岩质边坡开挖卸荷岩体参数特征分析∗

岩质边坡的开挖卸荷过程直接决定工程施工的安全性,边坡变形特征分析及有效数值模拟方法的选取至关重要。基于卸荷岩体力学理论与方法,开展红砂岩试件的室内常规三轴与三轴卸荷试验,分析其变形特征、卸荷量与变形模量之间的关系以及强度参数的变化规律,结合有限单元法构建考虑卸荷作用的算例模型,探究考虑边坡开挖卸荷作用所引起的应力释放后的岩体劣化分区问题,以及边坡动态开挖卸荷下的变形分析。研究结果表明：①当卸荷量达70% 和临近破坏时,其变形模量分别降低了10% 和50% 左右;②岩样卸荷力学状态下粘聚力有所降低,内摩擦角有所增高;③依据边坡初始应力场与开挖后应力场的对比分析从而确定强、弱卸荷影响区,算例模型表明考虑卸荷作用后水平位移净增量计算结果为不考虑卸荷作用计算结果的4 倍左右,且其分步开挖支护效果显著,计算结果更加符合工程实际。研究成果可对边坡岩体开挖卸荷数值计算提供一定的指导意义。     

门框墙内力计算模型的比较分析

依照《人民防空地下室设计规范》对门框墙构件设计计算时,其内力采用悬臂梁结构计算模型,但是门框墙结构从结构受力特性上分析更接近于四边约束的板式结构。在相同受力条件下,分别按基于规范的悬臂梁解析模型、基于板结构的门框墙结构模型和悬臂板结构模型,计算了固定端的内力。采用有限单元方法,对门框墙结构模型和悬臂板结构模型进行了数值计算。计算结果表明,基于规范的悬臂梁模型解析计算结果与门框墙结构模型数值计算结果(实际受力)相比,计算值偏大,大约增大10%。     

基于ABAQUS的强度折减有限元法边坡稳定性分析

将强度折减有限元法与ABAQU S软件相结合,充分利用ABAQU S软件强大的后处理功能,动态显示广义塑性应变和塑性区的开展情况,以此对边坡稳定性进行判定。在ABAQU S软件的模拟计算中,通过不断调整强度折减系数F的大小,改变土体的强度指标c、值,得到不同折减系数下边坡中广义塑性应变的发展情况;当塑性区趋于贯通,且广义塑性应变和位移发生突变时,则边坡处于破坏的临界状态,此时的折减系数就定义为边坡的最小稳定安全系数。通过天然直立边坡及开挖边坡的实例分析,表明该法可以较准确形象地预测边坡潜在滑裂面的位置及评价边坡的稳定性,在复杂条件下的基坑边坡稳定性分析中是简便实用的。     

地铁洪涝灾害人员疏散数值模拟及疏散优化研究

为了探究不同水深情况下的洪涝灾害对人员疏散时间的影响,利用Pathfinder软件对哈尔滨市河山街地铁站进行建模,通过改变速度影响因子控制最底层人员在不同水深时行走速度,对各类情况进行仿真模拟;针对地铁车站出口疏散能力不均衡现象,通过不断改变人员的出口选择进行优化迭代,得到人员疏散优化模型。结果表明：水深在0.4m以内包括0.4m时,人员疏散时间均小于6 min;水深在0.4m以上时,人员疏散时间均大于6 min。通过对比优化前后疏散时间,得到疏散优化效率为16.9%,各出口疏散时间标准差优化效率为85.06%。当水深超过0.4m时,即不能在规定的地铁安全疏散时间内完成疏散,优化迭代能够有效缓解地铁车站疏散拥堵问题,为城市地铁洪涝灾害疏散及疏散优化提供了参考。     

危险性气体泄漏扩散数学模拟研究

总结归纳了描述气态危险物质泄漏扩散过程的多种现有模型及其特点.根据在其基础上开发的相关模拟软件的运行模式不同分为扩散模式模拟和数值计算模拟两类,并对具体流程作了详细阐述.提出了目前该领域仍存在的问题及今后的发展趋势.     

基于CFD的污泥脱水机房恶臭扩散分布规律研究

污泥脱水机房是污水处理厂恶臭污染最严重的处理单元之一,其恶臭污染危害工作人员和周边居民身体健康。为研究脱水机房恶臭扩散分布规律,运用计算流体动力学（computational fluid dynamics, CFD）理论并采用其商用软件FLUENT对脱水机房主要恶臭污染物之一的硫化氢扩散分布进行数值模拟。案例研究了3种典型情景下的硫化氢扩散分布。结果表明,不同通风条件对脱水机房硫化氢扩散分布影响较大。在进行脱水机房设计时,应将脱水机布置于夏季最多风向的下方向,并靠近排风口,使恶臭污染物在最短的路径上排除出去,还应考虑机房其他布置,使工作人员经常接触和经过的地方位于低浓度区。     

基于大涡模拟的旋风分离器内流场数值模拟研究

为了研究旋风分离器内流场的运动状况,借助Fluent软件,采用大涡模拟,基于曲线坐标系的SIMPLEC算法,对切向入口的Stairmand旋风分离器内流场进行了三维数值模拟研究。数值结果表明,大涡模拟适合于三维强旋流的流场模拟,分离器内部的流动空间可分为内、外2个流动区域,在不同的流动区域中,气体压力、速度场的分布有较大的差异。而且压力分布与速度分布不是绝对的轴对称分布。数值模拟结果对其设计优化研究有一定的应用价值。     

甬江流域河网水利计算模型研究及应用

针对平原感潮河网的水文和水力学特性,结合甬江流域实际,建立了平原河网水利计算混合模型,采用Preissmann四点隐式格式,合理选定权重系数,并运用河网最优节点编码法的3级解法进行求解;利用2000年桑美台风暴雨洪水对模型进行验证计算,结果表明模型是可靠适用的.考虑不同重现期暴雨和潮位的组合情况,采用研究建立的河网水利计算模型对规划防洪工程全面实施后甬江流域河网节点水位进行了合理计算.     

某装药弹振动特性的安全分析

为分析某装药弹的振动特性,并为该弹提供必要的力学数据,建立某装药弹模态方程。采用ANSYS软件对该弹振动特性进行了数值模拟,利用Block Lanczos法求解,得到前10阶振动固有频率和振型。分析结果表明:低阶频率主要以摆动和转动为主,高阶频率主要以弯曲扭动为主,低阶频率对该弹的影响比较小,高阶频率对该弹的影响比较大,尤其是7～10阶频率,该弹的主振频率为1053.8 Hz,为该弹的优化设计提供科学依据,在加工、储存、运输和使用条件下应低于该频率;为验证该方法可信度,采用某小型装药弹进行了实验验证,实验结果和仿真结果偏差小于1%;同时证明该有限元数值分析的方法是经济可靠的。     

一种新的结构可靠度通用计算方法

根据可靠度指标β的几何定义,运用具有全局优化能力的改进遗传算法,提出一种新的结构可靠度通用计算方法。针对可靠度几何优化模型搜索区域大而可行区域小的特点,在可靠区域和失效区域分别产生初始种群,在两种群之间通过不断迭代的二分法,使二分点不断接近极限状态曲面(线),从而产生可行解。对可行解进行选择、交叉、变异,最后求出全局最优解。该方法不需要使用结构功能函数的偏导数,对于功能函数不能明确表达的可靠度问题尤为适用;对于功能函数可以明确表达但求导复杂的问题,可省去求导过程;可任意设定初始值,且不受结构功能函数凹凸性的限制;通过算例验证,所提方法具有较高的精度和效率。