砰击载荷作用下船艏结构瞬态响应研究

砰击现象对高速舰船艏部局部结构破坏相当严重,对舰船和人员的安全构成较大威胁,然而由于砰击载荷的瞬态性和强非线性,其计算理论还很不成熟,舰船艏部结构在砰击作用下的应力响应更鲜有人研究。基于此,利用设计波下确定的砰击压力极值,结合以往试验测定的砰击压力随时间的变化关系,计算得到砰击压力的时空分布,然后将其施加在船艏精细有限元模型上,利用中心差分法进行数值计算,并对计算中一些关键参数的设置值做不同尝试,得到了较理想的艏部结构应力响应历程。     

桥墩遭受船舶撞击的数值模拟法及其动态响应的研究

桥梁防撞结构的设计需要研究桥梁遭受船舶撞击时的动态响应并获得准确的碰撞力.运用LS-DYNA软件建立了1座分离式桥墩模型和1艘3 000 t级的散货船模型来模拟船桥碰撞的过程.为了考虑流体在碰撞过程中的作用,计算时分别以不考虑流体影响、附加质量和流构耦合3种计算模型来分析、比较流体对船桥碰撞响应的影响,并得出以下结论:不同的计算模型的系统能量变化和船舶碰撞力基本一致,流体的存在对碰撞力的影响较小;桥墩的水平位移响应要滞后承台约0.2s,附加质量模型的桥墩和承台水平位移比其余2种模型要略大;附加质量模型的计算结果与流构耦合模型的计算结果基本一致,但附加质量模型具有更高的计算效率,其计算用时仅为流构耦合模型用时的2/5.     

波音747型飞机跑道滑行力学响应

根据丹佛国际机场跑道大量实测的道面应变与弯沉, 分析了波音747型飞机滑行时道面不同位置弯沉和应变的主要特征, 研究了不同接缝传力特性、不同位置的残留变形与应变率。分析结果表明: 板边与板中有2个应变峰值, 对应于轮轴个数; 板横缝方向(与飞机滑行方向垂直)不存在反向应变, 而纵缝方向(与飞机滑行方向平行)存在2次拉压应变, 纵缝板边底部轮轴间的应变峰值回复量显著, 易发生开裂和疲劳破坏, 其底部应变峰值和应变峰值回复量分别是板边顶部的1.2倍和2.5倍; 飞机滑行时接缝处的应变率最大, 最大拉伸和压缩应变率分别为9.1×10^-4 s^-1和7.6×10^-4 s^-1, 在混凝土板中引起的应变率属于准静态应变率, 忽略其对混凝土板变形的影响; 板中弯沉为单峰值曲线, 而板角与横缝板边弯沉为双峰值曲线; 在同一板中, 板角处的相对残留变形最大, 板中处最小, 板角处的相对残留变形率是板中处的2.60~4.59倍, 相比于其他位置, 板角更容易与基层发生脱空; 铰缝传力系数接近1, 假缝与铰缝相比传力效率较低, 其传力特性具有明显的方向性, 而铰缝传力没有明显的方向性。     

含腐殖质夹层沥青路面在交通荷载作用下力学响应分析

为了分析含有腐殖质夹层沥青路面力学响应,采用有限元数值模拟的方法,探讨了不同交通荷载作用下腐殖质夹层距路表深度对路表弯沉、面层层底拉应力、面层拉应变、基层层底拉应力及底基层层底拉应力的影响规律,并与正常沥青路面的力学响应进行对比。研究结果表明：随着腐殖质夹层离路表越深,路表弯沉值及底基层层底拉应力逐渐减小,面层层底拉应力、面层拉应变及基层层底拉应力逐渐增大;路床范围内含有腐殖质对路面力学响应的影响大于路床范围外。研究成果可用于指导原地面存在腐殖质夹层的沥青路面施工设计。     

轮胎动态模型的阻尼和对滚动阻力及动态响应影响的分析

在综合了一些文献研究结果的基础上,基于轮胎模态参数模型,给出了不同阻尼环节对滚动阻力及轮胎以不同速度滚越障碍物的动态响应的模拟结果,并部分地与试验结果进行对比,说明具有结构阻尼环节的轮胎模型,对于两者的模拟均给出了更好的定量结果。     

底盘测功机加载响应性能研究

对我国在用车工况法尾气排放测试用底盘测功机加载响应性能的测试方法和技术要求进行了研究。指出我国有关文献忽略了影响底盘测功机加载响应性能的重要因素—平均稳定时间所带来的问题,以及美国BAR97测试方法对我国实施的瞬态和简易瞬态工况法存在的不适应问题,根据我国瞬态工况法和简易瞬态工况法的特点,提出新的加载响应性能测试方法,并对某底盘测功机加载响应性能进行了测试和分析。     

车辆动荷载作用下黄土地区浅埋综合管廊动力响应试验研究

近年来,为解决路面反复开挖、架空线网密集等问题,多地规划建设了城市综合管廊并取得一定的成效。由于城市综合管廊常布设于机动车道下方且埋深较浅,为揭示车辆动荷载作用下浅埋综合管廊及周围黄土路基的动力响应规律,设计制作1∶10的缩尺物理模型,采用半正弦波模拟不同强度的车辆动荷载来研究车辆动荷载作用下管廊结构及周围土体的加速度、土压力和应变的动态响应规律。试验结果表明,车辆动荷载作用下浅埋管廊结构的振动响应频率集中在76.62～110.76 Hz(对应原型10.72～15.51 Hz),车辆动荷载频率主要以低频为主。管廊顶板的加速度响应峰值分别是侧壁、底板的9.1和29.9倍(80 kN工况),且随着车辆动荷载强度的提高线性增长。车辆动荷载幅值超过80 kN(8.16 t轴重)后管廊顶与上覆盖土体间的动土压力作用响应显著增强,管廊侧壁与土体接触面上的动态土压力峰值约为顶板部位的39.8%～61.8%,而管廊底板与下部土体的接触压力变化幅度微弱。随着车辆动荷载强度的增大管廊顶板、侧壁的动态应变响应增幅明显,在顶板与侧壁掖角部位出现一定的应力集中现象,并表现出轻微的不对称变形特征,在城市浅埋综合管...     

地铁列车荷载作用下砖石古塔振动响应研究

为研究地铁荷载作用下砖石古塔的振动响应和安全性,以武汉洪山宝塔为研究对象,对该塔进行地脉动测试,基于随机振动理论计算其前2阶自振频率与相应振型。建立数值计算模型,得到模型的自振频率和振型,参照脉动测试结果对模型进行校核。基于校核后的有限元模型,研究地铁列车荷载作用下塔体各层最高处的水平振动速度的变化规律,并参照国家规范对不同工况下的塔体安全性进行评估。研究结果表明：宝塔在东西和南北方向的前2阶频率接近,振型也十分相似且均为平动振型。地铁运行引发的古塔振动主频率为0～15 Hz。各层最高处水平振动速度沿楼层高度方向均呈现先增大后减小随后再增大的趋势,最终在顶层达到最大值。随着振动源水平距离的增加,古塔各层最高处水平向振动速度总体均呈减小趋势,但在一定范围内存在振动放大区。该区域内的顶层水平速度的增幅虽未超过国家规范中省级文物保护单位的振动限值,但由于古建筑对振动速度的变化非常敏感且古建筑保护级别是动态的,类似于上述的增幅对古建筑是潜在隐患,建议在进行地铁线路规划时,应尽量避免将古建筑处于振动放大区内。在选定工况下,洪山宝塔与地铁线路的安全距离为12.5 m。研究成果可为古建筑周边轨道交通...     

立管横流-顺流双向涡激振动数值预报方法

海洋立管涡激振动属于典型的流固耦合问题,涡激振动在横流及顺流方向上会同时发生并存在耦合效应。在以往的相关研究中,常忽略顺流向振动或将横流及顺流向振动响应间相互作用进行弱化。本文以顶张式立管为研究对象,基于圆柱体双自由度受迫振动试验数据,使用有限元方法和能量平衡方程建立涡激振动频域预报模型。该数值模型能够同时得到立管在横流及顺流方向涡激振动响应特性。通过与均匀流、阶梯流和剪切流3种不同类型来流工况下顶张式立管自激振动实验数据进行对比,验证了数值模型的有效性。该预报方法可为深入理解海洋立管涡激振动问题提供一定的参考。     

基于响应面法复合材料船舶开孔板架优化设计

复合材料板架作为轻量化船舶的主要构件,其设计是否合理对船舶本身的安全性和经济性具有重要意义。基于响应面法和有限元仿真,从结构重量和稳定性两方面着手对复合材料船舶开孔板架进行多目标优化设计。借助Ansys Workbench计算平台,对复合材料开孔板架进行静力学计算、特征值屈曲分析和响应面优化设计,获得一系列板架设计方案的稳定性参数和重量特征。优化过程中应用DOE试验设计技术和RSO响应面优化模型,确定采样点位置并拟合构造标准三维响应曲面。采用多目标遗传算法生成初始样本点,获得最佳设计方案。结果表明：面板厚度对板架重量和屈曲能力的影响最为敏感;优化设计方案减重效果较好,抗屈曲能力明显提高。该优化设计具有一定的实用价值,能为复合材料船舶改进优化、轻量化应用等提供有益参考。