SSI效应对隔震结构地震响应的影响分析

通过对刚性地基和土性地基上隔震结构体系振动台模型试验的数据进行对比分析,研究了土-结构动力相互作用(SSI)对隔震结构地震响应的影响规律.研究结果表明:SSI效应对隔震结构基底地震动影响较大,隔震结构基底地震动的峰值小于自由场地震动的峰值,其频谱组成与自由场地震动不完全相同.SSI效应对隔震结构楼层加速度反应有明显影响,SSI效应使隔震结构楼层加速度放大倍数较刚性地基时增大.楼层加速度组成分量中隔震层转动引起的摆动分量是导致土性地基上隔震结构楼层加速度反应增大的主要因素之一.     

风力机翼型阵风响应计算与分析

基于网格速度方法,对阵风条件下风力机翼型运动的气动特性进行数值计算。中心格式有限体积法、双时间推进法求解预处理后的非定常N-S方程。计算结果表明:在弦向阵风作用下,翼型的运动能有效降低响应波动峰值,即弦向阵风对运动影响较小;而在法向阵风作用下,气动响应波动很大。计算翼型在不同参数阵风作用下的响应过程,阵风的频率变化对响应影响不大。弦向阵风的幅值增大,叶片运动对阵风响应峰值减缓效果增加;法向阵风的幅值增大1倍,响应峰值也增加1倍。     

多机型影响下跑道结构层动态响应分析

基于丹佛机场跑道5年实测动态响应数据,分析多机型滑行时道面板边板角的应变和位移特征,对跑道各结构层多年压缩变形规律进行分析。结果表明,对于不同起落架构型的飞机,道面应变峰值与主起落架轮轴数量对应。混凝土道面板动态应变峰值随运营年限增加变化较小,主要与实测机型有关。对于B737机型,板底受拉应变小于板顶受压应变;而B747、B777机型,板底受拉应变大于板顶受压应变,说明大飞机对混凝土道面损伤更为严重。基层动态位移响应在跑道各结构层中是最为敏感的,压缩变形波动比较剧烈,压缩率最大;而垫层、土基压缩变形量和压缩率随运营年限逐渐趋于稳定。因此建议机场跑道在设计和施工时,对板角和板边部位基层进行重点处理。     

考虑时间效应的发动机粘接界面力学模型研究

传统的内聚力模型只能描述静态的分离力与分离位移之间的关系。为了描述随时间变化的分离力与分离位移关系,本文采用Maxwell模型,在PPR内聚力模型基础上,提出了一种新型的时间相关内聚力模型。数值仿真结果表明,粘接强度、临界位移以及损伤起始位移随加载速率和粘性系数的增加而增大。开展了三种不同拉伸速率下的双悬臂夹层梁试验件拉伸试验,通过反演分析手段,得到了描述粘接界面时间相关内聚力模型参数。试验及仿真结果对比分析表明,本文提出的时间相关内聚力模型可以有效地模拟时间变化对分离力的影响。     

双圆柱斜向排列时旋涡脱落频率的实验研究

本研究用热线风速仪测量了斜向排列双圆柱的尾迹,并分析了尾迹中某些特征点上的速度频谱,从旋涡脱落频率的规律来研究双圆柱绕流相互之间的干扰。当两圆柱间距较远时,速度振荡的频率与单圆柱卡门涡街的频率相接近,随着两圆柱间距的接近,前、后圆柱各有其不同的旋涡脱落频率,且都不同于单圆柱旋涡脱落的频率。特别是当两圆柱处于某一相对位置时,出现双峰值的功率谱,其中一个峰值的频率大大地高于另一个峰值对应的频率,而且这两个峰值谁主谁副是不确定的,呈现出不稳定流动的特性。     

动力响应问题的状态空间法

本文对已知外载荷具有粘性阻尼的线性系统,提出了分析动力响应的状态空间法,用这个方法可以由结构的自由振动建立离散结构的状态方程,并求出在给定载荷下的动力响应。为了校验,由状态方程的系数矩阵求出了简支梁的动力特性参数,并与之作了比较。再用状态空间法求得的位移、速度响应与用模态叠加法求得的相应的响应作了比较。两者间的差别很小。最后,讨论了状态空间法的一些特点。     

纤维失效对陶瓷基复合材料准静态加卸载迟滞回线的影响(英文)

采用双参数威布尔模型描述纤维强度分布,结合总体载荷承担准则确定基体裂纹平面处断裂纤维和完好纤维承担载荷。基于卸载/重新加载时纤维相对基体滑移损伤机理,确定了纤维轴向应力分布。采用断裂力学方法确定了界面脱粘长度、卸载界面反向滑移长度和重新加载新界面滑移长度,对比了不同峰值应力下考虑和未考虑纤维失效影响的迟滞回线,分析了纤维特征强度和纤维威布尔模量对纤维失效、迟滞回线形状和面积的影响,预测的迟滞回线与试验数据相吻合。     

台风环境下冷却塔风致振动的案例研究（英文）

冷却塔是风敏感结构,其高度的增加使得抗风问题更加突出,尤其是在台风地区。本文采用主动风洞技术模拟了场地为B类粗糙度的良态风和台风风场,进行了某超大型冷却塔的刚性测压和气动弹性测振试验,系统地研究了良态风和台风场下塔筒壳体抗风性能。对塔筒喉部位置迎风点、峰值吸力点、分离点和背风点处所对应壳体的风压系数、峰值因子、功率谱密度和动力放大系数进行综合研究。研究发现:台风场下塔筒环向风压和风致响应存在更加明显的非高斯特征;同时共振响应占比更高,结构的动力放大因子最大值达到良态风作用下的1.18倍。本文的研究结果可作为台风地区超大型冷却塔抗风设计的参考。     

长输埋地管道振动台试验传感器布置方案研究

在进行长输埋地管道振动台试验的过程中,针对数据信息的采集量测以及传感器的布置位置进行了研究。采用三维数值模拟的方法对管-土相互作用体系进行了地震反应分析,内容包括埋地管道结构纵、横向在非一致地震动作用下的地震响应及受力变形特征。根据计算结果确定了主观测断面及辅助观测断面的位置及观测断面上传感器布置的位置,在满足基本信息采集要求的前提下,对可供采用的信息采集通道进行了优化分配,由此确定本次试验的观测断面以及传感器的具体测量部位与数目。成果对试验获得成功起到了保障作用,可为同类试验提供参考。     

特种包装产品公路运输环境振动室内模拟试验研究

研究特种包装产品在公路运输环境下的振动问题,室内模拟试验是有效的手段之一.随机振动响应分析方法应用于运输车系统在多点位移激励下的动力学响应研究,获得了车厢底板振动响应与公路路面不平度谱和行车速度之间的关系,建立了用路面不平度谱和行车速度描述的位移激励的试验条件等价转化方法;通过统计特征参数的比较分析,讨论了谐波叠加生成方法可以等价重现实际运输环境振动随机过程的技术合理性,并介绍了一种利用凸轮机械系统的运输环境室内模拟工程实现方法;针对某型号特种包装产品开展了运输环境室内模拟试验设计与实施,结果表明室内模拟试验能够较真实地重现公路运输环境振动和实现特种包装产品的运输环境振动考核.     

LIPS-300离子推力器栅极热变形特点实验分析

为探究LIPS-300离子推力器在工作过程中栅极热变形的规律与特点,设计了大气环境下离子推力器双栅极热变形实验,以一环形加热器模拟实际工作时的等离子体热源。实验研究发现:球面栅极在加热过程中急剧变形,同时屏栅变形量大于加速栅,导致栅极间距减小;在冷却过程中,双栅迅速回复变形,栅极间距同步回复。其次,研究发现栅极中心位移在加热过程中的峰值回落现象,与在冷却过程中的负位移现象,同时发现冷却速率对负位移的大小有着不容忽视的影响。为研究上述现象的起因,对栅极组件的径向位移进行了采集,发现栅极安装环的变形是其根本原因。在结构与温度的综合影响下,栅极安装环的变形相较球面栅极更为缓慢,而其受热膨胀会拉伸球面栅极,导致球面栅极中心拱高减小,中心位移峰值回落。     

基础运动与强迫力混合激励响应分析的模态综合法的附注

引言基础运动(位移、速度、加速度)激励在实际工程中是经常出现的。如导弹存放在地下井或坑道内的铁轨拖车上遭受附近核爆炸引起的强烈大地运动,建筑物承受的地震运动等,至于承受基础运动与强迫力混合激励的典型例子便是地面防核建筑物等。现在的问题是如何应用模态综合法(关于模态综合法在文献[1]中提供了较为广泛的参考资料)来分析复杂结构在这种混合激励下的动力响应。本附注将叙述这一问题的一种简单处理方法。其做法是将文献[2]的方法引伸到模态综合法内。     

二维沟槽粗糙槽道内的湍流特性研究

采用激光多普勒测速技术对光滑和粗糙槽道湍流特性进行了实验研究.粗糙元为二维横向V型沟槽,沟槽深度为0.8mm,沟槽间距为6.4mm,对应的槽道半高度与沟槽深度比为12.5.基于中线时均速度和槽道半高度的流动雷诺数范围为2740~17400.实验测量了包括时均速度、湍流强度、雷诺切应力和速度脉动偏斜因子和平坦因子在内的湍流统计量,结果表明沟槽型粗糙度对湍流的影响不仅局限于边界层内区,而是延伸到整个边界层范围.粗糙壁面上的粗糙度函数随雷诺数的增大而增大,时均亏损速度也较光滑壁面高.沟槽抑制了内区的流向湍流强度,同时增大了外区的湍流强度.粗糙壁面上的雷诺切应力高于光滑壁面,且与湍流强度一样表现出对雷诺数的依赖性.尽管沟槽型粗糙度对流向平坦因子影响不大,但对流向偏斜因子有显著影响.     

关节软骨红外光谱成像及分析方法

作为一种新颖高效的光谱技术,傅里叶变换红外光谱成像（Fourier transform infrared spectroscopic imaging,FTIRI）可以在高分辨率下获得样品的组成和结构的信息,已开始深入应用到生物医学光子学研究领域。本文采用FTIRI技术进行关节软骨的主成分（胶原蛋白和蛋白多糖PG）的红外光谱成像及分析方法的研究。首先对多组软骨切片进行FTIR成像及红外光谱分析,进而采用特征峰强度积分法和二次求导方法分别对这些特征带(Amide I, II, III and Sugar) 进行表征,给出两种主成分或特征基团含量随软骨深度的变化关系。其次采用主成分回归方法定量计算二主成分的浓度,将这些浓度和对应位置的光谱特征峰积分面积及二次求导后的峰面积进行相关性研究。结果显示Amide I和Amide II特征峰的积分强度和胶原蛋白浓度的相关性最高。二次求导后Sugar带强度与蛋白多糖浓度的相关性最高。这些结果说明Amide I和Amide II带的积分强度适合用于定性表达胶原蛋白的含量及其随深度的变化,而Sugar带的二次求导强度更适于定性表达蛋白多糖的含量及其随深度的变化。Amide III带积分和二次求导既不适合表征胶原蛋白也不适合表征PG的含量。这项研究为关节软骨和骨关节炎早期研究提供了更加快捷实用的方法,从而有利于早期骨关节炎的判断和修复监测。     

航空发动机PID控制参数优化的改进遗传算法

提出一种基于参考模型特征指标的P ID控制参数寻优算法。采用遗传算法(GA)优化某型涡扇发动机P ID控制参数,以理想二阶系统作为参考模型,将其与实际闭环系统输出差值平方的时间积分作为系统的适应度函数。设计过程中只需选择二阶系统的自然频率和阻尼比就能准确地实现期望的动态和稳态性能。与传统的基于系统性能指标加权的适应度函数相比,新的适应度函数计算方法避免了加权系数与系统响应形式没有明确对应关系的缺陷。新方法所选参数物理意义明确,算法简单,易于实现。     

摆锤式冲击响应谱试验台的仿真研究

摆锤式冲击响应谱试验台是模拟爆炸冲击环境的一种较好手段,它能够模拟拐点频率在300Hz～2000Hz,峰值过载高达几千个g值的冲击谱型。根据该装置的结构和基本原理,本文应用有限元分析软件ANSYS,LS-DYNA等对其冲击响应谱产生过程进行了模拟,计算结果与试验数据吻合较好。此方法能够合理有效地模拟该装置的性能曲线,对摆锤式冲击试验台的设计具有指导意义。     

光纤光栅传感器对非均匀应变场的响应特性

提出利用测量位置处光栅传感器的光谱特征反推该处对应的应变分布状态的方法。采用改进的传递矩阵方法,模拟了不同应变分布函数对应的光谱响应,分析了其基本特征参数同应变分布之间的变化规律。通过有限元仿真计算试验件在弯曲载荷下光栅粘贴处的应变分布,重构了传感器的光谱,并将其和应变分布函数的理论计算光谱图进行比较,验证了应变分布形式与反射光谱特征的关联性。构建带有不同半径圆孔的铝合金板孔口弯曲加载试验系统,测试试验件弯曲挠度和孔径大小与反射谱特性的关系。理论及试验结果表明,实测与仿真计算的谱图变化具有相同规律,光谱特征参数可作为预测铝合金孔径的有效指标,并为其他类型结构的应变场变化规律的监测提供参考依据。     

螺栓连接梁的非线性动力学响应分析

连接界面存在复杂的非线性行为和机理。连接部位是导致结构复杂非线性动力响应的关键所在。传统结构动力学分析中,通常忽略连接或采用线性化的方法来建模,造成无法分析和研究含连接结构的非线性动力行为的困难。文中在分析改进Iwan模型用于连接界面动态力学行为描述的基础上,将改进Iwan模型用于构造非线性连接元,该单元能够反映连接界面在不同载荷幅值下的复杂的粘着-滑动行为特征,能反映出幅变非线性阻尼的特征。进一步,应用该连接单元分析了螺栓连接梁的非线性动力学响应。结果表明,该连接单元能够反映出连接结构动力学响应的非线性特征,可方便地与现有有限元动力计算程序接合,用于含连接结构非线性动力学响应的分析。     

解非线性有限元问题的组合弧长法

用有限元法解非线性力学问题时,有效的解法显得很重要。本文介绍伴有线性搜索和各种牛顿型步骤的组合弧长法,此法理想地适用于描述具有极值点的载荷-位移曲线,同时也能改善解的性质。它已插入一个计算机程序系统之中。涉及几何与材料非线性壳体结构分析例题,结果表明,组合弧长法值得推荐。     

飞机结构等效腐蚀损伤概率模型研究

为描述腐蚀对结构材料疲劳性能的影响,本文首先定义了等效腐蚀损伤的概念;其次通过结构件预腐蚀前后的疲劳寿命试验,得到了等效腐蚀损伤数据,并选取正态分布、从Gumbel第一型极值分布、Logistic分布、双参数威布尔分布及三参数威布尔分布等五种分布形式,对其进行了统计特征的研究。结果表明,等效腐蚀损伤较好地服从三参数威布尔分布。