为考察无网格方法求解铸坯凝固过程的可行性，本文依据移动最小二乘和变分原理，推导并建立了基于无网格伽辽金法的结晶器内铸坯凝固过程二维非稳态传热/凝固数学模型。以小方坯凝固过程为对象，分别采用节点均匀布置、加密布置、随机布置方式，模拟分析了小方坯凝固过程的温度场变化，并将计算结果与参考解、有限元法数值解进行了对比，结果证实无网格伽辽金法在计算精度、自适应性、网格依赖性等方面均优于有限元法。研究结果为无网格方法应用于连铸过程的传热、凝固以及应力/应变行为的数值计算提供参考

低矿化度水驱作为一种经济可行的精细化注水技术, 其产生的微粒运移机理能有效地改变储层物性与吸水剖面, 进而达到均衡驱替和提高采收率的效果.本文基于胶体稳定性Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO)理论与扩散双电层理论, 从微观角度分析了注入水矿化度、离子价型等因素对黏土微粒受力与运移量的影响, 通过最大滞留体积分数方程建立了微粒运移量与渗透率损伤程度间的关系.针对纵向非均质油藏特高含水期层间干扰严重的问题, 开展了特高含水期转注低矿化度水驱的数值模拟研究.微粒受力分析与数值模拟结果表明, 特高含水期转注低矿化度水后, 分流量较多的高渗层会产生大量的黏土微粒水化膨胀、运移与堵塞作用, 造成高渗层渗透率明显下降, 注入水被更多地分流到水驱程度较小的中、低渗层, 有效地调节了吸水剖面并缓解了层间干扰问题, 相比常规海水驱可提高约3%的原油采收率, 进而达到提高层间均衡动用程度与原油采收率的效果

针对微米级软颗粒溶液在微小孔道流动不符合泊肃叶流动规律问题，考虑受固体管壁影响软颗粒形变产生的空间位形力作用，基于Navier-Stokes理论，推导软颗粒溶液在圆管中的流速分布及流量表达式，引入颗粒形变因子以表征空间位形力作用的影响；建立考虑空间位形力作用的圆管流动数学模型.由微尺度流动特征实验，得到软颗粒溶液微圆管流动规律，与泊肃叶流动对比，结果显示当管径小于颗粒直径时，相同压力梯度下考虑空间位形力作用的流速比泊肃叶流动拟合结果更接近于实验数据.通过数值计算分析发现，与泊肃叶流动下的速度分布和平均流量相比，当微圆管尺寸减小时，空间位形力作用随之增大，其更大程度上影响流体在微圆管内的流动规律；当颗粒呈非球形且最小投影面积相同时，偏离球形颗粒程度越大，空间位形力作用越大，因此空间位形力作用在微小孔道流动中不可忽略

小间距顶管过程中，由于管?管相互作用的影响，使得管周土压力分布与单管顶进土压力分布模式产生差异，从而造成小间距顶管荷载确定、结构计算及顶力估算与控制等设计施工难题。结合数值模拟反分析，基于太沙基土压力理论和极限平衡理论，假设了土体松动线和上部既有顶管的支挡作用线，进一步构建了小间距平行顶管管道拱顶垂直土压力的计算方法。基于构建的土压力计算方法，分析了土体抗剪强度、管径、管间距等对新建顶管拱顶土压力的影响，并与不考虑既有顶管影响的土柱理论和太沙基理论计算值进行了对比。计算结果表明：土体抗剪强度越大，新建顶管拱顶垂直土压力越大，而其侧面的土压力越小；抗剪强度较大时，新构建方法计算拱顶土压力小于太沙基理论计算结果，抗剪强度较小时，新构建方法计算拱顶土压力大于太沙基理论计算结果；顶管埋深增加时，新建顶管拱顶土压力增加，相较于土柱理论和太沙基理论，新构建方法计算的新建顶管拱顶土压力增量最小；随着管间距增加，新建顶管拱顶土压力越来越大

提出了一类新的四维分数阶超混沌系统,对其动力学特性进行了理论分析和数值模拟.通过Lyapunov指数谱和分岔图分析了系统对阶次变化的敏感性.当微分阶次连续变化时,系统既存在混沌特性又存在周期特性.然后根据分数阶超混沌系统同步及扩频通信理论,提出了一个扩频通信方案.该方案使用混沌信号序列作为直接扩频通信系统的扩频地址码,用于替换传统的码分多址(CDMA)通信系统中的伪随机序列(PN序列).最后,基于该分数阶超混沌系统设计一个扩频通信电路,在Multisim平台上验证了该方案的有效性和可行性

二氧化碳相变致裂作为一种环境友好的绿色破岩技术，具有破岩效率高、振动小、无污染等优点，近年来已成为岩石破碎与开挖领域的热门研究课题，相关研究发展迅速。大量学者运用理论分析、实验研究和数值模拟等手段对二氧化碳相变致裂技术进行了广泛探究，并取得了一些有益进展。通过对现有相关研究成果的调研分析，阐述了二氧化碳相变致裂技术的破岩机理，回顾了二氧化碳相变致裂荷载特征及其测试手段，归纳了致裂荷载表征方法，概括了致裂荷载与致裂效果的主要影响因素，分析了二氧化碳相变致裂的有害效应，总结了二氧化碳相变致裂技术在多领域的应用，并探讨了二氧化碳相变致裂当前存在的问题与未来挑战，以期为二氧化碳相变致裂技术的理论研究和工程应用推广提供参考

系统运用材料物理学、弹性力学、热力学、工程测试技术的理论知识以及有限元数值仿真、实验分析等方法,研究高温应变片热输出误差的影响因素并得出补偿修正模型.首先根据材料电阻温度效应理论及热膨胀理论研究了高温应变片热输出的耦合特性,建立耦合作用下高温应变片的热输出模型,得到了构件、胶层和应变片三者耦合作用下应变片热输出的理论表达式;然后根据材料的电阻温度效应推导出不同栅丝材料的电导率参数,利用有限元仿真得到不同材料栅丝的热输出特性,选择其中的两种栅丝材料作为本文的研究对象得到其在耦合作用下的热输出并与实验数据对比,相对误差小于7%.最后基于理论模型和实验结果,建立了高温应变片热输出补偿模型,补偿修正后结果与理论值误差在9%以内,补偿效果良好

方钢约束混凝土(SQCC)拱架作为复杂条件地下工程中的一种新型支护方式,具备很高的支护强度和后期承载能力,而拱架留设的灌浆孔因局部削弱和应力集中效应而成为拱架的关键破坏部位,对拱架整体承载能力具有很大的影响,需对灌浆孔进行补强处理以提高拱架开孔后的整体强度.针对SQCC开孔短柱进行室内试验及数值试验,对比分析短柱变形破坏形态、荷载位移曲线及极限承载力等力学性能,研究方钢约束混凝土拱架补强机制;建立约束混凝土强度及经济指标,综合对比短柱补强效果.以SQCC150×8短柱为例,留设灌浆孔后短柱极限承载力相比SQCC短柱降低29.9%;侧弯钢板补强(ASS)后短柱的强度指标达148.7%,经济指标为90.8%,补强效果最好,且补强钢板长度在180~240 mm范围内,厚度为8 mm时,侧弯钢板对灌浆孔补强效果最明显,经济指标增长率最大.侧弯钢板补强试验结果在全比尺拱架室内试验中得到充分验证,在现场巷道支护应用中效果良好,研究成果为约束混凝土支护设计提供了依据

木建筑由于结构冗余性以及钉接节点超强的吸能耗能能力在抗震中表现良好.交叉层积木是一种新型的建筑材料.本文以交叉层积木3种柔性连接试验为基础,采用Open Sees中Pinching4自定义模型模拟连接滞回曲线的高度非线性、强度退化、刚度退化和捏拢现象.基于主次半循环累积能量的损伤模型,对交叉层积木连接进行损伤分析,并提出该连接的5种性能水平的损伤指数.Pinching4模型与连接试验结果吻合较好,进一步证明该模型模拟木节点连接性能的可行性和有效性.损伤因子对应的损伤程度基本符合试验规律,其平均值在合理范围内,计算结果离散性较低

建立了矩形截面包覆材料交流功率损耗的数值计算模型,分析了铜包铝导电扁排断面形状结构对交流功率损耗的影响.结果表明:当断面积为S=600mm2时,功率损耗系数随扁排宽厚比b/a的增大而增加;断面积为S=800mm2和1000mm2时,随宽厚比b/a的增加,功率损耗系数先增大后减小;而当断面积为S=1200mm2时,随宽厚比b/a的增大,功率损耗系数减小且减小趋势逐渐变缓.当扁排厚度为a=10mm,断面积S为800~1200mm2时,交流功率损耗随窄边和宽边的铜层厚度比(δh/δw=0.5~3.0)增加而减小;铜层厚度之比对功率损耗的影响随包覆层面积比(SA=15%~45%)的增加而增大.在单位长度直流电阻和载流量与铜扁排相等时,选择合适的扁排断面形状结构,铜包铝扁排可较为明显地降低功率损耗