软件建立1/2南锚碇有限元模型与中央索股面切块有限元模型,分析锚体的总体、局部及底面应力的分布规律;提出基于主应力迹线和边界面应力分布的力流分析方法,分析锚块内部的主要拉、压力流路径。结果表明:锚体总体应力水平较低,后锚面锚固区及后锚室上、下两侧存在拉应力集中,且后锚室的前方底面存在较大的剪、拉应力组合;后锚面上、下两侧及锚块尾端区域存在较大拉力流。据此给出了延长前、后锚面锚固区钢筋及加密后锚室前方底面的竖向钢筋等配筋构造设计建议。 展开更多
关键词 悬索桥 重力式锚碇 锚体结构 主应力迹线 力流 配筋构造设计 有限元法
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自适应时间步长法在非饱和渗流中的应用研究
18
作者 韩枥兵 李文涛 韦昌富 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期685-693,704,共10页
Richards方程是非饱和渗流理论的基本方程,常用数值方法结合有效的迭代技术进行求解,时间步长调整方法常用来提高计算效率。为探究不同自适应时间步长法的数值表现,采用有限单元法结合自适应松弛Picard法和自适应时间步长法,开发了非饱... Richards方程是非饱和渗流理论的基本方程,常用数值方法结合有效的迭代技术进行求解,时间步长调整方法常用来提高计算效率。为探究不同自适应时间步长法的数值表现,采用有限单元法结合自适应松弛Picard法和自适应时间步长法,开发了非饱和渗流有限元程序。通过模拟非饱和渗流算例,研究了不同自适应时间步长法对计算精度与效率的影响。结果表明,开发的程序是实用和可靠的,在时间步长发生较大变化时也能保证计算的稳定性。直接推断法虽然简单高效,但在求解迭代收敛难度较大的问题时,该方法难以保证良好的计算精度。截断误差法的数值表现受截断误差阈值影响,具有阈值越小,精度越高、效率越低;阈值越大,精度越低、效率越高的特点,通过调整阈值,该方法能更好地平衡计算精度和效率。研究成果对于高效非饱和渗流有限元程序的开发和应用具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 非饱和渗流 有限元 自适应时间步长法 截断误差法 直接推断法
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基于离散元-有限元联合算法的纤维流场变形行为
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作者 董关震 姜茜 +1 位作者 钱晓明 吴利伟 《毛纺科技》 CAS 北大核心 2024年第3期14-21,共8页
纤维在气流中的动态特性对织物的结构和性能有着决定性的影响。为研究柔性纤维在纺织各环节不同流场下的转移变形演化过程,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法构建了在空间各向位置存在速度差异的特征流场分布,并在此基础上构建了离... 纤维在气流中的动态特性对织物的结构和性能有着决定性的影响。为研究柔性纤维在纺织各环节不同流场下的转移变形演化过程,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法构建了在空间各向位置存在速度差异的特征流场分布,并在此基础上构建了离散元多球链柔性纤维模型,利用欧拉-拉格朗日法耦合求解自由纤维的运动轨迹,并讨论了其在差异流场中的受力情况与转移变形行为。结果表明:纤维初始取向角度会影响弯曲效果,随着纤维主体与气流方向的夹角增加,纤维越容易呈现弯曲形态;不同的纤维喂入位置会影响气流累积作用,纤维端之间所受气流力的差值越大,累积作用时间越长,纤维的弯曲效果越显著;纤维间的交互作用会使纤维簇发生分层现象,不利于多数纤维的混杂与弯曲变形。该研究揭示了单根柔性纤维和纤维簇在流场中的弯曲变形机制,提供了研究纤维在复杂流场中运动和变形的有效方法,可以为改善纺织工艺提供指导。 展开更多
关键词 有限元 离散元 空气流场 柔性纤维 转移变形
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基于Crank-Nicolson差分方法的煤层瓦斯渗流解算 被引量:1
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作者 杨鹏 龚选平 伍国栋 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第3期28-35,共8页
煤矿瓦斯抽采和自然放散过程中,瓦斯在煤层中的运移以Darcy渗流为主,吸附作用导致渗流控制方程变得较为复杂,不得不进行大幅简化。基于渗流理论,推导得出各种坐标系下标准形式的煤层中瓦斯Darcy渗流控制方程。针对煤壁突然暴露后瓦斯单... 煤矿瓦斯抽采和自然放散过程中,瓦斯在煤层中的运移以Darcy渗流为主,吸附作用导致渗流控制方程变得较为复杂,不得不进行大幅简化。基于渗流理论,推导得出各种坐标系下标准形式的煤层中瓦斯Darcy渗流控制方程。针对煤壁突然暴露后瓦斯单向流动的问题,在不进行过多简化的前提下,利用Crank-Nicolson差分方法推导得出无条件稳定的、具有二阶精度的离散化表征的渗流控制有限差分方程。利用Python语言的SciPy包,选择用于非线性方程组求解的Powell混合法的变体,通过编程实现了对所构建差分方程的数值求解。解算得出不同时刻、距煤壁不同位置的瓦斯含量和瓦斯压力与距离都呈反正切函数关系,给出了在任意位置、不同时间的瓦斯含量计算的综合拟合公式;同时得出煤壁瓦斯涌出速率随时间呈幂函数关系下降的表达式。 展开更多
关键词 瓦斯渗流 渗流控制方程 单向流 解算 吸附 有限差分法
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