拖轮协助液化天然气过驳作业条件下的船舶运动响应

为了研究天然液化气（LNG）船对船过驳作业中拖轮对系统稳定性影响,指导过驳作业安全开展,基于三维势流理论的数值计算分析方法,利用加盖阻尼法在两船间添加驻波抑制单元以提高船舶水动力参数的计算精度,在与同类型试验结果比较验证后,进一步开展LNG船舶在海上锚泊过驳时采用不同拖轮配置方式下的船舶水动力性能以及过驳系统泊稳性能的研究。结果表明,风浪流作用于船首条件下,在受载船配置拖轮或在两船分别配置拖轮的方式可减小两船在船长方向相对运动以及艏摇运动的幅度,形成了快速预报不同配置场景下的船舶运动以及设备受力情况的方法。     

软体排塌陷弯曲变形的应变响应特征分析*

软体排是长江中下游航道主要的洲滩防护结构,其变形的应变响应特征对评估分析软体排服役状态具有重要意义,目前对此研究较少。针对目前软体排塌陷变形应变响应特征研究存在的难点,开展模型试验,研究软体排塌陷弯曲变形下的应变响应特征,并提出排体塌陷变形的识别方法。结果表明：排体塌陷变形时断面应变呈“双峰”型的分布特征;该分布特征是由于内部排体弯曲变形并向内卷缩,通过定点处的固定作用带动光纤受压,导致该部分感测光纤呈现负应变而形成。     

柔性轮对及车轮多边形对高速铁路轮轨系统动力响应的影响

基于刚柔耦合动力学理论建立柔性轮对车辆-轨道刚柔耦合动力学模型,结合现场实测轴箱加速度验证了模型的可靠性。采用谐波叠加法模拟车轮多边形,对比了有无车轮多边形对轮对振动加速度的影响。在此基础上,分析了车轮多边形参数（如多边形阶次、幅值变化）对轮轨系统振动的影响。结果表明,车轮多边形将导致柔性轮对垂向加速度显著增大;与刚性轮对模型相比,柔性轮对及转向架的垂向加速度显著增大,此时多边形激振频率（674 Hz）成为影响其垂向振动的主要因素;轮对垂向加速度随多边形阶次的增加先增大再减小,当车轮多边形阶次为20阶时,轮对垂向加速度达到最大值;钢轨垂向加速度随多边形阶次的增加而增大;轮对垂向加速度、钢轨垂向加速度随多边形幅值的增大而增大。     

道床刚度对钢轨接头动力响应影响研究

有砟轨道在施工阶段存在大量的钢轨接头会加剧轮轨间冲击和振动,造成钢轨伤损,影响轨道平顺性,不利于工程车辆行车安全,合理的道床刚度能减缓钢轨接头处轮轨间的冲击作用,改善临时轨道结构的受力和变形。基于多体动力学理论,以21 t轴重平车为研究对象,建立车辆-钢轨接头耦合动力学模型,研究钢轨接头区轮轨动力响应,分析道床刚度对轮轨冲击的影响规律。结果表明：钢轨接头区的轮轨冲击较为显著,其轮轨垂向力比非接头区增大约1.4倍。随着道床刚度增加,轮轨垂向力呈非线性增加趋势,钢轨和轨枕的垂向加速度和垂向位移均呈减小趋势,道床刚度为170 kN/mm时,轮重减载率最大值为0.63,接近我国规范的允许限值0.65;道床刚度小于45 kN/mm时,钢轨和轨枕的位移均超出了我国规范允许值（2.5 mm和2.0 mm）。因此,施工阶段应对道砟进行合理的捣固,宜将道床刚度控制在45～170 kN/mm。     

山区桥梁柔性防护棚洞抗冲击性能研究

我国西部山区崩塌落石灾害频发,柔性棚洞是一种常见的被动防护措施,凭借结构轻巧、安装方便等特点,适用于桥梁结构的落石防护。为研究桥梁钢结构柔性防护棚洞在落石冲击下的响应,本文运用LS-DYNA显式动力学分析软件对落石冲击桥梁柔性防护棚洞进行仿真模拟,分析不同冲击速度、不同冲击位置等对柔性棚洞以及桥梁结构冲击响应的影响,得到棚洞结构中高强钢丝网、钢拱圈和钢横梁3种主要构件及T梁结构本身在冲击作用下的响应规律。研究结果表明：落石冲击柔性防护棚洞结构的不同位置,产生的冲击响应均随着落石速度的增加而增大;其中落石冲击防护网时桥梁受到的冲击效应最小,在防护网未被冲破的情况下不会对桥梁结构造成太大损伤;而落石直接冲击钢拱圈时桥梁受到的冲击效应最大,钢基座下方混凝土在较低能级冲击下就会破坏。另外还对多落石冲击工况进行初步尝试,为桥梁落石防护的工程设计提供参考依据。     

基于车辆响应的高速铁路轨道几何状态评估方法

轨道几何状态科学评估对保障高速铁路列车平稳、安全运行具有重要意义。基于高速综合检测列车多次检测数据,利用卷积神经网络、注意力模块和长短时记忆网络,分别学习数据的波形特征、注意力权值、长距离空间依赖关系特征,建立CBAM-CNN-LSTM车辆动态响应预测模型。该模型通过输入轨道几何、运行速度和车型预测不同工况下的车辆动态响应,进而利用预测的车辆动态响应评价轨道几何状态。研究结果表明,建立的模型能够有效预测车体振动响应,根据我国某高速铁路两种车型综合检测列车检测数据的验证结果,车体横向、垂向加速度的均方根预测误差分别为0.004g、0.009g,相关系数分别为0.608、0.793;利用预测的车辆动态响应评估轨道状态,能够有效识别引起车体振动加剧的轨道几何不利状态或隐形病害。此外,模型内部的注意力权值有助于分析挖掘导致轨道状态不良的轨道几何参数类型和位置信息。     

1 435 mm与1 000 mm轨距三线套轨铁路道岔的动力学特性

为使两种不同轨距的货车顺利通过道岔,设计了1 435 mm与1 000 mm轨距三线套轨铁路道岔。基于多体动力学理论建立车辆-套轨铁路道岔的轮轨系统空间耦合动力学模型,计算分析货车侧向通过标准轨距铁路道岔及直向通过米轨铁路道岔时的动力学响应,并研究过岔速度对动力学响应的影响。结果表明：货车侧向过岔时,车体横向加速度最大值出现在连接部分,其他动力学评价指标最大值出现在辙叉区,且不同速度下动力学响应波动较大;货车直向过岔时,各动力学评价指标最大值均出现在辙叉区;货车以45～70 km/h侧向过岔时,轮轨力、脱轨系数存在较大波动;货车以95 km/h以上速度直向过岔时,动力学响应明显增大。为使货车在满足安全限值的条件下侧向通过标准轨距铁路道岔、直向通过米轨铁路道岔,侧向过岔速度不应高于65 km/h,直向过岔速度不应高于105 km/h。     

铁路客站板壳结构站台雨棚抗震性能分析

随着高速铁路快速发展,车站站台雨棚不仅满足为旅客遮风挡雨的基本服务功能,还要兼顾造型美观的要求。板壳结构雨棚将两者需求同时兼顾,但这种板壳结构的屋面板雨棚结构形式受力复杂,需对其进行抗震性能研究,明确其主要的力学性能。采用有限元软件建立雨棚结构的三维力学模型,并完成了多遇地震和罕遇地震激励下雨棚的动力响应计算,得到了结构关键部位的位移、加速度、应力响应及结构损伤情况。同时,对不同跨度/波长比值的板壳结构雨棚模型进行分析。结果表明：悬挑部分对结构整体的地震效应影响较大,抗震的薄弱环节位于悬挑一侧的边柱柱脚和梁柱节点处;多遇地震作用下,雨棚结构的最大层间弹性位移角满足规范要求;罕遇地震作用下,结构构件仍处于弹性阶段内,设计的结构能够实现预期的抗震设防目标。     

急流冲击下大跨度连续刚构桥动力响应分析

急流对桥梁冲击作用不可忽视,且现有规范对急流状态下桥墩的冲击作用考虑不足,未考虑急流对墩的侧向作用力,可能严重低估急流作用对桥梁结构的影响。现以某大跨度连续刚构桥为研究对象,建立刚构桥三维有限元模型,系统地考虑急流对桥墩顺流向和横流向(侧向)的冲击作用,研究不同流速和水深对大跨度连续刚构桥动力响应影响,并与港口规范计算结果进行对比。分析结果表明：在急流状态下,单墩两侧的压强呈非对称分布,构成横流向的瞬时压强差,造成显著的瞬时横流向力,在结构设计中不可忽视;水深在H/2及以上时,桥梁受急流冲击效果急剧增长,水流速度对桥墩最大位移和最大应力影响较大,此时应考虑侧向力对桥墩的影响;随着水深和流速增大,港口规范与数值模拟响应差值逐渐增大,墩顶位移最大可达1.6 cm,墩底应力最大可达4.8 MPa,在急流状态下,数值模拟结果更为保守。     

提速情况下磁浮轨道结构振动响应及传递特性研究

中低速磁浮交通提速是目前研究趋势,但速度的提升会影响车辆运行稳定性。为探究提速后轨道的动力响应及其适应性,通过建立中低速磁浮车-轨-桥耦合动力学模型,对更高速度下轨道的振动响应进行仿真分析,并以长沙磁浮快线为对象,测试100～140 km/h速度区间内轨道的振动加速度及振动位移。研究结果表明：轨道各结构的振动响应存在差别,沿着F轨-轨枕-轨道梁逐渐减弱,车辆对轨道的垂向冲击大多被F轨的振动及弹性变形吸收,而横向冲击则更多地传递至下方的轨枕和轨道梁;随着车辆运行速度的提高,轨道的振动加速度响应逐渐加剧,轨道梁横向振动加速度较之垂向振动加速度增加更为明显,而轨道的振动位移响应则基本未表现出与速度的相关性;当车辆的运行速度提升至140 km/h后,轨道梁的垂、横向最大振动加速度分别为2.37 m/s²和0.96 m/s²,速度提升至160 km/h时,轨道梁的垂向最大振动位移为3.55 mm, F轨内外磁极面最大高度差为0.44 mm,均在规定的限值范围内,轨道的振动响应满足要求。