带帽单桩力学性状研究

基于弹性理论和假定荷载传递函数形式。对带帽单桩桩土相互作用进行线性分析。根据文献的思路和方法。推导出沉降、竖向应力、侧摩阻力等与荷载水平、深度之间的控制微分方程。采用微分方程的近似解法,得到了相应的解析表达式。直接利用试桩成果的桩顶荷载沉降笑系作为已知条件进行求解,所得结果能够反映带帽单桩桩土相互作用力学性状的一般规律。     

湿作业成孔钻孔灌注桩时间效应试验

通过灌河大桥22号试桩的静载试验,研究了湿作业成孔钻孔灌注桩的时间效应。该工程运用了桩端后压浆技术,为研究压浆前后桩的承载性能的变化,试验采用了自平衡方法,在桩身设置了双荷载箱,并分别在压浆前后进行了试验。该桩的上段桩不受桩端后压浆的影响,对比该桩的上段桩在不同时间的试验结果,其极限承载力和刚度随时间增长,证实了湿作业成孔的钻孔灌注桩存在时间效应。湿作业成孔钻孔灌注桩的时间效应的机理复杂,分析表明,其受桩周应力场变化、桩周土体性质、泥皮变化和桩底沉渣性质等多种因素的影响。     

修正灰色理论预测抗拔极限承载力

本文利用灰色模型中理想的新陈代谢模型,基于MATLAB灰色模型的实现,对三根桩的实验数据分析得出了不同组数的试验数据残差值,对几组残差值进行比较,确定用于预测抗拔桩承载力的最佳试验组数。同时提出了一种预测极限承载力的方法,即利用双曲线数学模型对各桩的最佳预测数据进行分段线性拟合,联系拟合直线与极限承载力的关系,研究得到抗拔极限承载力建议值。     

超长大直径钻孔灌注桩桩端承载力研究

阐述了超长大直径钻孔灌注桩桩端承载力的影响因素,包括施工工艺、深度效应和尺寸效应等。分析和对比了目前国内常用的各规范所采用的计算方法。文中算例的计算结果表明,对于同等条件的桩,各规范的计算结果相差较大。采用自平衡试桩法获得了几个重大工程的超长大直径钻孔灌注桩的桩端承载力的实测值。将工程实例的测试结果与各规范的计算结果进行对比,证实了目前规范的计算方法不尽合理。目前各规范中桩端承载力的计算方法是在针对小直径的中短桩的研究基础上建立的。如今,大型桥梁工程中普遍采用超长大直径钻孔灌注桩的情况下,对其桩端承载力的计算应当进行相应的调整,使设计更为合理。     

水平-竖向荷载共同作用下水泥搅拌桩承载特性

采用FLAC程序,研究了水平-竖向荷载共同作用下水泥搅拌桩的承载特性,获得了桩顶最大水平位移、桩身水平位移及桩顶沉降与不同荷载之间的关系。桩顶最大水平位移与水平、竖向荷载均呈正线性关系。竖向荷载对水平承载力有较大影响,破坏时的水平极限荷载随着竖向荷载的增加而减小。在桩体某一深度范围内出现了与水平荷载方向相反的水平位移,据此提出了第一零点和第二零点的概念。当水平荷载较小时,桩顶沉降与竖向荷载呈线性关系;当水平荷载较大时,随着竖向荷载的增加,桩顶沉降与竖向荷载呈非线性关系。随着水平位移的增大,桩体由中心受压转为偏心受压,加剧了桩身的不均匀沉降。     

自平衡试桩法极限承载力测试数据的预测模型对比研究

结合南昌地区自平衡试桩法的一个工程实例,将自平衡试桩法测试结果转化为传统静载法的荷载—位移曲线,验证了按荷载相等的原则进行转换是偏于安全的。使用3种基本函数曲线模型与生长曲线模型分别预测极限承载力,根据拟合精度,得到指数曲线模型与生长曲线模型的适用性较好,对南昌地区的折减系数的取值方法提出了合理建议,所做研究工作对于自平衡试桩法在南昌地区的实践与推广,具有重要的促进意义和借鉴价值。     

生长曲线模型的改进及其应用

为解决桩基承载力无拐点曲线的预测模型构建问题,对生长曲线模型进行了研究。目前常用的4种生长曲线模型不经过坐标原点,这与荷载趋近于0沉降趋近于0的客观规律不相符。为此,基于坐标平移对模型进行了适当改进,让曲线经过坐标原点,并通过对不同单桩的试桩资料进行数据拟合。研究结果表明:改进后模型的拟合精度普遍提高,其中改进后的Weibull模型相关系数的平均值高达0.999 8,并且其对应的折减系数比较符合实际情况;因此,推荐用该曲线模型预测单桩极限承载力。     

树脂基复合材料L型板承载性能及其破坏过程试验研究

本文针对树脂基复合材料L型板,为模拟其在典型机械载荷作用下的承载能力及破坏过程,设计了仅约束端部平动自由度的夹具,并借助楔形夹具,分别实现了端部可面内转动和固支两种夹持状态。首次采用数字图像相关、高速摄像和声发射技术相结合的监测方案,开展了典型机械载荷作用下L型板力学性能试验,同时获得了加载过程中试样的面内应变场、表面破坏过程、及内部损伤产生的声发射信号。试验结果表明,不同端部夹持方式下L型板的极限拉伸承载力略有差异,在内侧圆角处和外侧边缘试样先后发生破坏,其面内应变由对称分布转为非对称分布,并产生能量较大的声发射信号。L型板的压缩极限承载力低于拉伸极限承载力,仅在内侧圆角处产生破坏,沿宽度方向扩展并贯穿整个试样。     

运载火箭地面风荷载及响应研究

通过捆绑式运载火箭在地面风环境下的风洞试验 ,分析了不同试验条件下主体火箭及助推器各测压截面压力分布的变化规律。结果表明 :主体火箭和助推器之间的相互干扰、发射塔架对于火箭的影响都很明显。另外 ,对其气动弹性模型在地面风荷载下的动态响应亦进行工程计算 ,并与试验结果有良好的一致性     

牵顶伞对主伞充气过程的影响

为研究牵顶伞对主伞充气过程的影响,建立了有无牵顶伞的主伞充气阶段的流固耦合数学模型,对有无牵顶伞时,主伞的整个充气过程进行了数值模拟,并将计算所得的开伞动载与空投试验结果进行对比,以验证数值仿真的可靠性。研究结果表明:(1)有牵顶伞时开伞过程中的平均速度比无牵顶伞时大;(2)有牵顶伞时,收口阻力特征比无牵顶伞时要小约30%。(3)有牵顶伞时,第一峰值的过载呈减少趋势,第二峰值约大了36%;(4)对具有不同阻力特征的牵顶伞的计算结果表明:牵顶伞阻力特征增大,初始充气时间和初始充气距离均减小,但初始充气结束时的速度基本不变,而开伞峰值、收口阻力特征、充满时间和充满距离均变化不大。(5)有牵顶伞时,在初始充气阶段,伞衣不易张开,因而伞衣外形显得更为细长。而在主充气阶段,在解除收口绳之前,由于顶部有牵顶伞的阻力,伞衣张开相对较慢,因而伞衣细长些。当解除收口后,牵顶伞的阻力已经很小,此时,有无牵顶伞的主伞伞衣外形变化几乎相同。     

低雷达散射截面机身的气动特性研究

本文通过对三个具有低雷达散射截面(RCS)隐身特性的“板块”多边形截面机身模型及通常的圆截面机身模型进行的低速气动特性的研究,包括迎角直到50°的低速风洞测力试验、水洞流谱试验及初步的工程估算结果与实验结果的比较,发现多边形截面机身不但具有良好的隐身特性,而且其气动特性也并不比圆截面机身差,其升力特性及最大升阻比大大优于圆截面机身;同时,在大迎角零侧滑条件下,能产生稳定的侧力,其值大于圆截面机身的侧力,发生迎角小于圆截面机身的发生迎角。多边形截面机身的气动力计算方法目前尚不成熟。本文建议在小展弦比机翼的计算方法基础上,按相应截面的外形特征给出修正方法,其计算结果接近实验结果。     

基于ABAQUS的附加角钢预应力装配框架中节点抗震性能研究

基于附加角钢预应力装配框架中节点抗震性能试验研究,运用ABAQUS软件对其进行数值模拟,并深入分析了不同因素对节点骨架曲线及极限荷载的影响。结果表明:有限元分析结果与试验结果吻合性较好,验证了本文所采用的有限元分析手段是可靠的;增加轴压比、有效预应力、混凝土强度等级在一定范围内可增强节点的承载能力,而梁普通纵向钢筋配筋率的增大对节点承载力影响不大。该研究可为附加角钢预应力装配式框架结构抗震设计提供参考。     

座舱盖跨声速阻力特性的试验研究、理论计算及工程应用

本文通过座舱盖跨声速阻力的试验研究及理论计算程序的设计,建立了高速座舱盖参数选择、工程估算及理论计算预测性能的方法,完成了试验前的理论设计工作。经4个系列13个座舱盖模型的试验,分别研究了座舱盖最大高度、最大宽度、细长比及风挡后倾角对阻力特性的影响,为高速飞机座舱盖气动设计的参数选择提供了一般准则;并为座舱盖跨声速阻力的工程估算提供了应用曲线。本文用有限差分法建立了可适用于不同外形的机身-座舱盖的压力分布及气动力计算的程序。     

复杂外形跨大气层飞行器模型气动热试验研究

针对复杂外形跨大气层飞行器,在2m激波风洞中开展了气动热试验研究,试验条件为:M∞≈10,迎角α=0°,10°,20°,30°,40°.通过试验给出了飞行器模型表面沿迎风中心线、背风中心线、机身四个截面、机翼上下表面、翼前缘、尾翼表面的热流分布试验结果.同时,发展了有限体积法的三维可压缩N-S方程解算器,建立了气动热数值计算方法,并根据风洞试验条件进行了气动热数值计算,与试验结果进行了分析比较.综合试验和数值计算结果,对跨大气层飞行器的气动热特性进行了分析研究,给出了表面热流的分布特征和随迎角的变化规律.     

椭圆截面喷管排气辐射热流数值分析

本文对直升机红外抑制器椭圆截面喷管排气的辐射热流进行数值分析,并预估排气温度分布速度和燃气成分分布对辐射热流的影响。为了正确计算辐射热流,本文采用六热流辐射模型来考虑尾焰对周围环境传热的影响。紊流模型采用修正的双方程k—ε模型。由于喷管出口截面为椭圆形,因此排气为三元自由射流,控制方程为抛物型偏微分方程,可采用前进积分求解。计算结果与试验结果基本一致,说明本计算方法是可行的。     

冷却塔群塔刚体测压试验研究

在考虑冷却塔群塔和周围复杂建筑物场地条件下,通过冷却塔表面刚体测压试验,研究了双曲线型圆截面冷却塔表面雷诺数效应模拟、冷却塔表面气动压力分布特征;基于等效阻力系数表达式,研究了几种典型多塔组合工程场地条件下,群塔相对于单塔的等效风荷载比例系数,并进一步分析了冷却塔在最不利吹风工况中,位移、主拉、压应力分布关系.     

钢骨-方钢管再生混凝土组合长柱轴压性能模拟分析

为研究钢骨-方钢管再生混凝土组合长柱的轴压性能,本文使用ABAQUS软件建立了18个组合长柱有限元模型,分析了典型试件的荷载柱中挠度关系曲线、应力分布和破坏形态。考虑长细比、取代率、钢管厚度、再生混凝土强度、配骨率对组合长柱轴压力学性能的影响,同时利用回归分析得到组合长柱的实用承载力计算公式。结果表明:再生混凝土取代率、长细比对组合长柱的承载力影响较小,钢管厚度、再生混凝土强度等级和配骨率对试件的承载力有显著的影响,建立的实用承载力公式计算值和有限元值及试验值吻合良好。     

中弧线角度分布对跨音叶栅特性影响研究

中弧线角度分布形式对压气机叶片表面等熵马赫数分布具有重要的影响。为了对比不同压气机叶型的流动特征，采用数值模拟和平面叶栅试验相结合，对两种中弧线角度分布形式的跨音叶型在不同来流工况下的气动特性展开了详细研究。结果表明：在设计点，前加载配合均匀加载的中弧线角度分布叶型能够消除叶片吸力面的局部超音区，与前加载的中弧线角度分布叶型相比，叶片表面等熵马赫数分布更加饱满。其次，前加载配合均匀加载叶型能够推迟叶片吸力面的涡层失稳，减弱了吸力面分离涡与端壁分离涡的耦合作用，进而改善了端区的流动状况，截面平均总压损失系数降低了8.2%。最后，对非设计工况下两种中弧线角度分布的气动特性进行了分析，随着来流马赫数的降低，两种中弧线角度分布叶型的损失差异逐渐减小，均具有较优的气动性能。来流速度对叶片表面等熵马赫数、损失分布和分离面形状特征影响较小，仅影响叶片表面等熵马赫数和损失数值大小。     

三维旋转水平轴风力机流场的PIV试验和数值模拟

通过粒子图像测速仪(Particle image velocimetry,PIV)测量和定常计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)数值模拟相结合的方法,对某三维旋转水平轴风力机模型的流场展开研究。在风洞开口实验段,来流风速为8m/s,针对不同尖速比(λ=4,8)利用PIV技术对风力机叶片的瞬时速度场进行测试。通过定常CFD数值模拟,获得了风力机叶片在相应工况下的流场细节。在8m/s来流风速下,当尖速比大于7.4时,试验测得的风轮扭矩和风能利用率与数值模拟结果趋于一致。尖速比小于7.4时,试验测得的扭矩值低于计算值,其风能利用效率也较低。通过速度矢量分布可以看出,在λ=4时,PIV测得靠近叶根的两个截面S1,S2在叶背有明显的流动分离,CFD结果中仅在S1截面叶背存在流动分离,S2截面叶背存在低速区。在λ=9.8时,PIV和CFD结果均显示叶片绕流流场没有流动分离。尝试采用Gamma Theta转捩模型进行了数值模拟,在考虑了层流影响后,计算所得风轮扭矩更加接近试验值。     

冲压发动机燃烧室进气畸变模拟装置设计及试验

设计畸变模拟装置是冲压发动机中解决进气道和燃烧室匹配问题的一个经济有效的手段.提出采用非均匀开孔率孔板作为进气畸变模拟装置.研究结果表明,因孔板局部位置堵塞比存在差异,气流经过后,下游截面的流量、压力和马赫数会产生梯度变化,进而形成畸变流场,通过数值计算、对比结果及改进开孔率的循环优化过程后,最终得到的流场在分布规律及数值上均与目标流场吻合较好.经试验验证,试验结果与目标流场分布规律一致,马赫数畸变指数偏差小于5%,证明了方法的可行性.