再谈“无梁异形板桥”的设计和计算

本文就无梁异形板桥的某些设计问题作了介绍,主要是两方面的内容：一是针对异形板的计算问题,为方便使用修改了部分计算公式,并对配筋弯矩公式做了周密的推导;二是对设计实践中的一些经验作出总结,包括：指出了异形板设计中板顶应该探讨的问题,并针对异形板桥事故如何吸取教训,以及地铁通过异形板桥时的安全对策等等进行了讨论。文章是笔者近年在审图、审稿、咨询工作中的一些体会,也是对以往同类设计的一个补充。     

Modeling of aluminum-silicon irregular eutectic growth by cellular automaton model

Due to the extensive application of Al-Si aloys in the automotive and aerospace industries as structural components, an understanding of their microstructural formation, such as dendrite and (Al+Si) eutectic, is of great importance to control the desirable microstructure, so as to modify the performance of castings. Since previous major themes of microstructural simulation are dendrite and regular eutectic growth, few efforts have been paid to simulate the irregular eutectic growth. Therefore, a multiphase celular automaton (CA) model is developed and applied to simulate the time-dependent Al-Si irregular eutectic growth. Prior to model establishment, related experiments were carried out to investigate the inlfuence of cooling rate and Sr modiifcation on the growth of eutectic Si. This CA model incorporates several aspects, including growth algorithms and nucleation criterion, to achieve the competitive and cooperative growth mechanism for nonfaceted-faceted Al-Si irregular eutectic. The growth kinetics considers thermal undercooling, constitutional undercooling, and curvature undercooling, as wel as the anisotropic characteristic of eutectic Si growth. The capturing rule takes into account the effects of modiifcation on the silicon growth behaviors. The simulated results indicate that for unmodiifed aloy, the higher eutectic undercooling results in the higher eutectic growth velocity, and a more reifned eutectic microstructure as wel as narrower eutectic lamelar spacing. For modiifed aloy, the eutectic silicon tends to be obvious ifbrous morphology and the morphology of eutectic Si is determined by both chemical modiifer and cooling rate. The predicted microstructure of Al-7Si aloy under different solidiifcation conditions shows that this proposed model can successfuly reproduce both dendrite and eutectic microstructures.     

基于改进的边界追踪算法的管道法兰焊缝识别

针对目前管道法兰焊接中存在的缺点,文中对管道法兰焊缝进行先检测后识别,提出了一种基于改进的边界追踪算法的管道法兰焊缝识别方法.在焊缝检测阶段,利用曲率角估计的方法精确确定焊缝位置.在焊缝识别阶段,利用膨胀和掩码操作,根据检测到的焊缝位置,提出了一种在原图中设置不规则感兴趣区域的方法;细化边缘,并提出一种过滤伪边缘的算法.通过实际焊缝的试验验证,结果表明,基于改进的边界追踪算法的管道法兰焊缝识别方法能够准确的识别焊缝边缘,并且系统的识别稳定性好.     

充气式张弦穹顶结构静力性能与稳定性研究

基于Tensairity结构概念设计了跨度80m的充气式张弦穹顶结构,建立了精细化的有限元模型,实现了零状态、初始态和荷载态的全过程数值模拟,分析了结构在不同工况下的静力性能和稳定性。研究表明：该结构体系具有良好的静力性能和稳定性,内压在1~4kPa范围内即可保证充气气囊对刚性构件的支撑作用;整体结构没有出现明显的弹性失稳问题,导致结构失效的主要原因是构件的材料破坏和膜材的应力松弛;当内压较低时,结构因上层膜面松弛而失效;当内压较高时,结构因刚性上弦大范围进入塑性状态而破坏。自振特性分析表明,该结构的整体刚性较大,但绕中心轴的抗扭刚度较为薄弱。     

水泥土搅拌桩的加固机理及其应用

水泥土桩加固软土地基，一般形成半刚性桩复合地基。从水泥土桩复合地基的构成，对水泥土桩桩身、垫层及桩间土的受力特性及相互作用机理进行了分析和探讨，同时对水泥土搅拌桩复合地基的设计理论进行了阐述，对施工方案及施工注意事项提出相关建议。     

CFG桩复合地基褥垫层工作性状研究

总结了刚性基础下CFG桩复合地基中褥垫层的作用机理，采用数值模拟的方法研究了柔性基础下褥垫层的不同工作特点，对褥垫层的合理设置提出了几点建议。     

换土垫层厚度的直接算法

本文对直接计算条形基础和短形基础换土垫层厚度的方法进行了探讨，建立力平衡方程直接计算，可不需试算就可直接算出换土垫层厚度。     

空降车着陆缓冲过程结构强度分析方法研究

为了研究空降车着陆缓冲过程中的结构强度,采用有限元方法建立了车体-气囊有限元模型,在两种工况下进行仿真计算,获得最大加速度结果,并将有限元仿真与加速度试验结果对比。仿真结果能准确反映空降车着陆缓冲过程,车体冲击加速度满足着陆缓冲过程的要求。进一步得到了正常着陆工况和恶劣着陆工况下车体的应力分布情况,结果表明,车体最大Von Mises应力小于材料的抗拉强度,车体的结构强度满足设计要求。     

汽车半主动乘员约束防护系统设计与动力学建模仿真

设计了一种汽车的半主动乘员约束防护系统,该系统能根据反应时间余量来判断车辆发生碰撞的可能性,不同的可能性对应不同的危险等级,当危险能避免时则发出警报提醒驾驶员主动避免,不能避免时提前启动乘员约束保护装置。通过仿真分析软件MADYMO建立了汽车正面碰撞模型,并经试验验证了其正确性。对所设计的安全带预紧装置与座椅坐垫倾角调整装置进行仿真,然后与传统的被动执行机构仿真结果进行对比。结果表明：半主动乘员防护系统可提前实现安全带预紧和座椅坐垫倾角的调整,相比传统的被动防护系统中碰撞后火药预紧与座椅坐垫倾角不变,乘员的头部、髋部伤害略有减小,颈部弯矩峰值、胸部加速度、胸部压缩量分别减小了20.6%、14.6%、15.6%。所设计的半主动约束防护系统能有效减轻乘员的损伤。     

“水立方”围护结构声学性能研究

国家游泳中心“水立方”采用大面积ETFE膜气枕作为围护结构，ETFE膜气枕的声学性能将直接影响比赛大厅的室内声学设计效果与室内装饰效果。在比赛大厅声学设计过程中，建立了声学测试专项实验室，对ETFE膜气枕的声学性能进行测试，获得了真实详尽的数据。本文对声学实验室的建立、声学性能的测试过程做了较为详细的介绍，对测试结果进行了分析与总结，希望对类似材料构造的声学性能测试提供一些参考资料。