基于材料非线性海上风力发电机塔架屈曲分析

塔架结构是海上风力发电机组的支撑结构,其设计水平直接影响设备的安全性和经济性。风力发电机组塔架高度多在90 m～110 m,作为典型的细长薄壳圆柱结构,屈曲稳定性为塔架设计的主要限制条件。通过有限元数值模拟LBA/MNA分析方法,对海上风力发电机组塔架设备临界屈曲载荷进行计算和分析。通过与EN1993-1-6中基于薄膜应力理论的传统工程算法对比表明：由于塔架的材料非线性特性存在,基于有限元的数值模拟屈曲分析方法结果比传统的工程算法更接近于实际情况,且经济性较优,可为塔架结构的屈曲优化提供方向。     

新规范引入钢筋极限拉应变限制的物理意义及控制方法

本文针对新规范在钢筋混凝土及预应力混凝土受弯构件正截面承载能力计算中引入"纵向受拉钢筋极限拉应变取值为0.01"的限制条件提出具体建议,对新规范给出的正截面抗弯承载能力实用简化公式的适用条件进行了补充,提出了以受拉钢筋极限拉应变控制设计时承载能力实用计算方法及限制条件.     

增设可更换冗余柱框架结构的抗震韧性研究

随着建筑功能的日益复杂,仅考虑建筑结构本身的安全并不能保证社会秩序的正常运行,对于服役期间的重要建筑,结构在抵御灾害和灾后功能快速恢复的能力上应有更高的要求。为了有效提高相应建筑在地震作用中基本使用功能的完备和实现震后功能的快速恢复,基于建筑抗震韧性要求,提出一种增设可更换冗余柱的钢筋混凝土框架结构体系,并设计了一栋典型的10层钢筋混凝土框架结构,冗余柱柱端设计成为小震不坏、中震可修、大震成铰,即柱端钢筋变形达到设计值时,柱端连接失效,使得柱端部形成铰。采用OpenSees软件建立合适的本构模型,输入3条天然地震波,对普通和增设冗余柱的框架结构的抗震韧性进行对比研究。根据计算结果表明,设防烈度下,冗余柱分担了内力最大框架柱10%～23%的轴压比,使其轴力和剪力得到1%～23%的降低,达成“中震不坏”的目标;罕遇烈度下,通过控制冗余柱成铰的时刻,达成关键柱“大震可修”的目标;大震后,在冗余柱所在位置的两侧施加支撑,可快速更换已损坏的柱构件,实现结构的快速可恢复性。综上所述,增设冗余柱提高了结构抗震韧性,若将研究的成果用于高烈度区生命线工程,可以有效提高对应建筑结构的抗震韧性。该研究为建设...     

改进弹性支承块式无砟轨道力学性能研究

受列车振动与温差、风雨洗刷作用,弹性支承块式无砟轨道出现橡胶套靴老化离缝、轨枕破损及翻浆冒泥等病害。为加强结构界面黏结整体稳定性并降低破损劣化,提出采用“双层非线性减振扣件+预制短轨枕”进行弹性短轨枕结构原位换铺的道床改造方案,将道床减振改造为扣件减振并简述了轨道结构整治施工工艺。在此基础上,进行换铺前后轨道结构振动力学性能研究与受力特性分析,结合运营实际总结了整治效果。研究结果表明：采用预制短轨枕方案进行原位换铺的施工工艺为拆除破损弹性短轨枕、道床坑凿毛、安装新预制短轨枕及减振扣件、钻孔植筋、除尘灌浆等序列工序,可保证铺设精度,加快施工进度;采用具有枕下橡胶垫层的弹性短轨枕轨道结构其减振性能更为优良,但枕下弹性橡胶垫层易老化失效,应重点维护橡胶套靴与道床坑结合面黏结密封性,避免短轨枕-橡胶套靴-混凝土道床之间剥离而造成结构松动;改造后采用双层非线性减振扣件的轨道各结构垂向位移均有所减小,轨道结构线路形位更为优良,但道床板结构的垂向加速度增幅86.9%;改造后的轨道结构采用扣件减振整治方案可实施性强,轨道主要结构形位保持能力强,可有效解决弹性短轨枕轨道的相关病害问题。     

CAE在波纹管成形数值模拟中的应用

文中应用有限元软件,对波纹管进行成形模拟分析。建模时须采用真实的结构参数,模拟波纹管成形过程。将有限元分析的结果同真实的试验数据对比,以验证分析精度,改进和优化成形工艺。试验证明：有限元法能够准确地对波纹管进行成形模拟分析,并且具有优越性,提高了波纹管的成形工艺水平。     

基于非线性超声的CL60车轮和U75V钢轨磨损检测方法

针对早期轮轨滚动磨损变化过程难以通过无损手段进行表征的问题,提出了非线性超声技术对不同磨损程度的CL60车轮与U75V钢轨试样进行检测评估;建立了基于轮轨试样表面磨损特征的Murnaghan模型,并利用非线性超声有限元仿真,通过塑性变形层厚度变化情况模拟不同程度的摩擦损伤,分析了其相对非线性系数变化规律及其产生原因。试验结果表明:轮轨的早期磨损会导致材料表面产生塑性变形层,随着塑性变形的加剧,材料损伤将以微裂纹为主,车轮角加速度越大,轮轨间相对滑动作用时间越短,塑性变形层越薄,且CL60车轮较U75V钢轨磨损程度更为严重;CL60车轮试样在车轮角加速度分别为10、250、1 500 r·min-2时,对应的相对非线性系数分别为12.19、8.43、5.68,U75V钢轨试样在车轮角加速度分别为10、250、1 500 r·min-2时,对应的相对非线性系数分别为7.57、6.09、5.04,与CL60车轮试样相比,U75V钢轨试样的相对非线性系数变化缓慢。可知,相对非线性系数与塑性变形层厚度呈正相关,微裂纹产生的非线性效应比塑性变形层更强,相对非线性系数增幅更大,因此,可通过材料的相对非线性系数变化判断材料的磨损阶段。      

基于GARCH的短时风速预测方法

为提高高速列车运行的安全性,基于线性递归的差分自回归移动平均模型(auto-regressive integrated moving average, ARIMA)和非线性递归的广义自回归条件异方差模型(generalized auto-regressive conditionally heteroscedastic, GARCH),提出一种组合模型ARIMA-GARCH进行高速铁路强风风速的短时预测.首先对数据的非平稳性进行预处理,以降低数据非平稳性对所提模型的影响;其次建立线性递归的ARIMA模型对数据进行分析和预测;最后,引入非线性递归的GARCH模型对数据进行分析和预测.基于现场测量的样本仿真分析表明:相比原始数据,ARIMA-GARCH模型的预测精度较高且随着预测步长的增加,平均绝对误差仅从0.836 m/s增加到1.272 m/s;ARIMA-GARCH模型考虑了异方差这一非线性特性,其预测精度明显好于线性的ARIMA模型,其中超前6步预测的平均绝对误差精度提高11.54%.      

地震作用下钢管混凝土桥墩安全性判断

以某特大桥中的一联三跨为依托,采用纤维单元建立钢管混凝土桥墩的桥梁有限元模型,输入M AXICO地震波,采用非线性时程分析法,计算钢管混凝土桥墩顺桥向地震响应,根据响应结果对钢管混凝土桥墩的安全性进行判断。结果表明：在地震作用下,钢管混凝土桥墩的内力、位移和变形均符合安全要求。     

Y型圆钢管相贯节点轴向刚度计算模型

为获得Y型圆钢管相贯节点轴向刚度实用计算公式,基于环向模型和节点局部变形与轴向刚度的关系,建立了半圆拱模型,并导出了节点轴向刚度的理论公式;运用泰勒级数等数学手段,将理论公式中的复杂函数简化为能反映自变量间相互影响的指数函数与幂函数的乘积,并根据单参数分析结果忽略次要因素支主管壁厚比,获得了Y型节点刚度的简化计算式.研究结果表明:节点刚度与材料弹性模量、支主管平面内夹角正弦平方的倒数和主管直径成正比;支主管直径比和主管径厚比对节点刚度的影响较大;简化公式计算的刚度值与有限元计算结果和已有试验数据的相对误差基本小于8%.      

钢筋混凝土梁粘钢加固材料最大用量理论与试验研究

粘贴加固所需要的材料用量有一个限值,超过这个限值其粘贴加固所用的材料并不能够得到充分利用.在2004年发表的有关文献中,通过对钢筋混凝土受弯构件粘贴加固时加固材料的最大用量进行了理论研究,推导了相应公式,给出了有关图表.现通过对4根粘钢加固钢筋混凝土梁和2根对比梁的破坏试验,验证了有关文献中提出的加固材料最大利用量的计算公式的正确性.并且在试验基础上,对于加固试件的承载力和有效的加固方案进行了具体的分析.