基于ABAQUS的港工结构计算模型自动地应力平衡方法研究*

初始地应力场是结构-地基相互作用下有限元分析重要的初始条件，其平衡结果的精度将直接影响结构数值分析结果的准确性。虽然自动地应力平衡法操作步骤最为简单、所得结果最优，但受地基或结构形式、地基土层参数及接触等复杂条件的严重制约，其在实际中的应用非常受限。利用ABAQUS软件，在严格遵守实际地应力平衡时间节点的基础上，采用设置生死单元的方式实现初始地应力平衡前、后地基-结构所在空间单元的置换，建立通用自动地应力平衡方法及步骤，并通过多个典型港工结构模型算例进行验证。结果表明，本文的自动地应力平衡方法及步骤简单、易行，且能够方便有效地实现各种复杂情况下港工结构计算模型的初始地应力平衡。     

多点随机需求的分布式预置储备

考虑重点方向或区域中, 各重要隘口、通道、敏感地带等突发事件之间的关联性(连锁反应的可能性) 和需求的随机性, 在多个预置储备仓库构成储备网络和多个需求点组成需求网络的条件下, 研究了用储备网络保障需求网络的预置储备规模和储备分布优化问题, 分析了需求网络在各点突发事件和需求随机下总需求的分布特征; 在保证预置储备规模有效性、经济性与储备分布合理性的基础上, 建立了给定安全保障概率下的储备规模模型和过程响应准则下的分布式储备模型(统称储备模型); 根据模型特征将分布式储备模型分解为双层模型, 对随机需求采用样本化处理, 并在此基础上建立了针对性的遗传-模拟退火算法求解双层模型; 基于变异系数的概念, 提出了针对突发事件和需求随机的储备方案稳健性指标, 对储备模型及其算法进行了稳健性分析, 并通过案例应用验证了储备模型及其算法的有效性。研究结果表明: 相较于就近分区准则, 储备规模模型及其算法能在确保安全保障概率的前提下将储备规模降低约1/3;相较于极大极小化准则, 过程响应准则下的分布式储备方案可使首批物资响应时间减少11%, 使90%物资的响应时间减少21%;在面临需求网络中突发事件和需求的随机性波动时, 储备方案的波动幅度不超过需求波动的80%, 体现了较好的稳健性。      

PID在汽车防抱死系统中的仿真应用

本文通过数学建模建立了车辆动力学模型、滑移率模型、制动系统模型、轮胎模型、PID控制器等主要模型,然后建立了基于二轮车辆无ABS系统仿真模型、有PID控制器仿真模型,接着分别在高附着系数路面、低附着系数路面和对接路面上进行仿真试验。将三种不同车辆系统的制动时间、制动距离以及车轮是否抱死等性能参数进行对比分析,结果表明无ABS系统的车辆无论在哪种路况下制动,车轮均很快抱死,且制动时间最长,制动距离最大;有PID控制器的车辆可以使车轮滑移率在较短的时间内稳定在最佳滑移率处,避免了车轮抱死,制动距离与制动时间相比无ABS车辆都有明显改善。     

DH36钢水下湿法焊接压力舱模拟试验研究

在自主设计的压力舱中模拟不同水深焊接12.7 mm厚的DH36海洋工程用钢,用二维运动平台和KEMPPI MASTER 2850焊机进行自动焊,采用UW-CS-1水下焊条进行焊接,焊后根据AWS D3.6M:2010标准对不同水深的焊缝力学性能进行检测。文章从Mn和Si元素的损失、焊缝中气孔和氢的增加、电弧收缩3个角度分析,得出水深的增加会使湿法焊接焊缝力学性能变差的结论,且在水下0.5 m和10.0 m湿法焊接的焊缝力学性能满足AWS标准B级接头的要求,因此可以在海洋10.0 m深处运用此种焊接工艺。     

铁路预应力路堤加固技术数值研究

研究目的:铁路预应力路堤在国内外尚属一种新型路基加固法,其受力变形特性暂未得到系统化研究,相关加固设计理论仍处于探索性阶段。因此,有必要通过数值手段了解预应力路堤的工作状态,以掌握其加固性能。鉴于此,借助ABAQUS软件平台构建预应力路堤仿真系统,分析差异化预应力加固参数对路堤变形和承载能力的影响以及预应力加固构件的受力特征。研究结论:(1)路堤本体段坡面较优加固位置为距本体顶面以下0.3倍本体高度处;(2)坡率1∶1的预应力路堤在第1、2排侧压板分别施加50 k Pa、100 k Pa预压荷载时,其变形与承载力均可达传统路堤(坡率1∶1.5)水平,并可通过提升加固标准进一步强化路堤承载性能;(3)当对第1、2、3排侧压板分别施加50 k Pa、100 k Pa、100 k Pa预压荷载时,路堤内部附加围压S11>13.5 k Pa区域大致呈"x"形分布并形成横贯路堤的"预压加固区";(4)侧压板锚固区受力集中且复杂,应注意保障锚固区板体强度;(5)力筋在路堤加载前后的应力变化量与坡面侧向变形特征相关;(6)本研究成果可为铁路预应力路堤的加固设计提供技术指导。     

考虑移步需求的无桩型共享单车动态调度研究

共享单车系统自发的不均衡性导致单车数量分布与用户需求分布之间产生偏移，降低了系统服务能力，需要调度实现再平衡. 现有动态调度算法缺乏考虑起点车辆供给不足，用户在出行过程中“再次”取车的移步需求，难以准确识别用户真实的出行需求分布，降低了调度效果. 本文提出以用户出行选择行为为下层，以调度车辆路径规划为上层的双层规划模型框架，设计结合仿真系统的启发式求解算法. 算例场景基于上海市虹口、杨浦区共享单车历史出行数据搭建，并进行网格化处理. 算例结果表明，模型能有效识别移步需求，提高共享单车的供需匹配能力. 针对各类调度资源配置情况，共享单车的供需匹配率提升18.07%~ 19.89%，提高了共享单车系统的管理效率.     

频繁爆破下隧道内振动传播的数值研究

为揭示频繁爆破下隧道内振动传播衰减规律,文章以蒙华铁路段家坪隧道为工程背景,利用LS-DY NA建立了三维隧道模型,模拟分析了多次爆破下隧道内近区和中远区的振动传播规律。结果表明,质点垂向峰值振速随距离和爆破次数的增大而减小,少数振速有增大的现象;近区振动衰减较快,中远区振动衰减比近区缓慢;中远区a值比近区至少小12.5%,但整体上二者的a值随爆破作用次数的增加呈缓慢上升趋势;系数K随爆破作用次数的增加而降低,近区K值降低速率普遍大于中远区,且近区K值比中远区至少大29.1%;频繁爆破下,中远区比近区较符合萨道夫斯基经验公式。     

悬索桥并列双吊索整体风振特性与气动阻尼研究

通过并列耦合双吊索节段模型的整体测振与测力风洞试验,研究不同间距下双吊索的整体振动行为与气动阻尼特性。引入驰振气动阻尼非线性项的动力方程模型,得到非线性振动的近似解析方法。基于弹性悬挂节段模型动力响应识别出驰振非线性气动参数,并与经典单自由度驰振理论结果进行对比分析。研究结果表明:并列耦合双吊索在一定工况下会发生剧烈的整体尾流致振现象,结构阻尼比对其起振风速影响明显;经典驰振理论求得的气动负阻尼绝对值要小于识别得到的气动负阻尼绝对值,横、顺风向两自由度耦合失稳较单自由度驰振更易发生。     

重载货车摩擦缓冲器阻抗特性的数值模拟

为预测摩擦缓冲器的实际工作状态,从几何特征和作用原理的角度,建立详细的MT-2型缓冲器理论模型。首先,通过对缓冲器内部各摩擦元件的运动学和静力学分析,推导出缓冲器在准静态下的阻抗特性;其次,引入附加摩擦系数量化各摩擦元件之间动静态摩擦过渡时的黏滞补偿,并模拟出缓冲器在动态下的阻抗特性;最后,利用C80型货车冲击试验数据对该缓冲器的理论模型进行验证。验证结果表明:总体上,数值模拟和现场试验下的缓冲器示功曲线基本吻合,说明模型的正确性;局部上数值模拟中缓冲器从加载Ⅰ阶段过渡至加载Ⅱ阶段的突变现象在冲击试验中表现的并不明显,还有待进一步完善。     

面向智能车辆的现役道路设施行驶适应性研究综述

为了总结面向智能车辆的现役道路设施行驶适应性，即现役道路基础设施承载智能车辆行驶的适宜程度，阐述自主智能驾驶定义与驾驶自动化等级分类，在此基础上剖析不同等级间的人机功能差异，并分别从感知层、感知-决策层、决策-控制层探讨与道路设计要素相关联的人机功能差异，通过归纳总结智能车辆与道路几何要素、路面性能及其他道路要素(如道路标线)的相互作用机制研究，从道路工程角度及其他道路要素方面回顾该领域的研究现状，指出存在的问题和未来发展方向。研究结果表明：相比传统车辆，配置高等级自动驾驶系统的智能车辆对现役道路设施行驶适应性最高，主动安全系统次之，而驾驶辅助及有条件自动驾驶系统适应性不足。而目前研究主要问题包括：难以归纳、标定不同驾驶自动化等级间的人机功能差异及其对于道路设计参数的需求设计值；测试道路场景条件过于理想，考虑的驾驶自动化等级单一，试验规模和样本有限；道路几何、路面性能以及道路标志、标线等道路要素与智能车辆间的相互作用机制研究不足，缺乏与不同道路场景相匹配的智能车辆驾驶特征数据的获取手段。因此建议：重视并推动与道路设计要素相关联的关键人机功能差异指标信息共享；联合高保真且可交互的道路场景、高精度感知传感器物理模型、车辆动力学模型及微观交通流模型，利用测试场景自动化生成、极限工况场景搜寻与泛化等技术开展智能驾驶虚拟测试，突破现有研究的深度和广度；探索反映不同等级智能车辆的道路行驶适应性特征指标与评价标准，精准、有效地评估预测复杂道路场景及不利道路条件下的行驶适应性。