桥梁节段模型动力试验中刚度的影响

通过试验研究了桥梁节段模型动力试验中模型本身的刚度和支撑位置对颤振导数测量结果的影响 .结果表明节段模型本身的刚度对测得的扭转颤振导数A2 有较大的影响 ,而支撑位置不影响A2 的临界位置 .     

CFD技术在三体船阻力性能研究中的应用

三体船作为一种新型的高性能船型,由于其出色性能而受到越来越多的重视.同时,三体船型仍不是一种成熟的船型,对它的研究和应用还面临很多难题.文中在粘性理论的范畴内,将目前较流行的CFD技术应用于三体船的阻力性能研究中,在考虑自由水面效应的前提下,模拟了2种三体船构型在不同航速下的粘性流场,与三体船模型水池拖曳试验结果相比较,采用CFD技术模拟的结果是合理的.表明CFD技术可以在三体船型水动力性能研究中发挥重要作用.计算与试验结果在高Fr数段的较明显偏差表明对应用的方法或者算法本身有改进的必要.     

全附体潜艇旋臂水池试验及单平面受力研究

为了研究水下航行器在定常回转中的水动力特性及受力运动规律，以潜艇标模SUBOFF AFF-8为研究对象，在浙江大学旋臂水池中进行潜艇操纵性回转试验.介绍潜艇旋臂水池试验的测试技术，包括模型安装、数据测量及六分力天平的标定与校核.获取水平面和垂直面的旋转导数，与泰勒水池的实验值形成对比.结果表明，浙江大学水池与泰勒水池相比，误差小于10%，证明浙江大学旋臂水池对潜艇操纵性试验的测量具有一定的可靠性.在水平面运动中，纵向力和横向力随漂角的变化曲线以0°漂角为分界点左右对称，横摇力矩和偏航力矩随漂角的增大而增大，垂向力和俯仰力矩随漂角的变化近似呈抛物线分布.垂直面运动时，上浮和下潜运动的力和力矩呈对称分布.角速度越大，纵向力越大，在较高的角速度下，不同攻角下的力差值较大.     

船舶碎冰区斜航运动的水动力导数预报

目前敞水水动力导数的研究较为成熟,冰水耦合后的船舶水动力导数研究尚处于起步阶段。为求解碎冰工况下冰水耦合后船舶斜航运动水动力导数,使用CFD软件STAR-CCM+中DEM颗粒模拟碎冰粒子,开启DEM模块下双向耦合模式,通过动量、能量交换达到冰块与水耦合作用,并选用小漂角工况分别为0°、2°、4°、6°、8°进行了斜航运动数值模拟。忽略自由液面的影响。分别计算敞水工况以及碎冰工况下船舶所受的侧向力以及转艏力矩,通过对各漂角下无因次后的力以及力矩拟合从而求解出各个水动力导数。考虑冰块的干扰具有随机性所以采用干扰后的力以及力矩最大值以及最小值分别求解对应的水动力导数,形成一个水动力波动区间,更为真实地预报冰水耦合下的船舶水动力导数。通过计算结果表明,敞水工况下船舶各部分水动力导数值与模型统计公式计算值相差不大,冰水耦合后部分水动力导数波动区间端点值出现正负,冰水耦合后水动力导数随机性较大。     

具有半封闭隧道的饱和粘弹性土动力特性

考虑介质和流体的压缩性,根据Biot理论和弹性壳体理论,在频率域内研究了饱和分数导数粘弹性土体-半封闭圆形隧道壳体衬砌系统耦合振动.将土体视为液固饱和多孔介质,选择反映介质流变特性的分数导数模型描述土骨架的应力-位移本构关系,又引入部分透水的边界条件,得到了饱和粘弹性土体中半封闭隧洞内边界分别在轴对称荷载和流体压力作用下位移、应力和孔压的表达式.进行了参数分析,研究表明:轴对称荷载条件下,分数导数阶数对系统响应的影响远大于流体压力情形下的动力响应,且存在明显的共振效应,但流体压力条件下不产生共振现象.     

单体复合船型向大型化推广应用研究

为了将自主研发的单体复合船型从几百吨级向千吨级和4千吨级船舶上推广应用,通过在3个不同吨级的单体船艏底部加装减纵摇组合附体形成了3个单体复合船型,对各单体复合船型和原船型进行了模型水池规则波和静水阻力试验,对比试验结果,分析组合附体对各单体复合船型纵向运动性能和静水阻力性能的影响.结果表明:合理的组合附体形式、尺度及艏鳍、半潜体与主船体的水动力布局可以使单体复合船型静水阻力与原船型相比影响不大,而其在波浪中的纵向运动性能得到较大改善.证明了单体复合船型在4千吨级以下船舶上应用是可行的.     

基于STAR-CCM+的拖体水动力特性仿真计算

采用CFD软件STAR-CCM+对某型水下拖体的水动力特性进行了仿真计算.并结合Java语言二次开发了一个能通用于各拖体模型代入计算的程序,进行适当的前处理后,能较为快捷的计算各工况水动力值.将仿真值与水池垂直面平面运动机构(VPMM)试验值进行比较,结果基本吻合,验证了雷诺平均(RANS)方法和realizable模型以及二次开发程序的适用性.可运用到后续拖体的计算中,提供参考依据,缩短设计开发周期.     

基于双界面滑移耦合的水泥土锚杆荷载传递模型

水泥土锚杆的承载过程伴随筋体—黏结体界面和黏结体—岩土体界面的黏结强度调动,界面剪应力的径向传播机制受到不同界面附近材料的应力和变形条件影响,对水泥土锚杆进行荷载传递分析需考虑双界面的剪切变形耦合。结合锚杆受力变形分析常用的荷载传递法和剪切位移法,将二者分别用于界面剪应力在锚杆轴向和径向引起的变形分析计算,考虑锚杆双界面的剪应力与剪切变形耦合,建立基于界面特性测试的水泥土锚杆双界面滑移耦合荷载传递分析模型。通过水泥土的材料性质试验及单元体尺度和模型试验尺度的水泥土锚杆拉拔试验,获得了模型的计算参数取值,并验证了模型对锚杆拉拔响应的预测能力。     

不同水深环境下桥梁群桩基础动力特性

强烈地震作用下,水与群桩基础的互相作用问题一直没有得到很好解决.本文使用结构自由振动衰减力锤激励的方法对深水桥梁群桩基础考虑水影响下的动力特性进行了有益的探索与研究.以某深水桥梁群桩基础为工程背景,设计制作试验水池及缩尺比为1/30的九桩模型,介绍了在不同水深环境下进行模态试验的方法;同时利用有限元分析软件ADINA建立了水-结构相互耦合作用的三维实体有限元模型,对其动力特性进行了理论分析.通过比较不同水深环境下结构振动一阶侧弯与扭转阵型的试验与理论分析结果,验证了本文针对群桩基础结构模型所用的自由振动衰减模态试验方法是成功的;在考虑水-结构相互耦合作用后,结构的振型周期延长,频率减小;随着水深增加,结构频率变化越大.     

潜体水动力导数的CFD计算方法研究

操纵性是现代潜艇最重要的总体性能之一.研究潜艇的操纵性,需要对潜艇的操纵运动进行预报,因此求得所有的水动力导数值成为操纵性理论分析的前提.利用CFD技术和动网格技术数值模拟小振幅平面运动机构试验,求解了椭球体的水动力导数,并将加速度系数与理论值相比较.流场的求解基于RANS方程和RNGkEpsilon湍流模型,动网格的处理采用Hrvoje Jasak和Zeljko Tukovic的方法,压力和速度的耦合采用PIMPLE方法解耦.流场的控制方程采用有限体积法离散且分离式求解,网格运动的控制方程采用有限元方法离散,网格的分裂采用体和面同时分裂法.结果表明该方法是可行的,从而为潜艇操纵性的理论预报做出一些有益的探讨.     

深基坑钢支撑预加力对围护墙变形影响

深基坑工程的钢支撑轴力初始实测值时常小于设计预加力。预加力的不足严重影响钢支撑的支撑效果,是造成深基坑围护墙出现较大变形的一个重要因素。以南京某地铁车站深基坑工程为例,运用Midas GTS软件建立二维数值计算模型。基于现场监测数据与数值计算结果,验证了计算模型与参数的合理性;分析不同预加力值对围护墙水平位移值、钢支撑最终轴力值的影响。研究表明：预加力是克服钢支撑的理论抗压刚度小的有效方法,是提高钢支撑的实际抗压刚度的手段;以钢支撑轴力设计值为参考,预加力比值与围护墙深层水平位移最大值具有负线性关系,对支撑轴力最终值的影响不显著;从施加的预加力效果看,预加力比值为40%时,经济性最佳。最后提出了低、高双向预警和对应的预加力取值方法。     

单向张弦梁结构下部撑杆计算长度的近似分析

近年来张弦梁结构在大跨度结构工程中得到了日益广泛的应用，针对其撑杆稳定性计算中的计算长度问题，考虑到张弦梁结构下部受拉弦索对撑杆的非线性支承作用，提出了在实际工程中确定撑杆计算长度的一种近似方法。通过对其平面外刚度及受力进行分析，并结合具体算例，得出对于两端铰接的撑杆，其计算长度系数可偏于安全地近似取为1.0。     

流体-岩石相互作用定量模拟技术新进展

成岩体是指在埋藏成岩作用过程中形成的、内部具有成因联系的、不同规模尺度的地质体。从多尺度成岩体研究入手,阐明成岩体中控制流体-岩石相互作用的热力学和动力学条件,揭示流体-岩石相互作用机制,提出以成岩相为核心的多尺度成岩体划分方案,进而归纳总结了成岩体系域、成岩体系、成岩相和成岩亚相不同尺度成岩体的流体-岩石相互作用研究新进展。从单相/多相流体和单矿物/多矿物相互作用角度,将流体-岩石定量模拟划分为长石-流体相互作用定量模拟、石英-流体相互作用定量模拟、多矿物-流体相互作用定量模拟和多相多组分流体-岩石相互作用定量模拟。今后拟重点开展的研究有:层序地层格架/沉积相带框架下不同成岩体内的流体-岩石相互作用研究,陆相断陷盆地内与深大断裂、断裂输导有关的流体-岩石相互作用研究,煤系地层背景下致密储层中有机酸流体-岩石相互作用研究,咸化湖盆储集层中流体-岩石相互作用研究,以及中、新生界碎屑岩风化壳内流体-岩石相互作用研究等。     

考虑软化效应的隧道围岩自稳时间解析模型

现行隧道自稳时间解析法中未考虑地下水的软化作用,导致过高估计亲水软化性岩石的围岩质量。以具有典型软化特性的石膏岩为研究对象,探索水的软化作用对隧道围岩自稳时间的影响。采用试验和理论相结合的方法研究围岩自稳时间。首先,进行不同浸水时间下的石膏岩软化试验,研究其软化规律;通过试验获得石膏岩吸水率、弹性模量和泊松比分别与浸水时间之间的定量关系;在弹性模量与浸水时间及泊松比与浸水时间的定量关系中,引入完整性系数和富水系数,建立岩体力学参数软化方程。然后,基于经典的圆形轴对称隧道弹性解,考虑掌子面对隧道轴向位移的影响,推导出隧道临空面处无支护状态下的位移公式;把岩体力学参数软化方程嵌入此位移公式中,获得考虑软化效应的临空面位移解。最后,在此位移解中引入活跃跨度和围岩的临界位移值,建立考虑软化效应的隧道围岩自稳时间解析模型。该模型考虑了围岩体工程特性、岩石力学特性及岩石软化特性,能输出自稳时间与活跃跨度之间的关系曲线。经自洽分析法检验,该模型中自稳时间随各参数的变化规律与实际情况相符,模型具有自洽性。模型被应用于评价礼让隧道石膏围岩的自稳时间,现场反馈结果表明该模型更适合于现场应用。     

高温超导电机磁体支撑结构焊接残余应力分析及影响研究!

焊接残余应力不仅可能使高温超导电机磁体支撑结构产生裂纹,还可能与外加载荷叠加后改变磁体支撑结构的承载能力。应用轴对称模型及单元生死技术,对高温超导电机磁体支撑结构进行了焊接数值模拟,得到了焊缝残余应力的分布规律,同时在结构强度分析中考虑了焊接残余应力的影响。数值模拟结果表明:最大残余Mises应力出现在焊缝区域,远离焊缝区的应力几乎为零;整体退火对焊接残余Mises应力的降低非常有效;焊接残余应力和外载荷作用下的Mises应力进行了叠加,导致磁体支撑结构的强度明显下降。研究结果为磁体支撑结构的设计、生产工艺的优化及降低焊接残余应力提供了理论依据。     

形态优化张弦桁架撑杆与稳定设计

撑杆是张弦桁架中不可缺少的组成部分,在整体结构刚度形成中起着非常重要的作用,撑杆的失稳将导致结构整体刚度急剧降低及拉索松弛.在张弦桁架形态优化设计基础上,详细分析了撑杆数目变化对张弦桁架形态结果的影响,作为张弦桁架形态优化设计的一部分,提出了几种布置撑杆的方法,并建立了相应计算模型进行分析;同时对撑杆与结构的稳定性进行了研究,结果可为张弦桁架设计时提供参考.     

基于STM的简化拉压杆剪力墙单元模型

基于STM模型,提出了一种用于剪力墙弹塑性反应分析的简化拉压杆模型.该模型是由两侧链杆单元、中部的斜杆单元和上下无限刚梁铰接构成.除了无限刚梁外,模型的其余杆单元均为仅有轴向滞变关系的二力杆单元.推导给出了模型各杆的等效横截面积计算公式,从而可方便地确定各杆刚度.用上述剪力墙简化拉压杆模型进行了三个实例分析.结果表明第一个实例与理论结果、后两个实例与试验结果分别具有较好的相关性,说明该模型用于模拟剪力墙弹塑性反应分析是可行的.     

Coupling the hydrological and ecological process to implement the sustainable water resources management in Hanjiang River Basin

Research on the combination of hydrological variation and ecological demands plays an important role in water availability assessment and sustainable management on basin scale. An integrative frame, consisting of hydrological regime modelling, ecological water demands estimation and renewable resources management, is given in this paper in order to support the implementation of the sustainable water resources management. The suggested integrative frame has been used to study the integrated water resources management in southern Hanjiang River Basin which is the water source of South-to-North Water Transportation Project in China. SWAT (soil and water assessment tool) model was used to simulate the monthly averaging streamflow and the amounts of ecological water demands in stream were also estimated in order to evaluate the available water resources for the local users and the transportation project. Then we formed the developing scenarioes by coupling the available water resources, the recovering rate of water resources in natural water cycle, the local water use rate and the amounts of the water transported to North, and used the Scheafer model to analyze their evolving trajectories. Eventually, the sustainable water resources management measures were assembled by the comprehensive evaluation of the scenarioes. The research indicates that the integrative frame provided a new way for the integrated water resources management in river basin.     

回转体局部空泡流的数值分析

通过在回转体和空泡表面分布源汇的方法，建立了求解回转体局部空泡流场的数值方法。依据建立的数学模型与数值方法，对两种具有典型头部线型的回转体局部空泡绕流场进行了数值计算。在数值计算过程中发现第一次迭代所得结果和最终的收敛结果相比误差仅为5％，并把计算结果与有关献的实测数据进行了比较，发现计算结果与实测数据十分接近。     

Effects of water level fluctuation on sedimentary characteristics and reservoir architecture of a lake,river dominated delta

The hydrodynamic conditions present in a river delta's formation are a highly important factor in the variation between its sedimentary regulation and characteristics. In the case of the lacustrine basin river-dominated delta, water level fluctuations and fluviation, are both important controlling factors of the sedimentary characteristics and reservoir architecture. To discuss the effects of water level fluctuation on sediment characteristics and reservoir architecture of this delta, the Fangniugou section in the east of the Songliao Basin was selected for study. Based on an outcrop investigation of the lacustrine basin river-dominated delta, combining with an analysis of the major and trace chemical elements in the sediments to determine the relative water depth, through architecture bounding surfaces and lithofacies division, sedimentary microfacies recognition and architectural element research, this work illustrated the effects of water level fluctuation on the reservoir architecture and established sedimentary models for the lacustrine basin river-dominated delta under various water level conditions. The results show that there are 8 lithofacies in the Fangniugou section. The fan delta front, which is the main object of this study, develops four sedimentary microfacies that include the underwater distributary channel, river mouth bar, sheet sand and interdistributary bay. The effects of water level fluctuation on different orders geographic architecture elements are respectively reflected in the vertical combination of the composite sand bodies, the plane combination of the single sand bodies, the particle size changes in the vertical of hyperplasia in the single sand body, the coset and lamina. In the case of the sand body development of the petroliferous basin, varying water level conditions and research locations resulted in significant variation in the distribution and combination of the sand bodies in the lacustrine basin.