非线性比例边界有限元在面板坝分析中的应用

面板坝结构尺寸相差悬殊,高效的精细化分析手段是面板坝抗震研究的重要工具。结合非线性比例边界多边形单元法和高效的四分树离散技术,进行了面板坝高效精细化分析应用研究。采用比例边界多边形单元法和传统有限元法,对相同面板坝模型进行静动力及永久变形分析;结合四分树离散技术,进行了典型面板坝结构的高效跨尺度精细化分析应用。结果表明：计算结果分布合理,两种方法吻合度高,比例边界多边形有限元可与传统有限元一样便捷地进行大坝全过程数值分析计算;比例边界有限元可与传统有限元不能直接求解的四分树技术实现无缝耦合,进行高效的跨尺度精细化分析应用,且可快速完成分析模型重建,大幅改善了分析效率,可为结构局部损伤演化、渐进破坏研究提供技术支撑。     

积雪深度3D识别与数字摄影测量

为解决传统积雪深度测量方法投入大、耗时长、效率低等问题,基于SfM(structure from motion)技术提出一种无接触式的高精度摄影测量技术,应用风雪联合试验系统针对不同模型进行风雪联合试验,利用相机获取积雪分布照片,还原雪面的三维坐标并利用MATLAB编程提取雪面的空间分布数据,与钢尺实测数据对比来评价该测量方法的精度.对比结果表明:利用摄影测量法对简单形式屋面进行测量时,能将绝对误差控制在±2 mm,相对误差在1%以内;测量复杂屋面时,绝对误差可控制在±4 mm,相对误差约为3%,测量精度满足模型试验测量要求,且利用摄影测量技术对复杂屋面积雪分布测量工作效率有显著提高.     

RBF神经网络的一种快速鲁棒学习算法

研究RBF神经网络的一种具有对训练数据集中离群点的鲁棒性的快速学习算法。使用相减聚类(Subtractive Clustering,SC)法选择RBF网络隐结点的中心,以定标鲁棒损失函数(Scaled Robust Loss Function,SRLF)为目标函数,采用梯度下降法调整隐结点的宽度和网络权值,从而使RBF网络的学习过程不受离群点的影响,并且能够快速收敛。实验结果表明了RBF神经网络的这一学习算法的优越性。     

液氢缩比贮箱蒸发特性数值模拟及实验验证

地面缩比贮箱用来模拟箭载液氢贮箱热物理过程及运行特性，包括筒段和壳段，壳段用于支撑筒段。筒段和部分壳段使用泡沫绝热，壳段结构部分裸露在环境中，成为液氢贮箱的主要漏热源。基于计算流体力学方法数值研究了液氢缩比贮箱蒸发特性，构建了基于VOF两相流模型以及Level-set界面跟踪方法的贮箱两相氢流动和相变传热传质数学框架，其中气液界面传质率基于Lee模型计算。框架中的系数、边界条件等作如下考虑：Lee模型中的液化/蒸发系数通过与实验数据对比获得；通过理论分析低温面有/无泡沫保温层的结冰特性，对暴露在环境的泡沫和铝壳表面施加对流换热或常热流边界条件；当贮箱压力达到约2个大气压(0.2 MPa)时，安全阀打开放气保持内部压力不变，基于自定义函数方法模拟阀门开闭实现控制贮箱压力的目的。与实验测量的液位下降速率和气相温度非稳态变化对比表明，构建的数值模型能够较好地模拟液氢贮箱自增压过程的复杂流动、相变传热传质特性。为模拟真实箭载液氢贮箱停放阶段的热物理过程打下基础。     

盐效分离作用理论预测

研究了盐效分离基本原理,采用选择性溶剂化模型,利用定标粒子理论计算盐在含水体系中的标准摩尔迁移自由能。提出了将迁移自由能与相平衡中盐效应的大小结合起来,用迁移自由能理论解释相平衡中的盐效应。文中计算了盐在6种含水体系的标准摩尔迁移自由能,并与其盐效应进行了对比,研究发现在含水体系中盐效应随盐的标准摩尔迁移自由能增大而增大,因此在盐效分离过程中可以采用标准摩尔迁移自由能模型选择有效的盐作分离剂。     

基于非等间隔校正的SIFFT星机联合SAR成像算法

 星机联合双基地合成孔径雷达(SA-BiSAR)系统是典型的移变双基地SAR系统,系统的移变特性导致大多数传统成像算法已不再适用.本文提出了一种适用于星机联合双基地SAR的成像算法.针对系统的移变特性,首先本文分析了变尺度FFT(SIFFT)方法,发现该方法在距离徙动校正后会出现非等间隔现象,导致方位向散焦,成像处理失败.分析表明对于星机联合SAR这种成像场景较大的情况下,SIFFT方法不再适用.对此本文进行了分析,提出了基于非等间隔校正的SIFFT算法,实现了方位向的相干积累,得到了较理想的成像效果.针对更大的成像场景,在前述算法的基础上,又提出了沿距离向变参考点的距离分块算法,完成了特大场景下的良好聚焦效果.显示了本文所提方法的通用性和有效性.     

小比尺离心模型的屈服和破坏特性

推导了小比尺离心模型的破坏准则。从应力—应变关系的相似特性出发,找出了小比尺离心模型与原型的相关关系。在此基础上,将结构物的破坏分为自重作用下的屈服破坏和由外载产生的破坏,分析了各类问题的特性和模拟方法。以桩基础的垂直承载力、砂土振动液化、边坡稳定分析为例,阐述了小比尺离心模型试验和分析的一些思想和手段。     

CO2管线泄漏扩散小尺度实验研究

CO₂气体综合开发和利用过程中涉及很多安全问题,为了研究CO₂作为典型重质气体从输送管线泄漏后的扩散规律,在综述重气扩散实验的基础上设计了CO₂管线泄漏扩散缩比例实验;通过幂函数拟合得到监测点峰值浓度曲线,并据此确定了生产现场的安全距离;根据危险气体非正常排放模型对实验进行了理论预测,结果与实验值进行了对比。结果表明小风条件下,当以950 m³·h^-1初始流量释放20 min左右的CO₂时,现场安全距离可设为46 m,而当初始流量为6300 m³·h^-1时,现场安全距离为160 m;实验值和理论预测值的偏差最小为-3.0%,最大为28.1%。经分析可知CO₂管线泄漏近源区一定距离内主要靠射流动能扩散,其后范围主要受浓度梯度的影响,危险气体非正常排放模型可较准确地预测近源区的扩散情况;安全距离与泄放流量基本呈指数关系。     

重力坝动态断裂分析

地震作用下重力坝的坝踵裂纹及其稳定性是工程界普遍关心的问题。本文基于比例边界有限元法（the scaled boundary finite element method-SBFEM）研究重力坝坝踵裂纹的动态应力强度因子（stress intensity factor -SIF）的变化规律。SBFEM的优点是可以给出位移场沿径向的解析解，直接按定义求出SIF，而不必对裂尖进行特殊处理。以柯依那重力坝作为算例，进行了频域法和时域法的分析，比较了不同坝踵裂纹长度的应力强度因子，计算了地震应力沿坝基交界面的变化。同时计算了裂纹内水压分布对应力强度因子的影响。计算结果表明随着裂纹长度的延伸， 的峰值逐渐增大；裂纹内水压力越大，对应力强度因子的影响越大。研究成果对重力坝抗震安全性评价具有重要意义。     

钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下的动态响应分析

钢筋混凝土柱在冲击爆炸荷载作用下的破坏可能会导致结构连续性倒塌。本文对爆炸荷载下钢筋混凝土柱的动力响应进行了数值模拟。在建立三维实体钢筋混凝土柱模型时,对混凝土材料采用了脆性损伤模型,分析了柱在不同折合距离时的侧向位移和失效情况,可以看出,侧向位移随着折合距离的增大而逐渐减小。当折合距离大于2.5时,爆炸冲击荷载对柱的影响很小。研究结果对钢筋混凝土柱的设计与防护具有一定的参考价值。