锥形涡及其诱导下的马鞍屋盖表面风荷载

通过刚性模型风洞测压试验,对锥形涡及其诱导下的菱形马鞍屋盖表面风荷载进行了系统研究:⒈分析了锥形涡诱导下的屋盖表面平均、脉动风压分布特点;通过脉动风压谱,着重分析了马鞍迎风前缘(易损区域)的平均、脉动风压分布机理。⒉通过风压信息确定了锥形涡的特征参数(涡核位置、作用范围),给出了定量结果;分析了锥形涡涡轴的左右摇摆运动,分别从定性和定量方面建立了锥形涡涡轴的运动与屋面吸力脉动之间的关系。⒊用测点风压时程的三、四阶矩对风压的非高斯特性进行描述,给出划分高斯、非高斯区的标准,并在此基础上对马鞍屋盖表面进行了分区;分析了锥形涡作用下屋盖表面风压非高斯特性的产生机理。     

马鞍屋盖表面面积平均风压特性研究

为完善我国建筑荷载规范中有关围护结构和覆面材料的设计,本文提出了面积平均风压的概念。通过刚性模型风洞测压试验,研究了马鞍屋盖表面的面积平均风压特性。⒈ 以锥形涡为引,确定各矢跨比马鞍屋盖表面出现锥形涡的来流工况,以涡核吸力和涡核互相关性为依据,确定了马鞍屋盖的最不利风向为沿高点连线方向。⒉ 在一定附属区域内对单点风压进行集合,得到面积平均风压（时程）;在马鞍屋盖表面实行各种分区,探讨了最不利风向下各面积平均风压时程的峰值吸力随附属面积的变化趋势,得到了相应的拟合公式;通过各区域内单点风压时程的累积概率分布,验证了该拟合公式的准确性与有效性;根据偏度和峰度值大小,分析了面积平均风压时程的非高斯特性,并与单点时程的风压特性进行了比较,结果表明面积平均风压时程曲线中风压脉动分布均匀,高频脉动减少,因而其非高斯特性并不如单点突出,且普遍偏向高斯分布     

大跨屋盖表面旋涡的PIV试验研究

该文通过风洞流场显示试验,观察了大跨平屋盖和马鞍屋盖表面的分离泡和锥形涡现象,给出了不同风向、不同屋盖表面的旋涡流线和涡量场分布;分析了风向角、屋盖曲率对于旋涡形态的影响。试验结果表明,当风向垂直于平屋盖迎风前缘时,屋盖表面将形成典型的分离泡现象,且分离泡的涡核位置恰好对应了涡量场的负向峰值。在斜向风作用下,平屋盖和以高点作为迎风点的马鞍屋盖表面将出现锥形涡。观察旋涡的平均流线和涡量场分布图,发现当来流沿两种屋盖对角线时,锥形涡截面形状接近圆形;当来流偏离屋盖对角线时,在靠近来流的一侧,锥形涡截面形状接近椭圆形;流场内负向涡量分布于壁面上,峰值集中在迎风前缘附近和旋涡周围。在相同的风向角下,曲率较大的马鞍表面锥形涡涡轴与屋盖迎风前缘所成角度较大,曲率较小的马鞍表面锥形涡涡轴与迎风前缘所成角度较小。此外,旋涡的瞬时流线图表明,锥形涡是一种瞬时变化的流体现象,其形态和位置在每个瞬时都不相同。     

锥形挤压式电流变液阻尼器模型的理论和实验研究

提出一种新型电流变液阻尼器即电流变液锥形 (或楔形 )挤压式阻尼器模型的设计概念。该模型中 ,电流变液在锥形极板间形成的链状或柱状结构受到斜向的拉压作用 ,产生的能量耗散既不同于剪切式 ,又不同于正向挤压式 ,而且通过调整半锥角度 ,可以改变阻尼器的最大振动位移范围。作者对其模型进行了正弦激励下的动力学特性实验研究。同时 ,根据 Bingham塑性模型及润滑方程对锥形动态挤压流动过程进行了准定常近似分析计算 ,计算结果与阻尼器的动态实验结果进行了比较 ,两者符合得较好     

降阶模型及其在大跨度屋盖结构风振中的应用研究

该文建立了一种适用于气弹系统中非线性结构的降阶模型及系统识别方法,并首次将结构降阶模型应用到大跨度屋盖风振结构模型的建立中。非线性结构采用降阶模型并通过高精度有限元模型的非线性系统识别来建立,该模型在结构的模态坐标中将应变能泛函表示为结构模态振幅的多项式函数,该多项式的系数由高精度有限元模型计算所得的模态和应变能信息确定。该方法对一大跨度屋盖的风振响应做了分析,计算结果与采用高精度模型所得结果和实验结果及用ANSYS计算结果进行了比较,结果符合良好。该文的结构降阶模型对于建立非线性结构模型是准确有效的。     

飞艇大攻角绕流气动特性模拟及湍流模型与参数影响研究

飞艇大攻角绕流作为一种典型的分离与漩涡流动,相关研究具有较高难度和十分重要的意义。该文基于数值模拟方法,研究了飞艇大攻角绕流条件下的气动特性,分析了湍流模型选择和湍流强度设置等关键因素对模拟结果的影响。气动力、压力系数、流场显示细节等结果表明：SST 模型和Realizable 均能较准确地模拟飞艇周边流体流动现象,计算得到的气动参数和实验结果吻合良好,而S-A模型和实验存在较大差异;同时发现湍流强度对飞艇气动力存在较大影响,升阻力系数在湍流强度I > 0.5%时随之线性增长。进一步引入了等效雷诺数的概念,证明与原始雷诺数类似,等效雷诺数对气动力影响存在相应的敏感区间,在计算和实验中值得加以注意。     

鞍形屋盖平均风压分布特性的数值模拟研究

基于Reynolds时均N-S方程和RSM模型对鞍形屋盖的平均风压分布进行了数值模拟,采用有限体积法对控制微分方程进行离散,并采用SIMPLE压力校正算法来实现非线性方程的迭代求解。数值模拟结果与风洞试验结果进行了对比分析,两者吻合较好,在此基础上系统研究了风向角、跨高比、矢跨比、地面粗糙度、风速等因素对屋面风压分布的影响,探讨了结构周围流场的绕流特性。最后根据屋面的结构形式及风压分布特点将鞍形屋面分成12个区,给出了不同风向角下的分区风载体型系数以供工程设计的参考。     

地震液化的突变模型研究

能量和标准贯入击数是用于液化评价的两个综合性指标。以经过持时修正的能量函数和经过粘粒及上覆压力修正的标贯击数为控制变量,以振动孔隙水压力增长为状态变量, 根据液化的物理意义、室内试验所得到的孔压发展曲线的特点和国内外实测液化资料,建立了基于修正Zeeman 突变方程的孔压发展模型。与目前广泛使用的传统尖点突变模型相比,修正模型增加了一项和三个系数,这样做既保留了原方程中状态变量与其中一个控制变量成线性关系这一优良性质,又能够适应于准确模拟孔压与液化发展。在此基础上,利用液化资料,基于统计学中控制“弃真”概率的方法,运用Matlab 逐步逼近确定了所有的六个待定未知量, 确定了分叉曲线和新旧坐标之间的转换关系。检验结果表明了所建议模型的合理性。     

TORSIONAL FATIGUE OF A MEDIUM CARBON STEEL CONTAINING AN INITIAL SMALL SURFACE CRACK INTRODUCED BY TENSION–COMPRESSION FATIGUE: CRACK BRANCHING,NON-PROPAGATION AND FATIGUE LIMIT

In order to examine the threshold condition for the fatigue limit of materials containing a small crack under cyclic torsion, reversed torsional fatigue tests were carried out on 0.47% C steel specimens containing an initial small crack. Initial small semi-elliptical cracks ranging from 200 to 1000 μm in length were introduced by the preliminary tension–compression fatigue tests using specimens containing holes of 40 μm diameter. The threshold condition for the fatigue limit of the specimens containing artificial small defects under rotating bending and cyclic torsion are also reviewed. Crack growth behaviour from an initial crack was investigated. The torsional fatigue limit for a semi-elliptical small crack is determined by the threshold condition for non-propagation of Mode I branched cracks. The torsional fatigue limit of specimens containing an initial small crack can be successfully predicted by the extended application of the √area parameter model in combination with the σ_θmax criterion.