脉冲波作用下竖直弹性板的水弹性响应

基于线性势流理论,将流场分为3个部分:入射势与反射势部分、辐射势的记忆部分、辐射势的瞬时部分,竖直弹性板的时域振动基于模态叠加法,利用傅里叶与拉普拉斯变换求解流场控制方程,与板的振动方程耦合,推导得出波浪作用下竖直弹性板的时域耦合方程,并利用二级四阶隐式Runge-Kutta法求解方程。首先给定竖直板一个初始弯曲,得到的结果与解析解和数值解结果吻合良好,验证了方法的正确性。其次对脉冲波作用下弹性竖直板的响应进行研究,分析了板的刚度系数、质量系数、脉冲幅值和边界条件对其水弹性响应的影响。研究结果表明,刚度系数对板的振动频率影响很大,脉冲幅值与板的振动幅度正相关,两边固定时对竖直弹性板的疲劳损伤最严重。     

刘应中先生在水弹性研究领域的贡献

刘应中先生在70岁退休之后仍然学习开拓新的领域,从事水弹性的理论及应用研究,完成了包括国家自然科学基金重点项目在内的多个海洋结构物水弹性响应方面的项目,并与作者合作共同指导多名研究生和一名青年教师.在超大型浮体的线性水弹性、非线性水弹性、非均匀海洋环境和流体可压缩性对水弹性响应的影响、舟桥的水弹性响应以及立管的涡激振动等方面做了大量的工作,在水弹性领域也取得了不少的进展,并在国内外学术刊物和会议上发表了数十篇学术论文.该文把这10多年合作研究所取得的主要成果作一归纳总结,作为对刘应中先生永久的纪念.     

直接边界元法在无限深透水地基渗流中的应用

为新疆无限深透水地基土石坝寻求理论上较精确的渗流计算方法,采用直接边界元法,提出了对于修建在无限深透水地基上具有水平铺盖防渗体的土石坝渗流计算模型。通过对新疆多浪水库库区第四系全新冲洪积物覆盖层的渗流计算,对比计算和实测渗流自由面,验证了模型的可行性,可供设计人员参考。     

近岛礁复杂波浪环境中浮体水弹性力学响应问题

布设在岛礁海域复杂波浪环境中的大型多模块浮体的设计及其波浪载荷和安全性评估面临诸多区别于开阔海域中海洋浮体的技术挑战.该文概要叙述近岛礁波浪流演化规律的实测情况、预报岛礁海域波浪环境的"多尺度区域和多尺度网格方法"、近岛礁海域复杂波浪环境中的超大型浮体水弹性力学理论和超大型浮体多模块柔性连接动力学分析方法的部分研究成果...     

单一综放开采导水裂缝带形成机制研究

水体下采煤过程中,由于采空区围岩的应力重新分布,将产生变形、位移乃至破坏,若波及到上覆水体,则易发生透水事故,严重威胁矿井安全生产。应用岩石破裂过程分析RFPA2D系统,数值模拟再现了单一综放开采条件下覆岩变形破坏的动态发展过程;通过对模拟结果的分析,得出了导水裂缝带的分布特征、位移分布、应力分布及地表裂缝形成的原因,阐明了覆岩的破坏机理和单一综放开采条件下导水裂缝带的形成机制,揭示了采动影响下覆岩的破坏规律。结果表明,导水裂缝带的形成是一个渐进的过程,开挖造成上覆岩层不同区域拉应力分布的差异是造成导水裂缝带形成的根本原因。     

边界元法在非直立坝面动水压力分析中的应用

基于边界元法理论,建立了非直立坝面动水压力计算模型。通过算例验证了模型的正确性。计算结果表明,倾斜坝面动水压力小于直立坝面,坡面越缓,动水压力越小,最大值出现在距坝锺0.2倍坝高处,模型解答与Chwang解析解非常吻合,计算精度不受坝面倾角影响。     

无限深透水地基上土石坝铺盖长度对坝基渗流的影响

采用边界元法研究无限深透水地基上土石坝铺盖长度对坝基渗流的影响。土石坝坝基渗流量随铺盖的延长逐渐减小,并呈抛物线形分布;当铺盖长度达到一定值时,水力坡降稳定且渗流量的变化也不明显。由此,提出了建在无限深透水地基上的土石坝水平铺盖长度与坝前水头的关系。     

ANSYS黏弹性边界在拱坝抗震分析中的应用

坝体-库水相互作用、地基辐射阻尼效应和地震波动输入方式是影响坝体地震响应的重要因素。基于大型非线性有限元程序ANSYS,利用APDL语言编写了施加动水压力、三维黏弹性边界和外源波动输入子程序。最后将该程序应用到某拱坝的地震响应分析中,并将ANSYS中的多线性等向强化模型与线弹性模型计算的结果进行了对比。结果表明:黏弹性人工边界考虑了地震波的远域能量逸散,其计算结果更加合理;考虑了材料非线性后,坝体单元应力有所减小,节点位移有所增大,更符合坝体实际的地震响应。     

不同水深条件下的带式浮桥水弹性特性

为了研究不同水深条件下的带式浮桥在移动荷载作用下的水弹性动力特性,采用基于梁式理论的解析模型和基于势流理论的边界元法模型。流体动力的影响利用基于势流理论的边界元方法来计算。将附加质量和阻尼系数分别与浮桥的质量和阻尼合并,恢复力与移动荷载合并,便可容易导出浮桥的振动微分方程。利用假设模态法,得出了水弹性固有频率及其动力响应的计算公式。结果表明,水深对浮桥的水弹性固有频率以及动力响应的影响不大,因此带式浮桥的设计和应用不必考虑水深的影响。     

基于黏弹性人工边界的拱坝动力响应分析

无限地基的辐射阻尼是影响拱坝地震反应的一个重要因素,无限边界的处理方法很多,其中黏弹性人工边界具有较高的计算精度和计算效率、较好的稳定性,同时程序容易实现。基于黏弹性人工边界的基本原理,以Ansys为计算平台,采用声学流体单元fluid30模拟库水,在坝基截断边界添加弹簧-阻尼单元以考虑无限地基的辐射阻尼影响;并以锦屏一级高拱坝在El Centro地震波作用下的动力响应分析为例,对不考虑坝基辐射阻尼与采用黏弹性人工边界两种计算方法的计算结果进行比较。结果表明,采用黏弹性人工边界条件后的动力响应(动水压力、位移、主应力)均有所降低,坝顶拱冠处的应力分布更为合理,动力响应时程滞后;验证了该边界条件的吸能效果。该方法计算效率高、稳定性好,克服了透射边界与有限元相结合的方法存在高频失稳问题的缺陷。     

基于冲击弹性波的CT技术的原理及在水工混凝土结构无损检测中的应用

本文阐述了基于冲击弹性波的弹性波层析扫描（CT）技术的基本原理和在两个典型水工混凝土结构内部质量无损检测中的实际应用情况。冲击弹性波一般由激振锤激发,能量大且集中,测试深度显著提高,现场操作简便,对工作面要求低,与传统的超声波方法相比具有明显的优越性;检测设备自身先进的接收、采集、滤波、分析手段使测试结果受介质内杂散波的影响很小,保证了检测的精度,大大缩短了检测、数据采集、分析、形成结果的时间;检测得出的弹性波（P波）波速能够与混凝土的力学性能（动弹性模量和强度）建立直接的物理相关关系。以上优点将会使本项技术在水工混凝土结构无损检测领域得到更为广泛的应用。     

电磁精细探测法在隐伏型导水地质裂缝勘探中的应用

针对传统隐伏型导水地质裂缝勘探方法存在勘测精度较差的问题,提出电磁精细探测法探析隐伏型导水地质裂缝。依照屏蔽系数、实测场强和理论场强数据绘制综合曲线图,通过该图获取隐伏型导水地质裂缝所处位置几何阴影范围,采用层析成像法得到网格化的工作面,获取隐伏型导水地质图像。通过图像直接观测隐伏型导水地质工作面裂缝所处位置,在此基础上,观测四个电磁场分量,采用正交电磁场分量计算介质视电阻率,依据计算视电阻率数值和视电阻率分布状态研究裂缝发育情况和裂缝富水程度。结果表明:采用该方法能较为精准地获取隐伏型导水地质裂缝位置。通过裂缝位置进一步检测出隐伏型导水地质裂缝最大发育高度为63.5 m。当视电阻数值不断增加时,隐伏型导水地质裂缝和裂缝富水性逐渐减小,与实际情况较为相符,说明该种方法探析效果较好。     

基于黏弹性人工边界的高拱坝气幕隔震效果研究

基于气-液-固三相耦合理论模型，采用动力有限元时程分析的数值仿真方法，对锦屏一级拱坝进行了气幕隔震效果的三维数值模拟。引入了黏弹性人工边界的基本原理，在坝基截断边界添加弹簧-阻尼单元以考虑无限地基的辐射阻尼影响。数值仿真结果表明：气幕显著降低了上游坝面的动水压力，气幕厚度越大，隔震效果越好。与无气幕时相比，气幕厚度为1m、2m、3m时，动水压力分别降低了58.2%、71.5%、81.9%，位移及应力反应也相应降低。     

规则波中弧形返浪墙的非线性水动力载荷数值模拟

运用基于FLUENT软件平台的二维数值波浪水槽,采用流体体积(VOF)方法处理波浪自由面,应用"解析松弛"方法实现了数值造波-消波。模拟规则波下不同返浪墙断面形式情况下的流场和水动力。应用直墙驻波理论解和物理模型试验结果验证了数值波浪水槽的可行性。比较波浪力的数值模拟与物理模型试验结果可以发现,水动力冲量的均方差小于水动力最大值的均方差,且水动力冲量的误差也小于水动力最大值,说明以冲量作为特征量能更好地描述水动力载荷的变化。在给定堤顶超高的条件下,不同堤脚超高和弧形返浪墙高度的组合对越浪量有明显影响:低弧趾超高和大半径弧面组合有利于降低越浪量,但水动力载荷也较大;高弧趾超高和小半径弧面组合越浪量较大。     

基于ABAQUS 的黏弹性人工边界在重力坝分析中的应用

无限地基的辐射阻尼效应是影响坝体地震反应的重要因素。本文采用黏弹性边界并在非线性有限元软件ABAQUS软件上成功实施,经与理论解的结果对比,具有较高的求解精度。文中以典型的Koyna重力坝地震反应分析为例,比较了黏弹性边界与传统的固定边界无质量地基的计算结果,特别是利用混凝土损伤模型对Koyna重力坝遭遇强震时震害现象进行了初步分析,得到了大坝下游折坡处与实际遭受的地震破坏现象和破坏程度基本一致的结果。     

水润滑弹性金属塑料滑动轴承在大型卧式轴流泵中的应用

一、概述江苏省秦淮新河闸管理所位于南京市雨花台区经济开发区天后村秦淮新河入江口处,是秦淮河流域主要控制工程之一,具有防洪、排涝、灌溉、引水、改善水环境等多种功能。2002年抽水站进行加固改造,采用了     

水贫乏指数的概念及其在中国主要流域的初步应用

介绍了水贫乏指数WPI(Water Poverty Index)的概念及其计算方法,指出WPI是一种可以定量评价国家或地区间相对缺水程度的综合性指标。该指标考虑了资源、工程、管理、经济、环境等多方面因素,具体包括5个要素：即潜在水资源状况、供水设施状况、利用能力、使用效率和环境状况。本文将改进的WPI均衡计算方法应用于我国主要流域,结果表明,辽河、海河、淮河、黄河流域的缺水程度严重,长江和珠江流域的缺水程度相对较低,与我国水资源的客观状况基本相符,基本反映了我国各大流域间的相对缺水现状及相应的水资源管理水平。最后,依据WPI各要素的雷达图,初步分析了导致各流域缺水的主要原因和威胁其水资源安全的主要因素。另外,文中对 WPI方法的适用性和有待改进之处也进行了讨论。