水动力载荷下复合材料螺旋桨强度评估

为开展水动力载荷下复合材料螺旋桨强度评估研究,首先采用ANSYS/CFD计算螺旋桨流体模型在设计工况下的水动力载荷,并基于ABAQUS软件通过编码INP文件将水动力载荷施加于螺旋桨结构强度模型上;然后基于Hashin失效准则,分析不同铺层角下螺旋桨可能出现的失效模式,进行复合材料螺旋桨结构强度的评估分析; 最后, 依据应力等效原则, 将水动压力载荷等效为集中载荷,开展模型桨静强度试验和仿真计算。结果显示: 仿真计算结果与试验结果吻合良好, 最大误差在9%以内, 验证了复合材料螺旋桨强度评估方法的可靠性。     

土基模量对水泥混凝土路面轮载疲劳开裂损伤的影响

基于有限元软件KENSLABS, 构建了水泥混凝土路面轮载损伤计算模型, 引入地基季节调整系数与零养护疲劳准则, 分析了土基模量整体削弱对路面疲劳开裂指数的影响, 探讨了当量轴载系数与多轴通过一次的计算次数对土基模量的依赖性, 研究了不同土基模量下板厚、水泥混凝土抗弯拉强度、单轴轴重、单轴每日重复作用次数等核心路面设计参数与路面开裂指数的关系。研究结果表明: 水泥混凝土路面疲劳开裂指数随着地基季节调整系数的减小而增大, 增大速度随地基季节调整系数的减小而加快, 当地基季节调整系数从1.0减小为0.8和从0.4减小为0.2时, 在单轴、双轴和三轴荷载作用下, 路面开裂指数分别增大了2.8、2.9、1.5倍和49.8、269.0、1 351.4倍; 当量轴载系数与多轴通过一次的重复计算次数受到板厚与土基模量的影响, 在土基模量为60 MPa, 板厚为15cm或35cm时, 单轴荷载比双轴荷载更易产生损伤, 双轴荷载比三轴荷载更易产生损伤, 在土基模量为20MPa, 板厚为15cm时也是如此, 但在土基模量为20MPa, 板厚为35cm时, 结论则与前相反; 水泥混凝土路面疲劳开裂指数随着面板厚度、水泥混凝土抗弯拉强度、单轴轴重、单轴每日重复作用次数而改变的幅度与土基模量直接相关, 当土基模量为20、60 MPa时, 面板厚度从21cm增加到25cm, 疲劳开裂指数分别减小1.18×10、1.18×10^-2, 当混凝土抗弯拉强度从4.0 MPa增大到4.4 MPa, 疲劳开裂指数分别减小1.28、2.20×10^-3, 当单轴轴重从80kN增大到160kN时, 疲劳开裂指数分别增大5.48、7.36×10^-3, 当单轴荷载每日重复作用次数从50增加到90时, 疲劳开裂指数分别增大2.05×10 -1、5.07×10^-4; 增设厚度为15cm的水泥稳定基层后, 设定工况下的路面疲劳开裂设计寿命增加3.42年; 在提高土基模量的同时, 宜优先考虑适当增加板厚, 严禁超载, 设置水泥稳定基层等措施, 可以控制水泥混凝土路面受轮载作用的疲劳开裂破坏。     

长寿命高性能耐候钢桥研究进展与工程应用

系统归纳与剖析了国内外耐候钢桥的研究新进展及工程应用情况, 总结了稳定耐候锈层的形成机制、选材标准、腐蚀与疲劳损伤机理、耐候构造、耐候螺栓研发以及锈层检测与评价技术等方面的关键科技成果, 梳理并完善了耐候钢桥的适用范围和腐蚀余量设计指标, 提出了耐候钢桥锈层稳定化处理及施工技术要点; 评析了耐候钢桥锈层损伤检测与评价技术、腐蚀损伤养管技术, 结合美、日耐候钢桥工程事故经验教训和中国首批长寿命高性能耐候钢桥建设技术创新成果, 探讨了该领域的技术创新方向。研究结果表明: 耐候锈层由外层的γ-FeOOH、α-FeOOH以及内层的非晶态FeOOH化合物与Fe₃O₄构成, 稳定耐候锈层能否形成与保持, 主要受氯离子、积水和积尘等因素的影响; 建议编制中国高性能耐候钢桥选材区划图谱, 完善稳定耐候锈层构造设计准则; 现代耐候钢桥具有高性能和长寿命的技术特征, 带锈层构造细节的面内应力疲劳、面外变形疲劳试验和数值断裂力学模拟, 以及耐候高强螺栓长期耐损性能研究的推进, 将为建立完善的耐腐蚀、抗疲劳设计准则奠定基础; 人工智能技术的应用将推动长寿命高性能耐候钢桥智能运维技术的重大进步; 应加大研发投入, 建立具有中国自主知识产权的长寿命高性能耐候钢桥设计、建造和运维标准规范体系, 培养高素质的工程技术人才, 推进交通强国建设。     

不凝结气体对蒸汽浸没射流压力振荡的影响

  目的  船用蒸汽动力系统进行蒸汽排放时,蒸汽射流冷凝是一个常见的物理过程。为了充分掌握此类开放空间纯蒸汽浸没射流的基础物理现象,采用Mixture两相流模型开展CFD仿真研究。  方法  基于实验结果对传热关系式进行修正,以汽相体积份额为0.95作为度量汽羽长度的临界分数,对比分析不同凝水温度和进口压力条件下浸没射流冷凝汽羽的空间分布、速度场、温度场及压力场分布特性。  结果  仿真结果表明：不同的进口条件将影响浸没射流冷凝汽羽的形态;在稳定的浸没射流冷凝过程中,汽羽核心区呈现出相对低温的状态,汽羽轴向的压力分布呈现出波动状态;验证了汽羽内部膨胀-压缩波的存在性,且随着蒸汽进口压力的增加,膨胀-压缩波的波动振幅和空间范围也随之增加。  结论  研究成果可为蒸汽射流冷凝的优化设计提供参考。     

基于拉依达准则的舰载设备抗冲击薄弱环节判定

舰载设备的抗冲击能力对提高舰船战斗力和生命力有十分重要的意义。通过对冲击载荷作用下舰载设备的动态响应进行统计分析,发现其结构响应的频率特性与对数正态分布十分符合。成功将拉依达准则应用于舰载设备抗冲击薄弱环节的判定。通过与频率计算法进行对比分析,验证了应用拉依达准则对舰载设备抗冲击薄弱环节进行判定的可行性,同时也发现了频率计算法的不足之处。作为算例,分别应用频率计算法和拉依达准则对其抗冲击薄弱环节进行判定。计算结果表明,拉依达准则判定法的计算结果更加准确而全面。     

潜器圆柱形耐压壳体强度和稳性计算及衡准方法研究

针对我国潜器规范和美国ABS潜器规范,对其表征圆柱形耐压壳体强度和稳性的特征量及其计算方法进行对比,并分析两种计算方法的主要区别及其产生的原因。对比分析两国规范关于强度和稳性衡准方法的区别。分析讨论影响潜器耐压壳体安全性的各种因素。给出相应的算例,进一步证明分析结果的可信度。     

底部薄板附近的水流及泥沙运动特性

通过水槽实验探讨了在饱和来沙条件下底部薄板附近的水流、泥沙运动特性,包括不同薄板高度、与水流不同夹角的安装方向等情况下,单个底部薄板附近的水流结构、泥沙运动规律、底部薄板的导沙特性及其附近的冲淤现象,以及底部薄板群体的导沙特性。试验结果表明,实验使用的薄板的长度对实验结果影响很大,过短的薄板实验根本观察不到薄板前冲刷沟内的沙波运动,而该沙波运动严重影响薄板的导沙效应。底部薄板附近的水流结构具有强烈的三维特性,流场复杂,对于一定的薄板,水流夹角、沙波的运动是影响薄板的导流导沙促淤的主要因素。     

Modeling the impacts of mandatory and discretionary lane-changing maneuvers

In this paper, a novel mesoscopic multilane model is proposed to enable simultaneous simulation of mandatory and discretionary lane-changing behaviors to realistically capture multilane traffic dynamics. The model considers lane specific fundamental diagrams to simulate dynamic heterogeneous lane flow distributions on expressways. Moreover, different priority levels are identified according to different lane-changing motivations and the corresponding levels of urgency. Then, an algorithm is proposed to estimate the dynamic mandatory and discretionary lane-changing demands. Finally, the lane flow propagation is defined by the reaction law of the demand–supply functions, which can be regarded as an extension of the Incremental-Transfer and/or Priority Incremental-Transfer principles. The proposed mesoscopic multilane cell transmission model is calibrated and validated on a complex weaving section of the State Route 241 freeway in Orange County, California, showing both the positive and negative impact of lane changing maneuvers, e.g., balancing effect and capacity drop, respectively. Moreover, the empirical study verifies that the model requires no additional data other than the cell transmission model does. Thus, the proposed model can be deployed as a simple simulation tool for accessing dynamic mesoscopic multilane traffic state from data available to most management centers, and also the potential application in predicting the impact of traffic incident or lane control strategy.     

水中悬浮隧道受撞击作用的数值分析

针对水中悬浮隧道在偶然状况下受到的潜艇撞击问题,文章采用流固耦合方法,建立了撞击作用下浮筒式悬浮隧道的有限元动态模型,分别撞击跨中、隧道四分之一跨、浮筒,分析隧道变形、撞击力、连接钢管拉杆力、隧道端部约束力、隧道动能情况。结果表明:撞击作用下,隧道整体变形明显,结构内力大。不同撞击位置处,悬浮隧道在水下的结构变形和受力行为区别明显。对此,有必要考虑撞击位置进行悬浮隧道的抗撞击设计。     

大型沉箱没水安装施工新工艺

以汕头港广澳港区一期工程沉箱安装为例,介绍200t起重船没水安装近千吨沉箱的一种新工艺。