基于MSC.Dytran的高速列车过隧道三维数值模拟

利用美国MSC.Software公司的MSC.Dytran和MSC.Patran软件建立了D字头高速列车过隧道时的有限元模型,并利用MSC.Dytran的流固耦合算法,对高速列车入隧道的冲击波响应进行三维数值模拟,经过与试验测试结果对比,得出MSC.Dytran的动力学分析结果与实际情况基本符合的结论.     

行人头部与发动机罩碰撞的动力学分析

用限元分析软件MSC．Patran／Dytran建立了行人头部与发动机罩板碰撞的有限元模型，分析了其碰撞过程的动力学响应，并对其结果进行讨论，得出了影响头部损伤的各种因素，为改善行人头部一发动机罩碰撞问题提供了参考．     

高速列车进入隧道产生压缩波的实验研究

高速列车进出隧道时会产生一系列空气动力学效应,引起噪声及车厢内压力的变化.实验测试是研究这一问题的有效方法之一.利用高速列车空气动力学模型实验系统对高速列车在进入隧道过程中瞬变压力的传播规律进行研究,并分析了列车速度以及阻塞比对测试结果的影响,得出的结论对以后的研究具有一定的参考和借鉴.     

高速列车进入隧道产生压缩波的实验研究

高速列车进出隧道时会产生一系列空气动力学效应,引起噪声及车厢内压力的变化.实验测试是研究这一问题的有效方法之一.利用高速列车空气动力学模型实验系统对高速列车在进入隧道过程中瞬变压力的传播规律进行研究,并分析了列车速度以及阻塞比对测试结果的影响,得出的结论对以后的研究具有一定的参考和借鉴.     

应用MSC.Dytran研究汽车保险杠碰撞过程

在低速碰撞中，保险杠对车身的安全防护作用是不容忽视的，这就需要对保险杠的耐撞性要有一个准确的评估．应用MSC．Patmn前后处理软件及MSC．Dytran分析软件，根据碰撞标准对某型号北京吉普车保险杠进行瞬态弹塑性有限元数值模拟．通过对所得其位移、加速度等的分析，得出增强保险杠耐撞性的规律。     

高速列车过双线隧道气动效应及列车风特性

为加深对隧道内气动效应和列车风特性的认识,采用RNG κ-ε湍流模型模拟高速列车偏心通过隧道全过程,应用滑移网格技术模拟列车高速运动,对列车通过时隧道内的气动效应及列车风进行研究。通过将数值计算结果与现场试验结果进行对比,验证了数值方法的准确性。研究表明:隧道入口处气动压力变化规律与隧道内有很大差别;列车两侧对称测点的最大正压值及峰-峰压力变化幅值分别相差13.1%和7.3%,近隧道侧列车风纵向速度分量与合速度最大值分别为远隧道侧的2.1倍和1.9倍,列车偏心通过对列车周围气动压力影响不大,而对列车风影响非常显著;列车表面边界层对列车风纵向分量影响显著,对横向速度分量和垂向速度分量几乎无影响;隧道内列车后方产生交替出现的复杂尾涡结构,与明线时差别很大;隧道内列车风风速衰减较慢,持续时间更久。     

清水隧道围岩软土振动液化研究

铁路隧道建成后,运营期在高速列车循环振动荷载作用下,软土围岩有可能出现液化而导致隧道变形破坏．首先进行了列车振动荷载的模拟,确定出列车振动荷载的时程曲线,然后采用了适合岩土工程分析的大型有限差分法软件FLAC3D进行清水隧道出口段在列车振动荷载作用下围岩液化的可能性研究,得出了一些结论,为隧道施工及运营期的维护提供了有益的参考依据．     

高速铁路隧道内人员安全退避距离的研究

我国高速铁路建设已经提上议事日程。当高速列车通过隧道时,由于强大的列车风的存在,隧道中工作人员的人身安全将面临危胁。本文在已知隧道断面平均风速时间过程极值的基础上,利用列车侧面风速剖面的简化模型,建立了隧道中人员安全退避距离与隧道断面底宽、风速标准等因素之间的关系,并据此提出了京沪高速铁路设计时隧道断面底宽和风速标准的建议值及与之对应的人员安全退避距离。     

盾构隧道基底软硬过渡地段列车振动响应分析

论述了隧道衬砌结构-围岩系统动力分析的理论和数值计算方法,采用激振力函数模拟高速列车竖向振动荷载,考虑隧道基底地层纵向软硬不均,建立了广深港客运专线狮子洋盾构隧道列车振动响应三维有限差分计算模型,研究了高速列车振动荷载作用下软硬不均过渡地段隧道衬砌结构振动响应规律,并通过引入长期列车振动荷载作用下地基土累积变形计算模型,预测了软硬不均地层条件下不同地段隧道基底的长期差异沉降.计算结果对评价软硬不均地层盾构隧道衬砌结构的动力稳定性和控制隧道基底不均匀沉降具有一定的指导意义.     

高速列车隧道等速交会条件下人体舒适度分析

基于三维非定常黏性不可压缩Navier-Stokes方程和标准湍流模型,利用Fluent流体计算软件,建立高速列车隧道内等速交会数值计算模型.模拟同样外形的两辆CRH380HL型高速列车以4种车速在隧道内交会时气动作用力的变化过程,得出列车车体内外压力变化规律;运用车体内部瞬变压力计算公式计算车厢内压力,根据车厢内压力大小对乘客乘车舒适性做出评价.     

行人头部与发动机罩碰撞的动力学分析

用限元分析软件MSC.Patran/Dytran建立了行人头部与发动机罩板碰撞的有限元模型,分析了其碰撞过程的动力学响应,并对其结果进行讨论,得出了影响头部损伤的各种因素,为改善行人头部-发动机罩碰撞问题提供了参考.     

弹丸侵彻混凝土靶的MSC.Dytran数值模拟

采用嵌入高压状态方程的Johnson-Cook混凝土本构模型,利用有限元程序MSC.Dytran,对动能弹以200～1000m/s的速度侵彻混凝土靶板进行数值计算,得到弹体的速度曲线、加速度曲线及不同弹体初速度下的最大侵彻深度;并结合弹体几何相似准则,给出弹体无量纲初速度和无量纲最大侵彻深度间的关系.     

预测合金固溶度的A-I图

单壳船舷侧结构填充设计及其性能仿真

甘浪雄^1,2, 李慧^1,2,3, 张磊^1,2, 周春辉^1,2, 郑元洲^1,2, 赵晓博⁴

（1.武汉理工大学 航运学院,武汉 430063; 2.内河航运技术湖北省重点实验室,武汉 430063; 3. 长江航运发展研究中心,武汉 430014; 4.中华人民共和国南京海事局,南京 210011）

创新点说明：

基于蜂窝式夹层板、折叠式夹层板及圆管式夹层板理论提出三种特殊的单壳耐撞结构形式,利用非线性有限元软件MSC. Dytran对三种特殊夹层板单壳结构的吸能特性、损伤变形等进行数值仿真分析,并与常规单壳舷侧结构进行比较和分析。为以后船舶舷侧碰撞性能的评估及未来新型船舶结构的耐撞性优化设计提供借鉴。

研究目的：

为提高舷侧结构的耐撞性能,通过对常规舷侧结构进行改进,提出一种新型高效的吸能舷侧结构来实现。

研究方法：

数值计算和数值仿真法。其中,有限元建模使用了软件Solidworks,Cad和MSC.Patran ;有限元仿真使用了软件MSC.Dytran和Matlab。

研究结果：

数值仿真结果表明,夹层板舷侧结构显著提高了舷侧结构的耐撞能力,是一种先进的船舶防护结构形式,且圆管式夹层板结构效果最显著。

结论：

研究成果可为以后船舶舷侧碰撞性能的评估及未来新型船舶结构的耐撞性优化设计提供借鉴。

关键词：舷侧结构,防撞性,填充层,船舶碰撞

     

大型水面舰船防护水舱内爆炸的数值模拟

随着反舰武器的发展大型水面舰船舷侧多层防护结构受到更严酷的考验.反舰武器战斗部有可能进入原本设计用来阻拦爆炸破片的水舱内爆炸.针对这种情况,采用MSC.Dytran中的一般耦合计算方法对水舱和空舱内爆炸流场及其对舱壁结构造成的变形与破损进行了数值模拟与分析.     

水下爆炸冲击波数值模拟中的参数影响

为提高数值模拟水下爆炸冲击波的精度,研究了状态方程、网格密度、人工粘性对数值模拟的影响．以球形药包为例,采用有限元程序MSC．Dytran进行数值模拟,将结果与经验公式对比,分析了各参数的影响作用．结果表明,状态方程的形式对结果影响不大,而网格密度有很大影响．为确定最佳的网格密度,定义了一个描述网格密度的无因次量,并给出了不同药量时最佳无因次网格密度的范围．人工粘性能够较好地抑制冲击波压力计算中出现的数值振荡,但同时也引起了冲击波峰值的衰减．调整水的状态方程的系数,能够在保证数值模拟效果的同时,减少水域中的单元数量。     

水下爆炸冲击波载荷作用下船底板架的塑性动力响应

为研究水面舰船结构抗水下爆炸的能力,建立了典型水面舰艇底部板架结构在水下爆炸冲击波作用下的塑性动力响应计算模型.模型以能量法为基础,将底部板架的响应过程分成整体变形和局部变形2个部分,根据两者的不同特点,分别采用骨架梁模型和固支矩形板模型进行计算,并引入能量分配机制,对两者所吸收的能量进行分配.为验证理论模型,建立了船底板板架的有限元模型,采用MSC.Dytran进行数值模拟,结果吻合较好.该计算模型可为水面舰艇船体典型结构抗冲击性能评估提供一定的依据.     

Smoke movement in a tunnel of a running metro train on fire

Research on the distribution of smoke in tunnels is significant for the fire emergency rescue after an operating metro train catches fire. A dynamic grid technique was adopted to research the law of smoke flow diffusion inside the tunnel when the bottom of a metro train was on fire and to compare the effect of longitudinal ventilation modes on the smoke motion when the burning train stopped. Research results show that the slipstream curves around the train obtained by numerical simulation are consistent with experimental data. When the train decelerates, the smoke flow first extends to the tail of the train. With the decrease of the train's speed, the smoke flow diffuses to the head of the train. After the train stops, the slipstream around the train formed in the process of train operation plays a leading role in the smoke diffusion in the tunnel. The smoke flow quickly diffuses to the domain in front of the train. After forward mechanical ventilation is provided, the smoke flow inside the tunnel continues to diffuse downstream. When reverse mechanical ventilation operates, the smoke in front of the train flows back rapidly and diffuses to the rear of the train.     

横风速度对单线高架桥上高速列车气动特性影响

为了节省宝贵的土地资源,高架桥结构在现代高速铁路建设中被大量采用,在高架桥上行驶的高速列车随着合成风向角的变化,其气动特性呈规律性变化,以此采用计算流体力学方法来研究横风速度变化对高速列车气动特性的影响.通过合理划分网格、选取合适的湍流模型、设置正确的边界条件来提高数值计算精度,模拟结果表明：随着横风速度的增加,头、尾车阻力明显增加,头车上的侧翻力矩也明显增加;没有横向风时由于单线高架桥的对称结构,高速列车基本不受侧向力作用.     

泥泞路面汽车轮胎附着力三维有限元计算

汽车高速行驶在淤泥路面上时,轮胎附着力会随着车速的增加而下降,对于车辆牵引力、操纵性及安全性产生不利影响.建立轮胎、淤泥和土壤三维有限元模型,利用有限元软件M SC.D ytran采用流固耦合算法,计算模拟了越野车在泥泞路面行驶过程,分析了轮胎对地面附着力随车速的变化,为设计适应淤泥路面行驶的轮胎提供了参考依据.