钢筋混凝土框架结构破坏性能的离散单元法模拟

离散单元法是模拟结构破坏的一种有效的分析方法。通过引入节点单元和考虑混凝土的非线性对矩形离散单元模型进行了改进,并给出了改进后离散单元模型的破坏准则和基本方程以及弹簧系数等计算参数的确定;改进后的模型采用了双链表技术,提高了模型的计算效率。对在爆炸荷载作用下的钢筋混凝土框架结构的倒塌破坏过程进行了模拟,结果表明:采用改进后的离散单元法可以有效地模拟钢筋混凝土框架结构的倒塌破坏过程。     

人群疏散心理及行为个体差异的探讨

突发事故灾害中人的心理行为及模拟计算方法是一个涉及多学科的、复杂的系统课题。目前,多数研究只局限于人群的共同心理及行为,对于个体差异的研究很少。本文在对火灾中人群的共同心理和行为规律进行研究的基础上,对存在个体差异的原因进行了分析,利用Building EXODUS模型,分别对采用中国人参数和西方人参数的疏散时间进行了模拟,并进行了对比分析和探讨,为提高人群疏散模拟的精确度提供帮助。     

人群荷载下楼盖结构随机振动分析方法与试验研究

在大跨楼盖结构振动舒适度分析中引入人群行走的随机性对揭示人群荷载下结构的随机振动特性和真实响应具有重要意义。围绕该问题,首先建立了基于社会力模型行走的随机人群步行荷载模拟方法,并结合蒙特卡罗法,提出了大跨楼盖时域随机振动分析方法。随后,考虑人群分布、步频、相位等因素的随机性,数值拟合了等效同步人数计算公式,建立了随机振动响应的等效确定性分析方法。最后,开展了楼盖结构模型动力试验,获得该楼盖模型的结构动力特性和随机振动响应,并与数值模拟结果进行对比分析。结果表明:随机模拟方法和等效确定性分析方法在各个工况下与楼盖结构模型动力试验的结果的平均误差分别为22.4%和21.50%。对比两种分析方法计算结果的误差,共振工况时随机模拟方法计算误差较对方要小,非共振工况时等效确定性分析方法计算误差则要小,实际工程分析可结合考虑。     

飞机撞击荷载计算模型中压溃力选取分析

Riera提出的飞机撞击荷载计算模型是一种比较实用的简化模型,大多数研究在进行飞机撞击试验和数值模拟时通常会把试验结果和数值模拟结果与该模型的计算结果进行对比分析。通过介绍分析Riera模型,该模型中撞击荷载包括压溃力和惯性力两部分,因此模型的使用需要确定压溃力大小。为了合理使用Riera模型,梳理了现有压溃力计算公式,各公式给出的压溃力计算结果差别较大,并通过公式推导预测弹体的变形长度和撞击作用时间与试验数据进行对比分析,评价了现有压溃力计算公式,对更适宜于飞机撞击条件下的压溃力计算公式给出了说明,最后讨论了压溃力对撞击荷载曲线的影响,得出压溃力相对于惯性力不能被忽略,对撞击荷载影响较大的结论。     

颗粒填充型复合材料有效导热系数的数值计算方法

基于Monte Carlo随机摆放方法,建立颗粒填充型两相复合材料的随机分布模型.应用有限差分法对导热微分方程进行离散,获得差分格式的热传导方程.将复合材料模型中的微观随机结构单元的数据信息导入计算机,应用循环迭代法对差分格式热传导方程进行求解,实现了对二维稳态导热温度场的数值模拟.采用此方法对可以理论求解的特殊情形进行模拟验证,结果表明其准确可靠.同时模拟了导热增强颗粒含量、颗粒与基体的导热系数比对复合材料有效导热系数的影响,并将模拟结果与Maxwell-Eucken、Bruggeman模型进行了比较,发现该方法的模拟结果在低填充量时与Maxwell-Eucken模型、在高填充量时与Bruggeman模型吻合良好.研究表明所述方法能够较好地计算颗粒填充型复合材料的导热系数.     

多障碍情境下矿工紧急疏散建模及仿真

为克服基于最短距离方法构建的地面场在指引元胞移动时由于路径上存在障碍物而不可行的弊端,提出了一种用元胞格点到出口的最短路径构建地面场的新方法。在此基础上,以多障碍情景下的矿工疏散问题为例,假设矿工以无后退移动方式疏散,建立了矿工紧急疏散模型,并用Matlab进行了仿真模拟。结果表明,构建的模型能够真实地模拟矿工的疏散行为,平均疏散时间随位置保持概率增大而迅速增大的模拟结果与实际情况相符。     

弹塑性DEM方法在杆系结构中的应用研究

在颗粒离散元(DEM)方法应用于杆系结构弹性分析基础上,进一步对材料非线性行为进行了研究。引入纤维模型,将DEM方法中连接颗粒与颗粒之间的弹簧用分布式弹簧进行等效,并将分布式弹簧看作是粘结截面的若干根纤维,建立了可考虑截面塑性发展的DEM纤维模型。推导了弹塑性接触本构模型内力增量计算公式,编制了计算程序并通过算例验证了此方法在结构弹塑性分析中的适用性和正确性。最后,以跨度40m的单层球面网壳结构为例,对其进行地震弹塑性动力时程分析,模拟了结构动力响应以及杆件截面塑性发展程度。此方法可有效克服传统有限元方法在非线性分析时存在的刚度矩阵奇异、迭代不易收敛等问题。     

基于几何方法的人员疏散最佳路径

防火防灾中的人员疏散研究具有十分重要的意义。传统的方法多采用网格法来确定最佳路径,由于人员个体只能在网格中运动,模拟很难准确。本文首次提出基于几何的人员疏散模型,人可以沿任意方向运动,考虑了人员个体与障碍物、人员个体之间的碰撞检测,按照路径最短的原则确定出了人员疏散的方向和路径,在此基础上,对单个房间内的人员疏散过程进行了模拟。算例结果表明,本文的方法对疏散过程模拟得更真实、更精确,是一种有效的模拟人员疏散过程的手段。     

动荷载作用下预测玻璃板破坏强度和破坏时间的一种改进模型——Ⅱ.参数确定及验证

对浮法玻璃,确定了文献[1]中修正的单层玻璃板动态裂纹破坏模型的未知参量。先假定了玻璃板中的裂纹长度服从四种分布,将四种分布与不同的裂纹密度和裂纹最大长度组合模拟玻璃的破坏时间,通过与试验的对比得出四种分布对应的最优裂纹密度和最大裂纹长度;运用四种分布及对应的裂纹密度和最大裂纹长度,计算了玻璃板的破坏应力,经过与试验对比确定出裂纹长度分布。用确定参数后的模型预测了玻璃板的破坏应力和破坏时间,并将改进模型的计算结果与试验值和已有模型的计算结果进行了对比分析,对比表明改进模型能较准确地预测破坏应力和破坏时间。最后用确定的参量模拟了爆炸荷载下玻璃板的破坏时间,模拟结果与试验结果吻合较好。     

风雨共同作用下高压输电塔的风洞试验及反应分析

该文介绍了雨荷载计算公式推导、高压输电塔气弹模型设计及气弹模型风洞试验。在已有研究成果基础上,该文从另一思路出发,考虑输电塔前后立面同时承受雨滴冲击作用,推导出一种改进的雨荷载计算公式,通过编程模拟得到风雨荷载时程曲线;根据相似准则,制作了风洞试验气弹模型,进行动力标定测试,并与模型的期望频率进行对比,验证了制作模型的准确性;根据雨荷载的压强计算公式,在此相似理论基础上得到风洞试验中风雨荷载缩尺比,通过输电塔气弹模型的风雨激励试验,验证了理论计算的可行性和有效性。     

Empirical investigation on safety constraints of merging pedestrian crowd through macroscopic and microscopic analysis

A recent crowd stampede during a New Year's Eve celebration in Shanghai, China resulted in 36 fatalities and over 49 serious injuries. Many of such tragic crowd accidents around the world resulted from complex multi-direction crowd movement such as merging behavior. Although there are a few studies on merging crowd behavior, none of them have conducted a systematic analysis considering the impact of both merging angle and flow direction towards the safety of pedestrian crowd movement. In this study, a series of controlled laboratory experiments were conducted to examine the safety constraints of merging pedestrian crowd movements considering merging angle (60°, 90° and 180°) and flow direction under slow running and blocked vision condition. Then, macroscopic and microscopic properties of crowd dynamics are obtained and visualized through the analysis of pedestrian crowd trajectory data derived from video footage. It was found that merging angle had a significant influence on the fluctuations of pedestrian flows, which is important in a critical situation such as emergency evacuation. As the merging angle increased, mean velocity and mean flow at the measuring region in the exit corridors decreased, while mean density increased. A similar trend was observed for the number of weaving and overtaking conflicts, which resulted in the increase of mean headway. Further, flow direction had a significant impact on the outflow of the individuals while blocked vision had an influence on pedestrian crowd interactions and merging process. Finally, this paper discusses safety assessments on crowd merging behaviors along with some recommendations for future research. Findings from this study can assist in the development and validation of pedestrian crowd simulation models as well as organization and control of crowd events.     

选粉机颗粒运动的非稳态仿真与出口产量模拟

为了考察颗粒在立磨选粉机内的运动特性,并对选粉机的出口产量进行定量分析,利用计算流体动力学分析软件,对选粉机内的颗粒运动进行基于雷诺应力模型和离散相模型的非稳态数值模拟,通过对颗粒运动的实时仿真,模拟颗粒的分级过程。结果表明,选粉机出口产量随风量和转笼转速变化的规律与理论分析相一致;风量与转笼转速对出口产量影响的趋势与数值模拟的相对误差在10%以内。     

基于突发事件的城市地铁客流应急疏散模型与仿真分析

面向地铁突发事件，以组合建模的视角研究地铁客流应急疏散问题。首先对突发客流及其疏散的影响因素进行分析，运用元胞自动机理论构建了地铁客流应急疏散的组合模型，包括行人最优路径选择模型、行人移动模型、障碍物绕行模型、变道和超越模型等。然后以西安市青龙寺地铁站为例进行实证分析，采用AnyLogic软件平台仿真分析了地铁客流应急疏散的过程。研究结果表明：在紧急疏散过程中，行人密度比较大的状态下，出口及路径等关键信息如果不能完全掌握，将导致站台层与站厅层间的通道出现拥挤现象。当及时发布疏散的实时信息，工作人员现场控制出站人流行走的通道和秩序时，拥堵人群可以得到有效疏散。     

最优应急疏散路线动态模型的研究

首先对应急疏散空间进行网络模化,进而利用网络流原理和最优化理论,建立多目标应急疏散系统,疏散路线全局优化的数学模型,并通过对一民用住宅建筑物应急疏散性能的实例研究,进行关于最优应急疏散路线的动态模拟分析,其研究成果可以为建筑物性能化安全疏攻设计提供非常有价值的参考依据。     

时间压力下人员流动状态的观测和分析

利用数码摄像机、计数器等工具,在大学校园等处,就人员流动状态进行了大量的实际观测。总结分析了时间压力下,在平直通道、90°弯道以及下楼梯时,人员流动速度与群集人员密度的关系,提出了90°弯道以及下楼梯时人员流动速度的局部衰减系数等新概念。研究结果表明,时间压力下,90°弯道以及下楼梯时的人员流动速度分别衰减为平直通道上人员流动速度的70%和60%。     

一种模拟疏散流程的疏散时间计算方法

在工程实际中，通过人员安全疏散所需要的时间与人员安全疏散可用的时间进行比较来判断建筑的疏散设施能否满足突发情况下人员安全疏散的要求。将建筑的疏散设施抽象成网络的节点，从而将人员在建筑中的疏散流程简化成节点的串联系统模型，并联系统模型或者是串、并联系统组成的复杂模型，并给出了计算的方法。     

基于元胞自动机的多自主体人员行为模型及其在性能化设计中的应用

目前性能化设计规范一个最主要的特点是从强调财产保护转变到强调生命安全保护，因此对建筑物内人员行为特征和运动规律的研究正越来越受到人们的重视。元胞自动机模型在交通流研究中的应用已经开展多年并取得了很多有用的成果，但涉及人的行为特征的研究往往十分复杂，在这方面利用自主体来研究具有较大的优势。给出的模型结合了这两方面各自的优势，是在元胞自动机交通流、行人流基本框架上建立起的多自主体人员行为模型，它对评估建筑物的设计方案具有很好的参考作用。     

Calculation of the ion flow field of AC-DC hybrid transmission lines

A simulation method to calculate the ion flow field of AC-DC hybrid lines is proposed. The charge simulation method (CSM) and the finite element method (FEM) are applied to calculate the electric field, while a time-dependent upwind differential algorithm is applied to calculate the migration of space charges. Furthermore, a variable time-step discretisation method is introduced to accelerate the computational process. The calculation results of ground level electric field and ion current density of a reduced-scale AC-DC hybrid line model are compared with previous experimental and calculating works. Satisfactory agreement is obtained between our calculation results and the experimental ones. As an application, the ion flow field of a hybrid 1000 kV AC/800 kV DC transmission line is simulated and analysed.     

十字型出口人员疏散的堵塞研究

在开放边界条件下,采用无后退有偏随机走动者格子气模型对十字路口的行人疏散动力学进行了计算和模拟。结果显示,当纬向边界行人密度保持恒定时,经向和纬向通道行人堵塞现象的出现取决于不同的经向边界行人密度;当纬向通道宽度保持不变时,发生堵塞的临界边界行人密度取决于不同的经向通道宽度,纬向和经向的行人堵塞动力学演变具有不同的特征。模拟结果对于疏散通道的设计具有指导意义。