水下钻孔爆破不同起爆方式的数值模拟

以连续介质力学和动力非线性有限元理论为基础,推导了炸药、岩石和水的ALE控制方程,采用多物质的ALE算法模拟了实际工程水下岩石钻孔爆破装药中不同位置起爆时爆炸产生的应力波在岩石介质中的传播过程。模拟结果表明：无论以何种方式起爆,端部效应现象始终存在,都会影响水下钻孔爆破上部岩石破碎质量;岩石与水接触面处由于反射波作用,提高了岩石爆破质量;两点起爆效果比单点起爆好,距两端1/4处同时起爆药包的爆破效果最好。研究结果可为水下钻孔爆破工程应用和安全施工提供参考。     

基于LS-DYNA强夯冲击数值模拟

针对强夯过程中,在夯击点及其周围存在局部大变形现象,采用大变形理论对强夯振动进行分析,并利用LS-DYNA有限元软件对强夯过程中土体变形的瞬态过程进行数值模拟,得到的速度时程数据与实际测量的数据比较接近。采用量纲分析的方法得到质点垂直振动速度与距离和夯锤重量的关系式,根据实测数据拟合出真实场地上振动速度的关系,拟合公式为预测强夯振动提供了一个新方法,对预测类似工程因强夯产生的振动对相邻建构筑物的影响有一定的指导意义。     

基于ANSYS/LS-DYNA船舶与高桩码头碰撞模拟

基于ANSYS/LS-DYNA应用软件,采用显式时间积分瞬态非线性有限元技术,对5 000 t级件杂货船分别在2 m/s和5 m/s 2种撞击速度的情况下,与3万t泊位高桩码头的碰撞过程进行数值模拟。获得了高桩码头上部结构的位移,以及接触区域应力应变的变化,分析了桩基在不同速度下的破坏情况和承载能力,得出了一般的规律和特点。     

某铁矿爆破振动累积效应数值模拟

某铁矿爆破开采引起的爆破累积振动积累效应威胁矿区作业安全.为此,采用3D数值模拟技术,模拟爆破对矿山巷道的动力扰动,分析多次爆破后围岩的应力及塑性区变化特征,研究爆破对地下矿山巷道围岩累积损伤效应.研究表明,连续爆破振动作用下,巷道围岩进一步发生剪切破坏,且连续递增,可见爆破振动损伤的累积效应显著.     

基于ANSYS的对接焊温度场的数值模拟

利用ANSYS有限元软件对钢板对接焊温度场进行数值模拟。在模拟过程中。利用ANSYS软件的APDL语言,较好地模拟了对接焊时焊接电弧移动加热过程以及整个温度场的瞬态变化,实现了参数化编程,并对两种不同焊接方向的温度场进行了分析比较,从而可以用于实际工艺的优化。     

基于ANSYS分段退焊焊接温度场的数值模拟

利用ANSYS参数化的程序设计语言APDL对CO2分段退焊的温度场进行有限元分析。文中采用了高斯热源分布模型,同时考虑了材料热物性能参数与温度的非线性关系,通过建立焊接过程的数学模型和物理模型,成功模拟出了分段退焊的焊接温度场,并将结果与直通焊的焊接温度场进行了比较,得出了分段退焊法有效减少焊接应力与变形的原因。     

基于ANSYS/LS-DYNA的船冰碰撞数值分析

在极地海域复杂环境下,船舶在长距离航行中一旦与冰山或大冰块发生碰撞,极短时间内会产生巨大的冲击载荷,可能造成非常严重的海上事故等。运用有限元分析法,借助有限元分析软件ANSYS/LSDYNA对相关船舶球鼻艏与冰的碰撞情况进行数值分析,得到船舶球鼻艏结构的能量-时间关系曲线,以及碰撞力-时间关系曲线,并对各种碰撞参数所导致的结果进行定性的分析和讨论,得到不同初速度的船与冰碰撞以及不同吨位的船与冰碰撞对船舶球鼻艏破损情况的影响,对船冰碰撞领域的研究有一定的指导意义。     

基于ANSYS/LS-DYNA的PHC-钢管组合桩低应变检测可行性研究

PHC-钢管组合桩因承载能力高、自重轻、对地质适应性好等优点在工程中广泛运用,但因其所处地质条件复杂、施工条件等因素,对于PHC-钢管组合桩这种地下隐蔽工程的检测不易,传统的桩基动测法对于其完整性检测的适用性尚未可知。文章采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对PHC-钢管组合桩无缺陷状态以及上部PHC管桩出现破裂、上部PHC管桩与下部钢管桩脱开状态这两种典型缺陷状态进行模拟分析,探讨了低应变反射波法对于检测PHC-钢管组合桩缺陷的适用性,可为工程实际提供一定的参考依据。     

基于ANSYS/LS-DYNA的圆盘击水弹跳研究

基于ANSYS/LS-DYNA的ALE方法,对圆盘击水滑跳现象进行三维数值仿真。建立了击水滑跳的有限元模型,包括滑跳对象、两相流及交界面设计,并用已有试验数据对模型运动状态的有效性进行了验证。分析结果表明,计算得到的滑跳临界速度和入水角随圆盘倾角的变化规律与试验结果可以很好的吻合,研究结果可以为入水冲击,气/液两相跨介质运动及其动力学特性提供一种研究方法与手段。     

水下采油树阻力系数试验与数值模拟

为了给来流条件下采油树水动力荷载计算提供基础数据,建立水下采油树数值模型。基于有限体积法,采用商业软件STAR-CCM+,对采油树模型拖曳试验进行数值模拟,计算得到13种拖曳速度条件下采油树纵向、横向和垂向的阻力及阻力系数,并在此基础上提出一种新的水下采油树模型拖曳试验方法,开展了39组拖曳试验,得到13种速度条件下采油树纵向、横向和垂向的阻力及阻力系数。结果表明：阻力和阻力系数的试验数据与数值仿真数据基本保持一致,验证了结果的准确性和可靠性;水下采油树模型各方向阻力随拖曳速度的增加呈二次关系增加,阻力系数随速度的增加基本保持稳定;纵向、横向和垂向的阻力系数平均值约为0.432、0.479和0.446。数值模拟和试验得到的采油树阻力和阻力系数可为采油树水动力荷载计算提供关键基础数据。     

岷江龙溪口水下岩体钻爆的爆破能量特征研究

为研究岷江龙溪口水下岩体钻爆的破岩效率,建立动力有限元模型,对比水与空气耦合介质对爆炸能量传递效率的影响,分析露天与水下爆破中岩体动力响应与能量特征。结果表明,水耦合装药条件下爆炸传入岩体的爆破能量和传递效率大于空气耦合装药条件,可见水介质耦合可以增强破岩效果。在水耦合装药条件下,覆水条件对初始阶段爆炸应力波的传播不存在影响;当压缩应力波从自由面反射后,露天水耦合爆破的单元动能以及内能较大,说明在水下爆破中与自由面接触的水介质抑制了岩体的运动并吸收了部分爆破能量。水下爆破需要增加炸药单耗才能获得露天水耦合同样的爆破效果。     

佛面滩炸礁优化方案的数值模拟

涪陵—丰都河段内的佛面滩碍航礁石伸出江心,汛期产生强烈的横流,流态紊乱,船舶须过河上行,与下行航路交叉,威胁船舶航行安全。针对上述问题,拟通过炸除佛面滩部分礁石改善通航流态,实现船舶"各自靠右,分边航行"。建立佛面滩河段二维水流数学模型,通过模拟多级流量的流场,确定航行条件最差的最汹流量为2. 45万m~3/s;模拟计算最汹流量下8个炸深方案流场,通过比较各个炸深方案的流速、横向流速、流速横纵比、航行推阻比、单位炸深效比和流态,认为8 m炸深方案最优。     

水下爆炸数值仿真

基于MSC.Dytran软件,通过一维球对称数值仿真模型,模拟了水下爆炸冲击波传递以及第一次气泡脉动过程,其计算结果与经验公式计算结果吻合较好,在此基础上讨论了网格划分方式、网格密度以及计算区域大小对计算结果精度的影响.通过一维模型与三维模型数值计算结果的对比,论证了基于一维球对称数值仿真模型,通过Remap映射技术进行三维模型数值仿真的计算方法.该方法在保证计算精度的同时较大地提高了计算效率,具有较强的工程应用价值.     

水下非接触爆炸冲击下舱段模型的仿真分析

水下非接触爆炸冲击波容易引起舰船局部结构的大变形或破损。本文以舱段模型为基础,分别修改外底板板厚、增加强肋骨和龙骨数量得到了3种新的舱段结构模型。使用ABAQUS软件对各舱段水下非接触爆炸冲击下的动态响应进行仿真计算,对外板塑性变形、内底及各层甲板应力和加速度峰值进行分析和对比。结果表明：在本文的工况下,增加强肋骨数量能明显减小舷侧塑性变形;增加外底板厚度能提高舱段底部抗冲击性能;增加龙骨数量能减少船底板变形,但会增加舷侧变形及各甲板应力和加速度。     

水中航行体绕流数值计算研究

水动力设计是水中航行体设计的重要组成部分.文章采用数值算法分别对水中航行体全湿和带空泡两种不同状态水下绕流问题进行了计算研究,并与风洞及水洞试验结果进行了对比.计算结果与试验值吻合较好,验证了数值算法的准确性.同时得到了水下绕流的某些运动规律,研究结果对工程设计起到了一定的帮助作用.     

水下接触爆炸载荷作用下舰船防护结构的仿真和实验研究

从数值仿真和实验两方面对接触爆炸载荷作用下舰船防护结构的破坏进行了研究.利用LS-DYNA中的ALE算法对多层防护结构在接触爆炸载荷作用下的破坏情况进行模拟,并在相同的条件下进行了实验研究,分析了不同装药量下钢板破口形状、大小和压力峰值,两者结果相比基本一致,表明数值仿真能很好地模拟实验.最后对数值仿真中钢板的塑性区域范围,以及各层板中心点处的有效应力、速度等动态参数的时间历程进行了分析,为舰船防护设计和武器战斗部设计提供依据.     

水下闭式循环动力系统动态过程数值仿真研究

水下闭式循环动力系统具有高比能量、大比功率以及无工质排放的优点,能够大幅提高水下航行器航速、航程、航深和隐蔽性.本文首次针对某新型水下闭式循环动力系统建立其动态模型,其中燃烧室模型考虑气相氢、氧气和液相冷却水的相互耦合作用,汽轮机模型考虑其转子惯性和容积惯性,冷凝器模型考虑3个相区:过热区、饱和区和过冷区.利用该模型对系统动态过程进行仿真分析,结果表明只要氢、氧气和冷却水流量在系统动态过程中保持一定的比例关系,则燃烧室温度基本保持不变,而燃烧室压力和汽轮机输出功率仅取决于总工质流量.该结论为制定系统解耦控制策略奠定了基础.     

旋喷桩单桩施工引起的孔隙水压力数值模拟

为研究高压旋喷桩施工引起孔隙水压力的变化规律,以某滨海区域一工程现场试验为基础,建立数值分析模型,对高压旋喷桩施工进行模拟。结果表明:不同深度处的土体孔隙水压力沿径向基本呈对数衰减,孔隙水压力沿深度大体上呈递减趋势,局部出现拐点,有覆土情况下的有限元计算值更接近实测数据,深层有限元计算方法得出的孔隙水压力的消散过程与实测数据拟合较好,且随着深度减小误差增大,随着注浆压力的增大,孔隙水压力也增加。     

抛石基床水下爆破夯实的振动冲击监测与分析

针对港口码头抛石基床水下爆破夯实过程中的振动冲击问题,结合威海港国际客运码头工程实例,对基床爆夯产生的水中冲击波超压与质点爆破振动速度进行监测。通过对比,分析水中冲击波超压监测值小于经验公式计算值、水平径向质点振动速度监测值大于经验公式计算值的原因,研究水中冲击波超压与爆破地震波对临近已建成码头的作用和影响,利用监测数据拟合得到可供类似工程参考使用的水中冲击波超压经验公式,可为基床爆夯施工的安全技术工作提供参考。