A coupled numerical approach to simulate the effect of earthquake frequency content on seismic behavior of submarine tunnel

Roughly 90% of all natural vibrations have epicenters in offshore zones and may cause destruction of submarine and floating structures. Such excitations can influence the safe performance of facilities set up on the seabed, like tunnels, jacket legs and subsea oil pipelines. Some researches on this theme have been carried out to demonstrate the importance of seaquake analyses and their effects have been underlined. The present study intends to numerically simulate a two-dimensional fluid-structure interaction (FSI) problem in order to examine the dynamic response of submarine tunnel under real horizontal earthquakes. Pressure is considered as independent nodal variables to represent the fluid flow effects and the induced time-dependent acceleration in porous medium equation is incorporated in the analysis and the tunnel shell is considered as flexible. This work highlights the importance of the input ground motion frequency content that governs the development of the induced seismic stress/strain around the lining of the tunnel. The results demonstrate that for deep sea the increment rate of the circumferential stress caused by surface gravity waves is below 7% when compared to the no-wave interface condition. Moreover, it is confirmed that long-period record may amplify the overall response of the system (up to 60%) specially the lateral and vertical displacements, as well as the principal stress to a lesser extent. The developed numerical model can attend to further analysis of tunnels embedded in a half-space in conjunction with fluid undergoing the severe long-period earthquakes.     

磁集成地铁变压器漏抗三维有限元计算

地铁逆变牵引系统中平衡电抗器的存在对减少大功率逆变器体积、降低造价不利。为此,运用磁集成技术将平衡电抗器与变压器有机结合,构造出新型12脉波二重逆变牵引供电系统,实现利用集成磁件的等效电感取代平衡电感的设计思想。采用基于边单元的稳态非线性有限元法,建立地铁变压器的三维有限元模型,对各绕组间的等效电感进行分析计算。仿真结果与样机现场试验数据非常接近,验证了所提出的有限元计算方法的正确性和可行性。     

潜器耐压液舱结构有限元分析

应用有限元方法对纵骨式耐压液舱结构进行系列计算,通过多参数多工况方案对比分析,详细讨论了耐压壳板半径、液舱壳板半径、耐压船体壳板板厚、液舱壳板板厚、相邻实肋板间距、相邻纵骨间距等参数对液舱壳板和耐压船体壳板结构强度和稳定性的影响,研究结果可供潜器耐压液舱结构设计参考,并为进一步完善耐压液舱结构的理论计算方法提供依据。     

空间复合材料加筋板流固耦合振动分析

本文用结构有限元与流体边界元方法研究了空间复合材料加筋板结构的流固耦合自由振动，推导了用于结构分析的分项插值型复合材料八节点板单元和三节点梁单元，以及用于流场分析的线性边界单元。用修正的RIRZ向量法与波前法相结合的方法求解特征值问题，避免了因附连水质量引起的结构质量矩阵为满阵的内存困难和非对称矩阵方程约化困难。算例表明，附连水质量对复合材料结构的动力特性影响要比各向同性材料严重得多。     

T型管节点焊趾表面裂纹扩展行为的三维断裂力学分析

本文对海上平台T型管节点焊趾三维空间翘曲表面裂纹问题用6869自由度、半带宽1187的特大规模作了三维有限元分析，计算了沿裂纹前缘的KⅠ、KⅡ和KⅢ分布。在此基础上，对焊趾表面裂纹的疲劳扩展行为作了分析，绘制了裂纹扩展特性曲线，并根据特性曲线对扩展寿命进行了估算。预测结果与海上平台管节点委员会的试验结果相符。     

曲线弯梁桥振动理论分析

利用广义坐标法和能量原理推导曲线梁桥的振动控制微分方程,解释曲线梁桥振动理论与直线梁振动理论的异同点,在推导质量矩阵的显式表达式过程中考虑截面扭转中心与截面形心的不一致。随后给出了曲线梁动力分析的有限元方法,并完成了相应电算程序的编制。最后通过实例分析并验证本文所提计算理论和计算方法的正确性。     

基于径向基函数响应面方法的大跨度斜拉桥有限元模型修正

采用ANSYS有限元软件建立某大跨度斜拉桥试验室物理模型的三维有限元模型.基于灵敏度分析,选取模型待修正参数和用于模型修正的特征量.采用实验设计方法生成数样本,通过有限元分析提取对应的特征量信息,进而建立待修正参数与特征量关系的径向基函数响应面模型.通过对响应面模型的拟合误差分析,确定径向基函数的最优形状参数.以斜拉桥自振频率和静态索力构建目标函数.基于建立的响应面模型,采用遗传优化算法进行有限元模型修正.结果表明,采用径向基函数响应面模型拟合斜拉桥设计参数与特征量之间的隐式关系有较高的精度;基于仿真数据的模型修正有较高的精度,基于试验数据的模型修正能得到合理的结果,该方法可有效地修正复杂桥梁结构有限元模型.     

跨座式单轨平移式道岔结构数值仿真分析

根据相关规范给出平移式道岔结构在列车作用下的动力荷载类型及相应计算方法。为减少计算单元的划分数量、提高计算分析效率,提出单元重分法模拟列车移动加载。运用有限元数值仿真方法,对平移式道岔在列车运行过程中的力学行为和结构安全性进行分析。结果表明:列车运行过程中平移式道岔结构在长台车处产生最大应力,其应力比为0.86,梁体挠度小于规范规定的相应限值,说明在列车运行过程中平移式道岔的强度和刚度均能够满足结构安全性要求;长台车上部连接板的边缘处存在较大的集中应力,因此在道岔结构制造和施工过程中,需确保其焊缝连接强度不小于母材强度。     

整体硫化弹性铁垫板结构设计研究

整体硫化弹性铁垫板属于橡胶-金属复合材料,目前普遍应用于铁路、航空、船舶等各行业。整体硫化弹性铁垫板结构特点突出,其弹性均匀,列车运行平顺性好,可提高乘客舒适度;有效限制橡胶劣化途径,可提高产品使用寿命;产品结构适应性好,还能有效降低列车运营振动噪声。重点结合地铁压缩型减振扣件用弹性铁垫板结构设计,论述其关键参数、结构设计、生产制造工艺、相关测试等方面内容,研究弹性铁垫板结构关键参数和型式尺寸接口设计方法,针对结构设计重要参数之一垂直静刚度进行简化计算和有限元分析,并通过相关检验和实测,数据完整翔实。