一种高效的宽带简正波本征值计算方法

为提高宽带简正波本征值的计算效率,汉密尔顿方法通过公式变换抵消频率项,将宽带简正波本征值的计算由频率、本征值实部和虚部的三维寻根降低至本征值实部和虚部的二维寻根,可以一次性求解单号简正波所有频率对应的简正波本征值。在已有工作的基础上优化和完善了汉密尔顿宽带简正波本征值算法,并加入并行计算方法进一步提高计算效率。以简正波模型KRAKENC作为对比,通过若干数值算例验证了该算法对于宽带简正波本征值的计算精度和计算效率。数值仿真结果显示,在保证宽带简正波本征值计算精度的前提下,该方法的计算效率相对KRAKENC有着明显的优势;加入并行算法后,该方法的计算效率得到大幅提高。     

多谐振宽频带换能器

通过对传统纵振换能器增加质量块把驱动源分成两部分而形成双谐振振动系统,为了使双谐振之间响应幅值有很小的起伏,在换能器辐射面增加匹配层从而使换能器出现三谐振峰,通过对三个谐振峰的合理调整可以使换能器的通频带超过一个倍频程,根据理论分析与仿真计算设计并制做了发射电压响应大于140 dB、工作带宽21～47 kHz、Q值1.3、起伏在-3 dB以内的换能器.     

一种快速求解宽频简正波的方法

针对宽带信号的简正波解,传统的求解简正波数值方法常常需要重复计算本征值方程,计算效率低。文中将频率的变化当作扰动,提出利用微扰理论得到参考频率附近的简正波解。该方法具有直接、精确、高效的特点,计算得到的水平波数和本征函数与KRAKENC程序计算结果吻合较好,两种方法计算得到的脉冲波形最大相关系数大于0.97。     

碳纤维加固复合受力钢筋混凝土箱梁的应力分析

对碳纤维加固复合受力的钢筋混凝土箱梁进行应力分析。针对扭剪比较大的矩形箱梁构件,在斜压场理论的基础上,考虑混凝土软化的影响,提出了弯剪扭复合受力下碳纤维加固钢筋混凝土箱梁受力分析的计算理论,推导了相应的计算公式,编制了相应的计算机程序,并对4根碳纤维加固复合受力钢筋混凝土箱梁抗扭性能试验模型进行了数值分析。通过理论计算值与试验测试值的对比分析可以看出,各箱梁试件单位长度扭转角的试验测试值与理论计算值的比值的平均值为0.846~1.064,均方差为0.071~0.177;各箱梁试件底部纵筋应变的试验测试值与理论计算值的比值的平均值为0.946~0.997,均方差为0.051~0.093,即理论计算值与试验测试值吻合较好。由此得出结论,所建立的碳纤维加固钢筋混凝土箱梁受力分析的计算理论是合理可行的,能较好地反映碳纤维加固钢筋混凝土箱梁的复合受力情况。     

CO_2冷风机性能理论计算及实验研究

本文通过理论计算和实验研究,分析了校准箱温度、迎面风速及循环倍率对CO_2冷风机性能的影响规律。建立数学模型进行理论计算,结果表明:当校准箱温度从-30℃升至-10℃时,传热系数增大5.8%,相应的制冷量增大5.9%;在计算所用工况下,最佳迎面风速(3.2 m/s)使冷风机性能最佳;冷风机传热系数随着循环倍率的增长先呈急剧增长趋势之后趋于平缓,循环倍率约为3时最佳。对比CO_2冷风机各项实验值和理论计算值,结果显示理论计算值高于实验值,误差为14.8%~25%,但理论计算值和实验值的变化趋势基本相同,验证了数学模型的合理性。     

送电线路张力放线张力、牵引力计算不准原因与对策

高压送电线路放线方式往往采用张力放线,放线前技术人员需计算出张力机出口张力,牵引机牵引力。在实际放线施工中,有时会出现张力、牵引力理论计算值与实际值有差异的情况。笔者结合自己实际施工中的情况对张力放线施工中张力、牵引力理论计算值与实际值有差异的原因作一分析,并提出了相应的对策。     

基于修正单层梁理论的夹层梁最大弯曲正应力计算

目的计算夹层梁横截面的最大弯曲正应力。方法将夹层梁等效成等截面均质单层梁,进而推导出了理论计算公式,并在此基础上进行了三点弯曲试验的算例研究。结果当破坏载荷与夹层梁横截面的尺寸一定时,随着芯层与总厚度比的增加,修正单层梁理论计算的最大正应力值逐渐增加,而单层梁理论计算的结果为恒定值。对于同样结构的夹层梁,随着芯层弹性模量与表层模量比的增加,修正单层梁理论计算的最大正应力与单层梁理论的差异值越来越小。结论修正单层梁理论与层合梁理论计算的结果是一致的,该方法可有效进行最大弯曲正应力的预测与计算。     

油气输送管典型应力状态下的屈服行为研究

准确计算油气输送管的实际屈服强度对合理确定输送压力有重要影响。该文分析了4种应力状态下对屈服强度有明显影响的钢管轴向应力,发现管材横向小试样试验时,轴向应力为零,工厂静水压试验时,轴向应力小于零,裸露钢管静水压试验时,轴向应力为环向应力的一半,埋地服役状态时,轴向应力为0.3倍环向应力。并从理论和试验两方面分析了实物钢管屈服强度与管材小试样屈服强度的差别。理论计算表明,4种应力状态下,屈服时vonMises理论计算的钢管环向应力值大于或等于Tresca理论计算值,其中裸露钢管受内压状态下,vonMises理论计算的管道屈服环向应力为1.15倍管材屈服强度,Tresca理论计算值为1.0倍,6根钢管爆破试验及小试样拉伸试验表明,该值为1.18倍。vonMises理论比Tresca理论更适合油气输送管的屈服计算。     

压电水声换能器宽带匹配特性研究

采用等效电路变换和多物理场有限元仿真计算进行压电水声换能器宽带匹配特性研究,得出不同匹配电路下的换能器电声性能的变化规律,合理选择电感电容值和串并联方式进行调谐匹配实现双峰谐振,一方面提高换能器的工作带宽,另一方面提高工作频率范围内的发送电压响应值并减小工作频带内响应值的起伏,依照仿真数据设计制作了一款球形换能器,采用串联电感进行调谐匹配,并测试调谐匹配前后的水中电声性能,对比匹配前后换能器性能的差异。结果表明,测试结果和仿真计算吻合,运用多物理场仿真计算手段对于预测分析水声换能器电声性能具有较好的指导意义。     

高频水声换能器匹配层技术研究

在复杂的海洋环境中,为提高对目标的探测效果以获得更多的信息,高频声呐常需要更宽的工作频带。首先,通过声透射原理对不同匹配层材料进行选取与设计;其次,通过有限元仿真对不同匹配层换能器的透射系数、电导谱和发送电压响应展开了分析计算;最后,在理论分析、解析计算和有限元仿真计算的基础上成功研制了单层、双层和三层匹配层高频宽带水声换能器,其工作频带分别为79～150 kHz, 74～163 kHz和66～176 kHz,带内发送电压响应起伏为-6 dB。实验结果表明：匹配层层数越多,换能器的带宽越宽,该工作为实现宽频带换能器在实际工作中的应用提供了方向。