大圆筒结构倾覆的有限元模拟

采用有限元方法来分析单排大圆筒结构在波浪荷截作用下的倾覆,对不同埋深、不同径高比的大圆筒结构在波浪荷载作用下的转动进行了比较.计算结果表明,埋深的增大有利于该结构的抗倾覆稳定,而高度-直径比的增大则对该结构的抗倾覆稳定不利;高度-直径比较小时,埋深对结构转角发展的影响较小.     

无底圆筒结构内填料压力和沉降计算

采用模型实验,对无底圆筒结构与内填料和地基土相互作用的机理进行分析,提出了无底圆筒结构的垂直对称荷载状态下及在水平荷载作用下产生倾覆过程的二种状况的内填料压力和沉降计算方法。     

基于变位方法的无底大圆筒结构稳定性研究

新型的无底大直径圆筒结构以其可直接嵌入地基而无需开挖的优势，在港口工程中得到广泛应用。但由于设计中采用经典的水工结构的稳定计算模型，导致一些实际工程出现了失稳破坏。基于沉入式大圆筒的工作机理，文中对传统稳定计算模型中结构倾覆转动点仅在基底的假设进行了改进，建立了吻合无底大圆筒结构并同时考虑水平位移、竖向位移、转角以及结构倾覆转动点随埋置深度变化的稳定性计算模型，基于临界破坏的模式，推导出了大圆筒的变位方程。该方程可以求得具体工况下竖向位移、水平位移、转角以及倾覆点高度。通过算例及工程实例验证了该模型的正确性及可行性。     

基于强度折减法的格仓式圆筒围堰稳定性有限元分析

格仓式圆筒作为深厚软土地基上人工岛围堰主体结构,其在围堰内部填土、外部尚未抛石斜坡堤工况下作用荷载复杂,难以采用有限元加载系数法进行稳定性分析。结合工程算例,基于强度折减法建立格仓式圆筒围堰三维弹塑性有限元分析模型。建议了基于强度折减系数-位移(Fv-S)曲线突变点法失稳判别标准,得到格仓式圆筒失稳模式和稳定性安全系数。结果表明格仓式圆筒结构失稳模式为筒体倾覆破坏,稳定性安全系数随格体入土深度增加而增大,随水平荷载和后方堆载的增加而减小。研究成果可为格仓式圆筒围堰工程设计提供借鉴和参考。     

浅插法大直径钢圆筒在换砂振沉施工中的应用

大直径钢圆筒凭借其特有的优势被应用在大型人工岛护岸项目中.以某大型人工岛项目为例,针对浅插法大直径钢圆筒施工中遇到的一些实际问题进行方案比选.通过对振沉方法、纠偏方式、振沉顺序等技术方案的分析对比,总结出浅插法大直径钢圆筒在换砂基础中应用的主要工艺:点振法振沉工艺、起重船纠偏工艺和顺、跳打振沉顺序.     

作用于圆柱壳结构上波浪力的多元线性回归分析

海岸工程结构的受力不同于一般土建结构,主要原因是必须考虑波浪荷载.我们进行了作用在大直径薄壳圆筒结构上波浪实验,在实验的基础上,引入多元线性回归分析对施工期作用在大直径薄壳圆筒结构上的波浪力及其弯矩的计算进行了研究,从而得到计算波浪荷载简单可行的公式.     

大直径钢圆筒结构稳定性离心模型试验研究

大直径钢圆筒结构是近年来兴起的一种新型水工结构形式,具有结构简单、施工速度快、结构受力条件好、造价低等优点,能够适应水深浪大的恶劣环境,在软土地区具有广阔的应用前景。在钢圆筒施工过程中,其在风浪荷载下的稳定性是工程关注的主要问题。以东海某码头工程钢圆筒护岸为研究对象,通过土工离心模型试验,研究钢圆筒结构的破坏模式和稳定性,并对位移、筒壁土压力、筒身应变等进行分析。结果表明：软土地基上钢圆筒结构在水平荷载作用下的失稳破坏模式主要表现为倾斜失稳,而不是整体平移;钢圆筒失稳破坏时的极限荷载约为其所受水平荷载的2倍;在水平荷载作用下,陆侧筒壁土压力逐渐升高,海侧筒壁土压力逐渐降低,陆侧筒壁土压力明显大于海侧;筒身应变随深度的增加而增大,钢圆筒底部的筒身应力明显大于上部。     

沉入式大直径圆筒结构的动力塑性变位研究

新型的无底大直径圆筒结构以其可直接嵌入地基而无需开挖的优势,在港口工程中得到广泛应用.利用有限元思想,视筒体为刚体,将筒内外土体用垂直于筒体、竖向以及法向的弹簧进行模拟,建立三维模型,进行动力计算分析.当土体发生塑性变形后,进行塑性变形累积.通过分析埋深、直径、土体重度等重要参数对塑性变住累积的影响,得出土体塑性变形累积受埋深、土体重度、孔隙比影响较大.该研究为进一步深入计算分析沉入式大圆筒结构在动力荷载作用下的力学行为提供计算模型,并为实际工程设计提供了有价值的参考.     

带卸荷板的大圆筒结构受力特性分析

带卸荷板的大圆筒结构在实际工程中受力特性复杂,难以用规范进行计算。运用有限元软件建立带卸荷板的大圆筒结构模型,研究其分别在岸桥荷载、波浪力和堆载土压力作用下的竖向拉力、环向拉力、竖向弯矩和环向弯矩,以及荷载的分布位置,了解其在不同荷载作用下的受力特性。结果表明,岸桥荷载对大圆筒整体结构应力分布影响较小,但对圆筒顶部弯矩影响显著;圆筒顶部受竖向弯矩影响较大,圆筒下部受环向弯矩影响较大;3种荷载作用下,最大竖向及环向弯矩均出现在圆筒与圆筒的相接处,圆筒下部呈波浪侧受拉、土侧受压的现象。     

动荷载作用下大圆筒基础离心模型试验

介绍了大圆筒基础在循环动荷载作用下的离心模型试验结果.研究在动荷载作用下大圆筒基础的动力响应,并比较了荷载强度和基础刚度对基础动力响应的影响.综合孔压变化和基础沉降规律分析基础有两种可能的破坏模式:最初一两小时内振动的液化破坏和长时间激振后沉降过大引发的问题.将单筒连接成多筒基础,以增大基础刚度,则在相同动载强度下,周围孔压增长和激振沉降均小于承受相同荷载条件的单筒基础.     

基于独立分量分析与传递函数的气缸压力重构

根据缸盖振动传递特性建立传递函数模型,对振动信号预处理后采用独立分量分析的方法进行分离,结合传递函数法进行压力重构,试验表明,两种方法结合简单有效,采用独立分量分析方法对缸盖振动信号进行分离能更有效地提取出反映燃烧压力分量的部分,重构压力曲线与实测曲线拟合度较好。     

平板上直立圆柱三维绕流的CFD计算研究

利用计算流体动力学(CFD)方法,对粘性不可压缩流体流过平板上直立圆柱的绕流进行了三维数值模拟,采用了有限体积法和SIMPLE计算程式,利用不可压缩的Navier-Stokes方程,模拟了雷诺数在200的层流绕流流动。在建立贴体的结构化精细网格之后,成功模拟了马蹄涡,与经典的理论对比具有较好的吻合性。同时得到了交接部区域的剪切力云图。计算结果表明,主/附体结构交接部区域流动机理十分复杂,在这个区域有马蹄涡的存在,是产生交接部冲蚀的根本原因。计算结果表明本文所用方法在模拟含有复杂流动机理的圆柱绕流中是可靠性的。     

锚链绞车油缸排链同步分析

通过对新型航标船锚链绞车的油缸排链机构进行运动分析,得出油缸排链速度与卷筒转速的同步关系式,为解决油缸排链的自动同步问题提供理论依据。通过数据仿真与实际模型的几个特殊点比较后误差很小,可满足工程应用的要求。     

均匀粘性流体中截断直立圆柱体受迫振荡的三维数值模拟

研究了直立截断圆柱体受迫振荡时的三维绕流问题.以不可压缩Navier-Stokes方程为控制方程,采用有限体积法和PISO算法,以自身泻涡频率为振荡频率建立数值模型对受迫振荡圆柱体进行研究分析.分析对比了受迫振荡圆柱体与静止圆柱体力系数差别及流场特性,并取多组雷诺数对柱体的力系数和流场进行了研究分析,总结了受迫振荡圆柱体力系数幅值及平均力系数随雷诺数的变化规律.     

减压条件下深水圆柱附近气泡的运动特性

为深入探究气泡与附近潜艇的相互作用规律,采用电火花气泡发生装置与高速摄像分析系统,在减压环境中对近似潜艇的深水圆柱周围不同位置的气泡进行研究。并以气泡通过圆柱结构中心的铅垂线为界的分类情况讨论深水圆柱周围气泡的动态变化。实验结果表明：圆柱结构附近的气泡的运动主要取决于气泡与圆柱结构间相对的攻角以及气泡质心到就近圆柱壁面的无量纲距离这两种因素的影响。在此基础上同时考虑减压环境中浮力的因素分析了浮力参数及攻角和爆距半径比对气泡第一周期运动时间和位移的影响,并总结圆柱下侧气泡不同爆距半径比下射流宽度的作用范围变化规律。研究结论为圆柱状的潜艇结构在水下受到攻击时的毁伤状态提供了参考。     

Development of a renewable energy system utilizing vortex induced vibration of a cylinder and principle of leverage aiming for application in deep sea

This study carried out an experiment to develop a renewable energy system utilizing vortex induced vibration (VIV) that can drive generators even in weak flow conditions. In our experimental setup, the translation motions of a cylinder undergoing VIV and a linear-type generator (coil and magnet) are connected through a rotational machinery, which enables us to apply the principle of leverage, leading to power generation even by small excitation force acting on the cylinder. The measurement shows that the present system performs optimally under the lock-in and upper branch conditions, and that there exists an optimum length of the lever of electromagnetic moment on a center of the rotation. Efficiencies of primary (from flows to the VIV) and secondary (from the VIV to electricity) energy conversions are estimated to show that the primary one is not enough high. We thus propose a few directions to improve it.     

海洋钻机提升系统对比分析

针对海洋钻机绞车提升和液缸举升两种提升系统,从装机功率、钻柱补偿系统配置方案、系统效率、重量重心、取样作业、对船体的影响、操作维护性等方面进行详细的对比分析,总结出绞车提升与液缸举升两种提升系统采用不同配套方案的优缺点,其对比分析结果可为如何选择海洋钻机提升系统提供参考。     

基于格子Boltzmann方法的船舶风力助推转子绕流特性

风力转子推进装置节能环保,降低推力成本,有利于船舶行业的绿色发展。基于多松弛格子Boltzmann方法,对并列风力助推转子绕流进行数值模拟。首先模拟单圆柱绕流的流动特性,以验证程序的可靠性,重点探究双圆柱的间距比和转速比对圆柱绕流特性的影响。获取圆柱的升阻力系数以及尾流流型,验证临界转速比的存在。结果显示:旋转可以有效地抑制涡的生成和脱落,当转速比达到临界转速比时,漩涡彻底消失,流场变得稳定;时均升力系数的绝对值和时均阻力系数随转速比的增大分别增大和减小。     

碎石桩施工平台升降液压缸静强度及疲劳寿命的仿真分析

根据碎石桩施工平台各运行工况及载荷谱,用ANSYS Workbench15.0软件获得升降液压缸所受应力、变形、疲劳寿命及安全系数的仿真数据。结果表明,升降液压缸在20年设计寿命内具有足够的静强度,且在12年共经历1 200个周期循环载荷的作用下,该升降液压缸具有足够的疲劳强度,而在随后8年(累积2000个周期循环载荷)的运行过程中,升降液压缸极有可能发生疲劳破坏。上述分析方法与结果可为升降液压缸的结构改进、预期维修以及其他液压缸的性能分析提供参考依据。     

井下图像深度信息提取方法

提出一种从井下二维摄影图像中提取深度信息的方法，用于对油井管壁的缺陷探测。首先讨论摄影测量学的公式和算法，导出适用于柱体测量的公式；然后采用两点定位的思想，确定摄影测量学中坐标系统的三个旋转角，计算旋转矩阵。给出了软件仿真测量格网实现的结果。