波纹钢腹板剪切屈曲分析中初始缺陷的模拟和影响程度分析

通过非线性有限元方法分析波纹钢腹板剪切屈曲极限荷载和屈曲模态,采用一致缺陷模态法模拟波形尺寸缺陷,钢板厚度缺陷则通过钢板厚度分布函数对单元厚度的修正来引入。分析结果表明过大的波形尺寸缺陷会降低波纹钢腹板的剪切屈曲极限荷载,而波纹钢腹板对因钢板厚度缺陷而引起的过早屈曲要大大优于平钢腹板,微小的厚度缺陷对波纹钢腹板的剪切屈曲极限荷载影响很小。     

波纹钢腹板组合箱梁的抗剪受力性能

以某跨径为40 m的波纹钢腹板预应力组合梁桥为原型,根据相似理论设计制作了缩尺模型试验梁。通过测试模型梁在静力荷载作用下的挠度和应变,研究了该桥型的抗剪受力性能。采用有限元方法研究了波纹钢腹板的整体尺寸、波纹板厚度、波折角度、波纹板高度和平板宽度等对波纹钢腹板构件非线性剪切屈曲性能的影响。另外,对Hamilton所做的波纹钢腹板剪切屈曲试验结果进行了回归分析,给出了波纹钢腹板局部屈曲强度的半经验半理论计算公式。结果表明:混凝土顶板和底板承担了大部分弯矩,波纹钢腹板主要承担剪力,且剪力沿波纹板高度方向均匀分布。     

波纹钢腹板剪切屈曲影响因素分析

采用考虑剪切变形的8节点曲壳单元离散波纹钢腹板,并用有限元方法进行非线性剪切屈曲分析。分析中采用一致缺陷模态法和引入钢板厚度缺陷分布函数的方法进行波形尺寸缺陷和钢板厚度缺陷的模拟。在此基础上研究了波纹形状、腹板整体外形尺寸和钢腹板厚度等因素对波纹钢腹板剪切屈曲极限荷载和屈曲模态的影响。     

不同充电倍率下锂离子电池组冷却系统结构设计

针对锂离子电池组在不同充电倍率下最高温度和单体温度均匀性的要求，在构建动力电池热模型的基础上，以抑制电池组内最高温度和最大温差为目标，仿真分析了液冷板布置位置、流道设计和冷板出入口位置等因素对电池组温度的影响规律。仿真结果表明，本文所设计的冷却系统，在电池组以2C倍率充电时，最高温度可控制在35.5℃，温差不超过5℃。     

超大直径覆塑热镀锌钢波纹管通道涵施工技术

为了克服传统的钢筋混凝土涵洞与路基协同变形能力差、极易造成地基不均匀沉降的缺点,提出了一种新型的超大直径覆塑热镀锌钢波纹管通道涵。对波纹钢板和平面钢板进行承载力试验,对比2种管涵的承载特性,分析管土受力特性和整体结构的协同变形能力,在经济效益方面与传统管涵进行对比。结果表明:新型超大直径覆塑热镀锌钢波纹管通道涵耐腐蚀性好,受力合理,整体结构与路基协同变形能力强,在工程中应用时表现出良好的工作性能和经济效益。     

正弦波形波纹腹板工字型钢板梁的抗剪强度

为研究正弦波形波纹腹板工字型钢板梁的抗剪性能,采用ABAQUS非线性有限元程序,借助于线弹性特征值屈曲分析以及弹塑性剪切屈曲分析(考虑腹板初始缺陷的影响),将典型正弦波形波纹腹板钢板梁的抗剪强度与梯形波纹腹板钢板梁做了对比,并分析了影响正弦波形波纹腹板钢板梁抗剪强度的关键因素.数值分析结果表明,在波长与波幅不变的情形下,正弦波形的抗剪承载力低于梯形形式,在设计中应予以注意;若通过减小波长保证材料用量不变,正弦波形的抗剪承载力与梯形形式相同;正弦波形波纹钢腹板钢板梁的剪切屈曲临界应力随着腹板厚度的增加或波长的减小而显著增大,而腹板高度与波幅均没有显著影响正弦波形波纹钢腹板的剪切屈曲临界应力对初始缺陷的敏感程度.     

波纹钢板套衬解决隧道衬砌掉落病害的效果分析

为解决衬砌起层剥落病害问题,提出使用波纹钢板套衬的衬砌加固方法,即使用化学锚栓将波纹钢板与衬砌混凝土连接,并在中间添加填充材料。考虑衬砌混凝土掉落时波纹钢板单独作用,波纹钢板与化学锚栓共同作用,波纹钢板、化学锚栓和填充层共同作用3种不同工况,针对3种工况建立相应的有限元数值分析模型,并对加固效果进行计算和分析。计算结果表明： 波纹钢板单独作用时结构处于最不利情况,此时波纹钢板顶部挠度为110.2 mm,应力为136.8 MPa,满足变形和受力要求; 当考虑化学锚栓和填充层的作用时,结构响应最小。     

波纹钢板综合管廊施工期力学性能研究

波纹钢板综合管廊设置有内支架,其受力模式异于波纹钢桥涵,为研究内支架对波纹钢板综合管廊力学性能的影响,结合依托工程的现场试验,测试安装内支架和未安装内支架的管廊关键截面应变,利用等效梁理论计算截面内力。结果表明:波纹钢板综合管廊未安装内支架时,截面承受压力和拉力,截面轴力和弯矩随着填土高度增加基本趋于稳定;安装内支架时,截面几乎全部承受压力,压力随填土高度增加较快,弯矩增加较慢;安装内支架与未安装内支架时相比,截面最大压力增加,最大正弯矩和最大负弯矩减小,说明内支架对管廊受力是有利的;管底楔形部分的填土压实不足导致管底斜向45°截面内力增长较快。     

波纹钢腹板体外预应力混凝土箱梁塑性铰长度研究

为研究波纹钢腹板体外预应力混凝土箱梁的塑性铰长度问题,采用有限元数值计算与既有试验数据相结合的方法,确定这类箱梁在地震等破坏荷载下的内力重分布及塑性变形能力。基于OpenSees平台建立了波纹钢腹板体外预应力混凝土箱梁的非线性有限元数值计算模型,利用2个不同学者的试验数据,从破坏荷载、跨中挠度、体外预应力筋应力增量、混凝土压应变等方面验证了数值计算模型,并对比分析了计入剪切变形和不计入剪切变形对箱梁挠度的影响;在此基础上,对影响波纹钢腹板体外预应力混凝土箱梁塑性铰长度的参数进行了研究。最后,通过比较已有公式的塑性铰长度计算值与数值模拟值,提出了适合波纹钢腹板体外预应力混凝土箱梁的塑性铰长度计算式。结果表明:实际计算中可以不计入剪切变形对波纹钢腹板体外预应力混凝土箱梁挠度的影响;剪跨比和有效预应力对波纹钢腹板体外预应力混凝土箱梁的塑性铰长度有显著影响,而受拉钢筋面积和混凝土强度对该类箱梁塑性铰长度的影响相对较小。     

环氧沥青水泥混凝土桥面防水粘结层性能研究

本文采用剪切试验和拉拔试验,在不同试验温度和粘结剂用量试验条件下,对环氧沥青水泥混凝土桥面防水粘结层力学性能进行研究,并与SBS改性沥青、SBS改性乳化沥青和雨虹防水涂料等材料进行性能对比。研究表明环氧沥青作为水泥混凝土桥面防水粘结材料具有超出其他材料的优良抗剪切和抗拉拔性能,可以改善桥面铺装与水泥面板的粘结状态,避免因粘结层的强度不足导致粘结层剪切破坏,从而导致脱层病害;同时避免了防水粘结层破损导致铺装和桥面板严重的水损害病害,可以有效延长铺装寿命。因此推荐环氧沥青作为京石改扩建工程中水泥混凝土桥面防水粘结层材料。     

Heat transfer enhancement on ventilated brake disk with blade inclination angle variation

Ventilated brake disk is the state of the art technology in automobile braking system. It is well known that the braking capability of brake disk is affected by the rate at which heat is dissipated through forced convection. The rapid increase and decrease of the brake disk temperature could lead to catastrophic failure of the brake disk due to high thermal stress. The objective of the current study is to investigate the potential heat transfer enhancements in ventilated brake disk by varying the geometrical parameters of the blades inside the flow passage. This is done through comparisons of non-dimensional properties for flow and heat transfer in different blade configurations of the ventilated brake disk. The straight blade configuration is used as a baseline reference against the angled blades. The investigations are performed by using both experimental and computational means and the results are compared and discussed. Analysis shows that significant increase in braking performance can be achieved with relatively simple alteration of the ventilated blade angle. The results show a tremendous increase in the heat transfer rate with blade inclination angle configurations as compared to conventional straight blade. The Nusselt number is found to be in a power-law relationship with the Reynolds number. Distinct relationship between laminar and turbulent condition is predicted. An improvement in total convective heat transfer coefficient of 51% was achieved with blade inclination angle of 45° tilting towards clockwise direction.     

菱形孔支撑板换热器的流动和传热性能研究

弓形折流板换热器作为最常见的传统管壳式换热器,其存在着容易结垢、流阻过大等缺陷,文章针对菱形孔支撑板换热器,通过数值模拟方法进行流动和传热性能研究。结果表明,两种菱形孔支撑板方案的壳侧努塞尔数Nuo相较于弓形折流板方案分别提高了52.20%和51.95%,为异型孔纵向流换热器的优化与选型提供设计参考。     

基于新型液冷板的电池热管理系统多目标优化

为提升电池热管理系统(BTMS)散热效果,采用计算流体力学(CFD)和基于快速非支配排序遗传算法(NGSA-II)的多目标优化相结合的方法设计优化了一种新型液冷板模型。通过电池实验,得到不同放电倍率下单体电池产热量。以通道夹角、通道宽度、冷却液的质量流量为设计变量,平均温度、温度标准差和压降为目标函数,采用拉丁超立方体抽样(LHS)方法,在设计空间中选取了35个设计点,利用响应面近似模型(RSM)拟合出目标函数的表达式。结果表明:在5C放电倍率下,优化后液冷板的散热性能得到有效提升,与初始模型相比,液冷板的平均温度和温度标准差分别下降了11%、51.2%,压降仅增加了3.3Pa。     

考虑通风与围岩条件的寒区隧道温度场模型及作用规律研究

为了解决寒区隧道温度场的预测问题,为寒区隧道抗冻设防提供指导,结合传热学、流体力学的基本方法,根据能量守恒原理,推导寒区隧道风流温度场的传热模型,并在此基础上,借助有限差分方法,探讨通风和围岩条件对寒区隧道温度场分布的作用规律。研究结果表明: 1)入口风温越低,风流速度越大以及断面越大,相同位置处洞内温度越低,这是由于进入洞内的冷空气更多,入口风温每降低5 ℃,同位置洞内风流温度平均降低3. 8 ℃; 2)风流温度决定了离壁面一定范围的围岩温度大小,风流温度越低,冻结深度与受到影响的围岩范围更大; 3)初始岩温越大,围岩温度分布曲线越陡峭,围岩导热系数则相反,且初始岩温每增加 5 ℃,冻结深度减少0. 24 m,受影响的围岩径向深度减少0. 32 m。     

柴油机缸盖水腔沸腾传热的修正计算

基于单相流沸腾传热模型,提出一种用于沸腾传热计算的修正算法,通过在CFD软件外部修正热流密度和换热系数来反映沸腾传热的影响。采用修正算法分别对某试验水道和柴油机缸盖水腔内的沸腾传热过程进行了数值模拟计算,与试验测量值相比,试验水道的最大计算误差为7.2%,缸盖水腔的最大计算误差为8%,表明修正算法不仅容易在CFD软件中实现,而且具有足够的精度。     

基于模糊理论的沥青路面热风加热多参数优化

为了优化就地热再生热风加热参数，提高热风加热沥青路面的加热效果，基于有限元方法，建立了热风加热装置加热沥青路面的模型，模拟计算了热风加热沥青路面的过程，通过试验验证了仿真模型及参数设置的正确性。采用正交试验设计方法研究了热风温度、热风速度、出风孔离地高度对加热效果的影响。提出了基于模糊理论的热风加热效果评价方法，引入综合模糊评价指标代替沥青路面温度场、对流换热系数和加热过程中的能量利用率等单一评价指标对沥青路面加热效果进行评价，采用独立性权系数法确定了各指标的权重系数，仿真分析验证了综合模糊指标评价方法的有效性。结果表明：在加热装置的设计参数范围内，热风温度对沥青路面表面温度及分布均匀性影响最大，热风速度对换热系数影响最大，出风孔离地高度对能量利用率影响最大。以沥青路面温度场、对流换热系数和能量利用率等单一指标为优化目标获得的最佳加热参数组合，仅能保证各自指标最优，但其他指标较差；以综合模糊评价指标E_CFI为优化目标得到的最佳热风加热参数组合，可以同时获得较好的沥青路面温度场、对流换热系数和能量利用率。研究方法和结论为沥青路面热风加热参数的选择和加热效果的评价提供了一种有效可行的途径。     

基于CFD技术的暖风芯体结构设计与优化分析

某在研改款商用车空调箱暖风芯体单体换热性能较差,根据对标件初步优化后发现其换热性能更差,因此进行CFD定性仿真分析。通过流体分析研究发现基础模型芯体内部各扁管流量分配不均,初步优化后扁管流量分配更加不均匀,极大地降低了其换热性能,与试验反馈结果一致。根据流场仿真结果对其水室结构逐步优化,使得扁管流量分配比例的标准差值各工况下均提升了44%以上且芯体内流阻降低了约一倍。最终通过试验验证,单芯体的换热性能提高了3%-8%,满足了设计要求。     

Effects of coolant channels on large-scale Polymer Electrolyte Fuel Cells (PEFCS)

Fully coupled simulations of two-phase transport in Polymer Electrolyte Fuel Cells (PEFCs) and heat transfer in coolant channels are performed in order to investigate the effects of cooling channel configuration on the distributions of temperature and water within PEFCs. When a practical coolant flow rate is applied to large-scale cells for automotive applications, a significant coolant temperature rise is expected from the coolant inlet to the outlet, particularly under high current density operations, creating a significant cell temperature gradient along the flow direction as well. Consequently, a two-phase water profile resulting from evaporation-condensation processes inside PEFCs is also strongly influenced by the cell temperature gradient from the hot coolant inlet toward the cold coolant outlet regions, demonstrating that both temperature and liquid saturation strongly depend on the thermal gradient along the coolant flow path.     

活塞振荡冷却的数值模拟计算及温度场分析

利用CFD动态网格层变法建立了活塞振荡冷却的瞬态计算模型,并应用VOF模型对活塞的振荡冷却进行了瞬态数值模拟计算。分析了活塞在不同位置时油腔内冷却油的流动情况,得到了内冷油腔的机油填充率、壁面传热系数等随曲轴转角的变化规律。为验证其冷却效果,提取了内冷油腔壁面的换热边界,对活塞的温度场进行了有限元模拟计算,并与试验结果进行了对比,为活塞的优化设计提供了依据。     

南京长江盾构隧道服务层散热通风研究

以南京长江盾构隧道服务层为研究对象,将其作为电缆隧道。运用传热学相关理论计算了散热需风量和最长通风距离,采用流体力学计算软件FLUENT对其流场进行了三维数值模拟,得到了温度场分布规律,可为越江盾构隧道服务层散热通风设计提供参考。