为了模拟喷丸强化过程,实现喷丸强化效果快速预测,基于Abaqus软件采用离散元法-有限元法(Discrete Element Method-Finite Element Method,DEM-FEM)耦合建立随机多丸粒喷丸强化模型,并以TC4钛合金为研究对象,通过喷丸强化试验来验证耦...为了模拟喷丸强化过程,实现喷丸强化效果快速预测,基于Abaqus软件采用离散元法-有限元法(Discrete Element Method-Finite Element Method,DEM-FEM)耦合建立随机多丸粒喷丸强化模型,并以TC4钛合金为研究对象,通过喷丸强化试验来验证耦合模型的准确性。采用Box-Behnken设计(Box-Behnken Design,BBD)法,针对弹丸大小、喷丸速度和喷丸覆盖率3个工艺参数设计了三因素三水平的喷丸仿真试验方案,采用仿真分析获得表面残余应力值及表面粗糙度值,并通过Design-Expert软件进行数值拟合,最终得到喷丸工艺参数与表面残余应力和表面粗糙度之间的函数模型,采用响应面法分析弹丸大小、喷丸速度、喷丸覆盖率三因素之间的交互作用以及对喷丸强化效果的影响规律。结果表明,响应面预测模型结果与仿真计算结果误差低于5%,所建立的响应面预测模型具有较高的近似精度和可靠性,利用此模型可实现喷丸强化效果的有效预测。展开更多
为揭示近断层地震动作用下岩质边坡的动态响应规律与灾变机制,提出了一种间接边界元法(indirect boundary element method,简称IBEM)与离散元法(discrete element method,简称DEM)耦合的时域分析体系,建立了考虑岩土体非连续变形特征的...为揭示近断层地震动作用下岩质边坡的动态响应规律与灾变机制,提出了一种间接边界元法(indirect boundary element method,简称IBEM)与离散元法(discrete element method,简称DEM)耦合的时域分析体系,建立了考虑岩土体非连续变形特征的近断层-边坡系统非线性动力响应模拟方法。首先基于IBEM构建半无限域千米级近断层地震波场高精度数值模型;其次,结合格林函数理论与IBEM求解波场,推导DEM计算域边界等效地震荷载的显式表达,进而实现IBEM-DEM耦合系统的跨尺度能量传递;最终通过DEM求解米级岩质边坡的非线性动力响应,实现了从千米级断层到米级边坡的多尺度非线性地震动模拟方法体系。数值模拟与动态监测结果表明:IBEM-DEM耦合算法可精准表征近场地震波传播的频散特性与能量衰减规律;近断层地震荷载作用下,软弱夹层首先发生渐进式剪切破坏,其强度劣化导致贯通性破裂面的形成,并引致滑体沿剪切面加速失稳,产生显著位移与速度响应,最终在坡脚形成典型碎屑堆积体;滑体表层速度显著高于底层,表层平均速度达到底层平均速度的3.6倍,其中滑体表层X向和Z向的速度分量峰值分别达到4.98 m/s和5.92 m/s,呈现出明显的趋表效应;滑体监测点从初始坡面位置到最终堆积体位置的X向和Z向最大位移分别可达41 m和35 m,时程表现出典型阶跃式增长特征,反映出滑体在动能与势能交替转换中的突跃式滑移行为。IBEM-DEM耦合方法构建了从岩体破裂到滑坡成灾的全过程演化序列,为近断层地震动诱发滑坡的动力灾变分析提供了创新性分析方法体系,并为复杂地质条件下滑坡机制的识别及地震灾害的防控提供了理论依据与技术支持。展开更多
文摘为了模拟喷丸强化过程,实现喷丸强化效果快速预测,基于Abaqus软件采用离散元法-有限元法(Discrete Element Method-Finite Element Method,DEM-FEM)耦合建立随机多丸粒喷丸强化模型,并以TC4钛合金为研究对象,通过喷丸强化试验来验证耦合模型的准确性。采用Box-Behnken设计(Box-Behnken Design,BBD)法,针对弹丸大小、喷丸速度和喷丸覆盖率3个工艺参数设计了三因素三水平的喷丸仿真试验方案,采用仿真分析获得表面残余应力值及表面粗糙度值,并通过Design-Expert软件进行数值拟合,最终得到喷丸工艺参数与表面残余应力和表面粗糙度之间的函数模型,采用响应面法分析弹丸大小、喷丸速度、喷丸覆盖率三因素之间的交互作用以及对喷丸强化效果的影响规律。结果表明,响应面预测模型结果与仿真计算结果误差低于5%,所建立的响应面预测模型具有较高的近似精度和可靠性,利用此模型可实现喷丸强化效果的有效预测。
文摘为揭示近断层地震动作用下岩质边坡的动态响应规律与灾变机制,提出了一种间接边界元法(indirect boundary element method,简称IBEM)与离散元法(discrete element method,简称DEM)耦合的时域分析体系,建立了考虑岩土体非连续变形特征的近断层-边坡系统非线性动力响应模拟方法。首先基于IBEM构建半无限域千米级近断层地震波场高精度数值模型;其次,结合格林函数理论与IBEM求解波场,推导DEM计算域边界等效地震荷载的显式表达,进而实现IBEM-DEM耦合系统的跨尺度能量传递;最终通过DEM求解米级岩质边坡的非线性动力响应,实现了从千米级断层到米级边坡的多尺度非线性地震动模拟方法体系。数值模拟与动态监测结果表明:IBEM-DEM耦合算法可精准表征近场地震波传播的频散特性与能量衰减规律;近断层地震荷载作用下,软弱夹层首先发生渐进式剪切破坏,其强度劣化导致贯通性破裂面的形成,并引致滑体沿剪切面加速失稳,产生显著位移与速度响应,最终在坡脚形成典型碎屑堆积体;滑体表层速度显著高于底层,表层平均速度达到底层平均速度的3.6倍,其中滑体表层X向和Z向的速度分量峰值分别达到4.98 m/s和5.92 m/s,呈现出明显的趋表效应;滑体监测点从初始坡面位置到最终堆积体位置的X向和Z向最大位移分别可达41 m和35 m,时程表现出典型阶跃式增长特征,反映出滑体在动能与势能交替转换中的突跃式滑移行为。IBEM-DEM耦合方法构建了从岩体破裂到滑坡成灾的全过程演化序列,为近断层地震动诱发滑坡的动力灾变分析提供了创新性分析方法体系,并为复杂地质条件下滑坡机制的识别及地震灾害的防控提供了理论依据与技术支持。
