基于子结构有限元法的面板堆石坝挤压破坏机理分析

面板结构性破损问题已成为了影响高面板堆石坝安全建设及运行的核心问题。基于天生桥一级面板堆石坝发生的面板挤压破坏,建立了面板-垂直缝-堆石体子结构模型,通过施加法向水压力及轴向水平位移,分析面板混凝土及垂直缝部位的挤压应力和应变,揭示面板发生挤压破损的机理。结果表明:面板在坝轴线方向为分块结构,水压力作用引起的面板向下游方向的挠曲变形将导致垂直缝处呈现上游表面压紧、下游底部张开趋势,垂直缝面上压力表现为表面大、底部小的分布形态,形成面板垂直缝面上部应力集中,随着坝轴向位移的增加,向河床中部面板的挤压集中应力逐渐加剧,最终导致垂直缝处两侧混凝土的挤压破坏。     

考虑横缝作用下的拱坝地震动力分析

本论文通过数值软件模拟的方法对高拱坝横缝开度问题进行了有限元数值计算研究,基于我国某双曲拱坝工程数据,通过大型有限元软件ABAQUS等软件建立拱坝的三维有限元模型,并在此模型基础上利用ABAQUS里的接触设置模拟拱坝横缝,计算出该拱坝在地震荷载下关键部位的应力、应变,位移,并与无横缝模型对比分析,考虑在地震作用下拱坝横缝开度对坝体的影响,为今后的拱坝抗震研究与工程建设提供依据。     

涵洞位移场数值模拟

以刚性地基上的刚性涵洞为研究对象,分析涵洞周边土体的作用机理,通过观测位移计,得到不同填土高度下矩形断面和梯形断面中填土的沉降位移等值线图,并采用有限元方法模拟涵洞施工过程,并对比分析应力场和位移场的关系。所得模拟结果与试验结果比较吻合,从而验证了所建有限元模型的正确性以及参数选取的合理性。     

船舶轴系轴承负荷自动测量装置设计及应用

介绍一种自主研发并获得专利的、采用压力传感器、位移传感器、数据采集和处理模块进行轴系轴承负荷自动测量装置。     

土与混凝土板接触面剪切试验研究

通过黏土与混凝土板接触面大型单剪试验和直剪试验,得到应力应变(位移)曲线以及抗剪强度曲线。两种试验的过程中都存在接触面积减小、应力不均匀以及土样实际位移小于所测位移的现象;单剪试验应力应变曲线呈应变硬化型,直剪试验应力位移曲线呈略微软化型;单剪试验的凝聚力大于直剪试验的凝聚力,单剪试验的摩擦角小于直剪试验的摩擦角;作用于结构面上的法向土压力较小时,接触面的破坏发生在土与结构的交界面上,法向土压力较大时,破坏发生在土与结构交界面附近的土体内。因此,在工程设计计算时,应根据情况取用不同的计算参数。     

光纤陀螺标度因数自适应误差补偿技术研究

根据光纤陀螺（FOG）惯性测量装置的工作原理及惯性器件参数辨识的基本原理,采用传统的三轴转台标定法对光纤陀螺标度因数进行了研究。并针对光纤陀螺标度因数影响导航精度的实际工程需要,提出一种自适应误差补偿的方法,在较大程度上可以减小光纤陀螺标度因数非线性度,利用试验比对验证,结果证明该方法能有效减小光纤陀螺标度因数的非线性度误差,进而提高导航系统的使用精度。     

基于多点应变对船体垂向弯曲倾角进行校正的方法

通过对舰船的受力及角度变形规律进行研究,推导应变转角关系数学模型。在船体表面布置若干个应变传感器,即可由结构应变获得船体垂向弯曲倾角。利用数值试验模型对提出的模型进行"数值试验"验证。结果表明,利用本文所提出的模型获得的目标数据具有较好的精度。该方法能克服当前常用方法占用较大空间、需固定基准点和测量功能单一的局限性。利用光纤光栅传感器测量船体应变获取结构弯曲倾角,可对船体变形引起的船体局部姿态信息误差进行校正,为舰载武器装备提供较高精度的姿态基准。     

基于MSP430的位移测量装置的设计

文章中的微动位移测量装置以MSP430单片机为核心,辅以正弦信号产生电路、差动变压器、直流电机驱动、键盘、LCD显示等电路,实现了精确测量并显示磁棒微动位移的功能。磁棒位移范围为一20mm～＋20mm,测量的绝对误差小于1mm;磁棒位移可由键盘设定。测试结果表明该设计是一种较为理想的微动位移测量装置。     

循环载荷下AH32钢低周疲劳与累积塑性破坏交互作用试验研究（英文）

文章对AH32钢在循环载荷下低周疲劳破坏和累积塑性破坏的交互作用进行了试验研究。试验中分析了平均应力、应力幅值及应力比对低周疲劳裂纹扩展寿命和累积塑性应变的影响。试验结果表明,较大的循环载荷下发生两种失效模式,由裂纹扩展导致的低周疲劳失效和较大的塑性应变导致的累积塑性破坏。在试验结果的基础上,文中提出了考虑低周疲劳破坏和累积塑性破坏交互作用的失效模型,模型结果与试验结果较为吻合,说明其具有一定的可行性。     

基于累积递增塑性变形的船体裂纹板断裂韧性研究

裂纹尖端张开位移（CTOD）是评估结构材料韧性以及分析低周疲劳破坏引起的裂纹扩展的重要参量。文章结合Dugdale模型,以裂纹尖端累积塑性应变为控制参量,提出了一个循环载荷下含裂纹船体板的CTOD计算模型;利用有限元法模拟了裂纹尖端累积塑性应变、平均应力、裂纹长度等相关因素影响;结合最小二乘法拟合出了基于累积塑性应变、平均应力比以及裂纹长度的两阶多项式。文中基于累积塑性应变的CTOD计算模型为正确评估循环载荷下船体板的累积塑性破坏提供了一种新途径。     

循环载荷下AH32钢低周疲劳与累积塑性破坏交互作用试验研究

文章对AH32钢在循环载荷下低周疲劳破坏和累积塑性破坏的交互作用进行了试验研究.试验中分析了平均应力、应力幅值及应力比对低周疲劳裂纹扩展寿命和累积塑性应变的影响.试验结果表明,较大的循环载荷下发生两种失效模式,由裂纹扩展导致的低周疲劳失效和较大的塑性应变导致的累积塑性破坏.在试验结果的基础上,文中提出了考虑低周疲劳破坏和累积塑性破坏交互作用的失效模型,模型结果与试验结果较为吻合,说明其具有一定的可行性.     

基于光纤光栅的扭矩传感器

为了实现恶劣条件下对扭矩的精确稳定测量,设计并实现了一种新型的基于光纤光栅的扭矩传感器。为克服扭矩测量系统易受外界影响的缺点,设计了光纤光栅全桥光路,实现了温度和弯矩的自动补偿。通过扭矩标准装置加载试验和水下环境加载试验分别测试了其测量精确度以及水下工作性能。结果表明,该光纤光栅扭矩传感器的最大非线性误差、重复性以及水下工作稳定性均达到0.1%以内,说明该传感器不但具有良好的测量精度,而且能够在船用环境等恶劣扭矩测量条件下较好地工作。研究结果为船用环境中扭矩测量的研究与应用提供了重要参考。     

复合材料加筋板的光纤光栅测试与分析

设计材料用量相同的复合材料帽形加筋板和T形加筋板,基于2种结构的应变规律理论分析和有限元应变计算结果,提出在筋内部铺设光纤光栅的方案,并制作试验模型进行应变试验测试。将理论应变分布规律、有限元应变计算结果、电阻式应变片测试结果和光纤光栅应变测试结果进行对比分析,结果表明,光纤光栅应变测试结果的线性度要优于应变片。对于帽形加筋板和T形加筋板,光栅的单向应变测试结果与有限元计算结果的误差分别为6%和4%,剪切应变误差均为23%,且上述误差均小于应变片测试结果与有限元计算结果间的误差。     

VIC-3D数字散斑方法对缺陷桩性能的研究

桩基础能有效减少建筑物的沉降,提高建筑的安全性,因此桩基础在各类建筑中起着重要的作用,但是由于施工原因,可能导致桩出现缺陷,所以对桩缺陷的检测是必不可少的环节。针对传统的静压荷载试验,缺陷桩在被破坏的过程中位移计会发生变化,很难准确地测出缺陷的位置和形态。且其他一些缺陷桩检测的方法费用高,无法精确确定缺陷形态。本文提出一种新的缺陷桩检测方法——VIC-3D的数字散斑技术,对缺陷桩的缺陷位置及形态进行检测,了解缺陷部位的破坏过程。数字散斑相关方法是现代散斑光学技术与数字图像结合对缺陷桩进行全场三维变形测量,通过分析应变云图,可准确确定缺陷存在位置及形态以及其破坏过程。     

循环载荷下考虑累积塑性影响的含中心穿透裂纹板CTOD研究

裂纹尖端张开位移(CTOD)是评估结构材料韧性以及分析低周疲劳破坏引起的裂纹扩展的重要参量。结合Dugdale模型,以裂纹尖端累积塑性应变为控制参量,提出了一个循环载荷下含裂纹船体板的CTOD计算模型;利用有限元法模拟了裂纹尖端累积塑性应变、平均应力、裂纹长度等相关因素影响;结合最小二乘法拟合出了基于累积塑性塑性应变、平均应力比以及裂纹长度的两阶多项式。研究表明,基于累积塑性应变的CTOD计算模型为正确评估循环载荷下船体板的累积塑性破坏提供了一种新途径。     

基于光纤布里渊散射的分布式传感海底电缆在线监测技术研究

针对海底电力电缆出现的故障，提出了采用基于布里渊散射分布式光纤传感器（DOFS）检测电力电缆内部温度及所受外力的方法。在对该技术原理分析的基础上，提出了一种光相干外差检测式BOTDR传感实验系统，通过检测布里渊散射光的频移特性和光强，从而实现了光纤的分布式温度和应变传感，系统简单，测量精度高。通过理论分析和实验证明了该技术能够有效地在线检测电力电缆所受外力和内部温度变化，为海底动力电缆的运行状态实时监测提供一种新技术方法。     

数字图像相关技术在泉州宋代海船船体结构监测与保护中的应用

数字图像相关(DIC)测量技术是一种高精度、非接触的对材料或结构表面在受力或外载荷等因素作用下进行全场位移和应变分析的测量方法。本项目利用数字图像相关技术对泉州宋代古船船尾结构的位移变形情况进行了监测,同时建立船尾有限元模型,对船尾变形位移的数值进行了模拟计算与预估,两者均显示船尾存在缓慢下沉位移现象,有必要对船尾实施加固措施。在对船尾结构进行了加固处理后,再次监测结果表明船尾已没有明显下沉位移的趋势,说明加固措施是有效的。     

高桩码头基桩静动力学行为研究

为适应社会经济的发展需求,一大批港口码头、铁路、公路等交通航运工程正在施工或者拟建当中,并逐渐向复杂的工程地质区发展。高桩码头的基桩作为整个高桩码头设施的一部分,由于其结构复杂,难以准确监测其承载力,在静动力学共同作用下,其承载性状更加复杂,更可能产生失稳破坏,因而本文对某港口码头的基桩进行了竖向静承载力试验、高应变动力和应变测量试验,以探讨和分析复杂地质区高装码头的静动力学行为特征。     

基于逆有限元方法的结构变形重构研究

针对海洋平台结构健康状态难以实时监测的问题,提出一种利用应变信息重构位移场的逆有限元方法。基于Timoshenko梁和最小二乘变分理论,通过提取结构表面应变计算截面中性轴应变,推导应变场及位移场函数,并将应变信息作为逆有限元重构的输入条件,对结构变形进行回构。为提升该方法的容差性,分析了应变片位置偏差及信号噪声对精度的影响。以海洋平台立柱为试验对象,分别利用有限元分析结果及实测结构应变信息来重构位移场。试验结果表明,提出的逆有限元法在不同载荷形式下均有较高的重构精度。     

基于舵桨组合模型的动力定位推力分配优化策略

以多用途拖轮船为对象,针对舵桨组合模型在动力定位推力分配中的影响,研究一种舵桨组合推力可行域的凸化处理方法,将舵桨组合等效为在相同位置上两个互相独立且可行域为凸集的推进装置,从而实现其非凸推力可行域的凸化处理;并根据舵桨组合装置的特征,结合增广拉格朗日算法建立目标函数和约束条件,实现动力定位推力分配优化.对不操舵和操舵两种情况下的推力分配优化进行了实例分析,仿真结果表明:舵桨组合推力可行域的凸化处理是可行的,而且能有效地节约能耗,提高多用途拖轮船的机动性和动力定位能力.