钻孔偏心对松弛应变和残余应力的影响

用盲孔释放法测残余应力的基本理论导出在任意钻孔偏心下应变释放系数 A、B 的精确公式.同时通过用偏心公式和不偏心公式计算得到的残余应力值的比较,说明钻孔偏心量对残余应力值影响很大.     

二层密度分层流体重力流的数值模拟

从RANS方程和RNGk-ε湍流模型出发,采用流体体积法(VOF)来模拟密度分层流动,对盐水和淡水因密度差异导致的分层重力流动现象进行了数值模拟.文中报道了平底水槽重力流、狭孔交换流的数值模拟结果,分层重力流锋面运动速度的计算值与现有的半理论半经验公式一致.为了揭示地形变化对分层重力流的影响,对设有缓变潜堤的水槽内分层重力流动的形成过程进行了数值模拟,给出了重力头推进速度和局部流场的计算结果,并讨论了分层流界面、流量和锋面附近的流速分布特征.     

明渠梯形断面临界水深的近似计算公式

本文用摄动法求得了明渠梯形断面临界水深的近似计算公式,其理论较文献[1]严密.     

龙口垂向二维流场数值模拟

根据物理实验的具体条件,应用基于RANS方程和VOF方法对堰流垂向二维流动进行了数值模拟.计算结果复演了堰流的四种典型流态,并与实验结果中水位、流速分布以及最大流速沿程分布相比较,表明数值模拟方法是可行的.以长江口青草沙水库主龙口施工过程为背景,在给定上下游不同水位差的情况下,对龙口垂向二维流动进行了数值模拟.给出了龙口大流速区的位置,比较了在不同龙口底槛高程的情况下龙口局部流场的变化特征.     

求解I型裂纹构元J积分的半解析方法

表征裂纹尖端应力应变场程度的J积分是一个定义明确、理论严密的弹塑性断裂力学基础参量. 目前J积分的计算主要是依靠塑性因子法和有限元法,但对各类裂纹构元获得J积分以及载荷-位移关系的解析公式以实现材料断裂韧性理论预测和材料测试是断裂力学的重要和困难的任务. 以J积分为参量的材料断裂测试中应用最广的是I型裂纹试样的断裂韧性测试. 本文在平面应变条件下,针对断裂韧性测试中使用的6种I型裂纹构元,基于能量等效假设,提出了J积分-载荷和载荷-位移的工程半解析统一表征方法,进而结合有限元分析的少量计算获得J积分-载荷和载荷-位移关系的半解析公式待定参数. 分析表明,6种I型裂纹构元的J积分-载荷和载荷-位移统一公式的预测结果与有限元结果吻合良好. 新提出的J积分-载荷工程半解析公式包含了材料的弹性模量、应力强度系数和应变硬化指数,能够广泛适应不同的材料,且运用该公式能够方便获取任意载荷点对应的J积分值. 应用新方法可便于获得各类I型裂纹构元的J积分-载荷和载荷-位移工程半解析公式.      

扇形截面杆扭转问题的差分线法

导出了扇形截面杆扭转问题偏微分方程的差分线法常微分方程组, 并解析求解了该方程组, 得到了扭转应力函数的半解析解, 计算了扭转应力及扭转刚度. 计算过程中, 用追赶法计算 常微分方程组的特解, 用公式计算三对角矩阵的特征值与特征向量, 利用实对阵矩阵的特征 向量相互正交的特性避免矩阵求逆计算, 利用复化梯形公式计算扭转刚度. 整个求解过程在 角度方向离散微分方程和用复化梯形公式进行面积积分时引入了误差, 其他求解过程是精确 的. 计算结果与已有结果进行了对比, 显示了算法的正确性. 该算法对工程中扇形截面扭 转杆的设计有一定的实用价值.     

混凝土SHPB束杆装置冲击实验的数值仿真

利用Ansys/Ls-dyna有限元软件模拟不同打击气压下混凝土SHPB束杆实验,对实验装置模型进行了简化;采用梯形应力脉冲载荷,模拟得到了实验中试件的应力-应变曲线。结果显示:模拟结果与实验结果吻合较好,验证了该方案的可行性;同时试样应力峰值随打击气压增大而增大。对不同幅值梯形应力脉冲加载下的SHPB束杆装置和单杆装置实验进行数值仿真,研究表明:束杆装置中试样应力峰值比单杆装置小一些;随应力脉冲载荷幅值增大,束杆装置中试样应力峰值增长速度要高于单杆装置。     

圆外Stokes问题的边界积分公式

针对圆外区域的Stokes问题,利用Fourier展开法,通过自然边界归化得到了一个只与边界速度有关的Stokes问题的边界积分公式.根据此公式及边界速度值,求得区域内速度及压力分布的解析表达式,并通过数值积分的方法进行求解,计算量小,所得速度及压力分布图曲线光滑.最后借助流体软件进行数值计算,结果验证了边界积分公式的正确性、可行性.     

改进的泰勒公式及其数值验证

将光滑粒子法（smoothed particle hydrodynamics method, SPH）应用于金属平板爆轰驱动过程的数值模拟,得到了炸药与金属相互作用的清晰的图像和平板抛射角的变化。根据抛射角方程对泰勒公式进行了修正,得到了改进的泰勒公式。利用数值模拟得到的结果比较了平板驱动几种不同的抛射角公式,改进的泰勒公式准确反映出了抛射角下降并趋于终态的规律,其对平板抛射角的描述更为准确。     

结构位移计算的牛顿-柯特斯方法

应用牛顿-柯特斯插值公式推导出新的简化位移计算公式,并进一步分析了插值 公式的余项和误差. 通过实例计算将文中的方法与图乘法作对比, 体现出文中方法的优越性.     

基于新型解耦算法的激波诱导燃烧过程数值模拟

对一种模拟化学非平衡流动的时间和空间二阶精度新型解耦算法进行两方面改进,流动算子采用基于Runge-Kutta方法的时间格式以后, 可以推广到更多的空间差分格式,化学反应源项求解算子可以采用梯形公式、拟稳态逼近法和变系数常微分方程求解器. 对H化学非平衡流动; 解耦算法; 计算方法对一种模拟化学非平衡流动的时间和空间二阶精度新型解耦算法进行两方面改进,流动算子采用基于Runge-Kutta方法的时间格式以后,可以推广到更多的空间差分格式,化学反应源项求解算子可以采用梯形公式、拟稳态逼近法和变系数常微分方程求解器.对H_2/Air预混气体中激波诱导振荡燃烧的Lehr试验进行模拟,考察了化学动力学模型、网格尺寸和差分格式耗散大小对计算结果的影响,同时对不同的化学反应源项算子求解算法的计算效率进行了比较.     

竖向载荷作用下框架结构力学模型的简化与计算

针对结构力学与工程结构设计中力学模型和载荷作用方式的简化,分别采用一次性加载法、模拟施工三加载法和分层法,研究了竖向载荷作用下框架结构力学模型的简化与计算,分析了三种方法的计算假定和计算结果,给出了合理适用范围。一次性加载法更适用于抗连续性倒塌分析和建筑结构改造设计计算,模拟施工三加载法更适用于新建工程的设计计算,分层法作为一种简化的手算方法可作为理解结构力学原理的基本方法。     

竖向载荷作用下框架结构力学模型的简化与计算

针对结构力学与工程结构设计中力学模型和载荷作用方式的简化,分别采用一次性加载法、模拟施工三加载法和分层法,研究了竖向载荷作用下框架结构力学模型的简化与计算,分析了三种方法的计算假定和计算结果,给出了合理适用范围。一次性加载法更适用于抗连续性倒塌分析和建筑结构改造设计计算,模拟施工三加载法更适用于新建工程的设计计算,分层法作为一种简化的手算方法可作为理解结构力学原理的基本方法。     

某抽水蓄能电站上水库局部防渗渗控分析

根据实际情况对抽水蓄能电站上库区布设防渗措施,是保证工程效益的重要手段。某抽水蓄能电站上水库在正常蓄水位时各垭口山体薄弱,需布设适当的防渗措施控制库区渗流量。本文根据该工程区资料,建立三维有限元模型,通过反演得到各地层渗透系数;并分别模拟分析不采取防渗措施时,对各垭口和坝基按不同防渗标准布设防渗帷幕,对全风化层较厚的1号垭口以及靠近坝肩的8号垭口增设防渗墙时等水头线及渗流量的变化。通过对计算结果的对比和分析,选出最优渗控方案,为同类工程提供经验参考。结果表明:防渗墙和防渗帷幕相结合的防渗方式能有效地降低库区渗流量,在坝基以及各垭口处单排布设防渗标准为3Lu的防渗帷幕时,渗控效果显著;相比之下提高防渗标准和增加防渗帷幕排数时等水头线变化不大,渗流量减小量不明显;缩小防渗范围会使垭口处渗流量增大,而增加防渗范围带来的渗流量减小量并不显著。     

柔性桩沉降的随机特性

本文采用小波动方法结合剪切位移法,将土体弹性模量视为沿深度方向的一维随机场,推导出了柔性桩桩顶沉降响应方差上限的解析表达式。通过算例探讨了四种不同相关函数及相关距离对桩身沉降及桩身应力响应方差的影响。得出了指数型相关函数较其它三种的计算值明显偏小;当竖向相关距离大于桩长时其变化对桩顶沉降响应方差影响不大的结论。     

基于吸力量测确定膨胀土活动带和裂隙深度

采用M itchell公式和裂隙扩展深度方程两种吸力法确定安康地区膨胀土大气影响深度和裂隙开展深度。其一通过对安康地区两处天然边坡开挖观测井,利用张力计进行不同深度处吸力值的现场量测,根据M itchell提出公式计算大气影响深度;其二根据非饱和土抗拉强度公式,建立膨胀土裂隙扩展深度方程,利用基质吸力量测结果求其理论解。结果表明,安康地区膨胀土吸力变化曲线随深度增加变幅减小,呈“波浪式”推移。M itchell公式确定安康地区膨胀土的大气影响深度为3.35m以内,裂隙深度方程确定裂隙开展深度为3.06³.14m。利用M itchell公式计算大气影响深度与膨胀土断裂理论公式确定的裂隙开展深度结果接近。     

基于非线性梁理论的有限质点法

有限质点法是以向量式力学为基础,用有限数量的质点来模拟结构的变形行为,质点的运动由牛顿运动定律来计算。在有限质点法中,质点通过构件相连,构件约束着质点的运动,并且其内力由质点的运动变量来描述。基于向量式力学的基本思想和非线性梁理论,提出了一种新的有限质点法,该方法在共旋单元坐标系中描述梁的非线性变形。以空间梁系结构为例,推导了计算构件内力的非线性公式,并考虑了弯扭耦合变形。通过两个连续欧拉角的变换公式得到共旋坐标系的旋转矩阵。与传统的有限质点法相比,本文提出的方法避免了刚体虚转动分析。通过四个结构的数值求解,验证了本文方法在计算结构大变形响应时具有较高的精度。     

横向三维化学反应流动数值模拟

对一个三维化学反应流程序作了改进,使之适应于模拟带横向碘蒸汽注入的COIL(化学氧碘激光)喷管流动。其中,主副气流的入流边界条件的改进是基本的,重要的。这里,入流边界附近的气体流动被视为一维均熵流动,用双曲方程的特征理论,分析以流量作变量的EULER方程的特征关系,用特征方法数值求解简化的特征方程,从而确定亚声速(跨声速)流动边界点的入流密度或速度。对相关文献提供的算例的计算,佐证了程序改进的有效性。对氮气作载气的条件也作了模拟,得出了与氦气条件不同的流动特征与增益分布特征。     

Figures of and come from two basic structures in force method

在传统的结构力学力法教学中,无论是力法基本方程的建立还是方程中系数和自由项 的求解,都要求在同一基本结构上进行. 本文通过实例计算和比较,采用公式叠加原理分析 了当$M_p$图与$\overline M_1$图分别选自不同的基本结构时,力法基本方程的物 理意义以及计算过程的科学意义. 结果显示在力法计算中,基于不同的基本结构求 解超静定问题,可简化力法的计算过程. 用本文方 法开展教学,有利于学生对力法的深入理解和掌握.     

弹丸超高速撞击防护屏穿孔研究

防护屏穿孔直径在Whipple防护结构的超高速撞击实验中易于测量,是检验超高速撞击实验及数值模拟有效性的重要参数.本文分别采用超高速撞击实验、数值模拟及经验公式对铝合金Whipple防护结构的防护屏穿孔进行了研究.数值模拟结果与实验结果吻合很好,说明本文物理建模及参数的选取是合理的,同时也验证了数值模拟方法的正确性及有效性;使用经验公式进行了对比计算,结果表明Maiden C J给出的公式具有很好的普适性.最后利用数值模拟研究不同材料对超高速撞击防护屏穿孔的影响.合理的应用经验公式及数值模拟可以更加快捷、有效地开展超高速撞击实验研究.