Structural design considerations for ships operating in arctic regions北大核心CSCD

冰脊和冰山与极地船体发生碰撞将影响船体结构安全,并决定船体结构设计载荷。船体结构设计应遵循基于风险的设计原则,通常涉及以下极限状态设计准则:1)服务极限状态(SLS);2)最终极限状态(ULS);3)疲劳极限状态(FLS);4)事故极限状态(ALS)。最终极限状态和事故极限状态对应于发生概率极低的船与冰脊作用以及冰山撞击事件,旨在确保船体结构不会完全损毁。然而,对于较低概率水平的冰载荷分析,需进行较大数据量的工况分析,计算耗时无法承受。为此,引入环境等值轮廓方法,来大幅减少冰载荷分析所需工况数量,并给出设计工况最有可能的冰体参数组合方式。结合最终极限状态和事故极限状态,举例说明这一方法的运用方式。环境等值轮廓方法可为现有极地船舶船体结构设计方法提供有效补充。     

考虑交通环境影响的封闭小区开放决策研究

封闭小区的开放可以增加城市道路网密度，缓解交通拥堵，但目前封闭小区开放方案的决策方式单一，且未考虑开放后给小区带来的汽车尾气和交通噪声污染问题。将交通环境影响纳入考量范围，以行程时间、尾气排放和交通噪声构成的总目标费用函数值最小作为优化目标。引入封闭小区是否开放、单双行和限速这3种决策方式，建立上层系统费用最优和下层用户均衡的封闭小区开放双层决策模型，并利用遗传算法和Frank-Wolfe算法分别对上、下层模型进行求解。 对模型优化效果进行验证分析，结果表明，所建模型最优解的费用值相对偏差为0.67%，应用此模型后同比节省费用平均值为11.80%。对比分析得到：合理设置封闭小区开放的3种决策方式，可 以减少车辆行程时间和绕行距离，降低出行者的出行费用和考虑交通环境影响的附加费用，且采取相对较高的限速值有利于降低出行总费用值。     

临水船闸基坑水泥土搅拌桩施工对围堰的影响

临水船闸基坑由于需要提供坑内较大作业空间而较多地采用重力式水泥土搅拌桩作为支护结构,基坑外侧常采用钢板桩作为临时的挡水围堰。针对水泥土搅拌桩施工过程对钢板桩围堰产生位移过大的问题,以某船闸基坑为例,采用数值模拟与现场监测数据相结合的方法研究搅拌桩施工过程中对于钢板桩临时围堰的影响,分析钢板桩围堰变形过大的原因。通过现场孔隙水压力试验得出搅拌桩施工过程中土体孔压在深度和宽度上的变化规律和水泥土搅拌桩施工对周围土体的影响范围,并提出一种钢板桩围堰变形过大的解决方案。本研究可为类似基坑的设计和施工提供借鉴。     

复合地层盾构施工安全影响因素及安全事故致因机理

为更好地开展复合地层盾构施工安全管理,研究该情境下盾构施工安全影响因素和安全事故致因机理。遵循文本挖掘范式,提炼基于"特征值字典"的文本挖掘方法,构建集成"频次-卡方优化"的文本挖掘算法,并基于此识别复合地层盾构施工安全的关键影响因素;选用ISM方法剖析关键影响因素的作用关系和多级结构,在此基础上研究复合地层情境下盾构施工安全事故致因机理;针对X项目开展实证分析。研究结果表明:本文构建的文本挖掘方法识别出环境类、人员类和机械设备类等关键影响因素;设计完备程度、人员安全影响因素和机械设备安全影响因素是开展复合地层盾构施工安全管理的关键,而完善安全组织有利于保障上述因素处于安全状态。     

Strain rate sensitive steel constitutive models for finite element analysis of vessel-structure impacts

Civil infrastructure systems such as bridge piers, navigational guide walls, and protection structures that are located near navigable waterways are inherently at risk for being impacted by cargo vessels such as barges and ships. To safely design such systems to possess adequate vessel impact resistance, structural loads associated with potential vessel-structure collision conditions must be quantified in a conservative manner. While high-resolution finite element impact simulations may be employed to compute such loads, care must be exercised in defining the material characteristics of the vessel if conservative structural design loads are to be obtained. Importantly, constitutive relationships assigned to steel components in the vessel model must be capable of accounting for strain rate sensitivities and large-scale plastic deformations.In the present study, strain rate sensitive constitutive models were developed for two types of steel commonly utilized in marine construction in the United States—ASTM A36 and ASTM A1011. Tension tests were conducted over a wide range of strain rates (7.00 × 10⁻⁵ s⁻¹ – 250 s⁻¹) spanning from quasi-static to intermediate and high rates that are typically associated with vessel-structure impact events. A novel testing apparatus—employing an impact pendulum as an energy supply mechanism—was designed for this study to conduct intermediate to high-rate material testing. Features of the apparatus, discussed in this paper, overcome key problems encountered in other studies that have employed impact loading for tensile material testing. From the testing program, representative stress–strain relations and Cowper–Symonds strain rate sensitivity parameters were developed for the materials tested. Rate sensitivities of the two steel grades tested were found to be very similar to each other. Additionally, rate sensitivities from the present study agreed well with ultimate stress data measured in past studies of mild steel, but were found to be less rate-sensitive than yield stress data measured in past studies.     

基于Panel Data的山地城市立交基本段通行能力影响因素研究

通过统计学分析，基于重庆市主城区不同立交基本段采集的交通流与道路线型等数据，建立Panel Data(面板数据)模型，研究山地城市立交基本段通行能力的主要影响因素，确定通行能力与主要影响因素间的数学关系，对主要影响因素的敏感度排序.结果表明：竖曲线半径、设计速度、圆曲线半径、大车比例是影响山地城市立交基本段通行能力的主要因素，其 中，竖曲线半径对通行能力的影响最大，敏感度最高，为20.66%；道路坡度由于影响权重较小，被大车比例取代.     

冲击载荷作用下预紧力螺栓强度特性研究

对冲击载荷作用下的预紧力螺栓进行强度分析,对比分析螺栓联接结构在横向冲击和纵向冲击以及不同预紧力和不同冲击载荷工况下的螺栓强度和结构响应,验算了某舰用汽缸在冲击载荷作用下的螺栓强度。研究表明,螺栓联接在冲击载荷作用下,螺栓的应力响应随着预紧力的变化而变化,且受剪螺栓的预紧应力在其材料屈服极限的40%左右时,其强度最大;受拉螺栓的强度会随着其预紧力的增大而变薄弱;同时受剪拉作用的螺栓,当预紧应力在其材料屈服极限的40%左右时,其强度最大。     

高强聚乙烯层合板抗侵彻性能

以世界上较为通用的破片模拟弹作为高强聚乙烯层合板的防御对象,利用高速摄影技术得到了破片的具体侵彻过程,并通过弹道试验,得到了弹道极限和剩余速度的试验值。试验后的靶板变形模式和吸能机理表明:高强聚乙烯层合板在弹道极限附近的防护效率最高。根据试验结果拟合得到了不同面密度下的靶板弹道极限和剩余速度的经验公式,并比较了经验公式和经典公式计算值与试验结果,前者与试验结果吻合较好。     

冲击荷载下简支道面板响应分析

建立了冲击荷载作用下粘弹性地基上弹性道面板力学计算模型,比较真实的反映了工程实际情况,对简支边界条件下板的运动方程,采用有限傅立叶变换等手段进行了求解。并对比了其与自由边界条件下道面板的弯沉,说明以简支边界作为场道工程中刚性道面板的边界条件进行求解,会增加混凝土材料的用量。     

机械自动变速器换挡冲击对策研究

针对电控机械自动变速器系统在试验过程中产生换挡冲击、同步器异常磨损等问题展开研究,通过分析具体换挡工作过程及机理,提出了消除换挡冲击的控制方法并实车进行验证。实验结果表明,该方法能有效避免换挡冲击并延长同步器使用寿命。