简支斜板的车-桥耦合振动分析

利用Ansys计算了简支斜板桥不同斜度时的自振频率,分析了基频系数和前5阶频率随斜度的变化．用薄板单元模拟简支斜板桥,用移动质量模型模拟车辆,建立了车-桥耦合振动分析方法,分别考察了斜度、车辆速度及车辆行驶方式对斜板桥挠度和弯矩冲击系数的影响,得出了斜板桥冲击系数随斜度、车辆速度及车辆行驶方式的变化规律,得到了基频随斜度的增大而增大、冲击系数与车辆速度没有单调递增或递减规律及不同截面位置的挠度和弯矩冲击系数不同等结论．     

Effect of Nose Shape on Semi-Armor-Piercing Warhead Penetration Performance

The numerical simulations of different head shape semi-armor-piercing warheads penetrating thin steel target are done using the finite element software ANSYS/LS-DYNA, and the whole process of different nose shape semi-armor-piercing warheads vertically penetrating the thin steel plate is compared. Besides, the influence of impact angle on penetration performance of three different nose shape projectiles is researched. The analysis results indicate that the nose shape has a significant influence on semi-armor-piercing warhead penetration performance.The effect of impact angle on the three kinds of projectiles' residual kinetic energy and deflection is different. The research results provide references for designing of warhead and battlefield damage assessment.     

高速冲击非线性有限元计算

在现有计算程序的基础上,引入有限变形几何框架及大变形条件下的Bodner-Partom本构模型。同时,利用实验数据确定了材料的物理参数。计算与实验对比说明,非线性几何计算及物理参数的确定方法可用于高速冲击过程。     

列车撞击荷载的有限元数值分析

为获得列车脱轨撞击荷载,分析列车撞击时盾构隧道的动力响应,建立了列车编组的三维撞击有限元模型,探讨了不同列车编组、不同撞击速度和撞击角度下列车近似撞击力时程曲线,分析了列车撞击力最大值和撞击时间与列车撞击速度和角度的关系,并将典型撞击荷载用于分析不同厚度二次衬砌管片衬砌的动力响应.结果表明:列车编组数量一定时,列车斜向撞击力最大值随撞击速度和撞击角度增大而增大;当撞击角度增大到7.5后,撞击力作用时间随撞击速度增大而延长;根据列车撞击力最大值出现时刻不同,可将撞击力时程曲线划分为2类特征曲线,其中第1类特征曲线(撞击瞬间撞击力达到最大)总体上符合高斯多峰拟合公式,可用10个参数近似拟合.二次衬砌厚度增大能有效减小管片衬砌应力、速度、加速度等动力响应以及拉、压损伤区域.      

Development of the large increment method in analysis for thin and moderately thick plates

Many displacement-based quadrilateral plate elements based on Mindlin-Reissner plate theory have been proposed to analyze the thin and moderately thick plate problems. However, numerical inaccuracies of some elements appear since the presence of shear locking and spurious zero energy modes for thin plate problems. To overcome these shortcomings, we employ the large increment method （LIM） for the analyses of the plate bending problems, and propose a force-based 8-node quadrilateral plate （8NQP） element which is based on Mindlin- Reissner plate theory and has no extra spurious zero energy mode. Several benchmark plate bending problems are presented to illustrate the accuracy and convergence of the plate element by comparing with the analytical solutions and displacement-based plate elements. The results show that the 8-node plate element produces fast convergence and accurate stress distributions in both the moderately thick and thin plate bending problems. The plate element is insensitive to mesh distortion and it can avoid the shear locking for thin plate analysis.     

钢板喷丸处理残余应力场和表面粗糙度数值模拟

为了揭示钢板喷丸处理后残余应力场以及表面粗糙度的分布规律,采用有限元软件ABAQUS建立了多丸模型,模拟了铸铁丸对桥梁用钢Q345钢板的喷射过程,对比分析了冲击速度、冲击次数和弹丸直径对喷丸后钢板水平向残余应力沿板厚的分布以及表面粗糙度的影响.研究结果表明,随着冲击速度、冲击次数以及弹丸直径的增加,残余压应力有均匀化的趋势,并且分布范围逐渐向厚度方向发展,同时表面粗糙度也随之逐渐增大.根据表面粗糙度随冲击次数的变化规律,建议采用对数函数来表示二者的关系,并给出了弹丸直径为1.4 mm情况下表面粗糙度值与喷丸速度和冲击次数的相互关系.      

8m客车侧翻仿真与上部结构安全性分析

利用Radioss建立了一款8m客车的有限元模型,进行了侧翻仿真模拟,得到的客车侧翻角,以及车身侧围立柱与生存空间的最小距离.从能量吸收、速度与加速度分析、车身立柱变形、生成空间评估角分析等方面对客车侧翻进行了安全性评价.结果表明,该客车侧翻符合法规要求,但应在上部安装一些吸能装置,提高客车安全性.给出了该客车侧翻平均加速度、加速度均方根值,以及最大加速度指标.     

高速氧化铝粒子冲蚀下高锰钢的磨损特性

本文通过对高锰钢的磨损表面形貌、磨屑形貌和次表层硬度的分析等手段研究了高速氧化铝粒子(200m/s)冲蚀下高锰钢的磨损特性。结果表明,在高速氧化铝粒子冲蚀下,高锰钢仍具有典型延性材料的冲蚀磨损特性。磨损机理在低角冲蚀时为显微切削、犁沟及薄层脱落,而在高角冲蚀时则主要为薄层脱落。由于加工硬化和应变诱发马氏体效应而形成的表面硬化层使高锰钢的磨损分为两个阶段:初始阶段和稳定阶段,初始阶段的磨损率高于稳定阶段的磨损率。低角冲蚀时,此表面硬化层可以提高高锰钢的耐磨性,而在高角冲蚀时,此表面硬化层对耐磨性有不利影响。     

冲击荷载作用下饱和软粘土残余变形计算模式

在试验基础上建议了一个预测冲击荷载作用下饱和软粘土残余变形的计算模式,该模式考虑了周围压力、冲击能大小、冲击次数和冲击遍数等几个因素．对计算模式的验证表明,预测值与实测值吻合较好．该模型可用于动静结合排水固结法处理软基时的变形计算．     

单ESM传感器对运动目标的快速定位方法

研究了机载单ESM传感器对运动目标的定位问题．建立了单ESM传感器平台作航向机动时对运动目标定位的数学模型以及相应的求解方法，克服了单ESM传感器平台做直线运动时对运动目标观测存在不可观测的局限性，对于ESM平台作航向机动和匀速直线运动情况具有普遍适用性．理论分析和仿真结果表明：文中提出的算法，能够迅速有效地对运动目标进行定位，并具有较高的定位和跟踪精度，航向机动量越大，对目标的定位精度越高．     

高速滑坡岩体碰撞破碎的能量分析

笔者在文中对高速运动的滑坡岩体与途中山体发生碰撞时能量的传递及转化关系进行了详细分析,得出了滑坡岩体解体破碎时可分配能量的表达式及碰撞后滑坡体的平均速度和运动方向,为进一步研究远程活动阶段碎屑流的形成奠定了基础,对防灾减灾具有重要意义.     

高速滑坡岩体碰撞破碎的能量分析

笔者在文中对高速运动的滑坡岩体与途中山体发生碰撞时能量的传递及转化关系进行了详细分析,得出了滑坡岩体解体破碎时可分配能量的表达式及碰撞后滑坡体的平均速度和运动方向,为进一步研究远程活动阶段碎屑流的形成奠定了基础,对防灾减灾具有重要意义.     

Characteristics of new-type energy absorber for vehicle collision

A new type energy absorber was introduced, which is composed of thousands of thin ring plates with different diameters. Because it can switch the impact to thousands of shearing actions among thin ring plates inside the absorber, the impact energy is decentralized and dissipated gradually, the impact acting time is extended and the peak of acceleration is reduced obviously. Numerical simulations by finite element method (FEM) coupled with smoothed particle hydrodynamics (SPH) method were preformed to predict the energy absorption characteristics. Energy absorption ability with different impact velocities was studied and the effects of thickness and material of ring plates were discussed. The sled crash test was carried out to validate the result of simulations. The new type absorber is effective for collision that impact velocity is lower than 40 km/h.     

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在城市轨道交通中，影响列车运行能耗的因素包括列车的牵引制动性能、列车重量、限速、线路条件、信号闭塞方式以及列车的操纵方式等，通过对相关条件的改变，可以实现列车节能的目的．论文通过案例设计与系统模拟，重点研究了线路条件对城市轨道交通节能的作用．文中分别从曲线(特别是小半径曲线)、坡道(分上、下坡道)以及列车重量等方面对能耗的影响进行了研究，并对节能坡的节能情况进行了分析，得到适合不同区间条件下的节能坡方案．     

冲击动力过程的无网格数值分析方法

应用再生核质点法实现了冲击过程的数值模拟．为解决冲击过程伴随的材料和几何非线性问题，数值分析中采用增量法．针对冲击速度较低的情况，假设冲击过程为小应变，并引入弹塑性增量本构关系，推导出冲击过程的再生核质点法计算控制方程．采用修正配点法，以满足其本质边界条件．数值模拟结果表明，实例中弹体变形分析结果与ANSYS有限元分析结果一致．     

自由飞行中冲突解脱的线性规划法

为了避免可能的冲突，任何两架飞行器之间的距离不能小于给定的安全距离，采用线性规划的方法研究了同一空间中自由飞行的几架飞机之间的冲突解脱问题。提出了两种不同的解脱方案：第一，只允许速度变化；第二，只允许航向角变化。考虑到旅客在旅途中的舒适程度，选取的目标函数要使上述改变量最小。针对两种方案分别列出了线性限制公式，从而找出最优的解脱办法，实例验证了该方法的可行性。     

钢管混凝土柱在冲击荷载作用下的损伤评估方法

为了建立侧向冲击荷载作用下钢管混凝土柱的损伤评估方法，以钢管混凝土柱近支座落锤冲击试验为基础，结合数值模拟和理论分析，研究预加轴力、冲击体质量及冲击速度对钢管混凝土柱损伤程度的影响. 选取冲击体质量和速度作为损伤评估主控变量，建立基于剩余承载力的损伤评估指标D的计算式，并划分损伤评估等级. 以典型钢管混凝土结构柱为例，通过仿真试算拟合其损伤评估曲线，并建立损伤评估的图解方法. 研究结果表明:冲击体质量和速度对钢管混凝土柱损伤程度的影响显著，预加轴力的影响呈现出变异性；D=0.3，0.5，0.7时的损伤评估曲线将坐标平面划分为4个面域，分别代表钢管混凝土柱发生轻度损伤、中度损伤、重度损伤及破坏失效；根据冲击体质量和速度的组合点与损伤评估曲线的位置关系，可以快速判定钢管混凝土柱的损伤程度.      

深隧排水折板型竖井泄流消能的试验研究

针对深隧排水系统竖井泄流过程中高速气-水两相流动特性进行了水力模型试验研究，观测竖井内水流下泄过程中的型态，分析最大泄流量与折板间距的关系，计算不同工况下的竖井消能率，并揭示折板型竖井在泄流过程中的消能机理. 试验结果表明:竖井在泄流过程中存在3种水流型态:撞壁受限流、临界流和自由跌水流；泄流过程中水跃是水流在折板上消能的主要原因，水流流至井底与反向流体互相撞击破碎使竖井达到最终消能的目的；当竖井直径D = 0.4 m、折板间距d介于16.02～24.56 cm时，竖井最大泄流量介于（8.7～14.7） × 10?3 m3/s，且d与最大泄流量Q_m存在线性关系；根据能量守恒定律推导出消能率公式，得到d = 19.4 cm、倾角θ = 10° 时的竖井消能率为最优；竖井盖板开孔直径 Ф 对竖井顶部压强的影响较大，当 Ф ≥ 4 cm时，竖井顶部相对压强基本为0，并且具有一定倾角的折板有利于加速竖井的泄流过程；上、中、下折板冲击力（F_u、F_m、F_d）呈现F_u > F_m > F_d 的分布规律，上、中、下折板最大面荷载分别为42.8、30.7、22.8 kN/m2. 深隧排水折板型竖井最佳泄流量和最优消能率的试验研究成果对深隧竖井工程的设计与运行提供了一定参考价值.      

环境风对高速铁路接触线波动速度的影响

基于空气动力学理论分别推导了作用在接触线上的空气阻尼和脉动风气动载荷, 并将空气动力项添加至接触线波动速度公式中进行修正; 通过风洞试验和CFD绕流仿真得到了横风环境下的气动阻力系数, 分析了不同空气阻尼下接触线波动速度的变化规律; 基于AR模型和接触网的结构特性, 建立了具有时间和空间相关性的接触网脉动风场, 通过仿真计算分析了脉动风速和风攻角对接触线波动速度的影响。研究结果表明: 静风载荷引起的接触线空气阻尼很小, 当平均风速达到30 m·s-1时, 接触线空气阻尼仅为0.3, 接触线波动速度为549.1 km·h-1左右, 因此, 空气阻尼不会对接触线波动速度产生较大影响; 当来流风攻角为60°, 平均风速不大于10 m·s-1时, 脉动风下接触线波动速度标准差和最值差分别小于1和6 km·h-1, 此时接触线波动速度相对无风情况变化较小, 脉动风载荷对接触线波动速度的影响不明显; 当风速达到40 m·s-1时, 接触线平均波动速度较无风情况下降39.39 km·h-1, 且其标准差和最值差分别达到11.84和75.98 km·h-1, 此时接触线波动速度出现大幅下降与振荡, 最小波动速度低至474.16 km·h-1, 因此, 脉动风下风速越大, 接触线波动速度受脉动风载荷影响越显著; 当风速保持30 m·s-1, 来流风攻角为0°~30°时, 接触线波动速度标准差和最值差分别小于1和5 km·h-1, 此时脉动风载荷对接触线波动速度的影响较小; 当风攻角为90°时, 接触线波动速度标准差和最值差分别达到12.38和73.19 km·h-1, 此时接触线波动速度出现大幅下降与振荡, 最小波动速度低至472.91 km·h-1, 因此, 脉动风下来流风越偏于水平方向, 对接触线波动速度的影响越小。      

钻孔法测试残余应力基础理论研究

论述了传统钻孔法测试残余应力中存在的不完善之处。并对中心有一圆孔(包括穿孔与盲孔)的钢板,在各种载荷工况下,根据实际应力场与直角应变花测试的实际情况,用弹塑性FEM算得各种工况下的结点应变值,用结点数值的变化来模拟直角应变花测得数据,并计算出大量的已知应力场的直角应变花的三个释放应变。通过逐步回归的数学处理方法,建立了钻孔测试法中,残余应力与测试应变之间的关系式。