水下爆炸环境中舰船浮筏装置冲击响应研究

针对舰船所面临的水下爆炸冲击环境,研究了船用柴油发电机组的隔振浮筏系统对于水下爆炸冲击的响应特性.通过建立带有设备以及隔振系统的舰船结构连同周围水介质的有限元分析模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件模拟了水下爆炸冲击波在水中的传播及其对船体的流固耦合作用,研究了柴油发电机组、浮筏筏体以及设备基座在爆炸冲击下的动态响应.文中着重分析了不同爆炸冲击因子对船体与浮筏结构的冲击响应的影响,探讨了提高舰船设备抗冲击性能的途径.     

一种停车器制动能力测试仪的研制与实施

针对目前铁路编组站货场峰尾的停车器没有专用检测仪器对其制动能力来进行测量的现状,我们研制出了停车器制动能力测试仪。该测试仪集压力和位置传感器、电控以及液压系统等多种技术于一体：使用液压夹紧装置解决了采用机车车头牵引一辆重型货车厢进行多次溜放试验的复杂过程、使用传感器技术解决了溜放试验无法提供量化数据的弊端。     

地铁盾构下穿高层建筑基础的扰动变形影响与实测研究

[目的]城市轨道交通建设中遇到越来越多的盾构穿越或近接高层建筑施工的案例,而盾构法因其特殊的施工工艺不可避免对地层产生扰动,严重时可能会影响既有建筑的结构安全,因此需要对盾构穿越过程中隧道及高层建筑的受力特性进行深入研究。[方法]依托济南地铁R2号线生产路站—历黄路站区间隧道工程,采用三维有限元数值方法对双线盾构隧道非同步斜交下穿高层建筑群桩及筏板承台基础的施工过程进行了模拟,并结合现场监测数据分析了地层位移规律、建筑物沉降的变形特征,以及施工时盾构掘进参数的控制效果。[结果及结论]双线盾构隧道先后下穿建筑群桩时,先行隧道开挖引起的地面沉降量较大,后开挖隧道对地层产生的扰动相对较小;盾构通过建筑物正下方时的沉降量最大,随着盾构的远离,其沉降逐渐减少并趋于稳定。由于高层建筑属框架结构,故在临近隧道一侧建筑体区域地层发生了沉降,而在远离隧道的建筑体区域地层呈上浮趋势,但二者的差异沉降量仍在可控范围内。     

砂卵石地层深基坑开挖数值模拟研究

为研究砂卵石地层深基坑开挖过程中基坑土体及支护结构的受力变形特性,运用MIDAS GTS NX软件建立有限元模型,选用修正摩尔库伦屈服准则,基于基坑开挖及支护施作过程开展数值模拟分析,获得基坑土体的位移、应力分布特征及支护结构内力特性.结果表明:随着分层开挖深度的增加,坑底隆起不断增加,灌注桩身水平位移最大值点下移,右侧桩水平位移最大值较左侧桩大;土层的塑性状态区主要分布于基坑两侧及坑底局部范围,呈左右对称分布现象,从地表呈滑弧至基坑底部;支护结构设计时,立柱埋入坑底段应配置抗拉构件,第一道内支撑两端及其跨中处弯矩达到最大,应重点配置抗弯构件.     

转动圆柱对封闭腔内混合对流换热的影响研究

为研究转动部件对受限空间内对流换热的影响,数值分析了二维封闭方腔内转动圆柱引起的混合对流换热,对比了圆柱转动方向对流场、温度场和换热的影响.结果表明,随着理查森数Ri的增大,方腔内的流动逐渐由强制对流占主导地位向混合对流以及自然对流占主导地位过渡.Re=150,圆柱逆时针转动时平均Nu随Ri增大而增大,而圆柱顺时针转动时平均Nu随Ri增大先减小后增加;Ri=0.1及Ri=1时,圆柱逆时针转动时的局部Nu峰值高于顺时针转动,且最大相差分别为1.89%和19.33%.Gr=5×10~4,圆柱逆时针转动时的平均Nu随Ri增大而减小,而顺时针转动时的平均Nu随Ri增大也呈现先减小后增加的趋势;Ri=0.1及Ri=1时,圆柱逆时针转动与顺时针转动时的局部Nu峰值间最大相差分别为3.96%和26.17%.在Ri=2时,Nu具有最小值且圆柱转动方向对方腔内Nu的影响最大,对于固定Re和Gr两种情况下,圆柱逆时针转动时平均Nu比顺时针转动时分别提高约91.9%和93.6%.     

铁路缓和式路堤的风沙流场数值模拟研究

沙漠地区的铁路时常面临风沙危害,常对列车的运行安全及维修造成严重影响,因此铁路沿线布置了多种风沙防护设施.缓和式路堤可能会减小风阻,使风沙快速流过路堤,因此其风沙流特性有待验证.以缓和式路堤为研究对象,采用欧拉双流体模型,以风速廓线作为边界条件,利用流体力学软件对比分析不同结构路堤周围的风沙流场,在此基础上揭示了不同摩阻风速对路堤积沙的影响.研究结果表明:各种路堤周围的流场均形成了减速区、回流区及加速区;在两侧下凹坡路堤的顶面出现较强涡流,最小风速是普通路堤的2.3倍,同时在路堤背风坡中部和回流区尾部之间形成长达45 m的回流区;两侧下凹坡结构有利于减弱风沙运动阻力,使这种路堤积沙量最少,比普通路堤低17.5%;当摩阻风速适中时,两侧下凹坡路堤顶部形成较强回流,输沙作用明显.因此,两侧下凹坡的缓和式路堤有助于风沙快速通过轨道,是一种输沙性能良好的路堤结构.     

船载防避台智能决策支持技术研究

以船舶防避台实践经验、典型案例和领域科研成果为基础,用现代科技手段,研究船载防避台智能决策支持技术.它由电子海图、船舶动态管理、台风信息查询和台风路径自动标绘、船-台综合态势实时计算和模拟避台、避台智能决策等5个分支组成.综合运用相似理论、天气图方法、卫星云图分析法、台风数值预报等学科理论,构建船舶防台数据库、模型库、知识库,实现对船舶和台风路径全过程实时跟踪和监控、船-台态势分析、威胁等级判断、台风路径补充改正和航线天气预报、避台智能决策.     

基于流固耦合的邻近高边坡深基坑变形性状分析

为研究软弱富水条件下邻近高边坡深基坑开挖对地层的影响,对邻近高边坡深基坑进行开挖、降水和支护过程进行耦合模拟与实测数据对比分析。以有效应力原理和比奥固结理论为基础,考虑地下水对基坑开挖的影响,建立流固耦合作用下三维数值模拟分析模型;依次分析降水和开挖对围护桩变形和临近高边坡位移的分布规律,结合现场实测数据对模型进行验证。研究结果表明：深基坑开挖和降水施工过程中,随着开挖深度的增加,围护桩水平位移也相应增加,最大水平位移发生在桩顶处;因围护桩有5 m的嵌固深度和与之配套的锚索支护结构,降水、开挖、支护三个施工依次进行,随着开挖深度与锚固深度的增加,锚固作用效果逐渐增强,导致降水施工时的围护桩水平位移随深度增加而减小,单次降水施工步引起的围护桩水平位移仅为邻近开挖施工步引起围护桩水平位移的50%;开挖和降水施工同样也对邻近高边坡竖向位移产生影响,邻近高边坡最大竖向位移点为第一监测点,即围护桩边界处,单次降水施工步引起的邻近高边坡竖向位移与邻近开挖施工步引起的邻近高边坡竖向位移相近,表明在开挖前对基坑进行降水可以提高邻近高边坡的稳定性。     

基于频响函数的结构损伤识别

该文研究了一种由试验测得的频响函数数据进行结构损伤定位和损伤程度评估的方法。由于很难测得实际结构的所有频响函数数据,而且求频响矩阵的逆阵可能产生病态问题,因此文中借助有限元模型,仅用少数几个频响函数便可进行损伤识别,通过数值模拟结果表明,该方法能够达到满意的精度。     

基于数值模拟的某油船快速性虚拟试验

以某油船为研究对象,采用数值模拟技术对其开展快速性虚拟试验研究。依据船舶快速性数值计算经验,选取合适的网格划分策略、物理模型和边界条件等关键计算参数,分别对该油船的静水阻力性能、螺旋桨敞水性能和自航性能进行数值模拟计算,并对计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)计算结果进行分析,得到该船在自航状态下的推进性能。通过将该船的快速性虚拟试验结果与模型试验结果相对比可知,二者总体上符合性较好,计算精度能满足工程应用的要求。研究成果可供船舶设计与优化和船模试验结果分析参考。