基于Timoshenko梁模型的车辆-轨道耦合振动分析

运用车辆－轨道耦合动力学理论，建立了基于Timoshenko梁钢轨模型的车辆－轨道耦合振动模型，分析了钢轨的固有振动特性，初步探讨了车辆－轨道系统的动力响应，结果表明，Timoshenko梁钢模型在固有振动及强迫振动两方面均与Euler梁钢轨模型有明显不同，前者能更详细地描述钢轨的高频特性。     

富水黄土隧道施工过程围岩水分迁移规律研究

为了给富水黄土隧道施工提供指导,依托银西高铁上阁村隧道,通过现场监测得到典型断面上覆软塑黄土层隧道水分迁移的基本规律;通过室内试验建立了围岩孔隙比与围岩渗透系数、围岩含水率与围岩强度的关系式,利用FLAC^3D内嵌的FISH语言进行相应编程,对土体单元赋予动态渗透系数,实现了流固耦合作用下的隧道开挖模拟,并结合现场监测数据验证了该数值模拟的可靠性,最后基于16种工况的模拟结果,揭示了上覆软塑黄土层距隧道拱顶不同距离下隧道开挖卸载过程中围岩水分迁移规律。结果表明：在开挖扰动下隧道上覆软塑黄土层中水分由黄土层底部向隧道临空面迁移,最终累积于隧道底部,且水分迁移始于掌子面开挖,滞后于初支封闭;当拱顶与软塑黄土层底部距离0 m≤h≤4 m时(h为隧道拱顶与软塑黄土层底部间距),位置水头和压力水头的变化引起洞周水分迁移,水分迁移速度快、迁移量大,隧道仰拱封闭前,水分易侵入临空面;当5 m≤h≤8 m时,位置水头的变化引起洞周水分迁移,水分迁移速度慢、迁移量小;当h>8 m时,无明显水分迁移;当0 m相似文献   

流固耦合系统库底边界对动水压力的影响

推导了流固耦合系统库底吸收边界条件的影响矩阵，并计算了库底不同反射系数的坝体动力耦合反应。结果表明：坝体的动力反应与库底边界条件密切相关，一般而言，反射系数愈大，坝体的动力反应也愈大，库水的动水压力也相应变大，因此忽略库底的吸收性将造成极大的误差。     

轨枕支撑硬点对轨枕动力响应的影响

采用35自由度的多刚体车辆系统与三层弹性离散点支撑轨道模型,建立了基于Timosh-enko梁模型的车辆/轨道耦合动力学模型,应用新型显式积分法求解其运动特性。考虑钢轨横向、垂向和扭转运动对轮轨滚动接触几何关系的影响,分别由Hertz法向接触理论和沈氏蠕滑理论计算了轮轨法向力和轮轨滚动接触蠕滑力。假设轨枕垂向支撑高度沿纵向非均匀分布来模拟轨枕支撑硬点,基于移动轨下支撑模型,分析了不同轨枕支撑硬点个数和高度对系统动力响应的影响。分析结果表明,轨枕支撑硬点对轨枕的动力响应影响显著。当硬点高度为1.0 mm时,最大钢轨/轨枕作用力约为正常状态下的2倍,最大钢轨/轨枕拉力约为正常状态的10倍,这将加速轨枕、轨下垫层及钢轨扣件状况的恶化。而支撑硬点个数对系统动力响应的影响很小。     

动态响应分析的有限元-边界元耦合迭代法

有限元法与边界元法的耦合是一种有实用价值的数值解法。本文提出采用有限-边界元耦合迭代法对体系作动态响应分析。此法将求解区域剖分为二,分别采用有限元法和边界元法,在其交界面上通过迭代法满足界面条件。然后利用Wilson-θ法求解该动力微分方程。此法兼有有限元法和边界元法的特色,因此具有计算效率较高、输入数据少、节省计算机内存等优点,且适宜在微机上应用。     

基于改进Wilson-θ法的流固耦合迭代算法

在传统的Wilson-θ法的基础上，对Wilson-θ法进行了改进并分析其稳定性，基于改进的Wilson-θ法给出了求解动力耦合方程的迭代算法，该算法能方便地用以求解坝库系统的动力耦合反应。计算实例表明，本文中的迭代算法是可行的，并且比已有的算法有更高的计算效率。     

电泳过程车身结构变形仿真方法概述

涂装是车身产品制造中的一个重要工艺过程,电泳是涂装过程重要环节。在电泳过程中,由于液体冲击及车身自身运动,白车身会出现钣金变形、结构脱胶、固定点强度不足的情况,引发尺寸匹配不均匀、间隙过大的问题,严重影响用户视觉体验。本文综述了有限元法(Finite Element Method)与有限体积法(Finite Volume Method)的理论基础、多相流仿真分析方法及重叠网格技术理论及应用,分析了流固耦合仿真应用的国内外现状及电泳过程车身结构变形预期仿真方法可能存在的挑战。     

地震与风联合作用下大跨桥梁车-桥耦合振动分析

为了研究大跨桥梁在风、车及地震联合作用下的动力响应,在已有风-车-桥耦合振动分析程序的基础上,利用大质量法模拟桥梁受到的地震作用,建立了地震-风-车-桥耦合振动分析的数值模拟平台,通过质量-弹簧-阻尼系统模拟车辆模型,利用有限元方法建立桥梁模型,采用谱表示法模拟路面粗糙度、风场和地震动,通过分离迭代方法求解地震-风-车-桥耦合振动系统的动力响应。以主跨1 088 m的苏通大桥为例,基于建立的地震-风-车-桥耦合振动分析平台,计算分析了日常风荷载与地震联合作用下桥梁和车辆的动力响应;并进一步探究了地震动完全空间变异性对地震-风-车-桥耦合系统车桥动力响应的影响。结果表明：处于日常运营阶段的大跨桥梁结构（仅承受风和车辆荷载）受到突发地震时,桥梁和桥上行驶车辆的动力响应将急剧增加,地震动对车-桥系统动力响应起控制作用;与地震-车-桥系统中的桥梁响应相比,考虑风荷载会增加主梁跨中的横向振动,但对主梁跨中的竖向振动会有抑制作用;与只考虑地震荷载作用的车桥响应相比,同时考虑地震和平均风速为20 m·s^-1的脉动风荷载联合作用下的主梁跨中横向位移极值最大增大约40%。虽然地震动是车桥耦合振动的控制荷载,但是日常风荷载对大跨桥梁车桥振动的影响不可忽略。地震发生后,车辆的横向加速度极值超过0.5g,竖向加速度极值接近1g,可能引起车辆的侧滑或翻滚,车辆的运行行为有待进一步研究。与仅考虑地震动行波效应相比,考虑地震动完全空间变异性的车桥振动响应不仅在波形上产生很大差异,而且响应极值也发生了较大的变化,可见在地震动输入时需要考虑完全空间变异性来保证得到的车桥响应结果偏于安全。     

富水软弱地层中浅埋暗挖隧道施工地表沉降分析——以杭州紫之隧道为例

为深入了解富水软弱地层中浅埋暗挖隧道施工引起的地表沉降特征,以杭州紫之隧道北口浅埋暗挖段工程为依托,采用现场监测数据分析与数值模拟计算相结合的方法,分析地下水渗流作用对地表沉降的影响。分析结果表明:1)在地下水渗流作用下,横向和纵向地表沉降槽宽度系数的拟合值均大于文献中对黏土的建议值;2)在隧道施工过程中,地层孔压下降范围逐渐扩大,地下水渗流是沉降槽宽度增加的主要原因;3)地表沉降主要发生在隧道外侧起拱线处、与水平方向成45°+φ/2的斜线之间区域(φ为隧道上覆土层平均内摩擦角)。     

Model test investigation of a spar floating wind turbine

Several floating wind turbine designs whose hull designs reflect those used in offshore petroleum industry have emerged as leading candidates for the future development of offshore wind farms. This article presents the research findings from a model basin test program that investigated the dynamic response of a 1:50 scale model OC3 spar floating wind turbine concept designed for a water depth of 200 m. In this study the rotor was allowed to rotate freely with the wind speed and this approach eliminated some of the undesirable effects of controlling wind turbine rotational speed that were observed in earlier studies. The quality of the wind field developed by an array of fans was investigated as to its uniformity and turbulence intensity. Additional calibration tests were performed to characterize various components that included establishing the baseline wind turbine tower frequencies, stiffness of the delta type mooring system and free decay response behaviour. The assembled system was then studied under a sequence of wind and irregular wave scenarios to reveal the nature of the coupled response behaviour. The wind loads were found to have an obvious influence on the surge, heave and pitch behaviour of the spar wind turbine system. It was observed from the experimental measurements that bending moment at the top of the support tower is dominated by the 1P oscillation component and somewhat influenced by the incoming wave. Further it was determined that the axial rotor thrust and tower-top shear force have similar dynamic characteristics both dominated by tower’s first mode of vibration under wind-only condition while dominated by the incident wave field when experiencing wind-wave loading. The tensions measured in the mooring lines resulting from either wave or wind-wave excitations were influenced by the surge/pitch and heave couplings and the wind loads were found to have a clear influence on the dynamic responses of the mooring system.