第35卷第1期岩石力学与工程学报V ol.35 No.1 2016年1月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Jan.，2016湿砂场地爆炸成坑效应的现场试验与数值模拟研究王维国1，2，陈育民1，2，杨 贵1，2，刘彦辰1，2(1. 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，江苏南京 210098；2. 河海大学土木与交通学院，江苏南京 210098)摘要：蓄水土坝坝顶、地基浅层等部位的含水土体受到爆炸作用时会形成爆坑，从而对岩土工程构筑物造成严重灾害。
为了研究含水土中爆炸成坑效应的影响因素，开展一系列湿砂中的爆炸现场试验，同时利用光滑粒子流体动力学和有限元耦合方法(SPH-FEM)对爆坑试验进行评价。
研究结果表明：根据药包的比例埋深，湿砂中的爆坑形态分为封闭爆炸、塌陷型漏斗坑和抛掷型爆坑。
当比例埋深小于1.5 m/kg1/3时，易形成抛掷型爆坑，而发生封闭爆炸的临界比例埋深为2.3 m/kg1/3。
对于抛掷型爆坑，可见直径试验值和数值计算的真实直径均与相应的ConWep 预测值表现出很好的一致性。
通过SPH粒子的运动实现的爆炸鼓包过程与试验中抛掷物运动规律一致，发现利用数值计算的真实爆坑尺寸预测可见爆坑直径的方法满足工程应用要求。
爆坑直径受土体的密度和强度参数的影响偏差都在10%以内，在试验基础上结合量纲分析法，推导了关于药量与埋深的爆坑直径经验公式。
关键词：土力学；湿砂；爆炸成坑；现场试验；SPH-FE耦合法；ConWep中图分类号：TU 43 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2016)01–0068–08Field tests and numerical simulations of blast-induced crater in wet sandsWANG Weiguo1，2，CHEN Yumin1，2，YANG Gui1，2，LIU Yanchen1，2(1. Key Laboratory of Ministry of Education for Geomechanics and Embankment Engineering，Hohai University，Nanjing，Jiangsu 210098，China；2. College of Civil and Transportation Engineering，Hohai University，Nanjing，Jiangsu 210098，China)Abstract：Blast-induced craters in wet soils can cause fatal disasters in geotechnical works，especially for crest of a dam and shallow locations of a foundation. A series of field explosion tests in wet sand were carried out to study the influencing factors on crater sizes. At the same time，a coupled SPH-FE numerical method was established to assess the results from field tests. The assessments show that the final crater in wet sand can be classified into three different types：camouflet，collapse crater and cast blasting crater. A cast blasting crater will be found at scaled burial depth of 1.5 m/kg1/3 or less. The critical scaled burial depth for camouflet is about 2.3 m/kg1/3 in wet sand. Diameters of the apparent crater from the tests and the true crater from simulations presented a good consistency with results predicted by ConWep. Bulge movement modelling with SPH particles was basically consistent with that in the field test，which means the numerical method can be used to predict the apparent crater sizes well in a real project. Density and strength of sand material have little influence on crater diameter within a tolerance of收稿日期：2015–02–09；修回日期：2015–03–19基金项目：国家自然科学基金面上项目(51379067)；长江学者创新团队发展计划资助(IRT1125)；2012年江苏省“青蓝工程”优秀青年骨干教师项目Supported by the National Natural Science Foundation of China(Grant No. 51379067)，Program for Changjiang Scholars and Innovative Research Team in University(Grant No. IRT1125) and Project of Qing Lan Supported by Jiangsu Province作者简介：王维国(1986–)，男，2005年毕业于河海大学土木工程专业，现为博士研究生，主要从事土体爆炸动力响应及振动液化方面的研究工作。
SolidWorks在齿轮建模中的应用心得摘要：三维几何建模是齿轮有限元分析及齿轮机构虚拟仿真的基础，通常的CAD系统要通过编程才能实现齿轮三维模型的构建。
为此提出一种基于三维造型软件SolidWorks 和二维工程图软件CAXA的齿轮三维模型直接构建方法，该方法通过SolidWorks与CAXA 相结合，只需通过普通常用命令即可制作出齿型较完美的常用齿轮三维模型，较方便地满足了齿轮有限元分析及虚拟仿真的要求。
关键词：齿轮建模 SolidWorks CAXA0 引言不论是对单个齿轮进行有限元分析（CAE）还是对整个轮系进行以虚拟仿真（VE）为主的运动分析，齿轮三维几何模型是一个基础。
由于CAE和VE等软件平台的几何建模功能相对较弱，不能直接或难以提供精确的零件模型，为此通常采用利用主流的CAD 软件平台构建零件的三维模型，然后通过数据转换接口将其导入到CAE软件或虚拟环境（VE）中进行分析或仿真。
这一方法虽被广泛采用但并非没有缺点，主流的CAD软件平台一般并不直接提供齿轮的三维几何建模功能，为此本文提出一种精确构造齿轮的三维模型的方法。
CAXA是绘制二维工程图的常用CAD软件，它自带的齿轮绘制功能可以绘制出完整的齿轮渐开线，经过实践后发现可以将其绘制的齿轮渐开线导入到SolidWorks三维平台中，而后可以制作出齿型较完美的常用齿轮三维模型。
1 直齿轮建模1.1 圆柱直齿轮圆柱直齿轮是结构最简单的齿轮，其建模过程也最为简单。
在此构建的圆柱直齿轮齿数Z＝42，模数m＝2，首先启动CAXA软件使用齿轮绘制功能绘制出所需的一个齿廓曲线（如图1.1），然后将其保存为dwg文件。
然后在SolidWorks平台中打开刚才的dwg文件，此时如出现错误提示选择图 1.1 图1.2“忽略”选项即可，在随后出现的对话框中选择左上角的“输入到零件”选项（如图1.2），然后点击“完成”即可打开CAXA绘制的齿廓曲线（如图1.3），此时齿廓曲线位于前视基准面上。
第四章 齿轮建模在齿轮的实际生产中，除了需要从设计开发目的出发进行齿轮的设计校核建模外，同时也需要对已有二维工程图纸的齿轮进行三维建模的工作。
单纯为了齿轮的建模而采用前面我们在第三章中所介绍的齿轮工程建模的方式确实可以完成建模的任务，但是无疑会浪费较多的人力与精力，而且在齿轮工程模式中会较多涉及到齿轮的设计参数，对于设计时间较早、设计参数不清楚的齿轮来说，采用齿轮工程模式就不是那么方便了，因此在Gear Wizard中同时提供了另一更为方便的方式来进行齿轮建模，那就是直接输入已知参数进行齿轮建模的方式。
4.1 圆柱齿轮建模4.1.1 直齿圆柱齿轮建模在工具栏上单击按钮或通过菜单选项 Application | Gear Wizard | Gear Modeling |Straight Cylindrical Gear来进入直齿圆柱齿轮的建模。
如图4-1所示为单击该按钮后弹出的对话框。
基于UG的齿轮设计系统Gear Wizard v1.02图4-1 直齿圆柱齿轮建模在该对话框中可以设定齿轮建模为精确建模模式或图纸模式，在这里我们需要建立齿轮的三维数模的话，则选择精确建模模式。
同时在齿轮模型结构上也可以选择采用参数化建模或者是一般模型。
完成设定后单击Create Gear按钮选取创建齿轮模型项。
图4-2 基本参数输入对话框在如图4-2所示的对话框中，设计者需输入表4-1中所列的齿轮基本参数：表4-1 建模基本参数表界面显示需输入的参数中文参数名Gear_Module 齿轮模数Gear_PressureAngel 齿轮压力角Gear_RootFilletRadiusCoefficient 齿轮齿根倒角圆半径系数TeethNumber 齿数ToothBreadth 齿宽AddendumModificationCoe. 变位系数AddendumFactor 齿顶高系数Clearance 顶隙系数齿轮建模3Gear Modeling Accuracy 齿轮建模精度输入表中所列的基本参数后，单击OK按钮继续齿轮的建模工作。
482020.增刊CMTM1 引 言塔式起重机工作时，频繁旋转、提升、下降，在此复杂的工况下，其齿轮系统将受到扭转、振动，齿轮系统容易发生机械共振，过早出现疲劳失效。
因此，塔机齿轮系统设计时，有必要对齿轮固有特性进行分析。
另外，齿轮发生断齿、齿面点蚀、磨损、黏着磨损、齿面塑性变形等失效，其根本原因是齿轮在弯曲应力以及接触应力共同作用下，而发生变形和断裂以及造成的表面磨损。
综合考虑以上两方面原因，对齿轮进行静力学分析和模态分析非常有必要。
传统齿轮设计效率低、周期长，本文首先利用Creo 软件完成渐开线齿轮参数化建模，然后通过Workbench 软件实现齿轮应力、模态分析，探索一种新的齿轮设计方法，为同类型产品设计分析提供一定参考。
2 齿轮参数化建模为适应新的市场形势，旨在解决制造企业三维设计软件在使用性、交互性、数据转换以及对硬件配置需求等问题，美国PTC 公司在2010年推出的一款新的CAD 设计软件Creo 。
本文主要利用Creo 中Parametric 模块强大的三维参数化建模功能，通过 “参数”“关系”“模型基准”“曲线”等命令，建立参数化渐开线圆柱齿轮模型，弥补了workbench 不易创建复杂模型的缺点，提高了设计效率。
2.1 齿轮参数渐开线齿轮基本参数主要有：齿轮、模数、压力角、齿顶高系数、变位系数、削顶系数等，本文中选用的齿轮参数如表1所示。
摘 要：塔机在起吊和转运时对传动齿轮产生强大的冲击和振动，因此在塔机设计时，对其传动齿轮静力学和动力学分析非常必要性。
本文基于Cero 三维建模软件实现塔机渐开线直齿轮参数化建模，并通过Workbench 软件创建有限元模型，根据实际情况对齿轮施加边界条件和载荷，实现了齿轮的静力学和模态分析。
为渐开线齿轮设计和实际生产中如何避免共振提供一定理论参考。
关键词：塔机；齿轮；参数化建模；模态分析中图分类号：TH13 文献标识码：B基于Creo和Workbench的齿轮参数化建模及有限元分析Parametric modeling and finite element analysis of gear based on Creo and Workbench张 帅/ZHANG Shuai 1 刘凤永/LIU Fengyong 1 陈冬冬/CHEN Dongdong 2（1.徐州罗特艾德回转支承有限公司，江苏 徐州 2210002.徐工集团徐工消防安全装备有限公司，江苏 徐州 221000）名 称描 述赋 值z 齿数37m 模数12apha 压力角/°20ha 齿顶高系数 1.0c 齿顶系数0.25d 分度圆直径/mm #m*z db 基圆直径/mm #m*z*cos(apha)da 齿顶圆直径/mm #d+2*m*(ha+x)df 齿根圆直径/mm #d-2*m*(ha+c-x)x 变位系数0k 削顶系数0b齿宽/mm100注：表中“#”中的数值无需输入，通过“关系”模块会自动生成。
