施工过程模拟（共12篇）
施工过程模拟 篇1
在地铁施工过程中,由于开挖作用,硐室周围岩土常会产生松动变形,所以要及时采用喷射混凝土和打锚杆等支护方式。而开挖过程中,围岩土体的松动程度、喷射混凝土的效果及锚杆的应力状态都无法准确预测。为了精确分析在开挖不同程度时,地铁的不同部位的围岩应力、应变状况及支护的加固效果,本文针对暗挖法中的盾构开挖方法进行研究,利用有限元软件对地铁的不同开挖和支护阶段进行模拟、计算和分析,研究结果对地铁开挖施工具有一定的参考价值。
1模型的确定
为了模拟在实际的工程地质条件中地铁的开挖过程,取土层为三层,自上而下,分别为土、风化岩和地基土。(见图1)
在软岩地基进行地铁的开挖,地铁埋深为30米,地铁断面形状为三心圆。地铁的支护模式采用锚喷支护的方式,混凝土衬砌的厚度为300mm,锚杆的长度为3米。
2施工过程模拟
在实际的地铁开挖过程中,为了保证硐室稳定和支护的及时进行,一般采用分步开挖的方式进行施工。将拟开挖土体分割成12份,即为分成12步进行开挖,为防止开挖过程中软岩产生过大的变形或破坏,所以采用边开挖边支护的方式,支护过程为先喷射30mm厚度的混凝土衬砌,再打上锚杆。
在地铁施工中,施工阶段采用定义施工阶段的方法得以实现。具体操作为激活未开挖的软岩和已进行的支护结构,钝化已开挖的软岩单元,使其不发挥作用。
3支护结构特性分析
开挖过程采用边开挖、边支护的方式进行施工。为了对比分析不同开挖阶段,硐室周围软岩、混凝土衬砌和锚杆的应力应变状态,取12步施工阶段进行分析。
为了提高软岩硐室的稳定性,在喷射混凝土后加入锚杆,本部分取加锚杆后混凝土衬砌的应力情况进行分析,可以得到图2所示不同开挖步混凝土衬砌的应力云图。
由图2可以看出,在喷射混凝土又加锚杆之后,混凝土衬砌的应变值随着开挖步的进行,支护范围的增加而逐渐减小;应力分布形式与未加锚杆时相似,在洞口处产生较大的应力。与未加锚杆的应力情况进行对比分析可以看出,在打入锚杆后,相同施工步中,混凝土衬砌的应力值明显减小,说明在使用锚喷联合支护时,可以适当降低混凝土强度,已达到节约成本的经济目的。
4 结论
为了精确分析在开挖不同程度时,地铁的不同部位的围岩应力状况,采用有限元软件地铁的不同开挖阶段进行模拟、分析,主要得到了如下结论:
(1)从地铁锚杆支护的轴向应力可以看出,在地铁洞口位置,锚杆所受应力最大,且地铁顶部承受的应力形式主要为压应力,侧墙及侧墙底部主要为拉应力;
(2)采用分步开挖时,衬砌产生的应力小于整体开挖时的应力值;从应力分布范围来看,采用整体开挖时,高应力区范围更大,说明地铁衬砌产生破坏的可能性更大;
(3)采用不同开挖方式时,锚杆的受力形式不同,采用分步开挖时,锚杆的最大应力主要集中于洞口处。
摘要：近年来,许多发展中国家的大城市都在规划、建设地铁,以缓解大城市日趋严重的交通问题。在地铁施工过程中,周围岩土会产生松动变形,所以要及时采用喷射混凝土和打锚杆等支护方式。而开挖过程中,开挖的形式、开挖与支护的时间关系都影响围岩的稳定性,为了精确分析在开挖不同程度时,地铁的不同部位的围岩应利状况,采用midas gts软件对地铁的不同开挖阶段进行模拟,研究结论对地铁施工具有一定的参考价值。
关键词：地铁,分步开挖,数值模拟,衬砌,锚杆支护
参考文献
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施工过程模拟 篇2
我们的`生活中充满了科学，科学无处不在，只要你有一双善于观察的火眼金睛，就一定会发现科学的奥妙。
“同学们，我们下节课要做‘模拟火山喷发’的实验，要记的带东西，有一个铁碗、熟土豆泥、番茄酱、火柴……”科学老师的这一几句话顿时让我们跳起来，我们一直想做这个实验，现在愿望成真了。
星期三，我们期盼已久的科学课终于要来了，组长们一遍又一遍的提醒我们，让我们下午带好实验工具，不要忘了。
下午，我怕同学们忘了带东西，便把所有的实验器材都来了，果不其然，除了我和组长其他人的东西都没有带上。我们各自找到了自已组的位置便放好东西，等老师教我们如何做实验。不过有些组等不及了便看着书自己做了起来。
终于，老师讲完了实验要点，一声令下，我们开始动手啦！
我们先把酒精灯点着，放到铁架子下面，把小铁碗放到铁架子上。然后，我拿起一小块的土豆泥，捏成了小山的样子，又把番茄酱放到“小山”顶的洞里，再用一片薄薄的土豆泥盖在洞口，把“小山”放到铁碗里。最后静静地等待。
我们左等右等，可是“小山”一点动静也没有，又过了15分钟我们坐不住了“是不是火太小了？”“番茄酱放少了？”“是不是洞口的土豆泥太多了？”我们为“小山”这么长时间还不喷发而讨论起来。这时，老师走了过来“你们这个山是不是底子捏的太厚了”。经老师这么一说，我们也觉得是这相原因。可是时间已经不允许我们再重新来过。
“铃铃铃……”下课了，我们的实验最后以失败告终。
这次的实验没有成功让我很伤心，我今后一定要好好学习科学，让这种失败不再发生。
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创业基础课程中模拟创业过程研究 篇3
除此之外，普通高等院校还要落实以创业带动就业、“先就业，后择业”的就业理念，提高毕业生的整体素质，为建设人力资源强国做充足的准备。那么，面对国家对高等教育院校提出的要求和策略，我国高校应如何设置模拟创业课堂、如何保证创业教育课程体系的正常高效运作是人才培养过程中需要解决的关键问题。
一、创业教育的相关概述
在20世纪40年代，美国开始重视高等学校的创业教育课程，直至今日，历经60多年的探索实践，创业教育培养出了大批具有创新意识的新型人才，为推动美国经济的发展作出了重要贡献，创业教育已然成为美国高等教育院校里必不可少的组成部分。中国开始对创业教育重视起来是在新世纪初，起步要比美国晚很多，但经过十几年的发展也取得了骄人的成绩。2002年教育部在清华大学等9所高校里进行了创业教育改革的尝试，到2012年，创业教育课程已经不限于清华大学这样的名校，而延伸到国内很多普通本科高校里，成为高校人才培养方案中的重要一环。
经过十几年的努力探索，我国高校创业教育已经朝气蓬勃地开展起来，课程设置规模逐渐扩大，并且不限于对国外经验的简单借鉴，而自主研发出很多适合我国实际情况的课程，创业教育在解决毕业生就业问题的基础上，实现了对创新型人才的有力培养，提高了人才培养质量。虽然我国高校创业教育已经取得了可喜的成绩，解决了一部分毕业生的就业问题，但是仍然存在一定的问题，无论是教学内容的选择、教学方式的设置，还是在评估与组织等方面都与美国这样有经验的国家相差甚远。因此，我国高校创业教育工作的开展依然需要各方的共同努力，可谓任重而道远。
二、创业基础课程中模拟创业过程的设计与实践
在创业基础课程中进行模拟创业，有利于学生初尝创业活动的艰辛，体验创业成功带来的成就感。模拟创业其实是对创业过程的一种模仿，学生在模拟创业中进行实践学习、体验和参与整个创业过程，经历一番尝试以后逐步确定自己的兴趣点和创业方向，为今后正式创业奠定基础，在创业实践中发挥自己的能力。模拟创业可以分为“创业计划竞赛”与沙盘模拟两种形式。
“创业计划竞赛”活动是以小组形式进行自由组合，每一组都要经过实地调查选择适合自己的创业项目，然后根据对产品或服务的市场预估，完成相关商业计划，主要内容有：调查相关产业、分析市场状况、确定营销手段、组织构建公司以及管理公司人员等。要提出与之相应的企业运行蓝图和人才资源需求的大胆构想，做到具体、深入、完整。每一小组最终在课堂上要呈现出一份独立的报告，对自己相关的项目进行陈述，形成一份完整系统的企业策划书。
而沙盘模拟是凭借沙盘教具进行实战演习，团队中的每一个人都有特定的身份，如谁是CEO、谁是财务总监、谁是销售经理、谁是生产经理等管理角色都要进行模拟设置。同时，还要模拟出企业的整体运行状况，从产品研发到最终的绩效考核都应进行细致入微的设计。这一过程中，需要小组同学团结一致、荣辱与共，一同解决创业过程中遇到的一切问题，无论成功与失败学员都会学有所得。沙盘模拟是一种能够及时发现错误并及时改正的模拟方式，所以学员在模拟过程中要注意发现自身的不足，把从书本中学到的理论知识应用到实践的过程中会大大增强学生的应用能力，学会逻辑严密、仔细认真地分析问题、解决问题，并把这些经验应用在以后的实际经营中去。
（一）模拟创业过程的教学设计
根据以上论述，下面将设计出模拟创业课堂的教学过程，并把创业的程序、学生知识的检验、创业能力的评估以及教学步骤和安排、环境的设置等内容融入到整个模拟过程中，对课程进行以下4个环节的教学设计：
1.组织若干创业团队。进行模拟创业过程教学设计的第一步就是要将班级同学按人数分成若干小组，每一个小组就等于是一个企业，人数控制在10人以内，以5到6人为最佳。分组采取平等自愿的原则，能力均分，性格互补，男女生搭配进行。组合完毕以后，还要将职位安排好，选出一位“总经理”作为整个团队的发言人和管理者，主要负责企业的内部管理和利益分配等大小事宜。其他团队成员根据自身情况各司其职，共同推进企业的发展。这一环节的设置首先调动了学生的参与热情，提高了他们的创业兴趣，培养了其团队精神和集体荣誉感，发扬了企业团队精神。
2.创业基金的累积。一是获取启动资金。选择合理适当的创业案例作为课题，让学生利用图书馆、网络等资源搜集相关文献，结合与题目相关的专业知识进行创业基础课程的自学。各个企业的“总经理”担负起组织本团队人员分析案例的任务，利用课外时间按要求进行。教师将视案例分析的成果给予相应的启动基金并对其进行评价。同一个题目的共同研讨会产生碰撞与火花，由于思路不同，最终的分析结论也会有很大不同。命题案例的分析可操作性强，并且能够锻炼学生的自学、分析、归纳总结能力，也可以在不同小组之间进行对比，互相学习，取长补短。二是追加创业资金。很多学生是首次登台，在众人面前公开演讲难免会产生紧张情绪，会对成绩造成一定程度的影响。因此，可以特别设计加试部分。该部分可以提供机会拉动创业进程。创业之初最艰难的一步就是基金的获得，因此，应设计出两个特别环节：第一，自主研究成功案例。每个小组可以自行选择典型的成功案例，分析它的成功原因。如创业机会、创业者的素养、团队协作能力等方面，最终形成报告，教师通过评估其报告的质量与水平决定追加资金的数量，做到公平、公正。第二，自由宣讲。当学生意识到第一次演讲时的紧张情绪时，就会希望能再有一次展示的机会，所以为学生提供这样一个平台，通过宣讲展示“公司”的实力，以赢得创业资金。
3.模拟创业过程。实际的创业过程中可供模拟的环节有很多，我们只选择其中最主要的几个部分进行设计，其中有：确定创业目标、实地考察创业的可能性、设计本公司的logo、对公司产品进行准确定位等方面。这几个方面的实际操作性较高，制作成本也比较低，因此可以纳入到模拟创业的课堂中来。教师要根据成果进行评价打分，最终将分数折算成相应的收益。在这一环节，团队成员可以跳槽到另一个团队，也可以产生破产等实际会发生的状况，以保证模拟的真实性。
4.成绩考评。学生成绩分为优、良、中、及格四个等级，根据学生的创业收入进行排列，团队“总经理”必须合理分配本组收入，以优秀员工及贡献较大的员工获取更多收入为原则，视其在创业过程中的表现而定。收入第一的团队中成员均可获得优秀的成绩。若该“企业”有一半以上的员工跳槽，则其成员都没有机会获得优秀。
（二）模拟创业过程的教学实践
模拟创业将以笔者所在校2014级教育专业创业基础课程的教学为例，根据已经研讨确定的模式进行设计，将模拟创业应用到教学实践中去。
1.创业团队的构建。2014级教育专业学生分为5个团队，每个团队都有一个带头负责人，组织员工夯实基础知识、分配工作任务、合理发放资金，负责人对方案、规划以及安排拥有决策权。
2.获取创业基金。一是分析案例。江苏大学周尚飞的成功创业为我们提供了一个非常好的例子，他就是一个大学生，和我们每一个学生的距离感都很近，要让学生知道每一个人都有成功的机会。目前周尚飞的企业情况也可以通过互联网查询。根据所学习的创业基础知识，对周尚飞团队所具备的创业精神与素养进行分析，并且观察其团队精神对创业产生的巨大影响，最终将影响创业的相关要素总结出来，引发对当下大学生创业的思考。5个团队在课堂汇报时需要制作PPT，教师与其他团队对其成果进行评价打分，最终按1分折算1000元进行折算相应的收益。二是追加创业资金。第一，学习借鉴其他创业成果。如今创业大潮中无数成功者为我们提供了可资借鉴的经验，我们能够通过分析它的成功原因，获取一些指导。如创业机会、创业者的素养、团队协作能力等方面，最终要形成报告，教师可以根据报告的质量进行评价并追加启动资金。第二，个人演讲。抽签决定演讲顺序，每一个同学都要参与进来，规定时间内完成演讲后，会根据成绩追加相应数量的创业资金。
3.创业模拟的实际操作过程。教育专业的学生其优势在于知识储备量大、市场需求旺盛。因此，我们决定在国学知识讲堂这方面试水。目前国学堂受到大众的欢迎，对传统文化的学习越来越流行，它的市场比较容易打开，而且创业风险相对较低。对企业的定位在提供一个能够培养出具备国学素养的中国人这一理念上，设计出具有活力、突显性能的企业标识。这一环节考验学生的实际操作能力，最能彰显其创新才华，具有特色的产业文化将为学生们带来意想不到的收益。
4.成绩考评。最终经过考评，5组团队中以张明良为首的“领翔”团队获得优秀成绩，该团队在实际操作过程中，每个同学都尽力发挥自己的优势，团结协作，取得了可喜的成绩。其他团队的表现也可圈可点，在这样的模拟创业过程中，每位学生都有所收获，不仅学习到课本之外的知识，对于今后走上就业岗位、走上创业之路也将产生非常巨大的影响。
施工过程模拟 篇4
1 分析模型的建立
1.1 沉井模型
本工程的沉井上部土层大都有一层松散软弱的土层存在,典型的有NLTN井,其上部26 m范围内全是标贯值N=0～1的软土,由于软土中刃脚下的端承力有限,故沉井下沉主要受摩擦力控制。NLTN井平面尺寸和下沉深度均较大,且该井位处土层构造复杂,故选其为数值分析研究的对象。
NLTN井截面为圆形,考虑到沉井不同标高处土压力的差异,结构设计采用变截面形式,外径11.4 m,内径上部9.4 m,下部9.0 m,井深41.25 m。沉井采用分段制作,依次接高下沉,节高一般为4 m,共分10次施工下沉就位。
1.2 有限元模拟的实现
基于NLTN沉井,采用有限元软件ANSYS建立了分析模型。沉井结构采用Solid45单元,相对于土体来说,井体结构是刚性的。根据文克勒地基模型假设[3],把土体离散成为具有一定刚度和极限承载力的弹塑性弹簧单元,土体用Combin39弹簧单元来模拟,Combin39是一个具有非线性功能的单向单元,可对此单元输入广义的力—变形曲线[4]。本文的数值计算中,在侧壁设置法向约束弹簧(模拟侧向土压力作用)、切向摩擦弹簧(模拟侧壁摩阻力作用)和底部竖向弹簧(模拟刃脚反力作用),3种弹簧都设置成为单自由度,考虑到土壤D-P材料的特性,简化成为双线性弹塑性的只压单元,达到屈服荷载(F0)以后,弹簧刚度突然变小,后者(K1)可以设置成为前者(K0)的1%或更小。
2 NLTN井下沉全过程位移计算分析
2.1 均匀土压力作用下各工况沉井的下沉量分析
先不考虑侧向土压力的差异和刃脚底部土体的不均匀开挖等因素,比较排水下沉与不排水下沉的方案,计算了施工阶段10个工况的下沉量,结果见图1。从图1可以看出,前6个工况沉井都是在标贯值N=1的流塑状软土中施工,不排水法施工对于沉井防止突沉效果明显。采用不排水施工,各工况下沉量呈下降趋势,逐渐收敛;采用排水法施工,各工况下沉量呈上升趋势,且在第6工况达到峰值,这种状况是比较危险的。图2为4个施工典型工况沉井的位移计算结果,图2中形象地反映了沉井“长高”的过程。从第7工况开始,沉井逐渐进入土质较好的土层,土体自身可以提供较大的阻力。
2.2 摩阻力不均匀分布的影响
本文的研究模型采用土弹簧单元,摩阻力的不均匀分布可通过改变摩擦弹簧的屈服荷载来实现。分析时考虑摩阻力0.5倍的折减,即假设对于第i个土层,摩阻力标准值按照规范取值为fki,则在设置摩擦弹簧时,环向(0°,180°)范围内弹簧屈服荷载用fki来折算,而(180°,360°)范围内弹簧屈服荷载用0.5 fki来折算通过各工况的计算来分析摩阻力不均匀分布对沉井下沉位移的影响,计算结果见图3。
由图3可以看出,摩阻力造成的最大水平位移和刃脚底部沉降差异随着下沉深度的增加而减少,这符合工程实际情况。在非对称摩阻力作用下,由于抗力的不均匀,沉井井壁两侧同一标高处必然存在差异沉降,产生平面内扭转和偏沉的趋势,这一扭转的趋势需要依靠土体水平抗力和竖向抗力来承受。在下沉深度较浅时,侧壁土体弹簧不足以提供足够的抗力来抑制沉井的平面内扭转趋势,而随着下沉深度的增加,沉井的扭转得到了有效的控制。可以得出这样的结论,当摩阻力不均匀分布时,侧向土体弹簧和底部土体弹簧的刚度是控制沉井倾斜位移的重要因素。沉井的最大水平位移和刃脚底部沉降差两项位移指标在第4工况以后就收敛在很小的范围内了,所以前4个工况沉井下沉深度较浅时,控制好施工精度,防止不均匀摩阻力是具有重要意义的,而沉井入土深度较深后,由于土体自身的束缚作用,施工风险会小得多。
从图4中看到,摩阻力的不均匀分布对沉井起到助沉作用,这种现象更容易解释。摩阻力的不均匀分布,实际上是沉井一侧摩阻力的折减,宏观上讲作用在沉井的整体摩阻力大幅度减小,抗力的减小必然加速沉井的下沉趋势。由此可见,摩阻力的不均匀分布微观上造成了沉井的偏沉和位移,在宏观上也加速了沉井的下沉趋势,这种趋势在软土层中可能会增大沉井突沉的危险,而在坚硬土层中却起到助沉作用。
2.3不均匀土压力与水平弹簧变刚度耦合作用
实际工程中并非只有单一因素的作用,如可能同时出现不均匀土压力、不均匀摩阻力、底部和侧向土体弹簧刚度变化等的共同作用。这些随机因素交织在一起可能相互加强使沉井向更不利的位移趋势发展,也有可能相互反作用控制沉井的位移。当然全面考虑这些随机因素的作用相当困难,如何对它们进行组合也是个复杂的问题。本文只选取其中两个因素———不均匀土压力与水平土弹簧变刚度共同作用进行初步探讨。直观上来讲,两种相互作用可以采用线性叠加的作用方式,它们的组合可能产生有利情况或者不利情况。
在不均匀土压力作用的基础上,本文考虑水平弹簧刚度在沉井两侧0.5倍的变化,计算这两种因素的组合作用。组合作用位移计算结果见图5,图6,可见两种不同的组合作用下,沉井的位移差异很明显。由于土体的只压特性,在承受非均匀荷载时,沉井将向一侧倾斜,受拉侧的土弹簧几乎失效,起抵抗作用的实际上是受压侧弹簧。单侧弹簧刚度发生0.5倍的变化对于位移的影响当然很大,从图5,图6中看出不利组合情况下的位移近似为有利组合情况下的2倍,这是弹簧刚度变化的必然结果。
3结语
1)本文的研究证实了采用有限元软件进行沉井下沉施工过程模拟的可行性,该分析对于指导复杂地质条件下沉井的建造施工,具有较高的实用价值。2)影响沉井位移的因素很多,单一因素作用对于位移的影响是有限的,几种因素的组合作用有可能相互抑制沉井位移,也有可能大幅度增加沉井的位移,后种情况发生是比较危险的。3)沉井下沉初期,入土深度浅,土体提供的侧向约束力有限,容易发生倾斜位移,所以这一阶段沉井的垂直度控制非常重要。4)概率论和可靠度设计思想在地下结构和岩土工程中的运用还没有达到成熟的程度,确定合乎实际的随机变量概率分布模型以及相关参数非常重要,进一步的研究方向是考虑土工参数的随机变异性,对沉井的下沉施工过程进行概率分析。
参考文献
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[3]高大钊.土力学与基础工程[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.
一次强对流过程的三维数值模拟 篇5
利用中国科学院大气物理研究所建立的完全弹性三维雹云数值模式(IAP-CSM3D),模拟了4月23日横扫湘中湘南大部分地区的飑线强对流过程的流场、雷达回波和含水量等宏、微观物理量的分布及其演变.分析了冰雹形成的微物理过程,结果表明,冰雹粒子主要由冻滴(CNfh)和霰(CNgh)转化形成,其中冻滴的贡献比较大,冰雹主要是通过撞冻过冷水过程(CLch、CLrh)长大.将多普勒雷达实测资料同模拟的.气流结构进行比较可见,雷达观测到散度随高度的变化与模式模拟的气流结构一致;模式输出的雷达回波强度及回波顶高与雷达观测事实相近.
作 者：于华英 顾松山 刘鹏 陈章法 黄小玉 YU Hua-ying GU Song-shan LIU Peng CHEN Zhang-fa HUANG Xiao-yu 作者单位：于华英,YU Hua-ying(南京信息工程大学,中美合作遥感中心,江苏,南京,210044)
顾松山,陈章法,黄小玉,GU Song-shan,CHEN Zhang-fa,HUANG Xiao-yu(南京信息工程大学,电子工程系,江苏,南京,210044)
刘鹏,LIU Peng(南京大学,大气科学系,江苏,南京,210093)
施工过程模拟 篇6
【关键词】模拟企业 践教学 扮演
【中图分类号】G424.1【文献标识码】A【文章编号】1673-8209(2010)05-0-01
随着技术进步和经济全球化进程的加快,企业的管理思想、管理制度和管理方式不断发生着变化。在激烈的市场竞争中,人才,企业发展的源动力,培养既懂企业管理又懂信息化工具的应用型人才,对企业生存和发展尤为重要。
1 模拟企业实践教学介绍
模拟企业是通过仿真现实企业的工作环境,模拟现实企业的岗位和工作职能,仿真现实企业的业务流程,进行完整的企业生产经营管理活动。模拟企业实践教学以制造型企业为背景,订单为主线,学生为中心通过角色扮演,借助玩具汽车的组装过程完成整个生产经营管理过程。整个过程分为两个阶段:传统管理阶段到现代化管理阶段。通过两个阶段的生产经营管理对比,总结传统管理出现的种种弊端,从而进行信息化建设。在现代化阶段应用了ERP管理软件,ERP (Enterprise Resource Planning,企业资源计划)是集企业管理理念、业务流程、基础数据、计算机硬等为一体的企业资源管理系统。它能为企业日常信息管理和运作提供辅助决策。
在教学过程中,可根据学生人数多少将学生分成多个组,每一组代表一个公司,每一个公司分别设置不同的部门和岗位。岗位有高层管理者(CEO、CFO、COO、CPO、HR、CIO)、中层管理者和基层员工。在经营过程中公司全体员工如何协作和配合,如何保质保量向客户交货,同时做出各部门所需的单据和报表。学生在分析市场、制定战略、组织生产、整体营销和财务结算等一系列的活动中,领悟科学管理规律,全面提高管理能力,并通过信息化管理软件,提高自身的信息化管理技能。
2 模拟企业实践教学特点
2.1 教学内容从理论与实践脱节转向理论教学与实践教学紧密结合
组织模拟企业教学,不仅仅是为了培养学生的技能,更重要的是要使学生通过综合性实践活动将所学过的知识融会贯通起来,切实提高运用理论知识分析实际问题、解决实际问题的能力。在组织实践教学活动时,特别重视对学生实践活动的指导点评与学生综合素质的提高同步进行。
2.2 教学方法从单一的灌输式转向多元化组合
组织模拟企业教学活动时,强调所采用的教学方法必须有助于学生主动积极地参与,有助于调动学生的学习潜能与培养学生的学习能力,有助于发挥学习团队的作用与形成学习型组织,有助于提高教学效率与降低教学成本。经过努力,由情景式教学、探究式教学、互动式教学、竞赛式教学、自主式学习与协作式学习等组成的科学的多元化的教学方法体系已大体形成。
2.3 教学手段由单一的“黑板+粉笔”转向多样化集合
强调教学手段要兼容并包,博采众长,传统与现代手段相结合,手工操作与软件系统相结合,由手工、计算机网络、多媒体等组成的多样化的教学手段。
2.4 教学活动从以“教”为中心转向以“学”为中心
强调学生是教学活动的主体,要充分发挥学生在教学活动中的主体作用。教师的作用开始从以课堂讲授为主转向以教学设计和组织、指导、监督、考核学生的学习活动为主,学生的学习内容开始从单纯来自教师与课内转向既来自教师与课内,也来自同学与课外。
2.5 教学管理方式从以教师管理为主转向以学生自我管理、自主管理为主
在模拟企业教学活动中,教学活动的设计、协调、监督、控制与评估的职责主要由教师承担,具体学习活动的策划、组织与实施则主要由学生承担。
3 模拟企业教学模式设计与创新
3.1 教学组织的设计与创新
模拟企业教学具有跨学科、跨专业的综合性特点。需从教师、学生、教学过程的组织三方面来进行设计。一是教师的组织。模拟企业教学必须采用新的教学组织形式,成立专门的由相关专业教师组成的综合性课题教学小组,以便有良好的教学效果。二是学生的组织。模拟企业教学将不同专业的学生混合编组,每个学习小组都是一个具有相对完整知识结构的学习群体。这样可以为模拟公司提供多重角色资源,为自主式、协作式学习提供必要的组织保障,从而将专业知识学习与相关知识学习、专业技能培养与基本技能培养有机地结合起来。三是教学过程的组织。模拟企业应采用情景模拟、知识重建和实战对抗三段式教学模式,使学生在完全了解模拟企业教学过程的前提下,有足够的时间对所学知识进行梳理和归纳。
3.2 教学内容的设计与创新
模拟企业课程的展开就是针对一个模拟企业, 把该模拟企业运营的关键环节:战略规划、资金筹集、市场营销、产品研发、生产组织、物资采购、设备投资与改造、成本核算等主体内容系统起来。课堂教学由听讲模式变成教师为学生设计情境和组织、指导、监督、考核学生的学习活动,允许多元思维并存,鼓励学生多动脑、动口、动手。教学内容要注重理论水平提升与实践应用能力紧密结合。通过模拟企业经营活动,引导学生将零散的知识转变为系统的知识,将理论知识内化为自身的能力、素质与习惯。
3.3 教学方法的设计与创新
模拟企业课程充分体现了体验式教学法的精髓。体现了以学生为中心的理念,在教学活动中将他们的个性充分展示。将枯燥无味的纯软件学习变成趣味性学习。在模拟企业中,学生们感受了经营环境的复杂性和多变性,决策的科学性与灵活性,经营管理的整体性、协同性和有效性;认识体验了企业经营管理活动过程和主要业务流程及其相互之间的关联关系;促进了知识的整合与融会贯通;真切地感受到成功与失败,体验到竞争意识、团队精神、职业素养的意义。
4 结语
模拟企业实践教学以工学结合为思想,基于工作过程与任务,将教、学、练、做相结合,将理论与实践融为一体,并灵活运用案例分析、分组讨论、角色扮演、启发引导等教学方法,引导学生积极思考、乐于实践,使学生在校期间就能到“真实的企业”中工作。模拟企业实践教学让学生对企业、工作、职业有一个清晰的认识,让学生从一个校园人到企业人的思想转变,树立正确的职业心态,培养基本的职业素质,了解企业组织架构、岗位职责,掌握日常工作的基本常识,运用科学的方法、手段和流程管理企业,熟悉和应用企业的常用单据,让学生有一个全局观,提升统筹、计划、安排和管理能力,懂得团队合作,为以后走向社会打下基础。
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[3] 中教景程.模拟企业综合管理实训[M].北京:人民邮电出版社,2008.
施工过程模拟 篇7
本文对某地铁盾构区间下穿既有明挖区间隧道结构进行了模拟计算, 以期预测盾构施工对既有结构的影响, 保证工程质量以及减小对周边结构、环境的影响。
1 工程概况
1) 新建盾构区间。此段区间采用盾构法施工, 左右线路中线间距约19 m, 拱顶覆土厚度约28.60 m, 距既有明挖区间箱体约16.10 m, 距既有围护结构底约6.10 m。主体结构为由管片错缝拼装而成的环形结构, 结构内径为5.50 m, 管片厚度为0.35 m, 环宽1.20 m, 环间通过螺栓连接。下穿段主要位于粉砂、粉土层, 属微承压水层, 最大水头约为33.2 m。
2) 既有明挖区间。既有地铁线目前正常运营, B型车, 整体道床, 正线采用60 kg/m钢轨, 采用明挖法施工, 为两跨箱形结构, 中间设中隔墙。箱体采用C30防水钢筋混凝土, 宽9.70 m, 高5.40 m, 顶板厚550 mm, 底板厚650 mm, 侧墙厚550 mm, 中隔墙厚400 mm。下穿段既有箱体覆土厚度为6.88 m;围护结构采用钻孔灌注桩 (800@1 000) +搅拌桩止水帷幕 (800@600) 。
3) 下穿段新旧区间位置关系。下穿段范围内新线长度约50 m, 既有线长度约55 m, 下穿段距既有结构最近变形缝为29.8 m, 距区间风道约44 m。二者结构净距约16.10 m, 距既有围护结构底约6.10 m。具体位置关系见图1, 图2。
2 建立三维计算模型
目前适用于地下结构工程计算的软件很多, 如ANSYS, ABAQUS, FLAC3D, GTS等等。本文中选取了GTS有限元计算软件, 该软件建模操作简便快捷, 支持弹性、弹塑性等多种岩土本构模型, 并且具有支持施工阶段计算的模块, 可以方便的进行施工阶段模拟, 得到位移、应变等参数随施工阶段变化的曲线。
2.1 计算模型及参数
根据以往工程经验, 盾构隧道开挖施工的影响范围为3倍隧道直径范围以内。因此确定计算模型选取范围为上至地面, 下至盾构隧道底部以下3倍隧道直径, 盾构隧道左右两侧各取3倍隧道直径, 盾构前进方向取60 m。盾构区间双线中心线间距19.11 m, 大于3倍的隧道直径, 可以忽略双线隧道施工之间的相互影响, 仅研究单线隧道施工时对既有结构的影响。
计算模型共划分了15 371个节点和79 822个单元, 见图3。
其中土体采用摩尔库仑理想弹塑性本构模型, 实体单元 (见图4) 。从上至下土体划分为6层, 其计算参数如表1所示。
既有区间结构采用线弹性本构模型、实体单元。其弹性模量为3×104MPa, 容重25 k N/m3, 泊松比0.2。既有区间结构单元及围护单元划分见图5, 图6, 盾构衬砌板单元见图7。
钻孔灌注桩及止水帷幕采用线弹性本构模型、实体单元。其弹性模量为2.55×104MPa, 容重25 k N/m3, 泊松比0.2。
盾构管片采用线弹性本构模型、板单元模拟。盾构管片材料为C50混凝土, 考虑其采用拼装方式施工, 对其刚度进行一定的折减, 取弹性模量为3×104MPa, 容重25 k N/m3, 泊松比0.2。
2.2 荷载
在实际施工过程中存在的外界荷载有:土体、盾构衬砌及既有结构的重力荷载, 既有区间结构中的地铁列车荷载, 盾构区间开挖过程中掌子面压力, 盾构机的重力荷载。
在本次模拟计算中, 考虑了土体、盾构衬砌及既有结构的重力荷载, 盾构区间开挖过程中掌子面压力, 未考虑既有区间结构中的地铁列车荷载和盾构机的重力荷载。
2.3 边界条件
计算模型中的6个边界面, 除地面为自由边界条件外, 其他5个边界面均施加法向位移约束。
3 模拟计算
3.1 施工过程
1) 沿全盾构区间断面开挖, 采用钝化相应的土体单元模拟开挖过程 (见图8) 。2) 开挖后施作盾构衬砌管片, 采用激活相应的衬砌单元模拟施作管片 (见图9) 。3) 开挖土体的同时, 施加掌子面压力, 为0.3 MPa (见图10) 。4) 每个施工步骤为沿线路方向开挖1.2 m, 模拟拼装一环管片, 整个计算过程, 划分为50个施工步骤。
3.2 计算分析
经过模拟计算, 单线区间完成后, 既有线路竖向位移云图如图11所示。既有结构沉降最大值约为6.4 mm, 最小值约为3.1 mm, 不均匀沉降差值最大约为3.3 mm。
图12为位于既有结构与盾构区间相交叉处的点的竖向位移随施工步骤的变化曲线。可看出既有结构随着盾构区间的施工, 其沉降值逐渐增大, 最终趋于稳定。
根据相关结构规范、运营线路维修规则及相关工程实例等[6,7], 下穿既有结构的施工控制标准如下:引起既有地铁结构绝对沉降量和水平位移不大于20 mm, 车站变形的曲率半径不大于1 500 m, 相对弯曲不大于1/2 500。模拟计算表明, 盾构区间施工对既有区间结构的影响满足控制标准的要求。
4 总结及展望
1) 通过对盾构下穿施工的模拟计算, 可知下穿工程对既有结构的影响是在安全范围内的, 不会造成结构的破坏或影响正常使用。2) 在得到实际施工过程的相关监测数据后, 应与本次模拟计算进行对比, 调整相关的计算参数, 使实测与计算结果相吻合, 寻找其拟合规律, 为今后提高模拟计算精度打下基础。3) 在盾构机实际掘进过程中, 由于盾构机外壳与土体、管片与土体存在间隙, 以及注浆的不及时和浆液自身的收缩, 均会导致土体产生地层损失, 引起地层产生沉降。另外, 盾构机对掌子面的预压力和土层的水土压力不一致, 盾构机的低头和抬头, 以及施工过程中对地层的扰动等亦会引起地层的沉降或隆起。本文模拟计算中未考虑上述因素的影响, 在今后的设计科研工作中, 应加强这方面研究, 以更好的模拟预测施工对既有结构的影响, 保证工程质量。
摘要：以某新建地铁盾构区间下穿既有地铁明挖区间结构施工为例, 为研究盾构施工对既有区间的影响, 建立三维有限元模型进行了模拟计算, 模拟计算中考虑了施工中的开挖、施加掌子面及施作管片过程, 计算结果表明盾构施工不会影响既有地铁区间结构的正常使用及运营。
关键词：地铁,盾构区间,下穿,数值模拟
参考文献
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[5]杨毅秋, 张继清.大直径盾构下穿既有地铁车站的施工模拟[J].铁道标准设计, 2011 (2) :90-93.
[6]李永敬.地铁施工下穿建筑物沉降控制标准研究[J].铁道标准设计, 2006 (2) :91-92.
施工过程模拟 篇8
在我国, 随着经济建设的迅速发展和西部大开发战略的快速实施, 我国已建、在建和拟建有大量堆石坝。堆石坝的施工过程是分期施工的, 这可以通过有限元软件ABAQUS进行数值模拟。下面阐述如何在ABAQUS中实现堆石坝施工过程的模拟。
1 堆石坝施工模拟的思路
堆石坝施工过程中考虑到坝体材料的非线性和施工填筑的分级性, 可采用ABAQUS模拟堆石坝施工和蓄水各阶段的应力和位移结果。
由于ABAQUS中除了提供自带的材料模型, 还提供了一些用户子程序接口, 允许用户自定义符合自己问题的模型, 大大增加了ABAQUS的应用性和灵活性, 其中与材料本构关系直接相关的子程序是UMAT。因此, 坝体材料的非线性可以通过ABAQUS中UMAT接口调用用户自定义材料子程序来考虑。例如可调用fortran语言编写的邓肯张E-B弹性非线性模型的材料子程序。
在坝体应力变形计算中, 认为坝体是分级施工而不是一次施工到顶, 将所有荷载由全结构整体承担, 逐级加载和一次加载在变形机理上和计算结果上都不同。堆石坝逐级加载达到一定的高度时, 只有该高度以下已经填筑的土体来承担荷载。可以借助于ABAQUS软件提供了“生死单元”的功能, 分别由*model change, add, type=element和*model change, remove, type=element两条input文件中的命令来实现单元集合ELSET的生和死。这里的“生”是指激活单元, 将结构的某些部分激活, 参加结构的受力和变形;“死”是指杀死单元, 将结构的某些部分撤除, 使它们不参与结构的受力和变形。
2ABAQUS中堆石坝施工模拟的实现步骤
Inp文件[1,2,3]由一系列的数据块构成, 每个数据块描述模型的某部分特定信息, 一般以*号的关键字开始, 其后带有相应参数, 以及一个或多个数据行。
通过编写ABAQUS中的inp文件, 建立堆石坝计算模型, 设置模型参数, 控制分析过程, 完成施工模拟分析。
文中对堆石坝施工模拟的建模及分析过程, 其中最为关键的命令需注意以下几点:
1) 填土分层施工, 将不同的土层定义为不同的节点集合*Nset, nset=Fill-1和单元集合*Elset, elset=Fill-1 (这里的Fill-1表示填土第1层) , 例如:
*Nset, nset=Fill-1
131, 132, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 179, 180, 181
…
*Elset, elset=Fill-1
61, 72, 73, 74, 85, 86, 87, 88, 89, 100, 101…
…
其含义是:分级堆载, 填土第1级对应的节点集和单元集, 其余分级类似编写。
2) 荷载和边界约束, 定义自重荷载**Name:Load-1 Type:Gravity *Dload, 建立边界约束定义边界上的节点集合*Nset, nset=Front, instance=Part-1-1和单元集合为*Elset, elset=Front, instance=Part-1-1。例如:
**Name:Load-1 Type:Gravity
*Dload
Part-1-1.Fill-1, GRAV, 10., 0., -1., 0.
其含义是:重力加速度取10 m/s2, 沿着Y负向;
*Nset, nset=Bottom, instance=Part-1-1
*Elset, elset=Bottom, instance=Part-1-1
** BOUNDARY CONDITIONS
** Name: BC-1 Type: Displacement/Rotation
*Boundary
Bottom, 1, 1
Bottom, 2, 2
Bottom, 3, 3
其含义是:定义坝底的边界, 基岩的底面三个方向受约束, 其他约束类似编写。
3) 设置分析步, 迭代次数, 初始步长等。采用自动时间增量步长的控制方式, 时间步长大小取决于满足误差要求的非线性迭代次数、设定的初始时间增量步长。为了保证计算收敛, 一般给出较大的总增量步数和较小的初始增量步长, ABAQUS默认的总增量步数为100次, 最小增量步长为10-7。本文设定的最大迭代数为10 000, 初始增量步为0.001, 最小增量步长为10-5, 最大步长是2。例如:*Step, name=Water, inc=10 000;*Static 0.001, 10., 0.000 01, 2.
4) 生死单元, 根据施工情况确定要杀死和要激活的单元位置, 建立需要杀死remove和需要激活add的单元集合, 全程模拟从施工开始阶段到结束阶段。例如:
*model change, remove, type=element
part-1-1.fill-1
part-1-1.fill-2
…
part-1-1.fill-28
其含义是:移除第一级填土, 第二级填土, 第二十八级填土。
*model change, add, type=element
part-1-1.fill-2
其含义是:激活第二级填土, 这在fill-1中用, 以此类推其他分析步。
5) 定义蓄水时与水接触的面, 例如:
*Elset, elset=_LoadWater_S3, internal, instance=PART-1-1
*Surface, type=ELEMENT, name=LoadWater
_LoadWater_S3, S3
其含义是:定义心墙的迎水面单元集合。
6) 静水压力定义, 例如:
**Name: Load-29 Type: Body force
*Dload
Part-1-1.UW, BZ, 8.
*Dsload
LoadWater, HP, 3000., 300., 0.
其含义是:Z方向的数值设为8, 表示浸水后的容重差值, 蓄水高度为300 m～0 m, 心墙底部水压力为3 000 kPa。
3 算例
双江口水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州马尔康县、金川县境内大渡河上游, 是大渡河流域水电梯级开发的上游控制性水库, 也是大渡河流域水电梯级开发的关键性工程之一, 最大坝高314 m。
节点数共计3 344个, 单元数共计1 609个, 采用C3D8实体单元, 分28级填筑施工, 边界条件是对坝体底部施加X, Y, Z三个方向的约束。网格划分、材料分区、应力位移结果如图1～图4所示。
4 结语
本文主要介绍了利用ABAQUS实现堆石坝的施工模拟及input文件编写命令流的要点和格式。
1) 在ABAQUS中可以添加调用用户自定义的本构模型, 比如邓肯张模型、剑桥模型等, 利用ABAQUS强大的非线性计算能力, 还有UMAT接口, 有望扩展ABAQUS的应用范围, 为土石坝分析或者其他复杂土工数值分析提供方便实用的途径。
2) 应用ABAQUS的input文件建模分析堆石坝施工模拟的方法, 可供今后类似堆石坝工程施工模拟建模分析参考, 有助于运用ABAQUS研究堆石坝的其他问题参考。
参考文献
[1]费康, 张建伟.ABAQUS在岩土工程中的应用[M].北京:中国水利水电出版社, 2010.
[2]石亦平, 周玉蓉.ABAQUS有限元分析实例详解[M].北京:机械工业出版社, 2008.
施工过程模拟 篇9
1PLAXIS三维有限元弹塑性模拟理论
1.1 PLAXIS 3D Foundation软件
PLAXIS 3D Foundation是由荷兰开发的专门用于基础结构变形分析的三维岩土工程有限元程序包。基础问题既包括了土体复杂的力学性质和非线性本构关系,也包括了上部结构和地基土体的相互作用。PLAXIS 程序本身采用特殊功能来考虑这些因素,以解决特殊的岩土工程问题。具有以下的特点:1)几何模型图形化输入:通过便捷的图形化方式进行模型建立,包括土层、结构、施工阶段、荷载以及边界条件的输入,模型具有标准化的模块。2)自动生成有限元网格:PLAXIS具有非结构有限元自动生成的功能,在整体和局部进行网格优化。3)高级单元:高级单元适用于土中应力的均匀分布和破坏荷载的精确判断,可进行梁单元、土与结构界面、土锚、土工网等的分析。PLAXIS提供了莫尔—库仑、软土徐变、土的硬化等屈服条件,可供计算时选择。
1.2 弹塑性屈服准则及本构数值积分格式
本文模拟采用莫尔—库仑的屈服准则。当物体中某一点开始产生塑性应变时,其应力或应变所必须满足的条件叫做屈服条件,亦即是初始弹性条件下的界限,将其表示为应力的函数为:
F(δij)=0 (1)
Mohr-Coulomb屈服条件:
2大连地铁明挖车站施工过程数值模拟
大连地铁某明挖车站设计在高架桥的两侧,是分离岛式车站。场地地质自上而下为:素填土、粉质粘土、全风化钙质板岩、中风化钙质板岩、强风化钙质板岩。施工过程如下:1)施工场地围挡,管线迁移及保护,对已施工车站段的支护。2)进行人工挖孔桩作业,浇筑围护结构灌注桩,开挖至桩顶冠梁底标高位置,施作桩顶冠梁及第一道混凝土支撑。3)管井井点降水。4)开挖至第二道支撑下0.5 m,架设支撑系统并按设计要求施加预加力。5)依次开挖至各支撑下0.5 m,并设置支撑系统,按设计要求施加预加力,直至基坑底。6)施作底板垫层混凝土、底板及部分边墙防水层、底板及部分边墙结构。7)依次进行换撑、支撑拆除、防水层施工及混凝土箱体浇筑施工。8)顶板结构施工完成,铺设顶板防水层及顶板保护层,拆除第一道混凝土支撑。回填并永久恢复路面。地质条件及施工顺序图如图1所示。计算模型参数见表1。
参照地质情况,对地层进行适当简化,应用PLAXIS 3D Foundation建立模型。模型厚度7 m,覆盖3对排桩。横向宽度为88 m,高度65 m。模型边界约束情况:顶面为自由面,底面全部约束,侧面和前后面,与平面垂直方向的位移约束。模型位置选取在土层情况最复杂且靠近基坑中间部位的位置。模型各工况根据实际施工顺序进行。采用莫尔—库仑的本构模型。
3模拟结果分析
1)基坑开挖面位移变化。
开挖过程中,选取每步开挖后基坑周围土体竖向位移及水平位移云图见图2～图5。开挖第一步时基坑底部隆起为32.5 cm,单侧的水平位移大概为18 cm。随着开挖的进行,由于支撑体系作用力与土体自重及地下水压力的反复作用沉降和侧向位移出现小范围内上下波动,最后第五步开挖后,沉降8 cm,反弹4 cm,侧向位移是16 cm。
2)基坑土体内部水平位移。
在基坑土体内部选取位于两桩之间网喷混凝土墙上一系列的测点进行记录,得到随着基坑深度不同点的水平变形见图6。位移从下到上呈逐渐增大的趋势,上部最大水平位移14.664 mm,小于规范中警报值45 mm～55 mm,且小于0.5%～0.6%基坑深度,满足规范要求。
3)施工过程中土体内塑性区发展。
基坑开挖过程中塑性区的发展对基坑施工安全影响很大,其发展情况可作为预测基坑开挖施工安全性的重要依据。塑性区发展过大、过快都可能成为工程安全的巨大隐患。
通过开挖第一步和第五步的塑性区的情况分别见图7和图8。第一步开挖之后侧墙及底部产生较多塑性区,一直到第五步开挖,塑性区增大并不是很明显。总体上,塑性区主要出现在基坑顶部部分区域以及基坑上部较浅区域,范围不大。施工过程中应对这些区域加密监测点,严格控制施工质量。
4结语
采用三维数值模拟软件PLAXIS Foundation 对大连地铁某基坑明挖施工顺序进行了三维数值模拟,分析了开挖过程中开挖面位移、土体内部围护墙体位移和塑性区分布范围。模拟结果表明,基坑开挖面位移变化基坑底部隆起为32.5 cm,单侧的水平位移大概为18 cm,随着开挖的进行,开挖面位移变化呈减少的趋势。土体内部围护墙体位移从下到上呈逐渐增大的趋势,上部最大水平位移14.664 mm,小于规范中警报值45 mm～55 mm。塑性区主要出现在基坑顶部部分区域以及基坑上部较浅区域,范围不大。施工过程中应对这些区域加密监测点,严格控制施工质量。
参考文献
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施工过程模拟 篇10
工作过程系统化是依据并围绕职业活动中“为完成一件工作任务并获得工作成果而进行的一个完整的工作程序”建立起来的教学体系。
工作过程知识是职业技术最重要的组成部分, “工作过程知识”是在工作过程中直接需要的 (区别于学科系统化的知识) 、常常是在工作过程中获得的知识 (包括理论知识) 。建筑工程技术专业的学生通过实训获取知识的过程始终都与具体的职业实践相对应。在经过系统化教学, 学生可以完成某拟建项目的一个典型的综合性任务 (如毕业模拟施工实训) , 最后通过若干个相互关联的所有学习领域的学习, 可以获得某一职业的从业能力和资格。
2 实践环节
目前建筑工程技术专业土木工程方向实践环节主要包括大型作业、课程实训、认识实习、课程设计、毕业设计、毕业模拟施工实训及毕业实习等, 具有明显的建筑行业特色。
其中毕业模拟施工实训是针对学生开设的一种新型实训模式。主要目的是结合施工员、预算员等建设职业岗位技能需要, 组织学生进行专业综合培训, 学习综合运用所学专业知识在学院实训基地按10～15人分组完成拟建项目 (教师提供图纸) 的施工组织、施工操作、工程概预算计算、监理、质量检测、安全管理、材料准备等工作, 培养学生适应行业发展和行业从业人员能力水平的要求。
3 毕业模拟施工实训
工作过程系统化教学
施工企业中建筑施工程序包括承接施工任务、签订施工合同;全面统筹安排、做好施工规划;落实施工准备、提出开工报告;精心组织施工、加强各项管理;进行工程验收、交付生产使用。毕业模拟施工实训中拟建项目是一楼一底的一间砖混结构的房间, 其对应的工作过程分为以下几个方面:
3.1 建立精干、有效的技术组织并使之正常运行, 是实现项目技术管理的前提条件
首先按以下步骤进行技术组织:确定组织结构形式;合理确定管理层次;制定岗位职责。 (1) 由指导教师及实习学生共同落实监理工程师、项目经理、技术负责人、施工员、预算员、资料员、安全员、质检员、班组长、工人工作职责。 (2) 确定工作内容及工作流程。工作项目有砌筑、钢筋、抹灰、架子、模板、测量放线等工作, 由监理工程师、项目经理、技术负责人、施工员等主要技术人员根据项目的目标、明确列出技术工作内容, 进行分类归并及组合, 并根据工程项目的规模、性质、工期、工程复杂程度来决定管理的深度和管理跨度。按照工程项目的实际情况和技术工作的客观规律制定工作流程, 规范化地开展技术工作。
3.2 图纸会审
主要是设计方 (指导教师) 帮助施工方 (学生) 解决在施工中的难处, 对于施工中有麻烦的地方予以提出, 请设计方解决。
3.3 施工组织
施工组织设计是工程项目组织实施的指导性文件, 以工程的计划、组织、控制为主要内容, 主要由项目经理、技术负责人、施工员、预算员编制, 包括以下内容:编制说明、工程概况、组织结构、平面布置、进度计划、资源计划、施工方案、质量措施、安全措施等。
3.4 施工阶段
3.4.1 工种操作。
(1) 钢筋工种内容。钢筋弯曲、调直、剪切下料、连接、绑扎的方法及操作技能训练。 (2) 抹灰工种内容。单面砖墙 (含台阶) 的一般抹灰或墙面粘贴面砖。 (3) 砌筑工种内容。砖、砌块、砌体砌筑工艺、方法及操作技能训练。 (4) 测量工种内容。正确进行水准路线的测量, 记录及计算;正确进行水平角的测量和水平角角值的计算方法, 正确使用J6级光学经纬仪和全站仪的操作方法。 (5) 模板架子工内容。现浇结构模板安装、拆除的基本方法及操作技能训练;脚手架的搭设、拆卸方法及技能训练。
3.4.2 施工阶段质量控制的任务 (质检员) 。
工程项目质量符合建设要求和有关技术规范和标准, 应当逐级建立质量责任制。
3.4.3 工期控制 (施工员) 。
当实际进度与计划进度发生差异时, 分析产生的原因, 并提出进度调整的措施和方案同时调整施工进度计划, 以保证工期目标。
3.5 安全管理检查 (安全员)
归纳为安全组织管理、场地与设施管理、行为控制和安全技术管理四个方面。对建筑施工中易发生伤亡事故的主要环节、部位和工艺等做安全检查评价时, 标准将检查对象分为十个分项, 每个分项又设立若干检查项目。
3.6 技术档案管理 (资料员)
工程技术档案必须本着真实、准确、与工程进度同步的原则, 并严格按照归档的要求, 做到字迹工整、清洁, 技术档案表格内容全面、格式统一、利于装订。
3.7 竣工验收
工程完工后, 施工单位 (学生班组) 应组织有关人员检查评定, 并向建设单位 (指导教师) 提交工程验收报告。建设单位收到该报告后, 由指导教师、监理工程师 (建设单位项目技术负责人) 组织施工单位项目专业技术、质量负责人等验收, 参与学生到场听取意见。
3.7.1 建设工程竣工验收应当具备下列条件:
(1) 完成建设工程设计和合同 (实训任务书) 约定的各项内容; (2) 有完整的技术档案和施工管理资料; (2) 设计图纸、设计修改通知单、标准图、施工说明书等设计文件; (3) 有工程使用的主要建筑材料、建筑构配件和设备的进场的报告; (4) 有设计、施工、工程监理等分别签署的质量合格文件; (5) 有施工单位签署的工程保修书。
3.7.2 工程施工质量验收的依据。
(1) 国家和主管部门颁发的建设工程施工质量验收标准和规范、技术操作规程、工艺标准; (2) 设计图纸、设计修改通知单、标准图、施工说明书等设计文件。
通过以上模拟训练学生获取知识的过程始终都与具体的职业实践相对应, 技术和专业理论不再抽象, 为今后获得某一职业的从业能力和资格、适应社会工作打下一定的基础。
参考文献
施工过程模拟 篇11
摘要： 针对云南某水电站，在优化导叶关闭规律的基础上，对两台水轮发电机组在额定水头、额定出力、全部甩负荷运行时的大波动过渡过程进行了计算.通过建立数学模型，采用特征线法，运用Matlab/Simulink软件对机组大波动过渡过程进行了模拟仿真，计算结果基本是可行的.研究为该水电站安全稳定运行提供了参考，同时为同类型电站在设计施工时计算大波动过渡过程提供了依据.
关键词：
水轮发电机组； 大波动； 仿真
中图分类号： TV 136文献标志码： A
水轮发电机组大波动过渡过程的计算是指结合水利—机械系统布置优化以及调压室的设置分析和体型优化，在优化机组导叶关闭规律和机组转动惯量基础上，采用特征线法，进行水利—机械系统整体布置的合理性和强度评价.主要内容包括：机组在各种正常工况和组合工况下，蜗壳进口处最大内水压力﹑尾水管进口处最小内水压力（尾水管真空度）和机组最大转速上升值，以及相应的过渡过程曲线[1].
机组突然甩去或增加全部负荷时的大波动过渡过程是对水电站水轮发电机组安全运行最大的威胁.在甩负荷过程中导叶迅速关闭，导致引水系统中将产生较大的水锤压力，同时因发电机负荷减至零，较大的水流力矩使机组转速上升，此时水压和转速的过大变化将威胁机组和水工建筑物的安全，同时会因系统可能存在的不稳定性问题而引起系统的震荡.本文研究的云南省某水电站采用的是坝后式的开发方式，2台混流式水轮发电机组，型号为HLA551-LJ-265.对2台机组在额定水头和额定出力全部甩负荷时的大波动过渡过程进行计算，分析蜗壳进口处最大内水压力、尾水管进口处最小内水压力（尾水管真空度）和机组最大转速上升值等.
1计算方法
本文采用特征线法，该方法是目前求解管道系统水利瞬变最常用的的数值计算方法，其优点为：可建立稳定性准则；边界条件易编成程序，可处理复杂系统；适用于各种管道水利瞬变分析.
2大波动过渡过程的计算
2.1工程概况
本文研究的水电站布置结构如图3所示.其上游引水系统由进水口、引水隧洞和压力管道组成.采用一管二机Y型分岔方式供水，水库水位为1 461.80 m，尾水位为1 425.4 m，水轮机额定水头为30.0 m，额定流量为44.97 m3·s-1，额定转速为166.7 r·min-1，额定出力为12.5 MW，机组飞逸转速为335.6 r·min-1，机组转动惯量为1 000 N·m2[3].选择合适的调压阀，其位置设在蜗壳进口处的前端.要求机组在任何工况甩负荷时，钢管允许的最大压力为100 m水头；蜗壳允许的最大压力≤50 m水头；机组转速上升值≤55%nr，nr为额定转速；尾水管进口最大真空度不得大于8 m水柱.
2.2计算结果分析
导叶开启规律采用直线开启，单机增加负荷时总时间为20 s，双机增加负荷时为52 s；导叶采用直线关闭规律，总时间为13 s；调压阀采用直线开启，总时间为13 s[4].当两台机组在额定转速、额定水头、额定出力运行时同时甩负荷，大波动过渡过程的主要参数变化如图4所示.
由图4分析可知，两台机组额定水头、额定出力运行，并同时甩负荷，导叶正常关闭，调压阀正常开启至设计相对行程0.75，有：
（1） 蜗壳进口最大内水压力为47.81 m水头，小于允许值50.0 m水头.
（2） 机组最大转速为247.97 r·min-1，小于允许值258.4 r·min-1.
（3） 尾水管进口的最大内水压力为-1.67 m水头，满足真空度小于8 m水柱的要求，并且余度很大.
（4） 调压阀出现的最大压力为44.08 m水头，小于允许值60 m水头，且余度较大[5]
3结语
大波动过渡过程的计算分析是检验和校核已建或新建水电站的合理布置和设计可靠性的重要手段，可对水电站的设计方案进行合理有效的评估，同时为水电站的设计和运行提供可靠的依据.本文对云南某水电站大波动过渡过程进行计算，计算结果可为电站的运行提供参考.但是模拟的结果和实际运行情况有所不同，对水电站中大波动过渡过程还要结合水电站的具体情况进行分析，以确保电站安全稳定运行.
参考文献：
[1]郑源，张健.水力机组的过渡过程[M].北京：北京大学出版社，2008.
[2]常近时.水力机械过渡过程[M].北京：机械工业出版社，1991.
[3]樊红刚，陈乃祥，孔庆蓉，等.冲击式水电站过渡过程数值模拟[J].水力发电学报，2007，26（2）：133-136.
[4]王丹，杨建东，高志芹.导叶开启时间对水电站过渡过程的影响[J].水力学报，2005，36（1）：73-75.
[5]杨雷，王子成. 云南万家口子水电站工程水力过渡过程的计算分析[J].吉林水力，2008（S1）：76-79.
摘要： 针对云南某水电站，在优化导叶关闭规律的基础上，对两台水轮发电机组在额定水头、额定出力、全部甩负荷运行时的大波动过渡过程进行了计算.通过建立数学模型，采用特征线法，运用Matlab/Simulink软件对机组大波动过渡过程进行了模拟仿真，计算结果基本是可行的.研究为该水电站安全稳定运行提供了参考，同时为同类型电站在设计施工时计算大波动过渡过程提供了依据.
关键词：
水轮发电机组； 大波动； 仿真
中图分类号： TV 136文献标志码： A
水轮发电机组大波动过渡过程的计算是指结合水利—机械系统布置优化以及调压室的设置分析和体型优化，在优化机组导叶关闭规律和机组转动惯量基础上，采用特征线法，进行水利—机械系统整体布置的合理性和强度评价.主要内容包括：机组在各种正常工况和组合工况下，蜗壳进口处最大内水压力﹑尾水管进口处最小内水压力（尾水管真空度）和机组最大转速上升值，以及相应的过渡过程曲线[1].
机组突然甩去或增加全部负荷时的大波动过渡过程是对水电站水轮发电机组安全运行最大的威胁.在甩负荷过程中导叶迅速关闭，导致引水系统中将产生较大的水锤压力，同时因发电机负荷减至零，较大的水流力矩使机组转速上升，此时水压和转速的过大变化将威胁机组和水工建筑物的安全，同时会因系统可能存在的不稳定性问题而引起系统的震荡.本文研究的云南省某水电站采用的是坝后式的开发方式，2台混流式水轮发电机组，型号为HLA551-LJ-265.对2台机组在额定水头和额定出力全部甩负荷时的大波动过渡过程进行计算，分析蜗壳进口处最大内水压力、尾水管进口处最小内水压力（尾水管真空度）和机组最大转速上升值等.
1计算方法
本文采用特征线法，该方法是目前求解管道系统水利瞬变最常用的的数值计算方法，其优点为：可建立稳定性准则；边界条件易编成程序，可处理复杂系统；适用于各种管道水利瞬变分析.
2大波动过渡过程的计算
2.1工程概况
本文研究的水电站布置结构如图3所示.其上游引水系统由进水口、引水隧洞和压力管道组成.采用一管二机Y型分岔方式供水，水库水位为1 461.80 m，尾水位为1 425.4 m，水轮机额定水头为30.0 m，额定流量为44.97 m3·s-1，额定转速为166.7 r·min-1，额定出力为12.5 MW，机组飞逸转速为335.6 r·min-1，机组转动惯量为1 000 N·m2[3].选择合适的调压阀，其位置设在蜗壳进口处的前端.要求机组在任何工况甩负荷时，钢管允许的最大压力为100 m水头；蜗壳允许的最大压力≤50 m水头；机组转速上升值≤55%nr，nr为额定转速；尾水管进口最大真空度不得大于8 m水柱.
2.2计算结果分析
导叶开启规律采用直线开启，单机增加负荷时总时间为20 s，双机增加负荷时为52 s；导叶采用直线关闭规律，总时间为13 s；调压阀采用直线开启，总时间为13 s[4].当两台机组在额定转速、额定水头、额定出力运行时同时甩负荷，大波动过渡过程的主要参数变化如图4所示.
由图4分析可知，两台机组额定水头、额定出力运行，并同时甩负荷，导叶正常关闭，调压阀正常开启至设计相对行程0.75，有：
（1） 蜗壳进口最大内水压力为47.81 m水头，小于允许值50.0 m水头.
（2） 机组最大转速为247.97 r·min-1，小于允许值258.4 r·min-1.
（3） 尾水管进口的最大内水压力为-1.67 m水头，满足真空度小于8 m水柱的要求，并且余度很大.
（4） 调压阀出现的最大压力为44.08 m水头，小于允许值60 m水头，且余度较大[5]
3结语
大波动过渡过程的计算分析是检验和校核已建或新建水电站的合理布置和设计可靠性的重要手段，可对水电站的设计方案进行合理有效的评估，同时为水电站的设计和运行提供可靠的依据.本文对云南某水电站大波动过渡过程进行计算，计算结果可为电站的运行提供参考.但是模拟的结果和实际运行情况有所不同，对水电站中大波动过渡过程还要结合水电站的具体情况进行分析，以确保电站安全稳定运行.
参考文献：
[1]郑源，张健.水力机组的过渡过程[M].北京：北京大学出版社，2008.
[2]常近时.水力机械过渡过程[M].北京：机械工业出版社，1991.
[3]樊红刚，陈乃祥，孔庆蓉，等.冲击式水电站过渡过程数值模拟[J].水力发电学报，2007，26（2）：133-136.
[4]王丹，杨建东，高志芹.导叶开启时间对水电站过渡过程的影响[J].水力学报，2005，36（1）：73-75.
[5]杨雷，王子成. 云南万家口子水电站工程水力过渡过程的计算分析[J].吉林水力，2008（S1）：76-79.
摘要： 针对云南某水电站，在优化导叶关闭规律的基础上，对两台水轮发电机组在额定水头、额定出力、全部甩负荷运行时的大波动过渡过程进行了计算.通过建立数学模型，采用特征线法，运用Matlab/Simulink软件对机组大波动过渡过程进行了模拟仿真，计算结果基本是可行的.研究为该水电站安全稳定运行提供了参考，同时为同类型电站在设计施工时计算大波动过渡过程提供了依据.
关键词：
水轮发电机组； 大波动； 仿真
中图分类号： TV 136文献标志码： A
水轮发电机组大波动过渡过程的计算是指结合水利—机械系统布置优化以及调压室的设置分析和体型优化，在优化机组导叶关闭规律和机组转动惯量基础上，采用特征线法，进行水利—机械系统整体布置的合理性和强度评价.主要内容包括：机组在各种正常工况和组合工况下，蜗壳进口处最大内水压力﹑尾水管进口处最小内水压力（尾水管真空度）和机组最大转速上升值，以及相应的过渡过程曲线[1].
机组突然甩去或增加全部负荷时的大波动过渡过程是对水电站水轮发电机组安全运行最大的威胁.在甩负荷过程中导叶迅速关闭，导致引水系统中将产生较大的水锤压力，同时因发电机负荷减至零，较大的水流力矩使机组转速上升，此时水压和转速的过大变化将威胁机组和水工建筑物的安全，同时会因系统可能存在的不稳定性问题而引起系统的震荡.本文研究的云南省某水电站采用的是坝后式的开发方式，2台混流式水轮发电机组，型号为HLA551-LJ-265.对2台机组在额定水头和额定出力全部甩负荷时的大波动过渡过程进行计算，分析蜗壳进口处最大内水压力、尾水管进口处最小内水压力（尾水管真空度）和机组最大转速上升值等.
1计算方法
本文采用特征线法，该方法是目前求解管道系统水利瞬变最常用的的数值计算方法，其优点为：可建立稳定性准则；边界条件易编成程序，可处理复杂系统；适用于各种管道水利瞬变分析.
2大波动过渡过程的计算
2.1工程概况
本文研究的水电站布置结构如图3所示.其上游引水系统由进水口、引水隧洞和压力管道组成.采用一管二机Y型分岔方式供水，水库水位为1 461.80 m，尾水位为1 425.4 m，水轮机额定水头为30.0 m，额定流量为44.97 m3·s-1，额定转速为166.7 r·min-1，额定出力为12.5 MW，机组飞逸转速为335.6 r·min-1，机组转动惯量为1 000 N·m2[3].选择合适的调压阀，其位置设在蜗壳进口处的前端.要求机组在任何工况甩负荷时，钢管允许的最大压力为100 m水头；蜗壳允许的最大压力≤50 m水头；机组转速上升值≤55%nr，nr为额定转速；尾水管进口最大真空度不得大于8 m水柱.
2.2计算结果分析
导叶开启规律采用直线开启，单机增加负荷时总时间为20 s，双机增加负荷时为52 s；导叶采用直线关闭规律，总时间为13 s；调压阀采用直线开启，总时间为13 s[4].当两台机组在额定转速、额定水头、额定出力运行时同时甩负荷，大波动过渡过程的主要参数变化如图4所示.
由图4分析可知，两台机组额定水头、额定出力运行，并同时甩负荷，导叶正常关闭，调压阀正常开启至设计相对行程0.75，有：
（1） 蜗壳进口最大内水压力为47.81 m水头，小于允许值50.0 m水头.
（2） 机组最大转速为247.97 r·min-1，小于允许值258.4 r·min-1.
（3） 尾水管进口的最大内水压力为-1.67 m水头，满足真空度小于8 m水柱的要求，并且余度很大.
（4） 调压阀出现的最大压力为44.08 m水头，小于允许值60 m水头，且余度较大[5]
3结语
大波动过渡过程的计算分析是检验和校核已建或新建水电站的合理布置和设计可靠性的重要手段，可对水电站的设计方案进行合理有效的评估，同时为水电站的设计和运行提供可靠的依据.本文对云南某水电站大波动过渡过程进行计算，计算结果可为电站的运行提供参考.但是模拟的结果和实际运行情况有所不同，对水电站中大波动过渡过程还要结合水电站的具体情况进行分析，以确保电站安全稳定运行.
参考文献：
[1]郑源，张健.水力机组的过渡过程[M].北京：北京大学出版社，2008.
[2]常近时.水力机械过渡过程[M].北京：机械工业出版社，1991.
[3]樊红刚，陈乃祥，孔庆蓉，等.冲击式水电站过渡过程数值模拟[J].水力发电学报，2007，26（2）：133-136.
[4]王丹，杨建东，高志芹.导叶开启时间对水电站过渡过程的影响[J].水力学报，2005，36（1）：73-75.
涡轮盘风冷过程数值模拟研究 篇12
本研究应用流-固耦合有限元方法对FGH96合金涡轮盘固溶处理后的风冷过程进行了数值模拟,定量分析了不同风冷方案对涡轮盘内温度、冷速、以及温度均匀性的影响,为合理确定涡轮盘风冷方案和风冷参数提供依据。
1 数值模型
1.1 控制方程及数值解法
涡轮盘冷却过程中包含了盘件内部的热传导、热对流以及热辐射等复杂的热交换过程[3,4]。本研究采用数值方法,建立外部流场和盘件固体区域的一体化数值计算模型。固体区域热传导能量方程为:
undefined
式中:ρ为密度;h为显焓;k和T分别为导热率和温度;Sh为体积热源项,本文中取零。
涡轮盘与外部环境之间的热辐射计算采用离散坐标模型(DO模型)[5],离散坐标模型把沿undefined方向的辐射传播方程看作场方程,这样辐射传播方程写为:
undefined
式中:undefined和undefined分别为位置向量和方向向量;undefined为散射方向;α,n和δs分别为吸收、折射和散射系数;I是与位置和方向有关的辐射强度;T为当地温度;Φ和Ω/为相位函数和空间立体角;σs是斯蒂芬-波耳兹曼常数。
流场区域控制方程为N-S方程,基于有限体积法,对控制方程进行时间和空间上的离散,动量和能量方程离散均采用二阶迎风格式,并采用压力隐式分裂算子(PISO)格式进行压力-速度耦合计算。
对湍流的模拟采用标准k-ε模型,湍流动量方程和扩散方程分别为:
undefined
undefined
式中:Gk代表平均速度梯度对湍流动能产生项的贡献;Gb代表浮力对湍流动能产生项的贡献;YM代表可压缩湍流的脉动膨胀对总耗散率的贡献;C1ε,C2ε和C3ε为模型常量;σk和σundefined是分别对应于k和ε的湍流Prandtl数。
1.2 计算网格
Fluent计算可以采用结构网格或非结构网格。为减少网格数目,增加精度,对固体及流体域进行分割以生成结构化网格。数值计算中,近涡轮盘表面适当加密网格,而在远的区域则采用较粗的网格。整个计算域网格数目约为80万左右。图1为涡轮盘表面及内部的计算网格。
(a)涡轮盘表面网格;(b)剖面网格(a)meshes in surface of turbine disk; (b) meshes in section
1.3 边界条件
风冷过程数值模拟的流场计算域取以涡轮盘为中心的圆柱形区域(见图2),总体求解域直径为涡轮盘直径的20倍。单风扇冷却方案中,盘件绕对称轴转动,所以计算区域取完整的柱形区域;三风扇冷却方案中,风扇沿周向对称布置,计算域只需取1/6即可。
数值计算边界条件包含以下几种:
(1)压力边界条件。计算域外侧为压力出口条件,出口压力设定为环境压力101325Pa,同时需要指定回流温度为常温15℃。
(2)壁面条件。涡轮盘表面和风扇涵道为壁面边界条件。在数值计算中,所有壁面均是耦合壁面,涡轮盘表面灰度值0.6。
(3)风扇条件。风扇边界条件用以模拟风扇吹风,给定方向和压升,由风扇参数计算出主流区域风速为10m/s。
另外,三风扇冷却方案中还需设定对称边界条件,即沿对称面法向的任意标量物理量φ的梯度为零,即对称面上通量为零:
undefined
1.4 FGH96材料热物性参数及冷却介质参数
FGH96涡轮盘材料密度ρ=8320 kg/m3 ;盘件表面灰度均取0.6;空气密度满足理想气体定律,粘性由Sutherland定律计算。表1给出了FGH96合金不同温度下的弹性模型,图3给出了FGH96合金不同温度下的热导率、比热容以及线膨胀系数。
2 计算结果及分析
2.1 计算方案
图4所示为两种风冷方案中风扇布局示意图。其中,单风扇方案即单个风扇吹风,盘件以5r/min的速度旋转(见图4a);三风扇方案即三个风扇吹风,风扇沿涡轮盘周向120°均布,吹风时盘体不动(见图4b)。
2.2 计算结果与分析
为了研究涡轮盘沿径向温度场的变化,本研究在涡轮盘迎风面中心线上截取五个采样点(见图5)。采样点的坐标依次为:A(51.5,62.5),B(113,62.5),C(252,62.5),D(330,62.5)和E(341,62.5),单位mm。
(a)热导率和比热容; (b)线膨胀系数(a)heat conductivity and specific heat capacity; (b) linear expansion factor
图6给出了两种方案下5个采样点位置以及内外壁温度随时间的变化曲线。从图6a可以看出,两种方案中盘件5个采样点位置处的温度在风冷过程中逐渐下降,并且,越靠近盘件中心的采样点温降幅度越小,反之,越盘件外沿部位的采样点温降幅度越大。例如,单风扇方案中,采样点A的温度基本没有降低,而采样点E处的温度则由开始的1150℃降至910℃,温降达240℃。从图还可以看出,两种方案中,5个采样点温度随时间的变化规律类似,尤其是采样点A的温度变化曲线几乎重合。但是,随着采样点位置向盘件外沿移动,相同采样点在两种方案中的温度变化曲线差异越来越大。例如,在120s时,单风扇方案中采样点E的温度为910℃,三风扇方案中采样点E的温度已降至889℃,相差21℃。
(a) 径向采样点;(b) 内外壁表面(a) typical measured points in radial direction; (b) inside and outside surfaces of the wall
从图6b可以看出,两种方案下采样点及内外表面的温度下降规律类似,只是单风扇方案中盘件内外壁温度分散程度比三风扇方案中的要大。时间t=120s时,单风扇方案中盘件内表面平均温度(1037.22℃)比三风扇方案中盘件内表面平均温度(1031.97℃)高,相差约5℃;而两方案中盘件外表面平均温度分别为871.98℃和885.76℃,相差约14℃。
可见,在单风扇方案中,盘件内外壁表面以及采样点的温度差较三风扇方案中的要小,温度的均匀性好。
图7所示为t=120s时两种方案下,盘件上下表面及周围部分计算域内的风场云图。从图可以看出,采用单风扇方案,盘件上下表面大部分风速均在8m/s以上。而在三风扇方案中,虽然风扇个数有所增加,但由于三个方向上的大部分气流叠加后互相抵消,使得盘件上下表面附近区域的风速仅为2～3m/s,内外壁表面处风速较高也只有5m/s。由于风速大小直接决定盘件冷却速度大小,因此,单风扇方案可使盘件获得较高的冷却速度。
为了研究不同风冷方式盘件各部位沿周向温度分布的均匀性,图8给出了120s风冷后两种方案中盘件表面温度分布云图。从图8可以看到,单风扇方案中由于冷却过程中盘体旋转,因而盘件的周向温度均匀性明显优于三风扇方案。三风扇方案中,盘件不同的周向位置的温度分布存在周期性差异,迎风位置温度最低,风扇间隙位置温度略高。图9为三风扇方案中盘件迎风位置及风扇间隙位置试样环温度分布局部放大图,可以明显看出这两个位置温度场分布的差异。
(a)单风扇;(b)三风扇(a)single fan; (b)three fans
3 结论
(1)采用一个风扇同时旋转盘体的冷却方案,冷却效果优于三风扇吹风的方案,并且可提高涡轮盘在冷却过程中周向温度分布均匀性,同时单个风扇的方案减少冷却设备,宜优先采用。
(2)直接风冷时盘件内孔表面温度下降较慢,而轮缘外环表面温度下降太快,整个盘件存在较大的温度梯度,需要对冷却方案加以改进。
(3)采用数值模拟方法研究涡轮盘温度场的变化规律,分析冷却方案的可行性,并在此基础上对方案加以改进,是既经济又实用的方法。
参考文献
[1]GUIDE J Y.N18 powder metallurgy for disks development andapplications[J].J Mat Eng and Performance,1993,(2):551-556
[2]邹金文.热处理对FGH95合金组织的影响研究[J].钢铁研究学报,2003,7:531-535.
[3]WALLIS R A,BHOWAL P R.Modeling the heat treatment of su-peralloy forgings[J].JOM,1989,(2):35-39.
[4]OH S I.Finite element analysis of metal forming processes witharbitrarily shaped dies[J].International Journal of MechanicalScience,1982,24:285-291.