初始内聚力及摩擦角对岩样全部变形特征的影响

目的研究初始内聚力及摩擦角对剪切带图案及岩样全部变形特征的影响.方法采用FLAC内嵌语言FISH编制了计算平面应变压缩岩样轴向、侧向、体积应变及泊松比的FISH函数.在峰值强度之前及之后,岩石的本构模型分别取为线弹性模型及莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的应变软化模型.结果随着初始内聚力及摩擦角的增加,破坏模式由复杂向简单剪切破坏转变;发生破坏的单元数目降低;剪切带倾角增加;轴向应力的峰值强度及所对应的轴向、侧向应变的绝对值降低,岩样可以达到的最小体积增加.峰后的轴向应力-轴向应变曲线、轴向应力-侧向应变曲线、侧向应变-轴向应变曲线、泊松比-轴向应变曲线及体积应变-轴向应变曲线的斜率几乎不受初始内聚力及摩擦角的影响.但是,当初始内聚力及摩擦角最小时,5种峰后曲线略显平缓,这是由于发生破坏的单元数目最多及剪切带的倾角最低.结论剪切带倾角更接近Arthur倾角,说明了数值结果是可信的.岩样失稳破坏的前兆不随着初始内聚力及摩擦角的降低或增加而改变.     

碎石土边坡稳定性及影响因素的数值模拟研究

结合工程实例,采用有限差分强度折减法对碎石土边坡进行稳定性数值模拟求得安全系数,并与传统分析方法进行计算比较.同时,分析边坡土性及计算模型参数对稳定性的影响.结果表明,FLAC3D分析边坡的稳定性可行且具有较好的优越性,内聚力、内摩擦角及土体密度对边坡稳定性的影响更加显著.     

节理倾角对单节理岩样变形破坏影响的数值模拟

采用FLAC模拟了节理倾角对各向异性岩样峰值强度、力学行为及剪切带图案的影响。节理由实体单元模拟。对于节理之外的岩石,采用莫尔库仑与拉破坏复合的破坏准则,峰后本构关系选择线性应变软化模型;对于节理,采用理想弹塑性的莫尔库仑准则。结果表明,无节理密实岩石的峰值强度最高。节理岩样的剪切应变或集中在节理上,或集中在新剪切带上,峰值强度随节理倾角而改变。新剪切带启动于节理的端部,然后沿其固有方向传播。当节理倾角适中时,节理岩样的峰值强度较低,岩样的行为受控于节理。当节理倾角较高或较低时,可观测到应变软化行为。若节理倾角较低,新剪切带的长度随节理倾角的降低而增加,这导致了陡峭的峰后应力-应变曲线。若节理倾角较高,由于节理倾角对新剪切带的厚度和倾角几乎没有影响,因此,峰后斜率不依赖于节理倾角。     

考虑岩石应变软化特征的井筒稳定性分析

弹性-应变软化-塑性变形是岩石压缩过程中典型的力学行为,考虑岩石应变软化特征有助于正确评价井筒的稳定性.通过开展岩芯的三轴压缩实验获取岩样的全应力-应变曲线,结合Mohr-Coulumb强度屈服准则对岩石的强度参数进行反演分析和数值验证,获得岩样的强度参数随塑性变形的变化规律.运用FLAC3D有限差分软件建立井眼模型,应用应变软化模型计算了井周塑性区分布,通过与理想弹塑性模型对比,表明考虑岩石应变软化情况下的井周塑性区范围更大,井筒更易发生失稳.研究对于确定钻井液密度安全窗口和指导钻井施工具有指导意义.     

泥岩峰后应变软化行为及围岩-支护结构相互作用研究

采用室内三轴试验方法,基于塑性力学理论,获得泥岩峰后软化模量与围压的关系,构建了考虑围压影响的泥岩峰后应变软化模型,基于FLAC~(3D)平台进行开发,结合工程实例对模型进行验证.研究表明:构建的泥岩峰后应变软化模型可以考虑剪胀角的影响,符合围岩峰后变形的实际情况;数学模型能够较真实的反应岩石峰后非线性力学行为,为实现数值计算由定性向定量的转变奠定基础;通过现场实际应用表明,数值计算结果与现场实际情况吻合.     

深部节理岩体局部破裂化数值模拟分析

基于Hoek-Brown应变软化模型及量化地质强度指标IGS围岩评级系统,分析了深部节理岩体在开挖卸载过程中强度的弱化行为.通过FLAC3D软件构建精细数值模型,分析不同IGS质量等级岩体局部破裂化特征.研究表明:当IGS=75时,围岩局部破裂化现象并不明显,随着IGS指标的降低,围岩出现应变局部化现象,破碎带范围随着IGS指标降低而增大;当采用不同网格密度的数值模型进行计算时,围岩最终位移量较为接近,但所获得的围岩特征曲线在低围岩压力区域存在一定差异,表明在采用收敛约束法计算支护结构稳定性时,不考虑分区破裂化影响时所获得的计算结果要偏于安全.     

基于改进内聚力模型的沥青超薄罩面层间失效行为分析

为了准确预测沥青超薄罩面层间失效行为,在考虑层间黏结应力与摩擦效果耦合作用的基础上,引入改进内聚力模型表征界面接触特性,基于沥青超薄罩面直剪试验进行数值模拟,描述沥青超薄罩面层间失效行为演化特征,通过直剪试验验证改进内聚力模型的可靠性. 研究结果表明：层间黏结应力和层间摩擦系数由摩尔?库伦理论拟合直剪试验结果得到;沥青超薄罩面界面的切应力与剪切位移的关系分为切应力应变弹性强化、切应力应变软化及残余应力应变阶段;选择临界断裂能作为评价沥青超薄罩面层间失效行为的指标,该指标的数值随正向应力的增大而增加;数值模拟结果与试验结果一致度较高,验证了使用改进内聚力模型进行沥青超薄罩面层间剪切破坏行为研究的可行性.     

土工合成材料界面应变软化特性的一种本构新模型

在土工合成材料工程的数值研究中,根据土工合成材料界面的力学特性,构建合理有效的本构模型是提高数值计算可靠性的关键.针对部分土工合成材料界面存在的应变软化特性,提出了一种新的本构模型.以剪应力峰值为分界点,将剪应力剪切位移曲线前后两部分分别进行模拟.剪应力峰值前,采用Clough和Duncan双曲线模型进行模拟;剪应力峰值后的应变软化阶段,以剪应力峰值为原点,用另外一条倒置的双曲线进行模拟.通过系统的公式推导描述了模型的构建过程,给出了应变软化阶段界面剪切刚度计算表达式.通过对界面直剪试验结果的模拟初步验证了模型的拟合能力.     

平面应变含缺陷岩样变形破坏全过程数值模拟

采用拉格朗日元法(FLAC)研究了左边界有缺陷的压缩岩样剪切带的启动及演变规律，峰后本构关系采用线性应变软化模型．计算结果表明，在应力一时步曲线峰值之前，剪切带首先出现在缺陷附近，直到贯通试样右边界；在剪切带传播过程中，塑性区沿切向及法线向外扩展；剪切带内部单元的剪切应变率一时步曲线经历了稳定、线性上升和非线性上升3个阶段．然而，剪切应变增量随时步持续增加．剪切带倾角接近于Arthur倾角，表明数值计算结果是可信的。     

锚杆锚索联合支护数值模拟及现场应用

分析锚杆锚索联合支护作用机理.根据现场实测围岩参数,采用FLAC3D有限差分计算软件建立相应数值分析模型,模拟不同锚杆间距、不同锚索数量下的锚杆锚索联合支护效果,得出合理、经济的锚杆间距和锚索数量.并与现场试验相比较,验证了模拟的正确性.研究结果对类似巷道的支护设计有一定指导作用.     

面向飞行模拟的云仿真及其实时绘制

改进并建立了云光照模型,引入了大气密度与海拔高度间的关系,并基于粒子尺度对散射相函数进行加权以提高仿真精度。针对飞行模拟的静态/动态云绘制,提出了基于粒子系统和Texture Sprites实现云谱交互建模的有效方法。为达到实时绘制,采用动态生成Impostor技术和GPU加速仿真及实时绘制。将本文提出的粒子云绘制技术集成于飞行模拟器的视景系统,能够增强虚拟环境的真实感、沉浸感,并满足限时系统的交互要求。     

储罐液位仿真系统物料流量模拟装置的设计

系统采用C8051F410片上系统为控制核心,采用直流稳压电源供电,通过电位器和单片机软件模拟进出料流量的大小.被模拟的流量以数字形式显示,并变送成4～20 mA信号传给储罐模拟电路,通过RS485接口上传给PC机,实现对物料流量进行仿真的效果.     

载重车辆轮胎动态模拟加载与仿真分析

在分析载重车辆轮胎动态特性的基础上,结合计算机仿真技术,对轮胎及转向系部件构成的系统进行模拟加载与仿真,借助建立的测量函数得到轮胎在不同工况下的力-速度、力-角速度、转矩-速度和转矩-角速度的变化关系,有助于轮胎在仿真技术方面的理论研究进一步完善与发展,为轮胎的设计制造提供参考。     

单纱的计算机模拟

提出了用带有圆弧边的倾斜的矩形色块作为基本单元,并用其上随机产生的抛物线样条曲线作为毛羽的单纱的计算机模拟方法。用VC^ 实现过程中使用的主要成员函数。并给出实现纱线旋转功能的算法,这样就使得模拟出的单纱图像有更加逼真的效果。     

单纱的计算机模拟

提出了用带有圆弧边的倾斜的矩形色块作为基本单元 ,并用其上随机产生的抛物线样条曲线作为毛羽的单纱的计算机模拟方法。用VC 实现过程中使用的主要成员函数。并给出实现纱线旋转功能的算法 ,这样就使得模拟出的单纱图像有更加逼真的效果     

基于嵌入式仿真的卫星姿控系统故障模拟平台

进行卫星姿态控制系统故障模拟,对控制系统优化配置、故障诊断、系统重构技术研究与实验验证具有重要作用.提出了一种卫星姿控系统故障模拟通用解决方案,包括基于Simulink开发环境的宿主机系统、基于嵌入式实时操作系统VxWorks的目标机系统、控制系统部分实物.同时对有关功能实现及可扩展性进行了简单描述.     

缩尺模型子结构混合模拟试验方法数值模拟研究

为进一步降低试验成本、提高试验效率,结合静力相似理论,提出了缩尺模型混合模拟试验方法.该方法在满足模型与原型材料相同条件下,理论推导出试验子结构所需的位移及反力相似条件,仅对试验子结构输入输出参数进行相似处理,运动方程及计算子结构相应参数与原型完全相同,来实现混合模拟试验.采用MATLAB和Open SEES混合编程方法,实现了传统子结构混合模拟试验(包括剪切型、弯剪型、弯曲型模型)以及分布子结构混合模拟试验.相应足尺模型数值模拟结果比较,验证了本文所提方法的可行性.     

挑流水舌运动数值模拟

考虑空气阻力及卷吸掺气的影响,从相似理论出发分别建立了挑流水舌的一维和三维数学模型,并用相应的模型试验与原型观测资料进行了验证计算.验证计算成果表明,所建立的挑流水舌数学模型具有较强的预报能力,可为雾化问题和消能机理的深入研究提供较好的基础.     

中频电磁封流的有限元数值模拟

采用ANSYS有限元模拟软件模拟板带热镀锌过程中的中频交流电磁封流,得到了电流强度和频率加载条件及线圈位置、锌液高度、线圈与锌液间的间隙等几何因素对锌液所受电磁力的影响.通过模拟计算,得到了中频磁场下锌液内形成的漩涡状电流密度分布,获得了三维磁场力.为寻找合适的磁封参数提供了理论依据.     

建筑室内环境的数值模拟研究

采用华北地区采暖期间典型计算日内的逐时气温，将计算范围扩至建筑墙体外表面，所建的物理模型和各种材料的物理性质都与实际相符。通过数值计算方法，将建筑围护结构表面换热过程视为一个动态系统，大大提高了精度，为建筑热工分析和采暖负荷计算提供了可行和准确的计算方法。