水下近场爆炸双层防护结构抗爆能力的数值模拟分析

同步考虑水下近场爆炸冲击波载荷与气泡射流载荷的作用,综合分析双层防护结构型式及尺度对其抗爆能力的影响,可为双层防护结构的抗爆设计提供直接技术支持。采用基于欧拉法的气泡动力学程序模拟气泡的近壁脉动过程,基于能量等效原则,将射流水柱对结构的冲击简化为等效的射流载荷,通过编制MSC.Dytran软件子程序,在冲击波数值模拟阶段后自动添加等效射流载荷,实现更接近实际情况的双层防护结构遭受水下近场爆炸过程的数值模拟。以内壳单位板厚变形能表征双层防护结构的抗爆能力强弱,通过改变结构型式与尺寸参数,对不同支撑结构板厚、内壳板厚和内外壳间距下结构的抗爆能力进行批量计算,以结构总重和抗爆能力为双重目标,借鉴多目标优化思想,得到双层结构抗爆能力的最优解集。计算结果表明: 当内外壳厚度及其间距一定时,存在最佳支撑结构板厚;在同等结构重量情况下,Y型双层结构能提供更强的抗爆能力。

     

深水静压下混杂夹芯复合结构形变及强度特性

针对混杂夹芯复合结构的典型结构和承载受力特征,以某水下平台附体结构为背景展开研究.首先,设计试验模型并进行耐压承载特性试验.然后,用Abaqus建立有限元分析模型,将仿真计算与试验结果进行对比,验证仿真分析的有效性,并在此基础上进一步探讨深水静压载荷作用下该结构各主要组成构件的变形及应力分布特征规律.最后,以钢质框架与表层蒙皮相交应力集中区域的细节设计问题为对象,综合评价了2种T型连接设计方案的合理性与可行性.结果显示,芯材弹性模量在4~8 GPa时可以避免蒙皮和芯材出现严重的应力集中,可为该类结构的后续工程设计提供参考.     

飞机防冰腔结构参数的重要性测度

分析了常见的3种飞机防冰腔结构, 应用Gambit软件建立了双蒙皮防冰腔结构网格模型。采用Spalart-Allmaras湍流模型模拟热气在防冰腔内的流动状况, 采用Fluent软件进行传热效率分析, 建立了防冰腔结构参数对传热效率的重要性测度模型。通过随机响应面法建立防冰腔结构参数与传热效率的函数关系, 采用低分散性抽样法求解防冰腔结构参数的重要性测度, 建立了防冰腔结构参数的重要性测度分析流程。分析结果表明: 当笛形管中心到外蒙皮的距离从35.15mm增加到38.85mm时, 传热系数由0.505减小到0.463;当双蒙皮通道高度从2.85mm增加到3.15mm时, 传热系数由0.495减小到0.476;当射流孔孔径从1.90mm增加到2.10mm时, 传热系数从0.505减小到0.494;当射流孔角度从14.25°增加到15.75°时, 传热系数从0.476增加到0.494。防冰腔结构参数的重要性排序依次为射流孔角度、笛形管中心到外蒙皮距离、射流孔孔径、双蒙皮通道高度, 在防冰腔结构加工与装配过程中, 需要重点考虑射流孔角度与笛形管中心到外蒙皮距离这2个参数。     

基于承载能力的水下承压结构钢质模型制造质量检验要求分析

深水承压结构在研制过程中需要进行大量的缩比模型试验,而缩比模型的制造质量直接关系到试验能否达到预定试验目的,关系到试验结果的正确性。对影响深水承压结构缩比模型试验结果的各种制造质量因素进行分析,提出水下承压结构钢质模型制造质量检验要求;对于有初挠度超差的试验模型,通过理论分析,提出采用有限元方法进行评估计算。通过对4个实例的评估计算分析,证明采用有限元方法进行评估计算的结果可以作为有初挠度超差模型的制造质量验收依据。

     

船用新型蜂窝隔振器减振性能分析

利用蜂窝结构面内受力特性,设计具有宏观正泊松比和宏观负泊松比效应的新型船用蜂窝隔振器,该新型隔振器也可作为基座使用。建立蜂窝隔振系统的有限元模型,通过模态分析和频响分析,探讨其减振效果。计算结果表明,新型隔振器的减振效果良好,在50 Hz以下频率范围内振级落差均能达到17 dB,具有较好的工程应用潜力。同时,探讨了隔振器面板分别采用钢与纤维复合材料时减振性能的差异,结果表明,采用复合材料面板的共振抑制效果更好。     

三类勘察场地地裂缝活动对地铁隧道的影响

以地铁隧道穿越西安三类勘察场地的地裂缝为研究原型, 分析了地裂缝的发育特征; 运用数值模拟方法, 研究了三类场地地裂缝不同活动量值引起的地层应力场、破坏区域和位移场的变化特征, 计算了地裂缝的影响区域范围, 解析了地裂缝带活动对地铁隧道结构产生的破坏特征, 并提出了相应的工程对策。研究结果表明: 地裂缝活动造成其两侧地层的竖向应力呈近似反对称的分布形态, 地层应力的变化增量随上盘沉降的增加而增大; 通过综合分析位于地铁隧道拱顶和拱底埋深处地层的竖向应力变化特征, 得到三类场地地裂缝上盘和下盘的主要影响范围分别为0~20m和0~15m, 经对比验证, 与物理模型试验结果一致; 下盘靠近地裂缝的区域发生剪切破坏, 且破裂逐渐向上扩展, 最终形成一条与地裂缝呈18°夹角的剪切破坏包线, 其中间包含的范围为剪切破坏的集中区域; 地裂缝活动导致两侧土体发生位移突变, 形成2个类似“活动楔体”的变形区域, 且该区域范围逐渐扩大; 上、下盘隧道的差异沉降随着地裂缝错动量的增加而增大, 当地裂缝活动量达到20cm时, 造成整体式地铁隧道呈“S”破坏形态; 为适应三类场地地裂缝活动引起的大变形, 建议地铁隧道结构采用分段设置特殊变形缝加柔性接头处理等措施进行设防。     

高寒冻融环境下隧道结构服役性能预测模型

为分析高寒大温差冻融环境对公路隧道衬砌结构长期服役性能的影响, 采用现场测试方法得到了姜路岭隧道洞口温度变化规律, 基于室内冻融循环试验拟合了冻融环境下衬砌混凝土力学性能劣化计算公式, 应用荷载结构法建立了高寒冻融环境下衬砌结构服役性能的时空预测模型。研究结果表明: 铺设厚度为5cm、导热系数为0.03 W·(m·℃)^-1的保温层后, 姜路岭隧道1年内经历的等效室内冻融循环次数从8下降为0.32;无保温层且混凝土饱水条件下, 5、10、15、20年后拱脚处截面安全系数相对于刚服役时分别降低了0.6%、23.7%、41.1%、69.8%, 二次衬砌服役20年后安全系数已不能满足结构承载的要求; 铺设厚度为5cm、导热系数为0.03 W·(m·℃)^-1的保温层后, 二次衬砌服役100年后安全系数仍能够满足承载要求。可见冻融循环的剧烈程度对衬砌结构长期服役性能影响显著, 保温层能有效改善混凝土的冻融环境。     

终端区空域结构调整对进场交通流的影响

根据终端区空域运行规则, 采用网络理论建立了终端区空域网络模型, 基于终端区航空器微观行为建立了空中交通流跟驰模型和等待模型, 基于NetLogo仿真平台进行了仿真试验, 分析了不同入度分布的空域结构对交通流的影响。仿真结果表明: 当密度小于等于0.075架次·km^-1, 速度大于等于0.04 km·s^-1时, 交通流处于自由相; 当密度为0.075~0.200架次·km-1且速度大于等于0.04 km·s^-1时, 交通流处于畅行相; 当密度大于0.200架次·km^-1, 小于最大密度时, 交通流处于拥塞相; 随着航班波作用的减弱, 交通流进入反向畅行相, 之后进入反向自由相; 当进场交通流分布一定, 入度值依次为2、3、1时, 交通流速度小, 密度大, 拥塞消散最慢, 入度值依次为3、2、1时, 交通流速度大, 密度小, 拥塞消散最快。可知, 增大空域网络上游关键节点的入度, 使进场交通流提前完成汇聚, 有利于交通流快速运行, 增大交通流量; 减小空域网络下游关键节点的入度, 有利于交通流在达到拥塞相后快速完成消散。     

基于索网找形的吊弦长度计算方法探讨

在总结现有吊弦计算方法的基础上提出一种新的计算方法,阐述了新方法的基本理论基础和计算流程.最后对2种方法优缺点进行了总结.本文提出的新方法对传统的计算方法的不足进行了弥补,有理论指导意义.     

考虑楼板变形时框支剪力墙结构的框支层合理设计研究

将框支剪力墙结构沿竖向划分成为转换层上部剪力墙结构和转换层下部框架-剪力墙结构。对各部分结构假定质量刚度沿高度均匀分布,将楼板看成水平放置的深梁,并假定以剪切变形为主。根据平衡条件,列出微分方程组。采用相应的数学程序求解,得到结构水平侧移及各构件内力。通过对内力和侧移的双重控制,进行框支层的合理设计。