等截面嵌岩桩抗拔承载性状试验与数值分析

依据某工程完全嵌入中风化岩层中的等截面嵌岩抗拔桩现场单桩静载试验,对试验数据进行分析。在试桩试验的基础上,基于该工程岩土物理力学参数,建立了合理的等截面嵌岩抗拔桩FLAC3D数值计算模型,得到了荷载-位移曲线、桩身轴力和桩侧摩阻力分布,分析了等截面嵌岩抗拔桩的极限承载力、荷载传递性状和桩侧摩阻力发挥特性。分析结果表明:数值计算得到的等截面嵌岩抗拔桩极限承载力比现场试桩的最大荷载大28.6%;随着桩顶上拔荷载的增加,嵌岩抗拔桩的侧摩阻力是自桩顶向桩端沿深度逐渐发挥的,荷载较小时桩端处的侧摩阻力的发挥尚不明显,极限桩顶荷载下,桩侧摩阻力近似呈L型分布。     

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。     

Kelvin半无限体内部作用竖向力时的解答与应用

选择Kelvin模型描述土体的粘弹性本构关系,利用半空间体内部受竖向集中力的Mindlin弹性解,根据粘弹性理论中的准静态弹性-弹粘性对应原理,推导了竖向力作用在Kelvin粘弹性半无限土体内部的理论解。通过对应力和位移解答进行Laplace逆变换,给出了应力与位移的时域解。作为解答的应用,建立了Kelvin粘弹性半无限体内部矩形面积上作用有三角形分布、均匀分布荷载时的粘弹性沉降计算公式。为了便于计算与工程应用,根据粘弹性理论解编制了计算程序。结果验证和实例分析表明,文中理论解是正确的,研究结果为工程应用提供了理论依据。     

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。     

低温磨料气射流加工PDMS实验研究

通过自研的低温磨料气射流加工装置进行低温磨料气射流加工聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)实验研究,分析了加工时间、加工距离、冲蚀角度和磨料粒径对冲蚀率、孔深和孔横截面形貌的影响。结果表明:随着加工时间的增加,冲蚀率先增大后减小,在第1阶段加工过程中,孔深与加工时间大致呈线性关系,增加加工时间还可使孔底部变平整;存在一个最佳加工距离使孔深最大,当加工距离大于最大加工距离时,孔深将随着加工距离的增加而急剧下降,孔的锥度随着加工距离的增大而增大;当冲蚀角度处于30°～60°之间时,冲蚀率最大,随着冲蚀角度的增加,孔的形状逐步由椭圆形变成圆形;存在一个最佳磨料粒径,使冲蚀率和孔深达到最大;当冲蚀角度小于90°时,低温磨料气射流加工PDMS材料去除机理为塑性去除和脆性去除的结合。     

四孔交叠隧道下地铁运行对周边建筑物的振动响应分析

选取武汉地铁二号线和四号线中某区间的四孔交叠隧道为研究对象,采用有限元软件ANSYS进行数值模拟,探讨隧道周边建筑物在地铁运行下的振动响应规律。结果证实:建筑物各楼层的水平振动强度随楼层的增加而增加,竖向振动强度增幅不大。前5层中,竖直方向的振动比水平方向的振动强烈;第5层之后,各楼层的水平峰值加速度随着楼层的增加而显著增大。单孔隧道中有列车运行时,建筑物各楼层振动强度随隧道埋深的增大而减小,也随着到振源的水平距离的增大而减小,但埋深比水平距离的影响更明显。四孔隧道中均有列车运行时,建筑物同一楼层,内部各点的水平振动强度,随着距隧道中心线距离的增大,未表现出增大或减小的趋势,但靠近隧道一侧的竖向振动强度和竖向峰值位移比远离隧道一侧要大。     

翼身组合体摇滚特性高速试验研究

简要介绍了翼身组合体高速风洞自由摇滚实验技术的实验装置、实验方法、数据采集等.开展了翼身组合体大迎角下的摇滚特性研究,给出了典型的结果,研究结果表明随着模型迎角的增加,翼身组合体呈现不同的滚转运动形态,包括静态稳定、准极限环摇滚等.所研究的参数范围内后掠角对摇滚有较大影响,随着模型迎角的增加摇滚振幅呈现抛物线,马赫数的增加对最大摇滚振幅起抑制作用.     

超大型冷却塔施工全过程风荷载频域特性分析

以国内在建世界最高220 m超大型冷却塔为对象,基于大涡模拟(Large eddy simulation,LES)方法获得施工全过程冷却塔周围流场和风荷载时程,并将成塔风压分布结果与规范及实测曲线进行对比验证了数值模拟的有效性。在此基础上,对比分析了施工全过程塔筒平均与脉动风压根方差分布特性,系统对比研究了施工全过程风荷载频域特性,主要包括:典型测点风压功率谱特性、升/阻力系数功率谱、典型测点间环向相干性和升/阻力系数竖向相干性,并基于最小二乘法拟合给出随高度变化的典型测点功率谱计算公式。研究表明,施工期与成塔的脉动风荷载能量均集中在低频区,其中塔筒中部脉动风荷载在低频区能量较其他位置弱,随着施工高度的增加:脉动风荷载和层阻力系数功率谱密度函数均呈先减小后增大的趋势,升力系数功率谱在塔筒中下部谱值较大而上部较小,测点脉动风荷载环向相干性以及升/阻力系数竖向相干性均逐渐减弱。主要结论可供此类大型冷却塔施工期设计风荷载取值参考。     

复方金钱草颗粒抑制草酸钙结石形成的化学模拟

本文研究了不同剂量的复方金钱草溶液对草酸钙亚稳溶液中可溶性钙离子浓度的影响,当加入剂量从0 mL增加到35.0 mL时,草酸钙亚稳溶液中钙离子浓度从0.1966 mmol/L增加至0.5564 mmol/L,且草酸钙亚稳溶液中的钙离子浓度与复方金钱草的加入量呈线性关系。而且,随着复方金钱草浓度的增加,一水草酸钙晶体生长抑制指数增大。     

菜园坝长江大桥主拱节段风洞试验及分析

中承式拱桥属于柔性空间结构,主拱上承受的脉动风荷载相互干扰.以重庆菜园坝长江大桥为研究对象,进行了湍流下的主拱单拱及双拱节段模型风洞试验.对模型表面脉动压力的功率谱、相关系数、水平和竖向相干函数进行了细致分析,讨论了双拱间距宽度比对脉动压力频域特性的影响.当间距宽度比大于5时,后拱风荷载受到前拱的干扰作用.当两拱间距宽度比小于5时,前后拱风荷载特性类似于组合截面.随间距宽度比变小,主拱涡脱落折算频率和压力功率谱逐渐增大,前后拱迎风面和背风面的相关系数及相干系数均逐步降低.     

考虑空间效应的基坑变形数值分析

在基坑工程设计中,常忽略基坑空间形状对其变形的影响,将其简化为二维平面问题进行分析,这就在经济上造成了一定的浪费。通过采用数值模拟方法研究长宽比对基坑变形的影响。计算结果表明:当基坑长宽比L/B小于2时,随着L/B的变化,基坑长边方向围护结构水平位移和基坑基底隆起变形具有明显的变化;当L/B超过临界值2后,其变化不再明显,而是趋于一稳定值,与按二维平面问题分析所得结果差距较小。对于基坑短边方向围护结构水平位移和基坑长边方向坑外土体地表沉降而言,基坑长宽比L/B的变化对其影响并不显著。     

基于全尺寸飞机的前起落架最大回弹载荷静力试验研究

以全尺寸飞机为载体,进行均匀充气轮胎和跑气轮胎两种工况条件下前起落架最大回弹载荷静力试验研究。试验结果表明,随着载荷的增加,跑气轮胎条件下拉应变、压应变以及左、右轮心的位移基本为线性增长。均匀充气轮胎条件下,结构拉应变和压应变随着载荷增加也基本成线性增长,但在加载百分数超过80％以后,拉应变增幅加大。同时该条件下左、右轮心位移值呈线性增长。与均匀充气轮胎情况相比,跑气轮胎条件下的应变和位移较小。     

屋面雪荷载分布风洞试验研究

为了预测屋面雪荷载分布,采用细石英砂粒子模拟风吹雪进行风洞试验研究,通过降雪模拟和均匀重分布试验,获得了几种典型屋面的积雪系数分布,并与中国荷载规范进行了比较。结果表明:当试验风速达到阈值风速后,测量的风洞流场有效气动粗糙长度随着风速增加而增大,显示出风吹雪边界层流场的典型特性;试验获得的阶梯形屋面积雪系数均小于中国荷载规范值;单跨双坡屋面的迎风屋面积雪系数可能会超过荷载规范值,特别是20°屋面,而10°屋面积雪系数随时间发展逐渐减小,并最终在规范值之内。在模拟降雪试验中,双跨双坡屋面的第一个迎风屋面积雪系数相对较大,但小于荷载规范值;在均匀重分布试验中,双跨双坡屋面的最大积雪系数均在第一个背风屋面的屋脊后方,其值接近1.5,超过了荷载规范值。     

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。     

非对称型钢骨-方钢管混凝土组合短柱轴压性能的有限元分析

采用有限元方法对8根非对称型钢骨-方钢管混凝土组合短柱的轴压性能进行分析,研究组合柱在轴心受压全过程的荷载-位移关系曲线,分析混凝土强度、配骨率以及套箍指标等不同参数对组合柱轴压性能的影响,为实际工程技术提供相关的参考与建议。研究结果表明:这种新型的组合短柱具有良好的轴压性能。     

基于准连续介质力学法预测单晶铜的纳米硬度

采用准连续介质力学的数值方法,模拟了单晶铜纳米压痕试验中的初始塑性变形过程,获得了压头在不同压深时的载荷-压深的加载和卸载曲线,然后根据Oliver-Pharr方法计算出压头在不同压深时单晶铜的接触刚度、纳米硬度,并将获得的计算结果与相关文献的试验结果相比较。研究发现:单晶铜的接触刚度-位移曲线呈线性关系,纳米硬度-位移曲线存在尺寸效应现象,计算获得的纳米硬度值为0.755±0.027Gpa,这些结果与文献中实验获得的结果非常吻合,表明使用该方法预测材料纳米硬度是非常有效、正确和可行的。     

超疏水表面水下电解补气方法研究

利用石墨电极电解装置,研究了人工海水电解过程中电流随电极极距和数目的变化规律,并观察了矩形管道中电解装置在不同工作电压下超疏水表面的气膜状态,验证了超疏水表面电解补气的可行性。结果表明:电解装置工作过程中电压与电流呈线性关系,在电压一定的条件下,电流随电极数目的增加而增加,随极距的增加而减小。计算电解效率后发现,增加电极数目虽然有利于提高电流,但是电解效率却有所下降。在湍流流动中,观测到超疏水表面气膜在水流冲刷下破坏消失,当电解装置在低电压下工作时,产气量较小,补气装置呈间歇工作状态,并只能使部分超疏水表面气液界面恢复;当增加电压后,电解装置产气量增加,可以观察到更加明显的镜面现象,证明了超疏水电解补气装置的可行性。     

翼身组合体的地面效应

本文用涡格镜像法计算小迎角时翼身组合体的地面效应。在机身上分布离散的马蹄涡系(涡格)。在机身内部分布机翼的马蹄涡系对机身(圆)的镜像涡系。在机身表面分布空间源(汇)。若机身迎角不为零时,还要沿机身轴线分布二维偶极子。用这种翼身组合体的对地镜像来模拟地面的作用。本文主要研究小迎角的情况。故翼身组合体及其镜像均与地面平行。在TQ—16电子计算机上,用ALGOL—60语言编成程序,计算了翼身组合体在接近于地面时纵向空气动力特性,其结果为:升力曲线斜率随高弦比的减少而增加、低头力矩随之增加,压力中心也随着变化。     

空气导管对飞机密闭空间传热流动的影响

在分析高温高压空气导管作用下飞机货舱三角区内的空气传热和流动机制的基础上,采用数值计算方法对舱内空气的导热-辐射-对流耦合换热问题进行研究,考察了空气导管布置位置、导管管径和辐射对传热流动特性的影响。研究结果表明:舱内空气传热和流动受空气导管在垂直方向上的位置变化影响较大;当导管布置位置在水平方向上变化时,仅对温度场影响较大,而对流动强度的影响较小;随着导管直径的增加,空气导管与舱内空气的总换热量增加,舱内各处空气的温度也随之升高,相应的自然对流强度减弱;辐射传热会减小空气导管与货舱三角区壁面之间的换热温差,增加总的换热量,并且削弱自然对流的强度。     

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。