波浪作用下海洋立管试验研究及ANSYS数值模拟

海洋立管在石油工业生产中有着非常广泛的应用,同时也是薄弱易损的构件之一。立管管内有高温高压的流体流过,管外承受海洋环境荷载尤其是波浪荷载的作用,受力比较复杂。由于中国大部分的海上油田水深都比较浅,所以重点研究浅水中的海洋立管。运用相似理论将实际立管模型缩放为试验模型,在管内流体流动及管外波浪荷载作用下,测量立管动力响应,并与Ansys有限元数值模拟结果进行了比较。     

岩基上键槽式闸室结构与整体式闸室结构受力特性比较

以岩基上某闸室结构为例,开展设置键槽缝底板和整体式底板闸室结构的受力特性研究。应用Ansys中面面接触单元Targe170 和Conta173模拟键槽的非线性接触,分析检修、低水、完建和高水4种工况下键槽闸室结构的应力、底板弯矩和地基反力分布规律,并与整体式闸室结构进行对比分析。研究结果表明：检修工况和低水工况两模型的应力、弯矩以及地基反力分布规律相似,其值均较小,检修工况底板中心产生较大的负弯矩;完建工况两模型底板正弯矩取得4种工况中最大值,分别为18 016和31 163 kN?m,整体式结构底板弯矩较大,表明键槽缝的存在可有效减小闸室底板的正弯矩,该工况下地基反力最大;高水工况在底板顶部中心两侧产生最大拉应力,两模型数值相近,此时键槽闸室底板跨中弯矩值较小。     

预应力混凝土波纹钢腹板组合箱梁受力性能研究

该文概述了预应力混凝土波纹钢腹板组合箱梁在国内外的发展与应用情况,采用有限元分析方法,对跨径、材料、预应力钢束以及顶底板尺寸均相同的波纹钢腹板组合箱梁和平板钢腹板组合箱梁的受弯性能、抗剪性能、抗扭性能以及剪力滞效应进行了分析;比较了两种模型在不同荷载作用下跨中截面、四分点截面上的变形与内力分布;并对两种预应力混凝土组合箱梁的动力特性进行对比。研究成果表明:与平板钢腹板组合箱梁相比,预应力混凝土波纹钢腹板组合箱梁的腹板纵向刚度很小,横向挠曲刚度较高;波纹钢腹板组合箱梁跨中剪力滞效应较为显著,整体刚度较小。     

地铁设备用房VAV变风量系统控制特性研究

为实现碳达峰及碳中和的重大目标,地铁空调系统的能源节约问题愈发凸显。由于地铁设备管理用房的负荷随设备启停变化较为明显,传统定风量空调系统无法改变系统送风量,存在冷量浪费的问题。采用变风量空调系统可实现不同房间、不同时刻的按需送风。搭建郑州某地铁车站小系统变风量空调系统模拟平台,并与地铁设备用房负荷模型集成,实现房间风量的按需供给;通过变风量系统模拟平台对该地铁设备用房变风量系统进行控制模拟运行,研究系统的风量控制特性;对末端VAVbox中阀门开度进行控制,实现在不同负荷需求下房间的按需送风。结果表明,该系统实际运行风量与需求风量基本吻合,偏差小于1%;并进一步比较了定风量系统和变风量系统的温控效果,其中采用定风量系统房间温度降低至34℃(低于设计温度36℃),而变风量系统能够精确控制房间温度为36℃,避免了冷量浪费。     

地铁盾构隧道内径扩增对结构抗变形能力影响研究

隧道内径扩增是盾构隧道工程的发展趋势,而内径扩增后的管片抗变形能力仍值得探讨。基于南京地铁9号线工程,通过几何相似比为1∶10的模型试验,研究内径由5.5 m扩增至5.8 m对隧道结构抗变形能力影响,并提出内径扩增后的管片厚度优化建议。结果表明,正常加载阶段内,管片的收敛变形、应变和拱顶弯矩近似线性变化且增速较低,而在超载阶段内则均表现为非线性迅速增加;管片内径增大导致其整体变形、局部应变和弯矩均增大,且在超载阶段内尤为明显,使管片处于偏不利的受力状态,深埋条件下管片内径由5.5 m扩增至5.8 m导致其水平、竖向收敛值均增大了14.94%;增大管片厚度可有效控制收敛,尽管导致结构弯矩和偏心距增大,但最大结构拉应变/应力下降,在控制变形方面有较好的效果,也使管片整体处于更安全的受力状态。     

机电复合传动系统扭转振动主从控制方法

针对车用大功率机电复合传动系统(EMT)在负载波动和发动机力矩脉动等复杂激励作用下易产生冲击振动等问题,提出了机电复合传动系统扭振主从控制方法。该方法利用主从控制策略使两台驱动电机之间建立起耦合约束,通过优化虚拟杠杆系数改善EMT系统特性,实现低频扭振"削峰"。首先建立了混联式机电复合传动系统多自由度集中参数动力学模型,分析了系统固有振动特性。然后设计了HEV驱动控制和扭振主动抑制的串级控制架构。其次基于主从控制算法设计了EMT扭振主动控制算法(M-SAC),分析了杠杆系数对系统振动特性的影响,在MATLAB中进行仿真并与最优模态控制算法(IMSOC)进行了对比。结果表明,主从控制器参数与系统力学参数具有耦合关系,主从控制参数会改变系统共振频率点的位置,进而显著改变系统振动响应幅值。选择合适的控制参数可以实现EMT扭转共振幅值削峰,对提升系统的NVH性能具有重要意义。     

电驱动系统再生制动工况动力学特性研究

为研究再生制动过程中电动汽车驱动系统的动力学特性,在考虑静态传动误差、齿侧间隙和时变啮合刚度等基础上,进一步耦合轮胎扭转特性,建立了永磁同步电机-两级传动机构-轮胎的机电耦合模型,并进行试验验证。分析了轮胎扭转特性和再生制动转矩对电驱动系统动力学的影响。结果表明:轮胎扭转特性为电驱动系统引入了1阶新的模态,改变了系统1阶模态振型;再生制动转矩较小时,传动机构发生齿轮持续拍击现象;随着再生制动转矩的增加,拍击现象逐渐消失,但电磁转矩反向时传动机构动载荷逐渐增大。研究为电驱动系统动态载荷研究和寿命预测提供理论支持。     

基于环剪试验的含钙质结核古土壤剪切特性

含钙质结核古土壤在黄土滑坡的剪切带中广泛分布,影响滑坡的剪切特性.?通过固结排水环剪试验,改变轴应力大小,研究不同钙质结核含量下古土壤的剪切力学特性;基于对剪切破坏面的宏观结构分析,总结并提出剪切破坏面的"一"型和"U"型两种破坏形态及平稳、过渡、波动3种破坏模式.?研究结果表明:在低轴应力下,应力-位移曲线均为软化型...     

计及导向摆臂约束的重型货车驾驶室俯仰平面动力学模型

传统的重型货车驾驶室俯仰平面动力学模型没有考虑悬置导向机构的影响,仅能粗略计算驾驶室垂向和俯仰响应,无法计算驾驶室质心的纵向振动特性,因而其仿真精度较低,且在实际工程应用中受到了限制.为提高模型精度并拓宽其工程应用范围,创建了考虑导向摆臂约束作用的驾驶室俯仰平面动力学模型,分析了摆臂导向机构的约束特性.在此基础上,通过...     

泡沫金属三维细观有限元建模技术研究

针对泡沫金属复杂随机的内部结构特征,基于计算机断层扫描技术（CT）,开展了泡沫金属的三维细观有限元建模技术研究。对泡沫金属的断层扫描图片进行处理,得到二值图,并提取灰度建立其点云模型,再对点云模型实体化得到细观数值模型。开展了泡沫金属的准静态压缩试验,对细观有限元模型进行了验证。试验与仿真结果吻合良好,表明建立的细观有限元模型可以准确地模拟泡沫金属的力学特性。