火灾环境下钢结构响应行为的FDS-ABAQUS热力耦合方法研究

火灾环境下钢结构热力耦合分析普遍采用ISO834标准升温曲线（或火灾升温经验公式）描述结构的升温过程,然而这种方法并不能准确描述真实火灾环境下结构的升温过程。为了分析钢结构在真实火灾温度场下的热响应行为,该文以整体结构作为研究对象,提出了基于FDS和ABAQUS的火-热-结构耦合分析方法。该方法通过创建FDS-ABAQUS耦合接口,将FDS模拟得到的火灾动态温度场数据传输到有限元软件ABAQUS中,使用ABAQUS对整体结构进行热力耦合计算,得到整体结构在特定火灾场景下的力学响应特性。案例分析表明,该文创建的耦合方法可将FDS模拟得到的温度场数据传输到ABAQUS模型,分析结果显示传输温度场数据最大误差为2.18%;模拟整体结构热响应行为时考虑不均匀热膨胀引起的内力,模拟结果更接近真实火灾场景下的力学响应。     

热声载荷作用下金属薄壁结构的振动响应与试验验证EI北大核心CSCD

针对航空航天薄壁结构在热声载荷作用下的非线性振动响应问题,基于声振耦合理论,采用耦合的有限元/边界元法对四边固支高温合金矩形薄壁结构进行了动力学响应计算。重点研究了薄壁结构在行波加载与扩散场加载条件下的振动应力/应变响应规律,讨论了温升对结构振动响应的影响规律,分析了薄壁结构热屈曲(Thermal-buckling)和跳变(Snap-through)响应特性。通过将薄壁结构在不同温度条件下的振动模态以及动态应变响应的仿真结果与热环境下的声激振试验结果进行对比,表明计算的基频量值及随温度的变化关系与试验结果获得较好的一致性,计算的应变响应与试验测试结果量值相当,验证了热声响应计算方法与模型的有效性。该研究提出的金属薄壁结构在热声载荷作用下的非线性振动响应计算方法及分析结论对进一步开展热声疲劳寿命预测及动强度设计提供依据。     

热声载荷作用下金属薄壁结构的振动响应与试验验证

针对航空航天薄壁结构在热声载荷作用下的非线性振动响应问题,基于声振耦合理论,采用耦合的有限元/边界元法对四边固支高温合金矩形薄壁结构进行了动力学响应计算。重点研究了薄壁结构在行波加载与扩散场加载条件下的振动应力/应变响应规律,讨论了温升对结构振动响应的影响规律,分析了薄壁结构热屈曲(Thermal-buckling)和跳变(Snap-through)响应特性。通过将薄壁结构在不同温度条件下的振动模态以及动态应变响应的仿真结果与热环境下的声激振试验结果进行对比,表明计算的基频量值及随温度的变化关系与试验结果获得较好的一致性,计算的应变响应与试验测试结果量值相当,验证了热声响应计算方法与模型的有效性。该研究提出的金属薄壁结构在热声载荷作用下的非线性振动响应计算方法及分析结论对进一步开展热声疲劳寿命预测及动强度设计提供依据。     

转子热致振动现象的瞬态响应特性研究

针对燃气轮机转子在启停暂态及变工况下的振动过大问题,建立了转子瞬态动力学特性理论分析模型,基于转子热变形现象将转子热变形等效为弯曲激励力,分析了转子在热变形激励下快速启动过程的瞬态响应特性、热变形与不平衡耦合激励下的转子在不同启动过程中的瞬态动力学特性,以及热变形随启动过程衰减的转子瞬态动力学特性,研究成果为燃气轮机转子热致振动特性研究提供理论依据与基础。     

RC 隔震框架缩减自由度子结构耦合混合试验研究

本文提出基于 GPU 并行计算、缩减自由度及考虑隔震支座非线性耦合力学特性的隔震结构混合试验模拟方法,准确地评估地震作用下隔震层橡胶隔震支座与上部结构耦合的真实响应特点。通过数值模拟的方法对上部结构各楼层的恢复力性能进行分析,将上部结构简化为非线性 MDOF 剪切模型;结合隔震支座的拟静力试验建立考虑非线性耦合的隔震支座模型,得到该结构的缩减自由度子结构耦合混合试验数值模型,通过橡胶隔震支座的动力试验和子结构交互计算进行不同地震作用下 RC 隔震框架的混合模拟试验研究。试验结果表明：10 层 RC 隔震结构的混合试验中,隔震层变形与数值模拟计算结果吻合较好,利用混合试验方法对结构自由度进行缩减,既能较好地还原上部结构的动力特性,也能得到橡胶隔震支座在地震作用下的真实响应,且保证了较好的分析速度和精度。     

危险品智能仓储及运输管理系统的电磁安全

目的开发满足炸药、火工品等危险品使用的智能仓储及运输管理系统,以提高危险品物流的信息化和智能化管理水平。方法采用RFID技术设计危险品信息识别系统,分析炸药和火工品等危险品在系统常用频率和电场强度下的响应特性,并研究其电磁安全性。结果危险品信息识别系统在13.6 MHz和915 MHz等2种频率下可以用于危险品仓储和运输管理。结论研制了危险品智能仓储及运输管理系统,明确了其安全使用要求。应根据具体场景综合分析危险品的特征频率和安全射频功率,建立适合的安全性评价方法和标准,以保证安全。     

基于FEM和TMM方法的轨道—隧道—土层振动耦合响应分析

针对地铁隧道中日益增多的振动问题,基于FEM(有限元)和TMM(传递矩阵方法)技术,以上海轨道交通四号线为研究背景,探讨在移动荷载作用下轨道-隧道-土层系统的振动响应及荷载传播问题.其中在频率波数域内运用FEM模拟轨道系统响应,运用TM技术模拟土层运动,并将隧道简化为欧拉梁,利用应力应变关系将轨道系统、土层与隧道梁进行耦合.模拟数据与实测数据对比表明,该模型能较好地模拟地铁隧道中振动的传播.基于该理论模型,运用频散曲线对轨道及土层特性进行分析,从理论上讨论轨道系统与土层耦合条件下振动波传播的特殊规律,并以地表位移及土层应力为研究对象,分析不同频率条件下振动响应的差异.     

基于FEM和TM方法的轨道-隧道-土层振动耦合响应分析

针对地铁隧道中日益增多的振动问题,基于FEM(有限元)和TMM(传递矩阵方法)技术,以上海轨道交通四号线为研究背景,探讨在移动荷载作用下轨道-隧道-土层系统的振动响应及荷载传播问题。其中在频率波数域内运用FEM模拟轨道系统响应,运用TM技术模拟土层运动,并将隧道简化为欧拉梁,利用应力应变关系将轨道系统、土层与隧道梁进行耦合。模拟数据与实测数据对比表明,该模型能较好地模拟地铁隧道中振动的传播。基于该理论模型,运用频散曲线对轨道及土层特性进行分析,从理论上讨论轨道系统与土层耦合条件下振动波传播的特殊规律,并以地表位移及土层应力为研究对象,分析不同频率条件下振动响应的差异。     

热弹耦合梁结构动力响应的区间数值分析

研究了含有区间参数梁结构在温度载荷和力载荷共同作用下的动力响应问题,考虑材料变形与传热的相互影响,建立了梁在热弹耦合下的动力学有限元模型,并给出了对结构瞬态热传导方程与动力学方程进行相互交替迭代求解的计算方法。针对结构响应不确定性问题,以不确定参数作为约束变量,通过寻求结构响应函数的区间范围,将区间问题转化为优化问题,并利用遗传算法给出了结构响应函数的区间界限。通过算例及与概率有限元方法的计算结果比较,表明文中所提出方法的可行性和有效性,并获得在热弹耦合作用下梁结构的固有振动频率有所增加,而振动响应振幅则逐渐减弱的结论。该方法只需已知不确定参数所在范围的界限,而无需其他统计信息,为解决区间参数热弹耦合梁问题提供了一种途径。     

水下爆炸载荷作用下细长体圆柱壳结构鞭状响应

采用2阶DAA流固解耦技术,对水下爆炸载荷作用下细长体圆柱壳结构的鞭状响应进行分析研究。经模型试验验证后,对细长体圆柱壳梁模型随不同药包爆炸方位、不同爆距及不同低频振动频率耦合程度变化时的鞭状响应进行计算,揭示圆柱壳梁模型在水下爆炸载荷作用下的总体低频运动特性及鞭状响应规律,为研究细长体圆柱壳结构在水下爆炸载荷作用下的鞭状效应总体损伤提供试验基础及理论方法。     

时变侧风下双层客车的流固耦合数值模拟

流固耦合效应会影响行驶安全性。利用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法对某型客车1︰1模型实施时变侧风下的流固耦合数值模拟。其中车辆使用系统六自由度动力学模型简化,并选取了三种典型的侧风工况(线性、伪阶跃、正弦)分别模拟。对于各类工况,通过耦合与非耦合计算的比较,得到流固耦合效应对气动升力和俯仰力矩影响较显著。其机理在于流固耦合效应造成的流场结构的变化。有助于量化了解流固耦合效应对各个气动力的影响,为更精细地模拟车辆行驶状态提供计算方法上的参考。     

出口锂电池危险品运输包装的安全设计与防护

目的研究出口锂电池危险品运输包装的设计要素和防护措施。方法针对出口锂电池危险品的特性,系统总结国际技术法规对于锂电池运输包装的安全规范,并比较分析国际海运危险货物运输规则(IMDG CODE)和国际航空运输协会危险品运输规则(IATA DGR)中的特定指引要求。依据跌落试验、堆码试验的物理性能指标的设计,研究出口锂电池危险品运输包装的物理安全性能。结果提出了保证出口锂电池危险品运输包装安全的建议,同时基于此类危险品包装的整体安全设计和单元防护,提出了锂电池组合包装、有效防短路保护、塑胶外壳防护等安全要素优化方案。结论研究提出的安全设计要素和防护措施,可以为锂电池危险品运输包装的安全防护提供重要的实践指导。     

基于零厚度粘聚力单元的钢筋混凝土板在爆炸荷载下的动态破坏过程分析

军火库或危险品仓库存在着偶然爆炸的威胁,而钢筋混凝土是这些建筑物的主要构成材料,因此研究钢筋混凝土结构在爆炸荷载下的破坏过程具有重要意义。该文基于LS-DYNA动力有限元程序,利用任意拉格朗日–欧拉（ALE）方法,以及多物质流固耦合方法对混凝土结构在爆炸荷载作用下的动态破坏过程进行研究。为了更好分析混凝土结构在爆炸荷载作用下的动力响应,采用了考虑应变率影响的钢筋和混凝土材料本构模型,并引入零厚度粘聚力单元来模拟混凝土的动态破坏过程,克服基于侵蚀算法单元删除带来的质量损失问题。该文首先介绍零厚度粘聚力单元模型的生成过程并对比试验结果,验证所建立的零厚度粘聚力单元模型的合理性。其次,对比不同爆炸荷载下基于侵蚀算法以及零厚度粘聚力单元两种不同模拟方法的模拟结果,验证基于零厚度粘聚力单元模拟的优越性。最后基于零厚度粘聚力单元模型,分析不同爆炸荷载对混凝土结构动态破坏过程以及碎片抛射的影响。     

危险货物包装检测分析与实践

危险货物包装种类、材质、规格不一,其性能测试要求也不一样。在不影响检测结果准确性的前提下,可用模拟物替代实际内装物质或物品进行测试。危险货物包装的性能检测主要包括跌落试验、气密试验、液压试验、堆码试验,分别对应于危险货物包装所应具备的抗冲击、密封性、耐内压和强度等性能要求。在检测时,应注意其试验要求、试验条件、合格判定准则及检测关键控制点。检测实践发现,危险货物包装检测不合格主要有:瓦楞纸箱堆码检测不合格,塑料桶液压测试不合格,钢塑复合桶液压测试不合格,钢桶跌落测试及液压测试不合格,纸板桶跌落测试不合格等。未来包装检测应朝着标准化、规范化和科学化方向发展,尽量减少人为因素的影响。     

Results of the MITRA project: monitoring and intervention for the transportation of dangerous goods

The objective of the MITRA (monitoring and intervention for the transportation of dangerous goods) project was to prototype a new operational system for monitoring the transportation of dangerous goods in Europe based on regional responsibilities. This concept, based on systems used in air traffic control, aims to provide civil security centres with real-time knowledge of the position and contents of dangerous vehicles circulating in their area of responsibility, and, in the event of a dangerous situation, to issue warnings, alerts and crisis management information, thereby allowing intervention teams to react immediately with maximum safety. The project was funded by the European Commission under the 6th Framework Programme (STREP--specific targeted research project--under the Information Society Technologies priority). It started on 1 September 2004 and ended on 31 October 2006. This paper presents the results of this project and the conclusions derived from the field tests carried out in Germany and in the French/Spanish border region in order to test the proposed operational system.     

圆柱形动力锂电池的绿色包装设计及跌落仿真试验

目的 对圆柱形的车用动力锂电池进行运输包装设计及跌落仿真试验分析。方法 运用运输包装设计五步法,根据产品特性、运输包装要求与流通环境条件,分析现有包装的不足,提出包装解决方案,并依据包装设计方案设计包装材质、结构尺寸,对设计的包装进行强度校核,最后对包装件进行跌落仿真试验,分析和评价所设计的包装方案。结果 设计的运输包装解决方案分为内外包装两部分,内包装使用材质为EPE发泡聚乙烯塑料材料,结构为多孔结构,外包装使用的材质为C楞瓦楞纸板,结构为0201型箱型结构,对所设计的包装方案进行底面跌落模拟仿真试验,锂电池产品所受到的最大等效应力值为5.865 MPa,低于圆柱形动力锂电池材料的许用应力值132.2 MPa。结论 所设计的圆柱形动力锂电池运输包装方案合理,对锂电池类危险品的运输包装设计具有一定的借鉴意义。     

危险货物运输包装救助包装的使用探讨

目的为了降低危险货物运输及流转过程中的包装使用风险,对救助包装的安全使用进行探讨。方法总结危险货物救助包装的检验要求,并结合救助包装的应用实例,分析救助包装使用过程中存在的主要问题。结果救助包装的安全使用可以在一定程度上确保出现问题的危险货物包装的流转安全,最大程度降低意外事故造成的危险性和经济损失,减少了次生危害。结论有关救助包装的使用探讨,提出了救助包装使用过程中的注意问题,从而可以有效地加强对危险货物的安全管理。     

危险品包装的发展及常见质量问题探讨

介绍了危险品包装的含义及发展趋势,针对多种形式的危险品包装在检测过程中的常见质量问题,进行了原因分析。并结合危险品包装的发展趋势,为危险品包装的实验室检测提出了应对建议,以期为危险品包装生产者及相关方提供借鉴。     

民航运输弹药包装探讨

以联合国国际民航组织颁布的《危险品航空安全运输技术细则》为依据,分析了我国利用民航货机运输弹药的操作中,弹药包装存在的不足,探讨了通过提高弹药包装标准化程度、增加危险品标识、改进包装设计等措施,改善我军弹药航空运输包装的设想。