第十七届国际车辆系统动力学会议简介

介绍了第十七届国际车辆系统动力学学术会议的基本情况，特别是概述了本次大会上宣读的所有铁道车辆动力学方面的39篇论文内容。     

车轮荷载下土壤静力学特性分析

利用有限元软件ANSYS建立三维有限元模型,模拟车轮和土壤的静态接触,进行非线性有限元分析,研究车轮荷载下土壤的静力学特性。采用基于Drucker-Prager的弹塑性模型来模拟真实土壤,并考虑摩擦作用。分别采用刚性轮模型和超弹性轮胎模型模拟车轮,并将2种情况进行对比。结果表明：在车轮荷载作用下,土壤的竖向位移和等效应力在轮胎与土壤接触的区域最大;土壤的竖向位移和等效应力随土壤深度的增加而减小;土体在刚性轮作用下的变形和应力要远大于其在超弹性轮作用下的值,表明虽然刚性轮几何形状简单,模型设置容易,但是与超弹性轮胎模型相比,这种模拟精确度低。     

赫章特大桥195m超高墩构造设计

针对贵州省赫章特大桥195m高桥墩构造,设计了双薄壁墩、组合式桥墩和独墩3种构造形式,开展了最大悬臂阶段静风荷载作用下的桥墩稳定与工程数量比较,在此基础上进一步分析了不同坡比下独墩的非线性稳定和抗震性能。研究表明:对于195m超高墩,独墩构造具有稳定性和抗震性能较好的优势,而且工程用量省。     

基于重复蠕变恢复试验的改性沥青延迟弹性研究

改性沥青在高温状态下有着复杂的流变性能。文中借助动态剪切流变仪,选择旋转薄膜短期老化（RTFOT）前后的2种普通沥青及4种改性沥青进行高温状态下的重复蠕变恢复试验,并根据中国实际情况,在60、70℃温度水平及120、300Pa应力水平进行100次加卸载,从应力、温度、老化等方面分析改性沥青与普通沥青的延迟弹性变形的区别,以评价改性沥青的高温性能。     

饱和黏弹性土层中桩扭转耦合振动研究

在频率域内研究了饱和黏弹性土层中端承桩的扭转耦合振动。饱和土的力学行为采用Biot模型来模拟。采用Novak平面应变模型,推导得到了饱和黏弹性土层的环向位移解析表达式。将桩等效为一维EulerBernoulli杆件处理。根据界面连续性条件,给出了端承桩扭转振动的分析方法和桩顶动力复刚度表达式。在此基础上,对比分析了扭转振动与纵向振动结果、三维模型和薄层法结果、边界单元法和薄层法结果、有无水惯性项的结果。考察了桩的长径比、桩土模量比、土骨架和孔隙水相互作用系数等参数对桩顶刚度因子和等效阻尼的影响。结果表明：桩扭转振动与纵向振动的复刚度曲线在形状上基本一致,而在相位和振幅上有一定区别。     

旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土改造工程技术

与沥青路面相比,水泥混凝土路面具有行车舒适性差、噪音大、修复困难、对路基变形适应性差等特点,沥青加铺层能有效地改善旧水泥路面的使用性能,同时充分利用旧水泥路面．造价低,施工方便,且对交通、环境影响小,旧水泥混凝土提供了稳定、坚实的基层,沥青混凝土路面提供了一个摩阻系数较高、平整度好的面层,大大改善了路面的使用性能。因此在国内外旧水泥路面改造工程中应用最多。然而旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土层是一种特殊的路面结构．其应力、应变特性与一般的弹性层状体系有较大差别,质量控制涉及到旧水泥混凝土板的处理、     

海上超大型储油船的水弹性频域分析

超大型储油船是海上浮式储油基地的主要组成结构,对其进行水弹性响应分析是保障储油基地安全的一个重要环节,在势流理论的基础上采用特征函数展开法求解流场速度势以及底板水动压力分布,采用一组简单的正弦振型函数,将结构的水弹性响进行模态叠加,然后代入结构水弹性运动方程求解结构的水弹性响应,讨论不同波长对结构水弹性响应的影响。     

考虑注浆填充率的大直径盾构管片上浮解析解与应用

大直径盾构隧道管片上浮问题是目前隧道建设难点。以大直径盾构隧道施工阶段管片上浮问题为背景,研究硬岩地层大直径盾构管片上浮影响因素,并考虑管片壁后同步注浆的填充效果,深入探究大直径管片上浮规律,为盾构施工速度和注浆效果的控制提供参考依据。根据硬岩地层大直径盾构注浆填充率不足的特点,从管片横向受力角度建立单环管片上浮计算公式。基于弹性地基梁理论建立隧道纵向上浮分析模型,通过梁的挠曲线微分方程并结合边界条件与变形协调方程,推导出考虑浆液填充率和时效性的管片上浮变形及内力的简易解析解,进而采用总量法获得了隧道纵向多环累计上浮量。结合工程实例进行了参数敏感性分析,研究结果表明：隧道管片上浮解析解的计算结果与实际工程监测数据吻合良好,能够有效揭示隧道上浮过程中的变形规律、管片弯矩和剪力变化特征;上浮规律表现为激增段、缓降段和平稳段;浆液填充率、时效性和地基基床系数对大直径盾构上浮比较敏感,盾体间隙的增大易导致填充率不足,同步注浆应严格控制注浆压力和注浆量;浆液初凝时间和掘进速度直接决定单次注浆影响范围和上浮力大小。研究结果可用于盾构隧道管片上浮及变形预测,在掘进过程中可根据影响因素与上浮关系进一步调整施工参数,对大直径盾构隧道设计与施工具有一定指导意义。     

基于Fe-SMA的钢桥面板疲劳裂纹装配式主动加固方法

为实现对钢桥面板的快速加固,提出了基于铁基形状记忆合金(Fe-SMA)的钢桥面板疲劳裂纹新型装配式主动加固的方法;通过精细化双面加固有限元模型计算结果及对初步激活与加载试验的观察,验证了加固系统安全性与可靠性;在此基础上以U肋对接焊缝的疲劳裂纹为研究对象,根据线弹性断裂力学,结合该疲劳细节受力与开裂特征,采用循环荷载作用下表面裂纹和中裂纹尖端的Ⅰ型裂纹应力强度因子幅值对加固系统的加固效果进行评价,确定了针对不同长度裂纹的具体加固方案。研究结果表明:基于Fe-SMA的钢桥面板疲劳裂纹主动加固方法可将裂纹尖端应力强因子幅值降低至扩展阈值以下,能有效遏制疲劳裂纹的进一步扩展;对于长度在50 mm以下的未贯穿型疲劳裂纹可采用宽度为60 mm的Fe-SMA进行加固,裂纹前缘关注点应力强度因子降幅达90%以上;当贯穿型疲劳裂纹长度为50~120 mm时,可采用宽度为120 mm的Fe-SMA进行加固;当疲劳裂纹长度为120~350 mm时,需采用底板、腹板同时加固的方法来对疲劳裂纹进行加固,均能达到理想的止裂状态。      

基于CFD-FEM方法的船舶水弹性计算

随着船舶尺度的增大,船体结构刚度变得越来越小,这意味着波浪激励频率和船体振动固有频率更加接近。准确地评估船体受到的波浪载荷及运动响应对船舶设计和安全性评估有重要意义。论文基于CFD-FEM耦合方法对一艘集装箱船建立水弹性模型并进行了数值计算。通过结构的升沉、纵摇,以及截面弯矩的数值计算和试验结果的比较,验证了该方法的准确性。与传统的势流水弹性方法相比,基于CFD-FEM方法能够充分考虑流场与结构相互作用过程中的非线性因素。对于一定的波长-船长比,当船体梁的固有频率较低时,波浪载荷的非线性强弱对船体梁垂向弯矩响应有较大的影响。