A coupled numerical approach to simulate the effect of earthquake frequency content on seismic behavior of submarine tunnel

Roughly 90% of all natural vibrations have epicenters in offshore zones and may cause destruction of submarine and floating structures. Such excitations can influence the safe performance of facilities set up on the seabed, like tunnels, jacket legs and subsea oil pipelines. Some researches on this theme have been carried out to demonstrate the importance of seaquake analyses and their effects have been underlined. The present study intends to numerically simulate a two-dimensional fluid-structure interaction (FSI) problem in order to examine the dynamic response of submarine tunnel under real horizontal earthquakes. Pressure is considered as independent nodal variables to represent the fluid flow effects and the induced time-dependent acceleration in porous medium equation is incorporated in the analysis and the tunnel shell is considered as flexible. This work highlights the importance of the input ground motion frequency content that governs the development of the induced seismic stress/strain around the lining of the tunnel. The results demonstrate that for deep sea the increment rate of the circumferential stress caused by surface gravity waves is below 7% when compared to the no-wave interface condition. Moreover, it is confirmed that long-period record may amplify the overall response of the system (up to 60%) specially the lateral and vertical displacements, as well as the principal stress to a lesser extent. The developed numerical model can attend to further analysis of tunnels embedded in a half-space in conjunction with fluid undergoing the severe long-period earthquakes.     

水下航行器热动力推进系统的非线性变结构控制仿真研究

在对水下航行器热动力推进系统非线性模型进行合理简化的基础上，首次采用趋近律法设计了水下航行器变速变深运动的动力推进系统变结构控制器，并进行了数字仿真，仿真结果表明，所设计的控制器控制精度高，抑制抖振效果显著，且该方法物理概念清晰，算法简单，易于实现，对水下航行器热动力推进系统控制的工况应用有实用价值。     

横甩研究概况与发展方向

介绍了非线性动力学理论在船舶横甩研究中的应用，总结了近年来横甩研究的主要方法和结论，最后指出了横甩问题尚需深入研究的几个方面。     

磁集成地铁变压器漏抗三维有限元计算

地铁逆变牵引系统中平衡电抗器的存在对减少大功率逆变器体积、降低造价不利。为此,运用磁集成技术将平衡电抗器与变压器有机结合,构造出新型12脉波二重逆变牵引供电系统,实现利用集成磁件的等效电感取代平衡电感的设计思想。采用基于边单元的稳态非线性有限元法,建立地铁变压器的三维有限元模型,对各绕组间的等效电感进行分析计算。仿真结果与样机现场试验数据非常接近,验证了所提出的有限元计算方法的正确性和可行性。     

空间复合材料加筋板流固耦合振动分析

本文用结构有限元与流体边界元方法研究了空间复合材料加筋板结构的流固耦合自由振动，推导了用于结构分析的分项插值型复合材料八节点板单元和三节点梁单元，以及用于流场分析的线性边界单元。用修正的RIRZ向量法与波前法相结合的方法求解特征值问题，避免了因附连水质量引起的结构质量矩阵为满阵的内存困难和非对称矩阵方程约化困难。算例表明，附连水质量对复合材料结构的动力特性影响要比各向同性材料严重得多。     

T型管节点焊趾表面裂纹扩展行为的三维断裂力学分析

本文对海上平台T型管节点焊趾三维空间翘曲表面裂纹问题用6869自由度、半带宽1187的特大规模作了三维有限元分析，计算了沿裂纹前缘的KⅠ、KⅡ和KⅢ分布。在此基础上，对焊趾表面裂纹的疲劳扩展行为作了分析，绘制了裂纹扩展特性曲线，并根据特性曲线对扩展寿命进行了估算。预测结果与海上平台管节点委员会的试验结果相符。     

曲线弯梁桥振动理论分析

利用广义坐标法和能量原理推导曲线梁桥的振动控制微分方程,解释曲线梁桥振动理论与直线梁振动理论的异同点,在推导质量矩阵的显式表达式过程中考虑截面扭转中心与截面形心的不一致。随后给出了曲线梁动力分析的有限元方法,并完成了相应电算程序的编制。最后通过实例分析并验证本文所提计算理论和计算方法的正确性。     

中厚度扁球壳大挠度分析的新模型

本文探讨横向剪切在壳体响应中的作用。基于Ｒｅｉｓｓｎｅｒ－Ｍｉｎｄｌｉｎ横向剪切应变非零的假设，导出扁球壳完整的非线性几何方程，引入平均转角的概念。建立了扁球壳进行大挠度分析的一种新模型，该模型适用于扁薄球壳到中厚度扁球壳，其控制方程仅含４个未知量。工程算例及实验研究表明该模型具有很好的精度高。     

基于径向基函数响应面方法的大跨度斜拉桥有限元模型修正

采用ANSYS有限元软件建立某大跨度斜拉桥试验室物理模型的三维有限元模型.基于灵敏度分析,选取模型待修正参数和用于模型修正的特征量.采用实验设计方法生成数样本,通过有限元分析提取对应的特征量信息,进而建立待修正参数与特征量关系的径向基函数响应面模型.通过对响应面模型的拟合误差分析,确定径向基函数的最优形状参数.以斜拉桥自振频率和静态索力构建目标函数.基于建立的响应面模型,采用遗传优化算法进行有限元模型修正.结果表明,采用径向基函数响应面模型拟合斜拉桥设计参数与特征量之间的隐式关系有较高的精度;基于仿真数据的模型修正有较高的精度,基于试验数据的模型修正能得到合理的结果,该方法可有效地修正复杂桥梁结构有限元模型.