基于高速船轻型结构流体冲击响应、控制与试验方法研究

船舶与土木工程学院孙海虹教授获准国家自然科学基金资助,课题为“基于高速船轻型结构流体冲击响应、控制与试验方法研究”. 1.项目的研究目标 研究基于高速舰船的轻型结构体系在流体冲击载荷作用下的响应、控制与试验方法.通过本项目的研究可望为保障我国高速舰船在恶劣海况下主体结构的安全性提供新的思想和方法,为在基于高速舰船的轻型结构体系上实施主动控制打下坚实的基础. 2.研究内容 1) 舰船主体结构在非线性波浪载荷作用下的水弹性分析.2) 舰船主体结构在流体冲击载荷作用下响应主动控制方法及系统仿真.3) 试验方法研究. 3.拟解决的关键问题 1) 为了说明方法的有效性,申请者在此前的研究中采用了一定的简化,未考虑舰船在非线性波浪上的真实运动情况.本项目将结合前期已完成的国家自然科学基金课题“船舶流固耦合及非线性波浪载荷响应研究”(编号：19272051),将舰船在非线性波浪载荷作用下主体结构水弹性分析进一步完善,加入波浪的砰击、甲板上浪的实用分析模型,为实施主动控制打下基础. 2) 申请者在此前的研究中,控制系统采用闭环最优控制算法.这种算法存在着一定的缺陷,如舰船在波浪上运动,即使未遭受流体冲击载荷,只要控制装置在工作,就会发出控制力矩,这在能量方面是一个浪费.按常规,我们总是期望,仅仅当舰船在非线性波浪力(包含砰击)作用下,主体结构响应幅值达到一定的阈值时,控制装置发挥作用,以迫使主体结构响应幅值在阈值范围内.因此对闭环最优控制算法进行改进,如采用限界控制算法等显得非常必要. 3) 结构主动控制这一思想自提出以来,虽然取得了一些成功的经验,在某些领域也取得了成功的运用,但仍然争议不断.其中一个重要的原因就是结构主动控制实施起来存在着一定的困难.因此试验方法的研究和成功实现成为本研究方向需要解决的重要问题.由于本研究方向在国内外尚无试验资料和经验可供借鉴,本项目在试验方面将把重点放在试验方法的研究上,并制作一个试验模型进行探讨. 4.创新之处 舰船在流体冲击载荷作用下主体结构主动控制方法与系统仿真;模型试验方法研究. 科技处(余区办) 章爱武     

多支点处不同冲击作用下的舰船推进轴系冲击计算及分析

为分析舰船推进轴系在多支承轴承处不同冲击作用下的冲击响应,采用有限元法和大质量法建立相应的计算模型(多支点不同激励).通过数值计算,分析了多支点不同激励下推进轴系冲击响应特征及与多支点相同激励下响应结果的差异.结果表明,多支点不同激励下推进轴系的冲击响应基本介于最大和最小多支点相同激励下的结果之间,有些位置处的响应结果最大误差高达30％以上.因此,若要较准确地预估推进轴系的冲击响应,应考虑各轴承处冲击载荷不同的影响.为简便起见,工程设计中可用各轴承处最大冲击载荷作为激励,用多支点相同激励模型分析轴系的冲击响应,但计算结果偏保守.     

舰船在水下爆炸载荷下动力响应研究

文章首先建立了舰船水下爆炸过程的力学模型,并利用LS-DYNA 软件进行数值模拟与计算功能,分析了舰船在冲击波载荷作用下的位移、速度、加速度以及应力等响应,为舰船的抗爆研究提供参考     

水下非接触爆炸作用下浮动冲击平台运动响应试验研究

对于浮动冲击平台在水下非接触爆炸作用下的冲击响应进行了测量、分析.采用NI公司的采集机及PCB传感器对平台结构的冲击响应（速度、加速度、位移、自由场压力、应力）进行测试,得到不同爆距、平台结构的数值,分析了药量、爆距、平台结构（等爆炸因子）对冲击响应的影响,结果表明：爆距对冲击响应的影响呈非线性变化,结构对冲击响应值影响很大.     

爆炸作用下储油罐基础的动力响应分析

基于Ansys/LS-DYNA软件,模拟储油罐燃烧爆炸后冲击波的变化及分布特征,研究储油罐基础的动力响应.结果表明:仅考虑重力效应的环墙基础的应力状态与计入爆炸冲击的动力分析结果不同,差异明显.动力最大竖向压应力是静力值的30倍,最大竖向拉应力是静力值的54倍;环墙的最大压应力小于混凝土抗压强度;爆炸荷载作用下环墙的环向拉应力超过混凝土抗拉强度,结合环墙上点的环向位移可推断环墙竖向开裂,此与环墙基础的灾后调查相符.     

铁路货车车体线路动态响应仿真与验证

针对大系统仿真分析方法与试验结果出现偏差问题,基于实际线路测试数据,以车体子系统为仿真对象,辅助于模拟台架的试验数据,建立了26个自由度的多体仿真模型,实现了车体线路动态响应的仿真计算. 结果表明:摇枕垂、横向加速度响应结果仿真与试验RMS （root mean square）误差最大值为9%. 在1.5～15.0 Hz主要频率段,车体枕梁垂、横向振动加速度的试验结果和仿真结果的RMS误差低于8.57%,车体关键焊缝仿真与试验的动应力响应波形基本一致. 通过与试验结果的对比验证,仿真结果基本反映了车体在实际线路运行时的动态响应情况.      

基于神经网络的重载列车缓冲器模型

以试验数据为基础,利用BP神经网络快速准确地建立缓冲器模型,对不同冲击速度下的单车碰撞试验进行模拟仿真,并与试验结果作对比.结果表明:所建模型拟合出缓冲器工作过程的曲线形式与试验曲线形式相似性较高;所拟合的最大阻抗力与试验最大阻抗力误差基本在10%以内,发生位置误差小于1 mm.构建的缓冲器数学模型有利于进一步对HM-1型与HM-2型重载货车缓冲器力学特性的研究,也可以用于其他型缓冲器,利用试验数据构造缓冲器模型.为重载列车缓冲器的试验结果处理、缓冲器模型建立以及重载列车纵向动力学研究开辟了新途径.     

基于神经网络的重载列车缓冲器模型

以试验数据为基础,利用BP神经网络快速准确地建立缓冲器模型,对不同冲击速度下的单车碰撞试验进行模拟仿真,并与试验结果作对比.结果表明:所建模型拟合出缓冲器工作过程的曲线形式与试验曲线形式相似性较高;所拟合的最大阻抗力与试验最大阻抗力误差基本在10%以内,发生位置误差小于1 mm.构建的缓冲器数学模型有利于进一步对HM-1型与HM-2型重载货车缓冲器力学特性的研究,也可以用于其他型缓冲器,利用试验数据构造缓冲器模型.为重载列车缓冲器的试验结果处理、缓冲器模型建立以及重载列车纵向动力学研究开辟了新途径.     

山区单悬臂廊桥结构抖振响应及等效风荷载

为研究山区风环境下悬挑式人行桥梁抖振响应及风荷载,以某单悬臂观景廊桥为背景,通过风洞试验对结构的静力三分力系数以及不同风参数下的抖振响应进行了测量,并将结构横桥向最大等效风荷载规范计算值与试验值进行比较. 结果表明:山体地形对结构三分力系数及抖振响应影响较大,二者最大值均未出现在常规风向角;结构抖振响应随风速的增大而增大,受小幅风攻角的影响较小;横向抖振响应受一定程度紊流度变化的影响不敏感,但竖向及扭转响应整体随紊流度的增加呈明显增大趋势,在紊流度增大约40%的情况下二者均增大15%左右;竖向抖振响应随紊流积分尺度的增大（增幅约20%）而增大,增幅在9%左右,但积分尺度对横向抖振响应几乎无影响,对扭转响应的影响随风攻角的不同有较大差异,随着积分尺度的增大,3° 攻角下扭转响应增幅约为8%,0° 攻角其受积分尺度的变化影响较小;相比横桥向最大等效风荷载试验值,利用桥梁规范计算的结果偏于保守,静阵风系数的取值有待修正.      

公交站点对道路交通流影响的仿真研究

基于微观交通仿真系统MTSS的体系结构及组成部分的功能,利用上海市斜土路非港湾式站点与华山路港湾式站点的实测数据对微观交通仿真系统MTSS进行验证,发现测量值与仿真值之间的误差在10%以内,这表明微观交通仿真系统MTSS可以较好地描述公交车辆的运行过程以及与其他交通流之间的相互影响关系.另外,利用微观交通仿真系统MTSS对公交站点在不同条件下对道路交通流的影响进行研究,所得结论可为公交站点的设置提供依据.     

隧道出渣设备最佳配合分析

针对隧道出渣时,装载机与倾卸车联合作业中的配合问题进行了深入的研究,分析并建立两种施工机械最佳配合关系的数学模型,通过实例计算表明,此模型及算法对施工单位在隧道施工中合理地确定两者数量关系具有一定的指导意义.     

中国经济增长的波动分析

对国民经济增长的波动进行计算分析。应用Mexican Hat小波对国内生产总值（GDP）的增长率进行多时间尺度分析，再利用宏观经济学的理论从政府宏观调控政策、投资、消费等方面分析引起波动的原因。在不同时间尺度下，经济波动受到政策、投资和消费及重大政治事件的影响。通过对经济增长波动的因素及规律的分析，可以提高对经济发展的预见性，促进经济更好的增长。     

速腾轿车蓄电池亏电故障检修

一辆搭载BPL型发动机的一汽大众速腾1．8L轿车,该车在停放时偶尔会发出“嗡嗡的异响”,并出现发动机无法启动的故障现象。经检查,发现车辆熄火后冷却风扇偶尔会自行运转。结合其电源管理系统,通过分析冷却风扇的工作原理及电路图,发现故障是由于主继电器的不正常吸合引起的,更换主继电器,故障排除。     

Assessment of Quality of Service of Virtual Knowledge Communities

An assessment method for the quality of service (QoS) of virtual knowledge communities (VKC) is proposed based on fuzzy theory and analytic hierarchy process (AHP). The QoS is evaluated in terms of Website design, reliability, responsiveness, trust,personalization, and information quality. The cognitive QoS and the QoS evaluated by assessors are compared to analyze which QoS of the VKC should be improved urgently and which indicators keep leading positions, and to assist administrators of the VKC on measuring and understanding current status and implementation effect of the QoS.     

聚丙烯纤维混凝土配合比均匀性研究

聚丙烯纤维混凝土以其独有的特点,越来越得到广泛的应用.介绍了利用均匀设计法对聚丙烯纤维混凝土的配合比进行优化分析的过程,选取水泥、速凝剂掺量、聚丙烯纤维掺量三个影响因素,对混凝土配比试件的试验数据统计结果进行回归分析,结果表明,在设定试验条件下,在每立方米混凝土中掺入0.9kg聚丙烯纤维的方案是比较合理的.     

桥梁板式橡胶支座抗压弹性模量分析

简要介绍桥梁板式橡胶支座抗压弹性模量的计算及试验方法,同时从几个方面分析影响该指标的因素.     

弓网离线模拟试验平台的设计

受流问题是制约电气化铁路提速的瓶颈之一,而弓网离线电弧是高速列车受流的关键问题.为了全面的把握弓网离线状态,设计了弓网离线模拟试验平台.实现正弦周期内不同时刻离线及回合过程的电弧放电现象,并采用示波器和数据采集卡实现对离合瞬间电压、电流和光强等波形的同步记录,为弓网离线检测法和列车受流质量的研究及抑制电弧危害打下基础.     

钢筋混凝土简支梁桥梁体病害分析及维修方法

随着经济的发展、综合国力增强,交通事业日新越益发展,桥梁建设取得了长足的进步,为我国的各项事业的发展提供了坚强的基础,但随之而来的桥梁病害问题也日益严重,针对上述情况,本文将对钢筋混凝土简支梁桥梁体的常见病害进行归纳和总结,并提出一定的维修措施,以便能够减轻同类病害的发生,为今后的公路事业发展提供参考依据.     

高速公路采空区治理的监理

针对衡枣高速公路途径的采空区治理问题，介绍了采空区从勘探、治理到质量检验全过程的监理工作。描述了采空区的治理情况和监理工作思路、方法，指出了采空区治理监理工作中应把握的工作要点。     

纳米Ni粉对Cu粉末烧结性能的影响

研究了纳米Ni粉对Cu粉末烧结性能的影响。研究表明：由于添加1％纳米Ni粉中的NiO未被完全还原,而且纳米Ni粉本身还有被CuO氧化成NiO的可能,因而纳米Ni粉在Cu粉末烧结过程中未能起到活化烧结的作用。相反,添加1％纳米Ni粉后还降低了Cu粉末烧结性能。