三维有限差分计算中大规模网格生成及显示技术

针对爆炸与冲击问题并行仿真计算软件PMMIC-3D（Parallel Multi-Material in Cell 3D）的计算网格为正交六面体网格的特点,开发与PMMIC-3D接口统一的可对任意复杂三维实体模型进行大规模有限差分网格生成的三维前处理软件MESH-3D.MESH-3D采用CSG和STL模型两种建模方式进行复杂实体建模,并采用基于边的整体切片算法,借鉴计算机图形学中的扫描线填充算法完成三维有限差分网格划分.在绘制网格时,删除网格单元的公共面,大大缩短计算时间和减少存储空间,实现对网格的快速消隐显示.MESH-3D可实现百亿量级网格单元的生成和显示.三维前处理软件MESH-3D的开发有力地支持爆炸与冲击问题的仿真计算.     

球形塑性壳在局部撞击载荷下的动态破坏分析

目的研究球形塑性壳在撞击载荷作用下的动态破坏行为．方法通过引入等度量变换,给出了球壳的变形模态;利用能量平衡给出了壳体在撞击载荷作用下大变形动态破坏的运动控制方程;采用ＲｕｎｇｅＫｕｔａ方法求解了该运动控制方程．结果给出了冲击力,窝陷半径和中心点位移随时间的变化关系以及最大窝陷半径、最大中心点位移和最大冲击力随弹体速度的变化关系．结论本文结果与实验结果有比较好的一致性．     

临空巷道煤柱高压水力“割-压”断顶卸压技术研究

为解决晋华宫煤矿12^-2#煤层402盘区8214工作面临空巷道煤柱严重片帮问题,本文提出高压水力"割-压"断顶卸压技术,分析了临空巷道煤柱断顶卸压理论依据和技术优势,根据现场地质以及生产情况设计了施工方案,并在8214工作面2214巷进行现场实践和效果检验。结果表明:对于8214工作面顶板来说,最低割缝压力应大于50 MPa,缝槽最小起裂水压力为10.8 MPa,最小失稳水压力为11.5 MPa。高压水力"割-压"破裂断顶卸压技术可以使煤柱应力环境得到改善,临空巷道应力水平整体降低,锚杆(索)受力大幅度降低,煤柱侧片帮现象得到控制。     

半穿甲战斗部对加筋靶板和均质靶板垂直侵彻的实验研究

文中以航母等大型舰船特有的筋板结构为目标,设计制做了缩比模拟加筋靶,同时参考国内外相关文献,设计了适合于毁伤航母的半穿甲战斗部实验弹.用实验弹对加筋靶和均质靶进行靶场垂直侵彻试验,得到了多种击靶条件的终点弹道参数和靶板毁伤破坏模式,为半穿甲战斗部对航母典型结构侵彻的机理研究提供基本的实验现象及数据,为高效毁伤大型舰船结构的半穿甲战斗部设计,提供一种技术支撑.     

爆炸场可视化

目的将爆炸场可视化并设计一个切实可行的软件工具分析爆炸场. 方法提出一个理想的带防护墙的二维爆炸场模型,该模型用MMIC程序进行数值模拟. 模拟输出的物理数据经过规范化、编码、映射和显示等处理之后转化成DIB位图图像数据. 程序设计采用了面向对象方法. 结果与结论利用该工具,可视化了带防护墙的二维爆炸场,从中可观察到爆炸场的概貌以及冲击波传播的一些细节,如反射、绕流和马赫反射等.     

三维爆炸与冲击问题的图形仿真

对三维爆炸场进行图形仿真，可以便于研究人员对难于直接观察、分析的爆炸场进行全貌和细节的观察和分析。在三维多流体网格法(3DMMIC)数值模拟结果的基础上，采用体视化方法对三维爆炸场进行图形仿真。用Visual C 编制了相应计算机仿真程序，通过实例的仿真结果的动画模拟与理论上爆炸冲击过程的比较，验证了算法的正确性与可行性，仿真效果比较满意。     

固化土孔隙液Ca(OH)2饱和度对强度的影响

物理力学性质相同的土样掺加等量水泥制备的固化土强度通常有很大差别。通过选取几组物理力学性质相近的典型土样,掺加不同比例的水泥和Ca(OH)2制备成固化土,测定了固化土孔隙液离子浓度和固化土强度。研究表明:由于土样对Ca(OH)2的消耗,可能导致固化土孔隙液中Ca(OH)2不饱和,进而影响了水化硅酸钙的生成量;不同土样对Ca(OH)2消耗量不同,导致在掺加同量水泥时水化物的生成量不同,因此固化土强度不同。土样各种化学性质的影响因素对固化土强度的影响可归结为对孔隙液Ca(OH)2饱和度的影响。对于物理力学性质相近的土样,在满足孔隙液Ca(OH)2饱和的条件下,掺入同量水泥的固化土强度相同。     

深部超大断面硐室群围岩变形破裂演化规律试验研究

深部超大断面硐室群因初始地应力高、断面尺寸大、硐室间距小等原因,控制难度很大。本文采用相似材料试验方法,以龙固煤矿井下煤矸分离系统硐室群为背景,设置3条超大断面硐室,利用数字散斑测试系统、声发射监测技术、应力监测系统等进行综合监测,得到深部超大断面硐室群围岩变形破裂演化规律。结果表明:单一超大断面硐室开挖后围岩整体变形较小且呈对称分布,裂隙发育较少;相邻硐室开挖导致围岩变形呈非对称性,裂隙发育明显增多。上部硐室开挖后其围岩变形以底鼓和两帮收敛为主,下部硐室围岩应力集中和变形均有较大幅度减小,即对下部围岩应力集中起卸载作用,有条件时硐室群应优选"品"字形布置以有利于维护。硐室群开挖前后锚杆受力变化与围岩应力、变形近似呈正相关关系,不同部位受力差别较大,应根据硐室群不同部位特点针对性设计支护参数。本研究揭示了深部超大断面硐室群围岩破裂演化规律,可为其围岩控制设计提供参考。     

混合型加载下钢纤维混凝土损伤过程的声发射参数分析

结合声发射技术,开展Ⅰ-Ⅱ混合型载荷作用下钢纤维混凝土带预制中心裂纹巴西圆盘(BDCN)破坏特性的实验研究,得到试件破坏过程中声发射特征参数的演化过程。运用机器学习算法,对声发射参数进行分析,揭示钢纤维混凝土的损伤机理。结果表明：依据累积声发射强度曲线及时间-载荷曲线的变化,BDCN试件破坏全过程可以划分为3个阶段：前两个阶段损伤的主要来源是混凝土基体中微裂纹的起裂和大量微裂纹汇聚扩展,最后一个阶段声发射源的主要机制则是钢纤维的脱粘及拉拔。运用高斯混合聚类算法,可以将损伤源划分为拉伸型裂纹和剪切型裂纹。其中,拉伸型裂纹主导了每个阶段的损伤,而剪切型裂纹对损伤起到了促进作用。使用支持向量机求得的两类裂纹的分界线方程表明,拉伸型裂纹与剪切型裂纹的分界线并不总是一条过原点的直线。