基于无积分节点间断有限元的二维水沙模型:(1)水动力

通过采用节点间断有限元方法对二维浅水方程进行离散,考虑了科氏力、风应力、底摩阻等作用,最终建立了一套高精度二维水动力模型。模型可采用任意四边形网格计算,并应用节点基函数和无积分数值离散方法,有效地减少了计算量。建立的模型通过理想算例对各源项求解、干湿与和谐性进行了验证。最后将模型应用于三亚市红塘湾实际潮流的模拟中,得到结果与全潮水文观测数据吻合良好。     

高铁轨道精测站间搭接精度指标合理性研究

高速铁路轨道精调测量是保障轨道的高平顺性的重要工序,其测站间重复轨枕的搭接精度为三维坐标较差ΔX,ΔY,ΔZ≤±2 mm。从自由设站的精度入手,正推测站搭接精度,发现2 mm的精度要求偏严;结合对坐标较差合理性的分析,提出应根据自由设站的精度指标来决定搭接个数,结合搭接个数来制定搭接精度,且应把直接坐标比较转换为比较纵横向,这样既保证了轨道高平顺性的要求,又可使轨道精调测量时,现场作业更加灵活与高效,为后续规范的完善与修改提供一定的参考。     

任意截面任意布筋的配筋计算

研究目的:复杂截面复杂布筋的钢筋混凝土结构的配筋计算一直是困扰工程界的一个难题,对于非对称非均匀布筋的复杂截面,一直没有给出合理的解决方案.本文以AutoCAD为二次开发平台,基于ObjectARX和VC+ +采用解析法、迭代法和图解法相结合的方式,解决钢筋混凝土任意截面任意布筋的配筋计算问题(允许应力法),并编制相应的允许应力法任意配筋程序AFPA(Arbitrary Fabrication Program for Allowable stress).研究结论:AFPA对任意钢筋混凝土截面进行配筋计算是可行和可靠的;AFPA对任意混凝土截面进行应力重分布计算是可行和可靠的;双向受力的空心截面通过中间设置隔板来控制截面钢筋拉应力和裂缝宽度作用不大.     

中厚耦合板结构的振动特性分析

基于Mindlin板理论,采用改进傅立叶级数的方法对任意弹性边界条件和耦合条件下的耦合板进行了振动分析。为建立通用的结构模型,在耦合板结构的耦合边上均匀布置六种类型线性约束弹簧模拟耦合条件,在非耦合边上布置五种类型的线性约束弹簧模拟边界条件。耦合板结构的弯曲振动位移函数和面内振动位移函数表示为标准的二维傅立叶余弦级数和辅助级数的线性组合,通过辅助级数的引入,解决了位移导数在边界不连续的问题。利用Hamilton原理建立求解方程,推导出中厚耦合板结构的振动控制方程的矩阵表达式,通过求解矩阵方程可以得到耦合板结构的固有频率和响应。通过数值仿真分析计算,并与有限元结果和实验进行比较,验证了该方法的准确性。     

面向任意位置姿态估计的无人艇虚实交互研究

无人艇作为一种高度集成的海洋装备,全船位姿状态感知成为无人艇智能感知与位姿补偿的迫切需求。面向全船任意位置点的姿态估计需求,本文设计基于数字孪生的无人艇虚实结合三维交互系统。该系统主要包括物理空间实体无人艇、信息空间三维可视化交互软件以及物理空间与信息空间的交互接口3部分。结合湖试验证,该系统实现了无人艇实时状态从物理空间向信息空间的真实映射。利用虚实结合跨空间数据融合方法,该系统实现了无人艇船体任意位置的实时速度观测,为无人艇局部位置点设备位姿变化补偿提供了参考输入。     

自由测站边角交会网在隧道内平面控制中的应用研究

针对目前高铁隧道洞内导线环网多余观测量少、受旁折光影响大、控制点使用困难和横向误差大等问题,提出用自由测站边角交会网作为隧道洞内平面控制测量的新方法.推导了自由测站边角交会网的边长相对中误差和横向贯通误差计算模型,并进行了仿真计算.计算结果表明,这两项指标能够满足高速铁路工程测量规范的精度要求;隧道贯通精度提高了20%,并提高了测量效率;从定性和定量两方面证明了自由测站边角交会网可以代替洞内导线环网.      

基于概率模型和数据驱动的动力总成悬置系统可靠性优化

针对电动汽车动力总成悬置系统（PMS）一部分参数为概率变量,一部分参数为离散数据的复杂不确定情形,开展了基于概率模型和数据驱动的电动汽车PMS可靠性优化设计研究。首先,基于任意多项式混沌（APC）展开和广义最大熵原理推导了一种求解该复杂不确定情形下PMS响应不确定性和可靠性的高效方法;然后,基于蒙特卡洛抽样,给出了该复杂不确定情形下求解PMS响应不确定性和可靠性的参考方法;接着,提出了一种基于APC展开法的灵敏度分析方法,进一步提出了一种考虑响应不确定性和可靠性的PMS优化设计方法;最后,通过应用算例验证方法的有效性,并对系统进行了灵敏度分析和可靠性优化。结果表明,所提出的方法可有效地处理电动汽车PMS一部分参数为概率变量、一部分参数为离散数据的复杂不确定情形,并能可靠地优化该情形下的系统固有特性,且方法具有较高的计算精度和计算效率。     

有砟客运专线CPⅢ控制网测量方法与实践

有砟客运专线的列车运营速度较一般列车快,对轨道的平顺度要求较高,借鉴无砟客运专线CPⅢ控制测量技术对有砟客运专线进行CPⅢ控制网测量。以胶济铁路为例,详细论述平面控制测量、高程控制测量和数据处理方法,实践验证该方法可行,能够为类似工程提供借鉴。     

铁路桥梁结构任意截面截面特性计算方法研究

研究目的:铁路桥梁结构设计中,无论是结构抗力还是工程量计算,截面特性均是重要的设计计算参数。铁路桥梁结构类型多,梁部、桥墩和基础等不同构件截面类型复杂多样,且多为箱形、空心截面等复杂截面形式,设计中对复杂截面截面特性的计算通常采用简化处理方式或借助外部商业软件,导致计算精度不足或设计效率低下,为解决这一问题,需要开展任意截面的截面特性计算方法研究。研究结论:(1)铁路桥梁结构截面均只由线段和圆弧组成,可采用统一格式表征,任意截面均可用一个或多个封闭轮廓线描述;(2)每个封闭轮廓线可离散为多组具有共同顶点的三角小块和三角球冠小块,计算每个小块截面特性并叠加便可得到封闭轮廓线截面特性;(3)基于计算理论编写了通用计算程序,程序提供读取和处理AutoCAD软件图形数据的方法;(4)以混凝土箱梁和薄壁钢箱梁作为算例,计算结果表明本文提出的方法计算精度高,满足工程设计要求;(5)本文给出的计算方法理论推导清晰,除铁路工程外,在公路和市政工程等领域依然适用。     

浅埋饱和土任意形状隧道动力响应研究

研究目的:我国东部沿海地区的隧道围岩富含水分,地震波的破坏作用将对隧道的安全施工及运营构成极大威胁。目前隧道的横断面形状设计复杂多变,分析研究饱和土介质中任意形状隧道的波动响应,对于这些地区隧道结构的安全抗震设计及施工起着重要指导价值。本文通过解析求解方法,基于Biot饱和多孔介质动力学理论,利用共形映射和波函数展开方法,首先建立浅埋任意形状隧道的平面波散射解析解,在通过验证表明模型及计算过程正确有效后,以某一公路两车道隧道为模型,研究入射波数、围岩介质孔隙率、泊松比等参数对隧道动力响应的影响规律。研究结论:(1)入射波数对隧道的动应力集中有显著影响,低波数下隧道的动应力响应显著大于高波数情况,且相比之下,高波数下的动应力响应分布形态更为复杂;(2)围岩介质的孔隙率对隧道孔压动力响应影响不大,不同孔隙率下隧道的孔压动力响应分布规律基本保持一致,但在较高孔隙率的情况下,边墙处的孔压动力集中系数较大,因此设计和施工过程中应当考虑边墙处围岩的加固处理;(3)泊松比对隧道孔压动力响应的影响较为显著,泊松比增加不仅影响隧道孔压响应分布规律,还影响响应的幅值大小,可能导致拱顶、拱底、拱肩、拱脚等部...