动态柔性地物三维模拟理论与方法新探

针对地学动态柔性物体建模,提出GIS流素与柔性体元(GIS Flow Element and Soft Voxel)的概念,作为动态柔性地物的基本模拟单元。当忽略体积时,称为GIS流素(FE);当强调体积时,则称为GIS柔性体元(SV)。GIS流素与柔性体元三维模拟基于计算机图形学中的粒子与元球技术,区别在于GIS流素与柔性体元具有明确的地学意义,并基于地学模型突出反映地学规律。现实世界中,水流、泥沙、雪花、云雾、泥石流、熔岩流、草原等均可用(7)IS流素进行模拟,而构造运动中岩层的挤压、扭曲变形、生物体、树木随风摆动等可用GIS柔性体元进行模拟。该文以水流与土壤模拟为例,论证该方法的应用前景。     

田野考古地理信息系统研究与建设

基于地理信息系统(GIS)技术建立“田野考古地理信息系统”(FAGIS),为田野考古发掘、研究以及文化遗产保护提供了一种数字化的手段与方法。针对用户“个性化服务”的应用需求,进行了系统柔性平台的框架设计,并分别介绍了基于摄影测量技术的数据采集与处理、考古知识获取与管理、空间决策支持、体视化与虚拟考古环境构建四个主要功能及其研究与实现的途径。     

刚性承台下考虑有效桩长的柔性桩复合地基沉降计算方法研究

试验研究和理论分析表明,柔性桩存在有效桩长。考虑刚性基础对桩顶部桩-土相对位移的限制,假定桩侧摩阻力为双折线三角形分布,根据桩-土协调变形,推导出复合地基中柔性桩的有效桩长,并在此基础上提出将柔性桩复合地基压缩层分为三层进行沉降计算。通过实例验证该方法是有效且可行的。     

大跨度柔性屋盖风振中流固耦合分析的强耦合方法

本文针对大跨度柔性屋盖风振中流固耦合作用的特点,介绍了一种计算黏性不可压缩流体与经历大变形非线性结构之间流固耦合作用的强耦合方法。本文将伪实体弹性模型引入到流固耦合问题的流体域中处理其变形,使流体和固体形成整体耦合,推导了计算流固耦合问题的整体式方程,并用Newton—Raphson法求解。文中首先用经典圆柱绕流证明了该方法的有效性,并利用该方法计算了一大跨度柔性屋盖风振的流固耦合问题,结果与已有文献中的结果符合良好。因此证明本文提出的强耦合方法用于计算大跨度柔性屋盖风振流固耦合问题是准确可行的。     

道路安定理论的进展及其应用

30多年来,国际上的道路设计原理及方法逐渐从传统经验法向运用理论框架方面转变。但这些理论框架主要基于土和粒状材料的弹性假设,从而限制了材料塑性性能的发挥。安定分析基于弹塑性理论,可以确定结构在循环或变值荷载作用下的最大承载力,因此,能够被运用于道路承受交通荷载的问题。阐述了安定理论的概念以及两种经典安定定理,回顾了道路安定分析方法的创始及发展过程,包括与试验结果的比较,讨论了残余应力在道路中的分布、两种求解道路安定荷载极限的方法,以及与塑性极限分析的比较,并把一种下限安定分析方法应用于多层柔性路面的设计,最后展望了道路安定理论未来的发展方向。     

半柔性路面负载纳米TiO_2降解汽车尾气技术

汽车尾气污染物的治理是交通运输"节能减排"工作的重要内容之一。纳米TiO2可降解汽车尾气,但如何使纳米TiO2与路面结合?通过对半柔性路面的结构特点与纳米TiO2光催化原理的研究,提出半柔性路面负载纳米TiO2的实用方法,通过玻璃微珠的间接负载以达到催化剂能够可持续利用的目的。同时解决了路面的抗滑,抗磨等性能。提高了纳米TiO2催化剂的耐久性能,通过半柔性路面的碱性水泥浆的中和反应,去除了催化剂表面附着的反应的终级产物无机酸,有利于催化剂的循环使用。可广泛应用于城市道路,高速公路道路与一些特殊路段中。为实践"资源节约,环境友好"和可持续发展的交通建设模式做出贡献,具有广阔的推广意义。     

用分布式混合试验系统模拟结构的倒塌行为

采用分布式混合试验系统模拟四层钢结构框架在强震下的倒塌行为。变形集中的首层作为试验对象,而上部结构作为数值子结构。各子结构通过协调器满足界面上的平衡和协调条件,并被协调器的输入输出接口封装起来。采用柔性的试验方案,可以在当前有限控制精度的限制下,灵活地处理边界条件。试验结果与日本E-D efense振动台足尺试验结果进行了对比,得到了类似的倒塌机制,证明混合试验有能力进行结构倒塌模拟,而误差主要来自于模型简化。     

土工织物加筋柔性台背路堤非线性计算与评价

近年来，加筋土结构的柔性桥台开始应用于工程实践，这种结构有可能在根本上防止桥头跳车的产生。为了研究这一特殊路堤结构的数值模拟计算方法，本文在考虑土的固结和土体的非线性应力应变关系的基础上，利用非线性有限元数值方法对土工织物加筋柔性台背路堤的受力性状和破坏机理进行了分析。分析结果表明，将铺有土工合成材料的桥台路堤看作由土体、土工合成材料、土体-土工合成材料界面组成的独立的平面应变三层连续体系，进行数值计算是行之有效的。计算结果显示，土工织物加筋可以有效减少桥台路堤50％的均匀沉降和66％的非均匀沉降，并能增加台背路堤的稳定性。现场监测表明，本文采用的数值模拟方法与实际工程具有一致性。     

投弃式波流测量传感器浮标体结构分析及伪刚体建模研究

根据投弃式波流测量传感器的功能及应用特点,提出了其浮标体的结构设计要求,并依此给出了所设计浮标体的主体结构。文中描述了所设计的投弃式波流测量传感器浮标体各部分的结构功能,论证了该浮标体在投弃式波流测量方面的结构优势。共研究了所设计的3种不同投弃式波流测量传感器浮标体结构,包括两种采用柔性浮力叶片的浮标体和一种采用刚性浮力叶片的浮标体。根据柔顺机构学理论分别建立了其中两种柔性浮标体的伪刚体模型。对比了刚性浮标体和两种柔性浮标体的伪刚体模型在波浪海流作用下的姿态特点,分析了各浮标体在波高测量时的误差原因,得出了其中C型柔性浮标体具有更好的随波浪和海流运动响应的结论。为更深入地进行投弃式波浪测量传感器浮标体运动学和动力学的相关研究提供了模型基础。     

基于桁架模型和多孔介质模型的柔性网衣和周围流场单向耦合方法研究

柔性网衣作为渔业养殖的重要组成部分,其水动力的计算分析对网箱的安全使用至关重要。基于桁架模型和多孔介质模型对柔性网衣和流场单向耦合计算的数值模拟方法进行了研究。通过code_aster软件基于桁架模型计算出网衣变形后节点坐标和网衣受力,然后将节点坐标导入OpenFOAM识别出网衣变形后的多孔介质区域,并基于多孔介质模型模拟水流作用下网衣周围的流场和计算网衣的受力。为了验证模型的正确性,将不同工况对圆形网衣的数值模拟结果与物理试验数据进行比较,包括code_aster中计算的网衣变形形状、OpenFOAM模拟的网衣周围流场以及在code_aster和OpenFOAM中计算的网衣受力。计算结果表明,圆形网衣在单纯来流下变形明显,与试验结果保持一致,证明了网衣变形和水动力单向耦合方法的准确性。