高速公路横风条件下安全行车速度研究

利用车辆动力学模型,分析了高速公路横风条件下车辆的侧滑问题,在综合考虑横风风速、车型、路面状况和车速的基础上,对我国4种典型汽车的行驶稳定性进行了分析;同时计算了不同类型车辆在不同横风速度下的安全行驶速度。结果表明:在横风作用下,车辆行驶速度越大,侧滑风险越大。因此,在高速公路上需要设置适当的横风限速,以保证横风条件下的行车安全。     

考虑气动阻力和横风稳定的汽车车身多目标优化设计

综合考虑了气动阻力特性和横风稳定性,对车身外形参数进行了多目标自动优化设计。综合利用参数化建模技术、计算流体力学(CFD)仿真、试验设计方法、响应面模型和智能优化算法,集成Pro/Engineer参数化建模和ICEM网格划分工具以及Fluent仿真软件,在多学科优化平台modeFRONTIER上,搭建了一种自动优化设计流程。利用该流程,基于遗传算法(GA)对MIRA快背式模型车身几何外形进行了改型设计,得到了考虑车身气动阻力特性和横风稳定性的最优权衡设计解集。该结果使得气动阻力因数降低了5.2%,侧向力因数降低了5.8%。因而,实现了车身气动阻力和横风稳定性的多目标优化。     

横风作用下公路行车安全限速模型研究

在公路横风多发区域,因突发性及隐蔽性等特点,极易对车辆安全行驶造成威胁,常导致恶性交通事故。目前国内对横风多发路段汽车的行车安全限速研究相对较少,较难满足横风气象下的安全需求。此外,横风作用下,不同车辆抗风能力有很大差异,若能对大小车辆区别限速,则对交通管理以及安全信息发布都有积极的意义。文中根据道路行车安全分析理论及空气动力学理论,充分考虑大、小型车对横风的安全敏感阈值存在差异,分别建立不同条件下的安全限速模型,并通过Carsim/Trucksim等软件对模型计算结果进行仿真分析,以保证所建模型能够较为准确地反映横风作用下的汽车动态,最终能够较好地服务于横风行车安全预警系统。     

铝合金轮毂门槛值试验数值模拟技术研究

介绍了铝合金轮毂门槛值的试验原理,利用有限元数值模拟技术建立了虚拟门槛试验模型,给出了模型的简化方法,并通过计算验证了简化模型的合理性.通过对铝合金轮毂门槛值数值模拟结果与试验结果的对比,验证了所建立的虚拟门槛试验系统的正确性,证明该系统可用于铝合金轮毂门槛值的预测.     

基于统计能量分析和半无限流体方法的轿车车外噪声预测

阐述了结构各子系统间的功率平衡方程,介绍了半无限流体方法的基本假设,利用统计能量分析(SEA)及半无限流体方法,建立了轿车车外噪声预测模型;通过有限元方法、稳态能量流方法和理论计算方法,分别确定了轿车SEA模型子系统的模态密度、内损耗因子和耦合损耗因子;通过试验和计算流体动力学方法确定了轿车SEA模型的激励;对施加激励后的模型进行了车外噪声分析预测,并将预测结果与试验结果进行了对比。结果表明:采用SEA和半无限流体方法对车外噪声预测,不仅可以得到可靠的预测结果,简化建模步骤,而且能够满足工程上汽车产品在开发设计阶段对车外噪声预测的要求。     

运用模态试验诊断汽车车架故障

文中针对汽车车架给出了模态试验的实验原理及实验结果,并对结果进行了分析,模态试验和理论计算相对照的结果表明模态试验分析不仅可以用于分析车架结构的动力学特性,还可以直接评价结构设计,预估在一定使用环境下结构可能出现的问题,是一种有效的故障诊断方法。     

钢桁梁桥上列车双车交会气动特性风洞试验

为探究横风作用下钢桁梁桥上列车双车交会过程中气动力系数的突变机理,以某一大跨度公铁两用钢桁梁桥为背景,首先根据XNJD-3风洞实验室的尺寸设计了一套移动车辆模型试验系统;然后根据风洞阻塞比的要求设计了几何缩尺比为1∶30的桥梁和车辆试验模型;最后测试了横风作用下桥上列车交会过程中移动车辆模型的气动力。为尽可能地降低试验系统对运动车辆气动力的干扰,对原始时程数据进行了低通滤波处理,并分析了车速、风速、合成风向角、车辆所在轨道位置等因素对车辆气动力系数的影响。试验结果表明：双车交会时,背风侧运动车辆的气动力系数具有明显的突变趋势,迎风侧运动车辆的气动力系数变化较为平稳;列车交会时突变区域主要受运动车辆引起的列车风速的影响,且随车速的增加而增大,横风风速对突变区域影响较小;交会过程中背风侧车辆升力系数和侧向力系数的突变量随合成风向角的增大呈增大趋势,力矩系数突变量对合成风向角的变化不敏感;横桥向列车所处轨道位置影响其气动力系数。试验结果可为研究横风作用下高速列车-桥上交会过程的行车安全提供数据支持。     

用于儿童头部损伤生物力学研究的碰撞理论模型建立及验证

机动车事故和跌落等碰撞工况是造成儿童头部受伤的重要原因,研究碰撞过程中儿童头部的动力学响应对于头部损伤的预测具有重要意义。头部动力学模型能够快速预测不同碰撞场景下头部动态响应结果并进而预测头部损伤风险。首先,建立考虑颅骨及皮肤厚度和形态曲率的儿童头部碰撞理论模型用于预测儿童头部在碰撞工况下的响应。然后,通过儿童头部CT扫描提取颅骨及皮肤几何结构,对颅骨和皮肤三维重建后进行分割和定量离散,分别得到能描述颅骨内侧、颅骨外侧及皮肤形态的离散点集群,通过计算得到碰撞点周围的平均曲率与厚度,基于建立的头部碰撞理论模型可计算不同碰撞位置(不同厚度和曲率)的碰撞力。最后,通过碰撞试验对建立的碰撞理论模型进行验证,使用不同年龄的小型猪头部作为儿童头部的代替品进行碰撞试验,将试验结果与上述建立的理论模型对小型猪头部碰撞响应的预测结果(基于小型猪头部的真实的形态曲率、皮肤和颅骨厚度数据)进行对比。研究结果表明：建立的理论模型可以较为准确地预测碰撞脉宽和最大碰撞力;提出的儿童头部碰撞动力学理论模型能够快速预测头部不同碰撞位置的动力学响应,可以为儿童头部损伤的进一步研究提供参考和理论支撑。     

西昌混凝土斜拉桥成桥试验及其有限元分析

该文采用自编程序CEAS及PNAS对吉林省通化西昌斜拉桥进行静载试验分析,介绍了静、动载试验的主要内容和测试方法,并且进行了试验数据和计算数据的对比分析.结果表明:该桥计算理论和设计方法可靠,施工质量优良,全桥的刚度及承载力满足设计要求,自编程序CEAS及PNAS性能稳定、可靠,可以用于工程计算.文中采用的试验方法、试验结果可供同类混凝土斜拉桥设计和成桥试验参考.     

TBM的掘进性能数值仿真研究

介绍了TBM(隧道掘进机)性能预测模型的研究状况、滚刀的切削力计算模型以及掘进参数的计算方法.编制了TBM掘进性能预测程序,可以对每个滚刀的切削深度、切削槽断面积、切削体积、切削槽形状、切削力、刀盘扭矩、推力、纯掘进速度、不平衡力等参数进行计算.运用预测程序对秦岭隧道TB880E型隧道掘进机性能进行了模拟预测,并与实际施工性能参数进行了验证对比.结果表明,模型的计算精度高,预测结果合理.预测模型可用于优化TBM刀具布置、验算TBM刀盘不平衡力以及预测TBM施工性能参数.     

乘用车暖通空调风道气动噪声模拟研究

采用大涡模拟模型(LES)计算了某汽车暖通空调风道的瞬态流场,然后应用L ighth ill-Curle声学理论,采用FW-H声学模型,预测了其噪声特性。与试验结果对比表明,用CFD方法预测暖通空调系统管道气动噪声有一定精度,分析结果可用于改进空调系统的气动噪声性能。     

双圆盾构法隧道地表沉降的半理论半经验预测

该文从工程实践出发,对用于计算双圆盾构法隧道地表沉降的地层损失,提出了一种考虑了DOT工法施工特点的半理论半经验计算模型。用该模型采用peck法进行了地表沉降的计算,并同工程实测数据进行了对比。结果表明,实测结果同模型预测相对误差可以控制在工程允许的范围内。     

河谷地区填土地基沉降系数的确定

为了预测河谷地区填土地基的最终沉降量,对现场沉降观测和理论计算结果进行对比,分析了穿越该区域地基沉降量的预测方法.试验结果表明:在不同条件下选择相应的计算参数,采用沉降系数计算公式进行计算,可对地基土沉降量进行预测.     

平板叶栅叶片转矩的计算及试验验证

对平板型喷嘴叶栅进行了试验研究,得到了4种不同来流条件下喷嘴叶栅的转矩变化规律,并对试验中的误差来源和误差水平进行了分析。通过试验对数值计算进行了验证。结果表明,数值计算结果与试验结果吻合良好,验证了采用数值计算方法进行喷嘴叶栅转矩预测的可行性。     

公路隧道低水胶比衬砌混凝土碳化耐久性预测与分析

在对某隧道衬砌混凝土进行微细观结构参数和自然碳化深度测定的基础上,提出了考虑隧道内部高浓度二氧化碳影响的衬砌混凝土自然碳化速度数值预测方法。采用所提出的基于微细观结构参数的自然碳化模型对所研究的公路隧道衬砌混凝土自然碳化进程进行了预测分析,并将衬砌混凝土服役1年自然碳化深度数值计算结果 0.4 mm和预制现场取样的管片混凝土自然碳化试验结果 1 mm进行对比分析。结果表明,两者还是相对比较符合的,因此可以判定所提出低水胶比混凝土自然碳化速度预测模型可以用于对同类型公路隧道衬砌混凝土自然碳化性能进行预测分析。预测分析结果表明,在考虑服役隧道高浓度二氧化碳影响的条件下,该低水胶比公路隧道衬砌混凝土的自然碳化速度相对较慢,其10年自然碳化深度仅为1.5 mm,15年自然碳化深度进展不明显,而其在服役100年时的自然碳化深度小于15 mm。因此,该自然碳化速度数值预测方法可以为预测评估高浓度二氧化碳条件下隧道低水胶比衬砌混凝土的抗碳化性能提供了技术支持。     

桥面铺装防水粘结层路用性能试验研究

通过室内拉拔试验和剪切试验对SBS改性沥青、橡胶沥青、SBS改性乳化沥青和F型桥面专用防水材料用于桥面防水粘结层的路用性能进行研究,并采用拉拔仪和剪切仪对桥面防水层施工质量进行现场检测。室内试验结果表明:橡胶沥青和SBS改性乳化沥青路用性能良好,4种材料用于桥面防水粘结层时路用性能的综合排序为橡胶沥青SBS改性乳化沥青SBS改性沥青F型防水粘结材料;现场拉拔测试结果与室内小试件拉拔试验结果吻合度较好,表明可以采用室内小试件试验结果来预测和监控现场施工质量。     

高填方路段圆管涵管节设计与试验

介绍了高填方路段圆管涵管节的设计和试验.考虑混凝土的开裂和钢筋的屈服,对圆管进行三维有限元分析,精细地计算圆管的开裂荷载和极限荷载,并与试验结果进行对比.研究表明,圆管具有足够的承载力,可以安全的用于高填方路段.     

液力缓速器三维数值模拟及性能预测

采用标准k-ε模型和SIMPLEC算法对液力缓速器内部流场进行了数值模拟,计算结果揭示了流道内湍流流动的速度分布、压力分布和湍动能分布规律,从而分析出该型叶轮流动的特点.在流场分析与计算的基础上,提出了液力缓速器性能预测方法,对规定工况点的性能进行了预测,并分析了预测结果和试验结果差异的原因.     

高填方路段圆管涵管节设计与试验

介绍了高填方路段圆管涵管节的设计和试验.考虑混凝土的开裂和钢筋的屈服,对圆管进行三维有限元分析,精细地计算圆管的开裂荷载和极限荷载,并与试验结果进行对比.研究表明,圆管具有足够的承载力,可以安全的用于高填方路段.     

货车平顺性预测与优化

本文介绍了货车15个自由度振动模拟模型,以及平顺性预测与优化的方法。利用ARPO软件对某货车的平顺性进行了模拟分析,计算值与道路试验值比较吻合。ARPO软件可用于分析汽车结构参数对平顺性的影响,预测和优化汽车的平顺性。