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一种基于非接触式测量的隧道施工全过程数值模拟方法
本发明涉及数值模拟技术领域,具体的是一种基于非接触式测量的隧道施工全过程数值模拟方法,包括:S1,获取隧道的形状、尺寸对应的隧道结构、隧道的施工方法和施工步骤对应的施工条件,将隧道按照隧道结构和施工条件分为多个样本区域;...
熊申丽田赤平戴传书余江涵王海博雷汝乐董伟龙
工作井顶进过程数值模拟研究
2025年
根据模拟所得出的结果,提出施工建议:工作井开挖需对井底部土体的隆起现象加以重视,做好工作井的位移监测工作,防止井位偏移影响施工;避免顶管顶进时地表沉降或隆起过大,影响周围建筑物,在发生地表沉降或隆起处采取土体加固等预防措施;针对顶管工作井的支护方法及要求,行业应及时推出相应的规范,为顶管逆作井的开挖、支护以及工作提供相应的依据。
杨梓俊程曼凌春吕品王威
关键词:顶管顶推力数值模拟土体变形
梯级水库心墙坝连溃过程数值模拟
2025年
与单一水库相比,梯级水库连溃灾害影响更大、致灾因素更加复杂,然而梯级水库心墙坝连溃过程数值模拟仍面临较大困难。提出了梯级水库连溃过程数值模拟方法:采用DLBreach模拟溃坝洪水过程,采用天然河道一维水动力高精度数值模拟方法模拟溃坝洪水演进过程,基于C#语言开发了梯级水库连溃数值模拟程序,采用文本交互数据方式将溃坝模型和洪水演进模型连接。实例研究表明:DLBreach模型模拟射月沟水库溃坝洪水洪峰与实测值相对误差仅为1.8%,峰现时间仅相差1.2min,模拟精度较高;溃坝洪水演进方面,方法与HEC-RAS(FVM)模拟洪峰流量相对误差仅为1%,洪水演进过程接近,表明该方法适用于天然河道溃坝洪水演进模拟。本文方法计算精度、计算效率均较高,实现了梯级水库心墙坝连溃快速、高精度数值模拟,为突发洪水事件及其后果的快速预报、预警和应急响应创造有利条件。
王建中王建中孙万光张蓉
关键词:梯级水库心墙坝数值模拟
大型液氢球罐分级预冷过程数值模拟研究
2025年
大型液氢球罐在投入使用时需要进行罐体预冷以避免因热应力过大而破坏球罐。预冷过程会消耗大量冷量,因此采用合理的预冷方法十分重要。以2 000 m^(3)液氢球罐为研究对象,建立三维数值模型,采用液氮/液氢分级预冷法,通过数值模拟分析了入口流量和预冷介质对球罐预冷过程中温降速率和罐内物理场变化的影响。结果表明:不同入口流量下的温降速率变化趋势一致,均在预冷的第2 h达到峰值后衰减。采用小入口流量作为初始预冷流量,分时段调节入口流量使温降速率保持3~3.5 K/h时,完成预冷所消耗的介质更少且预冷更均匀。液氮预冷前中期,罐壁温度最高点和最低点出现在球罐侧上方和侧下方;液氮预冷后期及整个液氢预冷阶段,罐壁温度最高点和最低点出现在球罐顶部和底部。受壁面温度场影响,预冷过程中最大热应力出现在球罐的顶部及右上方,建议重点监测此区域的应力情况。在预冷后期,罐内流场存在多个流动缓慢的小涡旋,罐内整体温降速率基本不变。
金树峰张智贤王静泊马梓阳王波
关键词:预冷数值模拟相变
行星架熔体成形过程数值模拟研究
2025年
目的针对某型号行星架铸造工艺质量不稳定、铸件易出现缺陷的问题,对行星架形状结构和材质进行分析,利用砂型铸造与数值模拟仿真计算,预测铸件缩松缩孔分布位置和严重程度,并提出合理的铸造工艺方案。方法利用ProCAST铸造模拟软件对该型号行星架铸造工艺进行模拟计算分析,研究铸件在充型、凝固过程中速度场、温度场、固相率和缺陷的分布情况,并与实际生产铸件进行缺陷区域比较,根据模拟结果对铸件的铸造工艺进行优化。结果通过在行星架顶部添加冒口以及在侧板区域添加补贴和冒口,有效地解决了行星架下半部区域的缺陷,但侧板上方冒口影响铸件上半部区域的凝固顺序,导致行星架上半部分出现了较大尺寸的缩松缩孔缺陷,后续修正顶冒口尺寸以及添加侧冒口后,行星架顶部圆柱和侧板内部缺陷得到有效控制,下法兰盘内部缺陷体积由50.66 cm^(3)降为0 cm^(3),满足生产需求。结论通过铸造模拟有效指导了行星架铸件的生产实践,优化了生产工艺。
童媛徐哲陈烜苏礼季刘宇龙龚玉峰焦鑫陈正
关键词:PROCAST行星架数值模拟
电子束逐层浇注高温合金充型及凝固过程数值模拟
2025年
电子束熔炼已成为制备高温合金铸锭的关键技术,其凝固组织直接决定着铸造质量以及后续开坯锻造的性能。对铸锭凝固过程中组织的形成进行系统、详细分析,具有现实和重要意义。考虑到实验成本高、难度大,本文基于ProCAST软件建立了高温合金制备充型与凝固过程数学模型,以预测电子束熔炼条件下逐层充型与凝固过程中温度场、流场及凝固结构演变,模拟了不同浇注速度下(0.5、1.0、1.5、2.0和4.0 kg/s)铸造直径220 mm高温合金铸锭的温度场、流场及凝固组织,探讨了温度场、流速及凝固组织随浇注速度的变化规律。结果表明,镍基高温合金铸锭逐层浇注过程中,铸锭顶部合金温度高,底部合金温度低,实现了从底部到顶部的顺序凝固。随着浇注速度的增大,温度梯度明显增大,上层合金熔体对下层合金温度变化影响变小,即温度回升幅度减小。在中心区域,热量积聚更为显著,可能导致铸锭内部产生较大的热应力和缺陷。浇注速度的变化对合金流动的最大速度及合金液面波动的影响较大。随着浇注速度增加,监测点的流体速度变化呈现出更为明显的波动现象,特别是在靠近浇注入口的区域,浇注速度越大,合金液的冲击深度越大。浇注速度显著影响了凝固过程中晶粒的生长行为与取向分布。较低的浇注速度有利于柱状晶的形成,晶粒尺寸较大且取向较为有序;而较高的浇注速度则促使中心区域晶粒细化,晶粒取向更加杂乱。
宁莉丹谭毅李鹏廷李鹏廷
关键词:电子束数值模拟高温合金浇注速度
基于惩罚法接触模型的Cu/Al复合板轧制界面动态复合过程数值模拟
2025年
数值模拟是金属复合板轧制过程分析的有力工具,然而目前模拟异种金属层状板冷轧复合的数值模型大多采用界面绑定或摩擦约束。难以对界面动态复合进行判定和模拟,较难反映复合板真实的应力应变场以及实现宏观翘曲、厚度比的高精度预测,并且在单道次大压下率下易出现网格畸变严重、计算不收敛等问题,从而制约了轧制复合仿真领域的融合发展。提出了一种新的数值模型,其中的Cu/Al板有限元建模部分采用一种长宽比大于等于2的细长形网格,并且改进先前复合判据在力学行为上只考虑法线方向的不足,引入了切向力限制条件,更好地描述了法向力和切向力综合作用的实际轧制复合过程。该模型可实现对40%~60%压下率区间内,2∶4、3∶3、4∶2厚度比Cu/Al板的轧制复合模拟和宏观样貌表征,同时实现对复合板翘曲度板形和轧后厚度比的高精度模拟,翘曲度的误差均小于7.40%,轧后厚度比误差一般小于10%。模型初步解决了单道次大压下率下的严重网格畸变和计算不收敛问题,此外,在评估层状金属板复合质量和进一步探究轧制复合内在作用机制等方面有良好的发展潜力。
孙其美覃志伟赵辰辰孙亚波王涛
关键词:数值模拟有限元法
型钢混凝土结构施工过程数值模拟分析
2025年
为了保证工程在整个施工过程中的安全性,以型钢混凝土框架结构小型工业厂房为例,依据实际的施工流程建立有限元仿真模型,对结构施工过程进行仿真分析,并对一次性加载和分层加载(模拟施工加载)结构的受力性能进行分析。研究表明,一次性加载和分层加载的计算结果差异显著,分层加载因考虑到施工全过程的时变效应,计算得出的混凝土最大应力为7.3MPa,比一次性加载减少了44.1%,型钢最大应力为337.8MPa,比一次性加载减少了36.2%;同时,通过对比两种加载方式下的梁端、柱端弯矩可知,两种加载方式下得到的梁端弯矩值差别不大;对柱端弯矩而言,因两种加载方式下柱端节点的弯矩分配方式不同,一次性加载得到的柱底端弯矩比分层加载大79.6%~96.5%,柱顶端比分层加载小17.6%~54.2%。综上所述,分层加载的计算结果更加符合实际施工过程,也更适用于施工全过程数值模拟分析。
林爱金
关键词:型钢混凝土
深水油气含水合物地层固井过程数值模拟分析及工艺参数优化研究
2025年
南海地区被证实富含油气资源和天然气水合物资源,在油气钻井过程中常钻遇水合物地层。固井作业是油气开发的重要环节,在深水钻井中,固井过程中水泥水化放热可能引发水合物的分解,降低地层稳定性,甚至影响固井质量。本研究采用数值模拟方法,以南海神狐海域GMGS-1工程SH7站位水合物地层为对象,建立了固井数值模型,分析了固井过程中水泥浆侵入水合物地层所引发的问题及固井工艺参数的影响。研究发现,水泥水化放热速率的增加会显著提前反侵现象的发生时间,增加反侵量;固井压差对反侵现象影响较小,但超过一定阈值后会抑制反侵;延长保压时间会显著推迟反侵的起始时间,减少反侵量。因此,在实际工程中,建议采用低水化热水泥,适当延长保压时间,并在早期阶段避免过高的固井压差,以减少水合物的分解,降低反侵现象的发生。本研究为水合物地层的固井作业提供了理论基础,对提高固井作业的安全性和效率具有重要意义。
王晓宇郑明明吴双颜诗纯马婷唐承相
关键词:海洋油气开发天然气水合物固井质量数值模拟
面向动车组的阻尼涂料喷涂过程数值模拟及工艺优化
2025年
在动车组车内和车底喷涂阻尼涂料能有效地减震降噪,提高乘客乘坐舒适性。当前动车组阻尼涂料仍采用人工喷涂方式,喷涂质量依赖工人经验,难以保证车体大面积喷涂的一致性要求,且工人存在较高的职业健康风险。设计阻尼涂料机器人自动喷涂系统。为进一步优化喷涂工艺参数,针对固瑞克645扇形喷嘴进行研究并建立其几何模型,通过SpaceClaim软件抽取流体域,基于层流模型在Fluent中研究喷嘴内部的压力场与速度场分布,利用离散相模型(DPM)模拟阻尼涂料在喷嘴外部的雾化和沉积机制,探索适宜自动喷涂工艺的入口压力、喷涂枪距和枪速。可知:入口压力在20 MPa时喷嘴内部流场达到较优的状态;枪距为600 mm时,沉积的膜厚均匀性较好;当枪速为0.1 m/s时,膜厚约为3 mm,适用于车内地板和车身侧围的喷涂;当枪速为0.15 m/s,膜厚约为2 mm,适用于车厢顶部的喷涂。研究结果为动车组车内阻尼涂料的自动喷涂提供了理论和技术支撑。
齐淑林熊涛徐洲龙姜代旬王新
关键词:阻尼涂料数值模拟

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柳百成
作品数:452被引量:2,329H指数:23
供职机构:中国工程院
研究主题:数值模拟 凝固过程 定向凝固 铝合金 铸件
张立文
作品数:227被引量:971H指数:16
供职机构:大连理工大学材料科学与工程学院
研究主题:数值模拟 有限元 有限元模拟 动态再结晶 钛合金
许庆彦
作品数:193被引量:1,188H指数:20
供职机构:清华大学
研究主题:数值模拟 定向凝固 微观组织模拟 铝合金 熔模铸造
米国发
作品数:434被引量:1,069H指数:13
供职机构:河南理工大学材料科学与工程学院
研究主题:数值模拟 凝固过程 显微组织 铸钢件 铝合金
黄勇
作品数:50被引量:175H指数:8
供职机构:沈阳理工大学材料科学与工程学院
研究主题:数值模拟 铝合金 半固态 压铸 压铸充型