二维裂隙渗流等效渗透系数张量的一种近似算法

地质体裂隙渗流十分复杂,通常可用等效渗透系数张量来描述其渗透特性. 本文基于无限延伸的多组平行裂隙的等效渗透系数张量的叠加算法,通过引入裂隙的贯通系数概念,并结合随机裂隙网络生成技术,发展了一种可用于估算二维裂隙等效渗透系数张量的叠加算法.     

基于等效加速度的岩质边坡爆破动力稳定性

基于刚体极限平衡法及等效加速度计算方法,根据爆破振动峰值速度衰减规律和振动速度时程曲 线,以一定时间步长进行整个爆破过程不同时刻边坡稳定系数的分析,得到了相应爆破振动作用下的边坡动 力稳定性安全系数时程曲线。结果表明,基于等效加速度的边坡爆破动力稳定性分析,对稳定性较好的边坡, 爆破振动荷载作用下,稳定性安全系数一般降低2%~4%,振动主频率越高,则边坡稳定性系数越大,而常规 的折减系数法可能放大爆破振动对边坡稳定性的危害。     

裂隙岩体水力特征数值模拟试验的初步结果

本文利用文献中的数据进行数值模拟试验,结果表明：流量等效和渗透作用力变形效果等效互不包容;不同级别结构面体系难以用连续介质方法处理,同级别结构面体系在工程作用力变化范围内,可由其静态水力特征推演动态特征;工程岩体结构面间充分连通的假设过于粗糙,常规试验手段获取的量值倾向于局部特征的反映。     

弹性力学柯西问题奇异值选取的傅里叶系数法

截断奇异值分解和边界元法用于重建二维线弹性力学问题的边界条件.提出了傅里叶系数法得到奇异值截断数.将傅里叶系数法与L-曲线法和偏差原理进行了对比,发现傅里叶系数法是得到奇异值截断数的一种有效的方法.对弹性力学Cauchy问题,数值结果表明,随着输入已知边界条件数据随机偏差的减小,基于傅里叶系数法的截断奇异值分解方法可以得到稳定精确的解.     

裂缝性低渗透油藏流固耦合渗流分析

在低渗透油田的开发过程中，油藏流体渗流和储层岩土之间存在明显的耦合作用。本文首先研究给出了低渗裂缝性储层孔渗参数的等效方法，然后将渗流力学和岩土力学相结合，给出了低渗透裂缝性储层流固耦合渗流的数学模型，该模型不仅可以反映基质孔渗参数在开发中的变化，而且更能反映裂缝开度变化所引起的渗透率变化，而这对于低渗透裂缝性油田而言十分重要。最后对一实际井网进行了流固耦合油藏数值模拟，给出了开发过程中孔渗参数的变化及其耦合效应对油田开发的影响．     

裂隙岩体渗流模型研究现状与展望

裂隙岩体渗流对于边坡、地下工程及基础岩土体的承载能力有显著的制约作用。本文简要地介绍了多种裂隙岩体渗流模型研究现状,评述了几类比较有代表性的渗流模型特点以及存在的不足,为选取合理的数学模型用于求解具体的裂隙岩体渗流问题提供了参考依据,并在上述基础上提出了一些需要进一步研究的问题。指出就目前应用最为广泛的等效连续介质模型而言,裂隙岩体几何参数、有效孔隙度以及等效渗透张量的确定仍有待于更深入的研究,而从细观力学结构入手研究渗流耦合模型将具有重大的理论意义和实用价值。     

水中悬浮隧道在波浪场中非线性动力响应的研究

针对水中悬浮隧道在波浪力作用下动力响应的问题,通过柔度系数法推导得到了悬浮隧道的等效刚度系数,考虑了不同自由度运动之间的耦合作用,建立了悬浮隧道管段的动力响应模型,在时间域内采用逐步积分法迭代求解其运动控制方程.波浪力采用Airy线性波理论和Morison方程计算.计算结果表明,在波浪力作用下悬浮隧道管段产生较大的横荡位移,且随着波频或锚索中预张力的减小,响应振幅增大.在悬浮隧道的动力响应分析中,若不考虑不同自由度运动之间的耦合作用,会过低估计垂荡响应的幅值.     

轴向扩散不可压饱和多孔弹性梁的拟静态弯曲

建立了横观各向同性不可压饱和多孔弹性梁拟静态弯曲的数学模型,并给出了一般的求解方法。作为例子,研究了端部不同渗透条件对梁中点承受突加常集中载荷作用的饱和多孔悬臂梁拟静态弯曲的影响,给出了挠度和孔隙流体压力等效力偶沿梁轴线的分布以及随时间的响应曲线。结果表面:端部渗透条件对饱和多孔弹性梁的弯曲行为有显著的影响,梁的弯曲挠度既可随时间单调递增、亦可单调递减,其性态依赖于梁端部的渗透条件。同时发现不同于经典单相弹性梁,由于孔隙流体压力的作用,不承受载荷作用的梁段亦发生弯曲,并且Man-del-Cryer效应亦存在于不可压饱和多孔弹性梁的拟静态响应中,这些结果有助于揭示传热管道、植物根茎等力学行为的机理。     

裂缝性低渗透油藏流-固耦合理论与数值模拟

根据裂缝性低渗油藏的储层特征,建立适合裂缝性砂岩油藏渗流的等效连续介质模型。将渗流力学与弹塑性力学相结合,建立裂缝性低渗透油藏的流-固耦合渗流数学模型,并给出其数值解.通过数值模拟对一实际井网开发过程中孔隙度、渗透率的变化以及开发指标进行计算,并和刚性模型以及双重介质模型的计算结果进行了分析比较.     

基于约束加权最小二乘的多目标等效静力风荷载方法在大跨屋盖中的应用

为计算大跨屋盖多目标等效静力风荷载,采用约束加权最小二乘方法,设基本向量为完全三分量单目标等效静力风荷载,推导了一种完全三分量多目标等效静力风荷载方法。以一个开孔屋盖为例,进行了刚性模型测压风洞试验,研究了该屋盖的单目标和多目标等效静力风荷载。结果表明:单目标和多目标等效静力风荷载的分布形状相似,多目标等效结果大于单目标等效结果;采用单目标等效静力风荷载方法,精确等效节点的等效位移与实际位移完全相等,但其它等效节点的等效位移明显偏离实际位移,最大误差可达72.1%;而完全三分量多目标等效静力风荷载方法下的其它等效节点的等效位移与实际位移相差较小,最大误差仅为6.1%,适合大跨屋盖等效静力风荷载的多目标等效。     

剪切型非线性滞迟系统随机地震响应的虚拟激励分析

运用虚拟激励法结合等效线性化法分析了剪切型多自由度滞迟系统的平衡随机地震响应,对于滞迟等效线性系统,对每一步迭代不需要求解高阶李亚谱诺夫方程,而只须求解一个低阶复系数代数方程即可：可以只计算所需要的方差向量,因而计算效率较高,特别是对于较多自由度的滞迟系统。     

均值自洽理论及其在滑错多晶体中的应用

本文介绍了适用于任意形状和界面粘接方式的夹杂的均值自洽理论的基本思想,该理论的关键是求得速度梯度集中系数张量 Ac 和应力率集中系数张量 Bc。还给出了两种求解 Ac 和 Bc 的方法:均值等效夹杂法和自洽有限元法。最后把均值自洽理论应用于多晶体(主要是滑错多晶体)的本构关系研究,给出了几个算例的结果。     

SEISMIC RANDOM RESPONSE ANALYSIS OF HYSTERETIC SYSTEMS WITH PSEUDO EXCITATION METHOD

The stationary random responses of nonlinear shear-type Multi-Degrees-of-Freedom (MDOF) hysteretic system are analyzed by using the Pseudo Excitation Method (PEM) combined with the Equivalent Linearization Method (ELM). The solution of the equivalent linear system is obtained by iteratively solving complex algebraic equations instead of the Lyapunov equations. The efficiency of this method is much higher for practical engineering systems with many degrees-of-freedom. Supported by NNSFC (Project No. 19772009), NKBRSF fund (No. G1999032805) and Doctoral Funding of State Education Ministry (No. 97014120).     

膜-基复合材料界面剪应力分析的影响系数法

提出了一种计算膜 基复合材料界面剪应力的新方法。将薄膜、基体分别作为二维和三维问题进行有限元计算 ,利用影响系数 ,以剪应力为未知量 ,求出同一点处薄膜、基体的位移。通过薄膜、基体在界面上位移相等的条件建立线性方程组 ,联立求解 ,计算出界面剪应力。结果表明 ,本文提出的方法思路清晰 ,易于实现 ,精度令人满意 ,为膜 基复合材料结构强度分析提供了一种新的途径     

注塑成型流动诱导应力的数值计算

根据注塑成型的特点引入合理的假设,简化了粘性、可压缩、非等温塑料熔体流动的控制方程及基于PTT(Phan Thien Tanner)模型的本构方程,用分部积分法推导了关于压力场的拟Poisson方程,用待定系数法导出了流动应力的解析表达式.用有限元法求解压力场,有限差分及"上风"法离散求解温度场,根据解析表达式计算速度场及应力场,再进行应力-速度迭代求出非线性问题的最终解.比较了PC材料的模拟结果与光弹实验结果,模拟结果与实验结果基本一致.     

Modeling elasto-plastic indentation on layered materials using the equivalent inclusion method

This paper develops a fast semi-analytical model for solving the three-dimensional elasto-plastic contact problems involving layered materials using the Equivalent Inclusion Method (EIM). The analytical elastic solutions of a half-space subjected to a unit surface pressure and a unit subsurface eigenstrain are employed in this model; the topmost layer is simulated by an equivalent inclusion with fictitious eigenstrain. Accumulative plastic deformation is determined by a procedure involving an iterative plasticity loop and an incremental loading process. Algorithms of the fast Fourier transform (FFT) and the Conjugate Gradient Method (CGM) are utilized to improve the computation efficiency. An analytical elastic solution of layered body contact (O’Sullivan and King, 1988) and an indentation experiment result involving a layered substrate (Michler et al., 1999) are used to examine the accuracy of this model. Comparisons between numerical results from the present model and a commercial FEM software (Abaqus) are also presented. Case studies of a rigid ball loaded against a layered elasto-plastic half-space are conducted to explore the effects of the modulus, yield strength, and thickness of the coating on the hardness, stiffness, and plastic deformation of the composite body.     

An efficient approximate numerical method for modeling contact of materials with distributed inhomogeneities

This research explores the influence of distributed non-interpenetrating inhomogeneities on the contact of inhomogeneous materials via a new efficient numerical model based on Eshelby’s Equivalent Inclusion Method. The half-space contact of a sphere with an inhomogeneous material is considered, and the solutions take into account interactions between all inhomogeneities. The efficiency and solution accuracy of the proposed method are demonstrated through comparative studies with those of an existing numerical method and the finite element method. The influence of spatial inhomogeneity orientations on the contact elastic field is investigated and parametric studies are conducted for the effect of arbitrarily distributed inhomogeneities on the stress field of the materials. The significance of the influences of inhomogeneity distribution parameters on the inverse volumetric stress integral is quantified and the corresponding data are fitted into selected several formulas as a step towards understanding the rolling contact fatigue life of the materials.     

Mechanical interaction between spherical inhomogeneities: an assessment of a method based on the equivalent inclusion

This paper assesses the ability of the Equivalent Inclusion Method (EIM) with third order truncated Taylor series (Moschovidis and Mura, 1975) to describe the stress distributions of interacting inhomogeneities. The cases considered are two identical spherical voids and glass or rubber inhomogeneities in an infinite elastic matrix. Results are compared with those obtained using spherical dipolar coordinates, which are assumed to be exact, and by a Finite Element Analysis. The EIM gives better results for voids than for inhomogeneities stiffer than the matrix. In the case of rubber inhomogeneities, while the EIM gives accurate values of the hydrostatic pressure inside the rubber, the stress concentrations are inaccurate at very small neighbouring distances for all stiffnesses. A parameter based on the residual stress discontinuity at the interface is proposed to evaluate the quality of the solution given by the EIM. Finally, for inhomogeneities stiffer than the matrix, the method is found to diverge for expansions in Taylor series truncated at the third order.     

网架结构拟夹层板法的有限元验证

用拟夹层板法和有限元法对网架结构进行分析,对三类屋面网架（正放四角锥网架、两向正交正放网架和正放抽空四角锥网架）进行了均布荷载、局部荷载（半跨均布荷载）作用下的静力分析以及固有振动分析,对三类竖向承重网架墙体进行了稳定性分析。通过与有限元法分析结果的对比,表明了拟夹层板法作为一种简化的计算方法,其精度是比较高的,绝大多数的误差都小于5％,是可以直接用于工程结构设计的一种有效方法。此外,拟夹层板法还可作为一种在宏观上检验有限元建模正确与否的实用方法。     

冰区航行中船舶结构冰载荷的现场测量与反演方法研究进展

冰载荷是影响极地船舶航行安全的重要环境因素,而对船舶结构的现场监测是获取冰载荷的可靠途径.鉴于船-冰相互作用的复杂性, 目前还难以直接测量冰载荷,一般通过结构应变、六自由度运动参数等船舶结构局部或总体响应的测量数据间接反演冰载荷.根据冰载荷的作用范围,本文将船舶结构冰载荷现场监测划分为局部冰载荷现场监测与总体冰载荷现场监测两大类.对国内外18艘极地船舶冰载荷现场测量试验的开展时间、试验海域、测量方案等信息进行了系统的总结和分析.从基本原理、适用范围、应用现状和发展前景等方面全面地介绍了船舶结构冰载荷反演的影响系数矩阵法、支持向量机法、格林函数法、运动参数法和功能关系法,并重点分析了"MV Timofey Guzhenko"极地穿梭油轮与"IBRV Araon"破冰考察船的冰载荷测量结果.在此基础上对船体局部冰压、冰力峰值、冰载荷概率分布和冰激振动加速度等相关研究进展进行了深入的讨论.最后从测量技术、反演方法、冰载荷特性等方面剖析了当前船舶结构冰载荷现场监测中存在的问题,并探讨了相应的研究方向.本文对国内外极地船舶冰载荷现场测量与反演方法的论述可为后续研究与工程应用提供科学参考,从而更好地促进我国极地船舶的抗冰结构设计与冰区航行技术的发展.