对称表面动载下有限块体的破裂过程

实验表明,受对称布置的表面爆炸载荷的脆性块体,会在通过载荷作用点连线的某一平面上破裂。为解释这一现象并进一步探讨利用类似方法破碎岩块的可能性,本文介绍了应用弹性动力学理论建立的计算模型以及所进行的动光弹和混凝土块模型试验。研究结果表明:在所述载荷条件下,应力波特别是自由界面反射的拉伸波对块体的破碎起重要作用;由于多向拉应力集中,在块体加载端面梭边中部最易产生径向裂隙,此后在侧面反射波的作用下裂隙延伸,与中部可能存在的裂纹贯通,从而将块体破开;对称加载使应力波在块体内多次叠加有利于块体充分破碎。     

岩质边坡关键块体的搜索方法及工程应用

工程边坡开挖所揭露的某些结构面组合块体在破坏原有静力平衡状态后,进行应力重新分配,进而块体会发生失稳、滑动等变形,甚至影响到整个边坡发生破坏,因此,结构面组合块体的稳定性是决定岩质边坡稳定的重要因素。本文通过对某工程开挖边坡地形和结构面三维实体模型的建立,实现了边坡结构面与开挖地形实体模型在AutoCAD平台上的可视化操作,剖切不同位置的二维图形预测分析了边坡开挖后可能存在的结构面组合块体,采用块体计算程序(Swegde)验证关键块体并进行稳定性评价。结果表明：三维实体模型及剖切技术与块体计算方法的结合,易于搜索关键块体。事实证明,该方法操作简便,计算结果准确,搜索方法具备可行性。     

某电站大型地下洞室群主变洞确定性块体稳定性评价

以黄河上游某大型电站地下洞室群主变洞为例,通过在AutoCAD软件中建立洞室与结构面的三维实体模型,借助自编程序切割,展示这些结构面在主变洞边墙及拱顶的出露情况,在此基础上检索出组合块体21个,最后对这21个块体进行了确定性块体稳定性评价,给出其在主变洞上下游边墙及拱顶的块体组合情况、滑动方式、出露桩号和高度、出露面积、分布深度、体积、稳定性系数等。     

节理岩体中地下洞室超挖预测

本文着重于岩体中洞室超挖-不稳定楔形体的预测。首先,论述洞室超挖的基本概念、主要原因及评价方法;其次分析和比较目前现有的针对洞室超挖的计算软件及其特征;然后介绍本文作者的计算软件;最后,简单介绍一个计算实例,即从野外地质调查着手,应用数理统计理论评价构成不稳定楔形体的主要地质参数及其模型,推导岩体中洞室超挖预测的一般公式;最后评价构成不稳定楔形体主要地质参数中的主要因素及次要因素,为节理岩体洞室防止超挖及其处理提供依据。     

关键块体概率分析在复杂构造条件下大型地下工程开挖中的应用

锦屏一级水电站泄洪洞位于雅砻江右岸埋深大于100m的大理岩中,构造条件复杂,确定隧洞开挖面是否可能产生关键块体对工程安全具有重要意义。本文在对泄洪洞中导洞地质调查和研究基础上,将随机概率模型引入关键块体理论,分析关键块体的生成概率、体积大小与安全系数,得出关键块体形成概率服从负指数分布,主要取决于J②、J④组裂隙迹长的分布情况; 关键块体的体积与主要结构面迹长成正比,最终收敛于结构面对关键块体完全切割时的关键块体体积; 关键块体的安全系数随主要结构面迹长的增加而降低,但是同样收敛于结构面对关键块体的完全切割情况。为设计有效的加固方案提供了依据,具有积极的工程应用价值。     

基于块系构造的大规模地下爆炸不可逆位移计算方法

岩体是复杂的等级构造地质体，本文中假设岩体构造符合Sadovsky院士块系构造等级学说，即岩体中存在稳定的不变量λ和μ_△，从而采用简化的分析模型研究构成岩体的岩块在爆炸地冲击扰动作用下的平动和转动，指出Kocharyan激活块体尺度计算式中忽略的条件，重新推导给出了大规模地下爆炸诱发远区局部不可逆位移计算公式。     

某水电站地下洞室随机块体稳定性评价及系统锚固设计

地下洞室中的随机块体是指由岩体中的随机节理或者基体裂隙构成的不确定性块体 ,在已建的地下厂房中 ,这类块体大量存在 ,这类块体的稳定性会对洞室的施工安全造成较大的影响。在设计中这类块体常常是通过系统锚杆进行加固 ,但由于块体位置随机性和几何特征的不确定性 ,使得系统锚杆的长度和间距很难确定。本文以某水电站的地下洞室为研究对象 ,在深入了解地质条件、岩体结构特点的基础上 ,找出可能构成随机节理的分布规律 ,再分析节理与节理、节理和Ⅰ、Ⅱ类确定性结构面可能的组合 ,得到可能的随机块体 ,然后采用块体理论评价其稳定性 ,得到随机块体的几何特征和稳定状况 ,总结出最优的锚杆长度 ,为地下洞室的系统锚杆长度的确定提供了理论依据     

修正SPH方法在自由表面模拟中的应用

对传统光滑粒子动力学(SPH)方法进行修正,提出了一种密度初始化方法,同时采用一种新的固壁边界处理方法,模拟溃坝问题。通过液滴旋转和无透空块体溃坝问题的模拟验证了修正SPH方法的有效性和在自由表面模拟中的准确性,分析了密度初始化对流动的影响;数值结果表明,修正SPH方法提高了数值计算的精度和稳定性。最后应用修正SPH方法模拟了有透空块体和挡板紧挨水柱的溃坝现象,比较了有无透空块体两种情况下右端直墙上压力变化情况,结果表明,透空块体可使右端直墙上的压力减小,有无挡板、挡板位置和水柱长高比对溃坝现象有重要影响。     

岩石块体滑动的界面摩擦阻抗时效研究

基于岩石块体摩擦滑动试验反映的特征规律 ,本文分析了岩块随时间滑动的界面阻抗机理 ,并建立粘滑位移弱化时反映滑动界面阻抗时间效应的模型公式阻抗松弛模型。     

腐蚀管道的可靠度分析方法研究

对腐蚀管道的模糊可靠度计算方法进行了深入研究，提出了确定性可靠度和模糊可靠度两个基本概念；提出了基于断裂失效判据、基于FAD失效评估图和基于剩余强度3种方法计算模糊可靠度的方法；提出了3种新的方法计算确定性可靠度，即改进的JC法、GA—JC法和改进的Monte-Carlo法．以胜利油田某试验区已加入缓蚀剂的注水管道为例，采用本文建立的计算模糊可靠度的3种计算方法和确定性可靠度的3种方法，分别计算注水管道可靠度随着时间的变化趋势．在模糊可靠度的3种计算方法中，基于剩余强度失效方法比较适中，是计算模糊可靠度较好的方法；在确定性可靠度的3种计算方法中，改进的Monte-Carlo法较好．     

气缸垫对机体受力和缸套变形影响的实验研究

某四缸柴油机在试制中出现机体裂纹现象，为保证内燃机正常工作，机体裂纹问题急待处理．应用力学理论对此进行分析，得出机体裂纹是由机体受力不均匀引起的结论．同时采用实验应力分析方法，对两种四缸柴油机机体进行了对比实验研究，在实验中发现了缸垫对机体受力和缸套变形的影响，从而提出了一种有效的改进方法，使机体的应力有明显下降，并不再出现裂纹，也未出现漏油、漏气和活塞拉缸等不良现象，大大提高了产品可靠性．     

SOME PROBLEMS IN THE TEACHING OF STRUCTURAL MECHANICS1)

结合结构力学的教学实践,给出了几何构造分析概念在求解静定结构内力、用机动法作梁的影响线、应用虚功原理求静定结构反力等方面的应用;分析了自由度、计算自由度、结构动力计算自由度、稳定性问题的自由度之间的区别与联系;汇总了力法、位移法等方法的特点及适用问题;介绍了部分结构力学内容应用多媒体、实验、数值仿真相结合的教学方法。将结构力学内容的内在联系、容易混淆的概念、各种方法的特点理清楚,从而提高教学效果。     

三维分区算法在复杂多连域湍流问题中的应用

提出并实现了一种适合于任意曲线坐标系下非交错网格系统的流体力学数值模拟的三维分区算法 ,通过三维立方块绕流问题对其进行了考证和优化工作 ,证明有良好、稳定的工作性能。在此基础上 ,将该算法有效地应用到了具有典型多连域特征的涉及内外流耦合作用的串列双空气冷却塔定常绕流流动问题 ,揭示了横向风对其运行性能产生不利影响的主要原因     

一种测量TBM滚刀受力的实验方法研究

为探索测量TBM掘进机滚刀受力特性的方法,本文提出了一种能够测试滚刀三向受力的方案。选择滚刀装配体上的垫块作为弹性体,以粘贴应变片的方式实现测量。利用数值计算方法找出垫块底端面和侧端面对所测力敏感而对作用力位置变化不敏感的区域作为贴片位置,分析了锁紧楔块对测试结果的影响。对滚刀装配体在不同工况下的受力情况进行了数值分析和实验测试。结果显示,若根据数值计算选定的位置贴片,垫块底端面和侧端面桥路应变总值的实验和数值结果相对误差介于1.06%和5.62%之间。滚刀强烈振动或更换刀具后可能使中心轴与垫块之间受力位置发生变化,结果确定其影响不超过2.75%。该方案不仅可以测出三个力的信号,还可用于分析滚刀振动状态,特别是滚刀发生偏磨后,刀刃与岩石之间强烈摩擦,振动状态与未偏磨时必然不同,因此还可通过分析由该方法测得的动态信号来识别偏磨。     

Magnetoelastic buckling of a rectangular block in plane strain

Of interest here is the stability of a rectangular block subjected to a uniform magnetic field perpendicular to its longitudinal axis. The two ends of the block are frictionless and kept parallel to each other. This boundary value problem is motivated by the classical problem of magnetoelastic buckling in which a cantilever beam subjected to a transverse magnetic field buckles when the applied field reaches a critical value.This work presents a finite strain continuum mechanics formulation of the stability problem of a homogeneous, compressible, magnetoelastic rectangular block in plane strain subjected to a uniform transverse magnetic field. The applied variational approach employs an unconstrained energy minimization recently proposed by the authors.The analytical solution for the critical buckling fields for both the antisymmetric and symmetric modes are obtained for three different constitutive laws. The corresponding result for thin beams is extracted asymptotically for a special material and the solution is compared to previously published results. The critical magnetic field is shown to increase monotonically with the block's aspect ratio for each material and mode type. Antisymmetric modes are always the critical buckling modes for stress saturated and neo-Hookean materials, except for a narrow range of moderate aspect ratios (about 0.25) where symmetric modes become critical. For strain-saturated solids no buckling is possible above a maximum aspect ratio.     

硬球加强模型在CFD-DEM耦合计算中的验证与分析

针对CFD-DEM耦合计算中,颗粒计算时间步的选取影响颗粒碰撞计算精度和效率的问题。本文引入插值算法,将动量定理求解颗粒碰撞前后速度进行加权平均;根据弹性理论计算得到颗粒碰撞力,进行动力学方程求解;通过速度收敛准则修正初值速度并自动调整迭代求解次数,提出一种计算精度不受计算时间步长影响,无需对碰撞过程进行精细描述的高效率和高精度的加强硬球模型。对两个颗粒匀和变速碰撞算例进行数值模拟,碰撞后速度、碰撞力和碰撞时间与理论计算误差小于4%,与采用软球碰撞模型的DEM方法相比,颗粒碰撞计算精度不受计算时间步长影响,计算效率提高36.3%和36.8%。对单个颗粒在静水中沉降进行数值模拟,计算步长取10 s～5 s,颗粒与壁面即可得到精确解,计算效率提高33.5%。通过压力损失实验验证了该模型能够准确计算颗粒体积分数小于12%条件下两相流的压力损失。     

基于EGM2008重力场球谐模型的水平重力扰动计算方法

垂线偏差数据对于提高惯性导航精度具有重要意义,阐述了使用重力场球谐模型计算水平重力扰动的方法,使用EGM2008重力场球谐模型计算水平重力扰动,并将其与美国国家地理空间情报局提供的全球2.5′×2.5′垂线偏差网格数据进行对比,验证了所述水平重力扰动计算方法的正确性。将水平重力扰动计算结果用于航空、车载惯性导航数据离线处理,结果表明EGM2008模型计算的水平重力扰动可用于补偿惯性导航;将水平重力扰动计算结果用于长航时船载惯性导航数据离线处理,结果表明惯性导航精度最大提升1.5 n mile,平均提升0.8 n mile。     

Roe linearization for the Euler equations augmented by the convective terms from the k–ω turbulence model

This paper describes the method of calculation of the eigenvalues, eigenvectors of the Jacobian matrix of the Euler equations augmented by the convective part of k–ω turbulence model. The equations are 3D and values are expressed in terms of cell normals of a finite volume. The expressions for wave strengths are also found, which are also necessary to calculate the inter‐cell fluxes for Roe's scheme. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

Are semi-numerical methods an effective tool for locating periodic orbits in 3D potentials?

A semi-numerical method is used in order to locate the position and calculate the period of periodic orbits in a 3D composite bisymmetrical potential, in a number of resonant cases. The potential consists of a 3D harmonic oscillator and a Plummer sphere. The outcomes are compared with results found using the numerical integration of the equations of motion and the agreement is very good. This agreement strongly suggests, that semi-numerical methods can be used in order to obtain fast and reliable results regarding the position and period of the periodic orbits in 3D composite potentials with a harmonic oscillator part and different kinds of perturbations. Comparison with other methods of obtaining 3D periodic orbits is discussed.