核工程钢板混凝土墙防撞击贯穿实用计算方法

针对带对拉钢筋的双钢板混凝土墙，研究了双钢板混凝土墙防贯穿计算方法，建立了基于能量法的防贯穿计算公式。在已知弹体和钢板混凝土墙体材料与几何相关参数时，利用防贯穿实用计算公式可对带对拉钢筋的核工程双钢板混凝土墙体贯穿速度以及弹体剩余速度进行计算，避免了复杂的结构抗撞击反应动力时程数值分析。为验证公式的可靠性，将公式计算结果与已有刚性弹体撞击双钢板混凝土墙实验结果及其动力有限元计算结果进行对比，结果表明:防贯穿实用计算公式可以正确判断双钢板混凝土墙的贯穿状态，实用计算公式给出的弹体剩余速度与实验结果符合良好。为进一步验证公式的适用范围，将公式计算结果与共10个工况的飞机发动机撞击双钢板混凝土墙的有限元计算结果进行了对比分析，结果表明:除1个工况计算结果偏差略超10%外，其余工况的偏差均在10%以内，说明该计算方法合理可行。     

土–结构动力相互作用分析中基于人工边界子结构的地震波动输入方法

数值模拟是解决土–结构动力相互作用问题的重要手段,而合理地实现地震波动输入直接影响地震作用下土–结构动力相互作用问题数值模拟的精度.波动法是目前常用的地震动输入方法之一,该方法将输入地震动转化为人工边界上的等效载荷,相较于其他地震动输入方法,波动法模拟精度高,但实施上相对复杂.从有限元模型入手,推导了采用波动法确定等效输入地震载荷的另一种形式,以此为基础,提出了一种在人工边界上实现地震动输入的新方法.新方法通过对土–结构有限元模型中由包含人工边界节点的单元组成的子结构施加自由场位移时程并进行动力分析,直接获得可实现地震波动有效输入的等效载荷,然后将等效输入地震载荷施加在土–结构模型的人工边界节点上,从而完成土–结构动力相互作用问题分析中地震动输入和地震反应计算.与原有波动法相比,新方法避免了需分别计算人工边界上自由场应力和由引入人工边界条件带来的附加力,以及需要根据不同人工边界面确定载荷的作用方向等较为复杂的处理过程,具有等效地震载荷计算简便、地震动输入过程更易于实施的特点.采用竖直入射和斜入射地震波动作用下的弹性半空间和成层半空间地震反应算例验证了新方法的有效性.     

土-结构动力相互作用分析中基于人工边界子结构的地震波动输入方法

数值模拟是解决土-结构动力相互作用问题的重要手段,而合理地实现地震波动输入直接影响地震作用下土-结构动力相互作用问题数值模拟的精度。波动法是目前常用的地震动输入方法之一,该方法将输入地震动转化为人工边界上的等效荷载,相较于其他地震动输入方法,波动法模拟精度高,但实施上相对复杂。从有限元模型入手,推导了采用波动法确定等效输入地震荷载的另一种形式,以此为基础,提出了一种在人工边界上实现地震动输入的新方法。新方法通过对土-结构有限元模型中由包含人工边界节点的单元组成的子结构施加自由场位移时程并进行动力分析,直接获得可实现地震波动有效输入的等效荷载,然后将等效输入地震荷载施加在土-结构模型的人工边界节点上,从而完成土-结构动力相互作用问题分析中地震动输入和地震反应计算。与原有波动法相比,新方法避免了需分别计算人工边界上自由场应力和由引入人工边界条件带来的附加力,以及需要根据不同人工边界面确定荷载的作用方向等较为复杂的处理过程,具有等效地震荷载计算简便、地震动输入过程更易于实施的特点。采用竖直入射和斜入射地震波动作用下的弹性半空间和成层半空间地震反应算例验证了新方法的有效性。      

采用黏弹性人工边界时显式算法稳定性条件

黏弹性人工边界是处理无限域波动问题常用的数值模拟方法。采用显式时域逐步积分算法进行计算时,受黏弹性人工边界的阻尼、刚度等影响,人工边界区的稳定性比内部计算域的更严格,尚无明确、实用的稳定性判别准则,这限制了黏弹性人工边界在显式动力分析中的应用。针对二维黏弹性人工边界,利用基于局部子系统的稳定性分析方法和基于传递矩阵谱半径的稳定性判别准则,给出了可代表整体模型局部特征的不同边界子系统的稳定性条件解析解。通过对比分析不同计算区域的稳定性条件及其影响因素,证明了整体模型的稳定性由角点子系统控制。在此基础上,获得了含黏弹性人工边界的整体模型在显示动力计算中的统一稳定性判别准则和简化实用计算方法。在实际应用中,令积分时间步长满足稳定性条件,即可顺利完成整体模型的动力计算。以上研究可为将黏弹性人工边界应用于显式动力计算时积分时间步长的合理选取提供参考。     

中兆沟泥石流特征及危害性分析

中兆沟为一泥石流频发地区,曾于1989年和2008年雨季发生较大规模的泥石流,其中1989年泥石流灾情较为严重.本研究在现场踏勘的基础之上,在分析中兆沟泥石流流域分区特征的基础上分别从地形、水源、物源3方面着手,计算泥石流的流体重度、流量、流速、整体冲压力.计算结果显示,中兆沟泥石流为易发性暴雨沟谷泥石流,存在较大危害性.     

液态金属弹簧:金属液滴的接触性震荡融合与弹射现象(英文)

室温液态金属因低黏、超高表面张力(约为水的10倍)及高密度等属性,蕴藏着新奇的物理景象.本文发现了一种金属液滴的相互作用机制:震荡性融合与接触弹射现象.实验借助注射泵生成金属液滴,并采用高速摄像仪记录液滴间的接触融合过程.基于图像处理的量化结果表明,金属液滴由于具有较小Oh数,表面张力在双液滴的接触性震荡融合过程中起主导作用;金属液滴表面的毛细波传播速度随其半径增大而减小;造成金属液滴出现接触弹射现象的动力学机制部分来源于表面张力波和双电层效应.这一基础认识丰富了液滴流体动力学的范畴,同时也为金属液滴的生成、操控乃至流体特性的刻画提供了理论依据.     

爆炸荷载多尺度分析方法在仿真计算中的应用

基于爆源子结构的爆炸荷载多尺度分析方法为复杂工况和大范围场地的爆炸数值计算提供了高效解决途径.该方法虽然理论清晰，计算效率高，但涉及大量空间节点数据的比对和读写，直接在仿真计算中应用可能会存在操作困难等问题.本文简要介绍了该方法的基本理论，研究了该方法在仿真计算中的应用技术，对单爆源和多爆源2种算例进行了对比分析.研究结果表明，爆炸荷载多尺度分析方法可较好地应用于大当量爆炸荷载作用下的大范围工程场地动力响应计算，计算效率显著优于炸药-介质-目标整体计算模型.计算得到的标准化爆炸荷载可快速加载至介质任意位置，避免重复建模和流固耦合计算，大幅提高计算效率.基于Python的自编程序可快速准确比对和读写空间节点坐标和数据信息，极大提高前处理效率.