长春市道路冻胀耦合模型研究

在季节性冻土地区,道路随季节交替发生冻融循环变化.本文讨论了土质、温度、含水量、荷载对冻胀的影响,将水、热、力进行综合分析,建立了长春市道路的冻胀耦合模型,研究了冬季冻结过程的温度、湿度及应变的变化规律:(1)路基土体内的水分向冻结锋面的迁移,使冻结区含水量增加,在冻结稳定后,在冻结锋面附近形成一个含水量峰值约60%;(2)路基内的温度由开始的不均衡状态逐渐向线性分布发展;(3)因冻胀其体积应变随着冻结深度的增加而减小,在冻结锋面上体积应变也达到了极值.     

寒区碾压土多周期冻融循环热水力耦合分析

针对冻融循环条件下工程土体内部发生冰水相变、水分迁移以及温度场变化,进而导致土体变形的问题,提出了冻胀及融沉理论,并建立了基于温度场、水分场以及应力场的耦合方程.通过时域差分法建立三场耦合模型对选定碾压土路基工程实例进行计算.结果表明,计算模型能够准确计算土体温度、水分以及变形情况,并对土体变化进行预测.该模型适用于寒区工程建设中土体多场耦合状态分析,为冻融循环诱发的工程安全问题提供了参考.     

长春地区季冻土微观结构特征的定量评价

利用计算机图像处理系统对长春地区季冻土的SEM图像进行分析,结合分形理论,对土的微观结构、结构单元体的大小、形状、分布以及定向性进行定量评价,以分析土结构对水分迁移机理的影响。通过研究表明:长春地区季冻土颗粒直径主要在2-10μm,粉粘粒成分含量比较多,具有团聚状结构,定向性单一,大小胶结体同时存在,孔隙多为毛细孔隙,比较密集,规则,畅通,直径主要为<2μm,有利于水分储存和形成迁移通道;颗粒分布分维值多在1.1-1.2之间,孔隙定向分维值为0.79-0.95。降低颗粒分布分维数,增加孔隙定向分维数,能有效防止水分迁移和冻胀作用。     

道面结构不均匀冻胀模型试验及数值模拟

为更好地揭示道面结构内部温度场、水分场和冻胀量的基本规律,为防治道面结构不均匀冻胀病害提供有效的理论依据,自主设计了道面结构不均匀冻胀模型试验箱,开展了外部水分入渗道肩和道面结构不均匀冻胀模型试验,基于ABAQUS的二次开发实现了道面结构内部水热力三场耦合数值模拟,并将数值模拟结果与模型试验结果进行了对比分析.结果表明:模型试验直观地模拟了跑道与道肩冻胀错台现象,并阐明了错台的原因是跑道与道肩的不均匀冻胀;客观地揭示了道面结构内部温度场、水分场及冻胀量的发展规律;水分通过道肩渗入道面结构引发水分场的重分布;道面结构不均匀冻胀是水热耦合作用的产物,温度梯度和降温速率影响着冻结过程中水分的迁移和积聚,水分场的重分布反过来也影响着温度的传递.数值模拟结果与模型试验结果吻合良好,且符合实际,数值模型的正确性和适用性得到了验证.结合模型试验的客观性优势和数值模拟的全面性优势有助于深入研究更多寒区构筑物地基的不均匀冻胀病害问题.     

长春地区季冻土微观结构特征的定量评价

利用计算机图像处理系统对长春地区季冻土的SEM图像进行分析，结合分形理论，对土的微观结构、结构单元体的大小、形状、分布以及定向性进行定量评价，以分析土结构对水分迁移机理的影响。通过研究表明：长春地区季冻土颗粒直径主要在2-10／μm，粉粘粒成分含量比较多，具有团聚状结构，定向性单一，大小胶结体同时存在，孔隙多为毛细孔隙，比较密集，规则，畅通，直径主要为〈2μm，有利于水分储存和形成迁移通道；颗粒分布分维值多在1．1-1．2之间，孔隙定向分维值为0．79-0．95。降低颗粒分布分维数，增加孔隙定向分维数，能有效防止水分迁移和冻胀作用。     

道面结构不均匀冻胀水热耦合模型试验及现场验证

为更加全面客观地认识机场道面结构的温度场、水分场及其耦合作用的基本规律,为季冻区机场道面结构不均匀冻害的防治提供理论依据和措施建议,设计道面结构不均匀冻胀水热耦合模型试验箱,开展外部水分渗入道肩试验和道面结构不均匀冻胀水热耦合模型试验,并利用现场冻胀量监测结果验证了模型的可靠性和适用性.结果表明:模型试验直观地模拟了跑道与道肩冻胀错台现象,阐明了其产生的原因和机理;揭示了机场道面结构温度场、水分场及其耦合作用的基本规律;外部水分入渗对机场道面结构水分场重分布有较大影响;机场道面结构的不均匀冻害是其内部水热耦合作用的产物,降温速率和温度梯度影响冻结时的水分积聚和迁移,反过来水分的重分布也影响温度的传递.采用室内缩尺物理模型试验和现场监测相结合的研究思路和实施方法不仅为季冻区建筑物不均匀冻胀问题的防治提供了理论基础,也丰富了人们探索水热耦合规律的方法,具有一定的参考价值.     

分层真空预压软土地基一维大变形固结模型及试验研究

基于以有效应力为控制变量的一维大变形固结方程，考虑固结过程中孔隙比及渗透系数随时间的变化，建立了分层真空预压多层软土地基的一维大变形固结分析模型，并利用差分法进行了数值求解.分析表明，分层真空预压软土地基能够大幅提高软土地基的固结速率，软土的初始孔隙比及初始渗透系数对分层真空预压软土地基的固结速率有较大的影响.与模型试验结果的对比表明，该模型较合理地反映了分层真空预压下土体的变形和固结性状.     

气候变暖下黄河源区冻土变化的数值模拟

近40年来,黄河源区地温长期处于增温状态,多年冻土出现表层融化。冻土退化后,土壤含水率减少,导致寒区径流的变化。所以研究冻土为寒区水资源估算提供了重要的依据。利用土壤水分迁移方程和热传导方程,采用中心差分格式并在一定假设前提下建立起冻土水热耦合迁移数学模型。对黄河源区站点的冻融深度进行模拟,结果表明：计算值和近2 a冻土的上、下限实测值吻合较好。由此表明采用的数学模型和数值方法是合理、可信的,在此基础上讨论了土壤冻融过程的一般规律。     

重塑粘质黄土冻胀敏感性试验分析

以沈哈高速铁路沿线具有代表性的粘质黄土为研究对象,在室内冻胀试验条件下,研究了非饱和含水量、冷端温度、冻结速率、补水条件以及冻融循环对土体冻胀特性的影响。试验表明,在封闭系统下,非饱和土体冻胀系数随含水量增大而增大,且最终趋于一个稳定数值;封闭系统下,随着冷端温度的降低,含水量较大土样的冻胀系数逐渐减小,含水量较小土样的冻胀系数逐渐增大;开放系统下,土样冻胀系数随冻结速率的减小逐渐增大,且增幅越来越大;外界补水条件下,土体冻胀量增加显著,但随含水量的增大,其影响逐渐减弱;干密度较小土样的冻胀总变形随冻融循环次数的增加呈指数递减的趋势,干密度较大土样则呈指数增加的趋势。     

寒区土壤源热泵换热埋管的水热力耦合分析

为解决寒区土壤源热泵地下埋管冻胀安全性问题,根据传热学、渗流和冻土力学理论建立寒区土壤源热泵水热力耦合的数学力学模型及其控制方程。利用FEPG有限元自动生成软件,对大庆油田某土壤源热泵地下埋管所在土体内温度场分布、冻胀位移及应力作用进行仿真计算,并对不同深度、不同回填区土壤导热系数、不同管脚间距情况进行了对比分析。结果表明,土壤源热泵运行初期,土壤未冻结,埋管的位移量很小。土壤温度达到相变温度后,土体冻结体积增大,埋管发生挤压变形。当土壤温度超过冻结相变区（-0.75℃,-0.30℃）时,埋管不会发生连续不断的变形。     

液压矫直机液压伺服系统动态特性分析比较

根据矫直机矫直原理和矫直工艺要求设计了全液压矫直机液压伺服系统,在此基础上采用非对称伺服阀加位移传感器控制非对称液压缸位移的方法达到了矫直钢板的目的。通过求解出非对称阀控制非对称液压缸的系统传递函数和非对称阀控制恒背压液压缸系统的传递函数,用Hyvos软件仿真分析液压缸两种位置控制效果。通过仿真可以发现:非对称阀控制非对称缸的控制效果明显优于非对称阀控制背压缸。同时通过现场生产样机的液压缸位置控制精度和钢板平直度证实该液压系统的设计是先进的。研究结果对非对称阀控制非对称缸的设计、仿真及控制具有指导意义。     

液压滚切剪液压系统的换向冲击分析

液压滚切剪的剪切机构,建立了液压缸的力平衡方程。通过求解液压缸换向前后的两腔压力,比较对称阀控制非对称缸和非对称阀控制非对称缸两种形式的压力冲击。通过仿真软件模拟两种形式的液压缸换向冲击,可以看出非对称阀控制非对称缸的换向压力冲击较小,符合理论计算的结果。依据仿真结果设计合理的液压系统,有利于设备的安全运行。通过采集现场样机液压缸的两腔压力,证实了采用非对称阀控制非对称缸的方法能够有效地解决液压缸的换向冲击问题。     

基于二次调节技术的小型装载机全液压驱动系统

介绍了全液压驱动系统的工作原理,构建了小型装载机行走和工作的全液压驱动系统,其特色在于一种新的二次调节元件液压变压器以及液压蓄能器的应用。建立了液压变压器压力比的数学模型和液压蓄能器的教学模型,并通过仿真分析了液压蓄能器特性参数与液压变压器配流盘控制角之间的关系。分析得出了所提出的全液压系统相对传统行走驱动系统的优势。     

液压切割机进给速度控制的电液比例液压系统设计

针对液压切割机在进行管道、钢板等切割作业时进给运动的特点,设计了进给速度液压控制系统,阐述了其工作原理.依据流体传动控制原理建立了进给马达电液比例闭环控制系统的数学模型,推导了系统传递函数,并进行了响应仿真分析.为了克服系统响应速度慢、跟踪性能差的缺点,引入了PID校正环节,确定了PID参数,提高了响应速度、改善了系统稳定、稳态误差及跟踪性等性能,得到了比较满意的控制效果.工程实践表明,此电液比例液压系统能够满足工程的实际需要.     

并联式液压混合动力系统中蓄能器各主要参数对系统性能的影响

通过对系统中各主要元件进行数学建模、在AMESim软件中搭建了相应的仿真模型,得到一系列不同条件下的仿真曲线,用以研究蓄能器各主要参数对系统性能的影响。为了验证仿真结果的正确性,在一辆基于实车改造的实验台架上,针对上述仿真结果做了相应的实验。对比仿真与实验可以看到:实验结果与仿真结论基本吻合。结果表明:蓄能器的预充气压力和容积大小对系统节能效果影响最明显。制动能量回收率、再利用率与速度成反比关系;预充气压力会对车辆制动距离产生较大影响;而蓄能器容积达到一定数值后,其能量回收率与再利用率的变化不再随容积的增大而发生明显提高。     

基于AMESim的液压混合动力系统节能特性

介绍了液压混合动力车辆制动能量回收、释放的原理,对其制动过程进行了分析,根据车辆动力学模型,建立了液压混合动力车辆AMESim模型,结合实际情况对车辆和相关液压参数进行设置,对制动能量回收、释放过程进行仿真,并在实验台上进行了相应的典型工况试验。仿真结果表明,车辆克服滚动摩擦和机械摩擦及蓄能器充放热能损耗后,能量回收率为38.7%,能量释放率达到85.1%。通过试验验证了仿真曲线的正确性,说明此模型能够比较直观地分析液压混合动力车辆的动力性能及制动效果,可以为以后液压混合动力车辆的研发与优化提供参考。     

底流式消能工的研究与设计

本文针对影响底流消能工设计选型的几个水力参数作了分析研究,并评介了低佛氏数水跃的水力特性与消能措施。     

GIS及其在水利工程及管理中的应用

地理信息系统(GIS)具有数据存储、查询、统计、图形显示、分析、模拟、决策和预测等功能。介绍GIS及其在水利水电工程及管理中的应用前景和发展趋势。     

《液压传动与气动》课程的多媒体教学探讨

《液压传动与气动》课程是机械工程类学生必修的一门专业技术基础课。为了弥补传统教学直观性不强的缺陷,借助多媒体教学可收到良好的效果。本文重点介绍了液压传动课程多媒体课件的制作过程及教学方法。实际现场教学应用后,收到了良好的效果。     

冲击机械性能微机测控系统设计

针对冲击机械冲击随动系统实际工况下测试的干扰因素多、测控过程复杂且多参数同步测试的特点,采用并行测试设计,研究了基于微机控制的辅助测控系统,从系统的硬件和软件两方面着手解决了在工业现场环境下,冲击机械多参数同步采集与数据处理等动态测试问题.测试结果表明:系统的高精度、高可靠性及稳定性等完全满足冲击机械冲击性能的测控要求.