东鹏卡拉拉:磁砖的自由之翅

欧洲大山里的灵感 在欧洲．卡拉拉（carrara）是一座享誉全球的大山，这里出产世界上最富盛名的大理石。象文艺复兴时期三杰之一．米开朗基罗创作的雕塑《大卫》所用石材就来自于卡拉拉地区．以及诸如比萨斜塔，佛罗伦萨大教堂、圣彼得堡博物馆等大量世界著名建筑物都是采用这里的大理石。所以，卡拉拉又被人们称作“世界大理石之都”。     

基于气动参数识别技术的钝体雷诺数效应研究

通过有限的风洞试验数据,揭示雷诺数效应的发生、发展机理,关键在于找出能够有效表征雷诺数效应的特征参数。以经典圆柱模型为研究对象,在系列雷诺数效应风洞试验基础上,从边界层分离、转捩和旋涡脱落等方面,研究了表征雷诺数效应的气动参数及其数据识别方法。针对经典圆柱模型,采用压力系数时程和压力梯度提取有关边界层分离和流动转捩的物理信息。研究表明,在分离边界层转捩区间内分离点附近的压力系数时程会出现明显的阶跃现象,并伴有骤增的压力梯度值,可作为判定雷诺数转捩区间的辅助方法。为研究不同雷诺数下模型周围主导旋涡的作用特点,采用谱正交分解法(SPT)来识别旋涡作用及其对脉动风压场的能量贡献等,旨在对类似结构的雷诺数效应研究提供参考。     

背景响应、共振响应定义及其相关性分析方法

以模态加速度法为基础,推导了脉动风响应中背景响应和共振响应的严密数学定义;在此基础上,根据随机振动理论,推导了频域内的背景响应、共振响应,以及两者间相关性的分析方法;指出脉动风响应谱包括背景响应谱、共振响应谱和两者问的耦合谱三部分.并给出了背景响应和共振响应的精确组合方法.将该方法用于一单层球面网壳,结果表明:对于该结构,背景响应和共振响应的相关系数在[-0.3,-0.1]之间,若忽略该相关性时,将高估该结构的实际响应,比例在3%～10%范围内.     

膜结构有限元分析中的平面单元与曲面单元的比较

在对膜结构进行有限元模拟时,通常采用两种面单元形式——平面常应变三角形单元和六结点曲面三角形等参元,究竟哪一种单元形式更优一直是存在争议的问题。首先就这两种单元的有限元格式进行探讨,比较了它们在位移模式、几何方程及刚度矩阵等方面的力学本质差异;然后,通过一些典型算例,比较了它们在计算精度和计算效率等方面的优劣。分析结果表明:在有限元格式方面,曲面三角形等参元较之平面常应变三角形单元更为完备,更加符合结构的实际受力特征;在计算精度和计算效率方面,曲面三角形等参元也要优于平面常应变三角形单元;因此,从结构精细化分析的角度来看,宜采用曲面三角形等参元来进行膜结构有限元分析。     

钢拉杆与钢绞线的抗力分项系数研究

由于缺乏足够的试验统计数据,目前对于索结构中拉索构件的设计强度多采用以经验为主的允许应力法确定,或在形式上采用分项系数,但具体数值仍按允许应力法推算,这与当前以概率极限状态法为基础的规范设计体系是不协调的.收集大量的钢拉杆与钢绞线试验数据,通过数理统计得到两种拉索材料的抗力分布模式,考察影响构件抗力的不确定性因素的统计特性;验证拉索结构的荷载效应与外荷载之间存在近似线性关系,通过引入荷载效应比以及荷载、抗力的均值等统计量,将荷载抗力分项系数表达式等价为极限状态方程的形式.采用基于一次二阶矩理论的验算点法对两种拉索进行可靠度分析.最后分别给出适于工程应用的钢拉杆与钢绞线的抗力分项系数,为今后相关规范的修订提供参考.     

双层索系支承玻璃幕墙结构的抗震设计反应谱研究

广泛应用于大型公共建筑中的双层索系支承玻璃幕墙结构是一种新型结构形式。针对这种结构的研究,以往大多侧重于其抗风性能,而对于其抗震性能的研究较少。针对双层索系支承幕墙结构的特点,构造非线性单质点体系,利用多条最不利地震动记录,采用时程分析法计算该类结构在小震、中震和大震下的加速度反应谱。在此基础上,经过统计、平滑处理,得到适用于双层索系支承玻璃幕墙结构抗震设计的设计地震反应谱和地震影响系数。算例分析表明,采用该反应谱所得到的结构地震响应值与时程分析结果较为接近。     

索膜结构风振响应中的气弹耦合效应研究

大跨度张力结构(以索膜结构为代表)的风振性能研究一直是结构风工程领域的热点问题之一,特别是涉及到对风-结构的气弹耦合效应估算时,因其具有较大的理论难度,至今尚未得到较好解决。本文首先对索膜结构风振分析问题的特点和一些主要研究方法进行了评述,然后着重介绍了目前在考虑气弹耦合效应时的索膜结构风振性能研究进展情况,最后对进一步的研究工作提出了展望。研究表明,大跨度张拉结构与风的动力耦合作用与桥梁和高层结构相比并不完全相同,而是具有明显的自身特点,这对于今后的研究方向和研究重点具有重要的指导意义。     

精密光机电信息产品装调制造执行系统设计

针对某精密光机电信息产品装调车间以人工为主的生产管理方式,缺乏有效的信息实时采集、生产进度跟踪和质量管控手段,导致生产效率低、产品质量一致性差等问题,利用在线检测系统控制关键工艺参数,集成AGV调度、工业摄像、设备控制单元和自动仓储等系统,基于B/S架构设计并开发了一套制造执行系统,以适应该车间产品结构复杂、制造难度大、产品品种多、批量小、不同种类产品零部件重叠且工艺相近的特点,减少产品零部件配套错误、产品零部件漏装或错装、关键工艺参数缺乏有效管控等问题的发生,最终实现生产效率和产品质量一致性的明显提升。     

结构力流分析与传力效率评估研究

为研究荷载在结构内部的传递机理,实现对结构传力效率的定量评估,以薄壳结构为研究对象,提出了结构力流分析方法和传力效率评估方法。基于现有结构力流分析方法,针对薄壳结构的几何形态及受力特点,以平面传力路径法为基础推导了空间传力路径计算公式,并引入弯曲应变能比来反映薄壳面外弯矩的影响,建立了适用于薄壳结构力流分析的改进传力路径法。在此基础上,综合考虑力流长度和传力形式两方面因素,提出了等效力流长度的概念,定义了无量纲化的结构传力效率系数,解决了薄壳结构传力效率难以定量分析的难题。通过对典型薄壳结构的力流分析与传力效率评估,验证了所提方法的适用性和有效性,分析了结构几何参数、荷载作用形式以及边界条件等因素对结构传力效率的影响。研究结果表明：改进的结构力流分析方法能够从整体上揭示结构的工作机理,增进了对结构工作性能的本质认识,有助于从整体上优化结构设计;基于传力效率系数的结构传力效率评估符合结构概念,是一种有效的结构评估手段。     

基于Ritz-POD的大跨屋盖结构风振响应分析和风效应静力等效方法

大跨屋盖风振响应中的多振型参与特性,及由此导致的多目标等效静风荷载问题,一直是大跨屋盖结构风工程研究和工程应用十分关注的问题。对作者及合作者近年来在该方面的研究工作所取得的进展进行了总结,并加以发展。利用POD分解得到本征模态表达的脉动风荷载空间分布形式,确定与荷载分布形式对应的Ritz向量,即主导模态;推导脉动风响应中背景响应和共振响应的数学表达式,给出背景响应与共振响应间的相关性分析方法;根据结构风振响应特性,以风荷载主要本征模态和结构主导振型惯性力构造多目标等效静风荷载的基本向量,利用最小二乘法得到基本向量的最优组合系数,从而得到针对多个等效目标的等效静风荷载。并通过对跨度40m的K6型单层球面网壳结构的计算验证本文方法的有效性和准确性。