基于ADAMS的多刚体动力学简化建模与仿真

摘 要：应用多刚体动力学理论在 ADAMS 软件中对复杂模型进行简化建模与仿真,解决 复杂模型在 ADAMS 中建模过程繁琐、仿真过程计算效率低等问题。首先对简化建模方法的多 刚体动力学理论进行了分析;然后提出了基于 ADAMS 简化建模的具体方法,着重研究了使原 模型和简化模型中心主转动惯量、中心惯量主轴连体基方向相同的数学方法;最后,将该简化 建模方法应用到过山车单车模型上,并对仿真结果进行对比分析。结果显示基于 ADAMS 的多 刚体动力学简化过山车模型与原模型的仿真效果基本相同。该简化建模方法能有效提高复杂模 型在 ADAMS 中的建模效率和仿真的计算效率。     

基于社区能源网的电能路由器设计

随着分布式发电及储能设备的广泛应用,基于新能源和互联网技术的能源互联网建设得到快速发展。连接电网、分布式发电设备、储能设备以及负荷的电能路由器的设计,可以满足能源互联的需求,从而实现对负荷用电和分布式电源发电的优化调度管理。提出社区能源网络的基本构成,电能路由器作为其最小终端,控制和调度家庭发用电系统。在分析电能路由器设计需求的基础上,提出基于固态变压器的即插即拔、多输入多输出的电能路由器方案,实现连接家庭发用电系统的新能源出力、储能设备和负荷并进行统一的控制和调度。     

小剪跨比钢筋混凝土墙拉剪性能试验研究

强震作用下,高层建筑中部分剪力墙可能出现拉-剪耦合受力的不利状态。该文完成6个大尺寸钢筋混凝土(RC)矮墙拟静力试验,研究了小剪跨比RC墙拉剪受力下的破坏形态、滞回性能、承载力和刚度。试验结果表明:轴拉力水平不同,RC墙试件出现不同的破坏形态,包括:剪切破坏(竖向钢筋平均拉应力水平n_s=0)、剪切-滑移破坏(n_s=0.23~0.63)和滑移破坏(n_s=0.8~1.0);RC墙试件轴心受拉的开裂荷载试验值为理论计算值的0.6倍~0.7倍,轴心受拉的初始刚度和开裂后刚度试验值与理论计算值接近;轴拉力严重影响RC墙的抗侧承载力,当竖向钢筋平均拉应力水平n_s=0.63和n_s=1.0时,试件的承载力分别比无轴拉试件小54%和76%;轴拉力也导致RC墙的等效抗侧刚度降低,当n_s=0.23~0.63时,试件的等效抗侧刚度为无轴拉试件的0.56倍,仅为其初始刚度理论值的1/10。该文建议了拉剪受力RC墙的等效抗侧刚度计算公式,该公式计算值与剪切-滑移破坏试件的试验结果吻合良好。最后,该文对比了各国规范中拉剪承载力计算公式,美国ACI 318-14规范和欧洲Euro Code8规范均低估了小剪跨比RC墙试件的拉剪承载力,试验值与规范公式计算值之比分别为1.90和2.41;而中国JGJ 3―2010规程的RC墙拉剪承载力公式可能安全度不够。     

T形RC墙约束边缘构件设计方法的试验研究

进行了4个大尺寸钢筋混凝土T形墙试件(TSW1～TSW4)在恒定轴压力和平行于腹板方向的往复水平力作用下的拟静力试验,对比分析约束边缘构件的不同设计方法,研究T形墙抗震性能。所有试件剪跨比均为2.5,设计轴压比均为0.4。结果表明,所有T形墙试件均发生腹板自由端部混凝土压溃的压弯破坏,而翼缘损伤轻微;规程JGJ 3—2010正截面承载力计算方法和XTRACT截面分析均能准确计算T形墙的压弯承载力;按规范GB 50011—2010设计的试件TSW1在位移角超过1%后,腹板自由端受压方向承载力迅速下降,延性差;仅增加腹板自由端约束边缘构件的长度(即试件TSW3),不能显著改善T形墙延性;按照改进方法设计边缘构件的试件TSW4的延性和抗震性能显著提高,变形能力与按美国规范ACI 318-14设计的试件TSW2相近,极限位移角均超过2%。最后根据试验分析,提出了T形墙约束边缘构件的设计建议。     

中等剪跨比RC剪力墙拉-弯-剪受力性能试验研究

为研究中等剪跨比钢筋混凝土(RC)剪力墙的拉-弯-剪受力性能,对4个RC剪力墙开展了在恒定轴拉力和往复水平力作用下的拟静力试验。RC墙剪跨比为1.5,尺寸和配筋均相同,仅轴拉力变化。结果表明：RC墙分别发生了剪切破坏、弯曲-剪切破坏和弯曲破坏;轴拉力致使RC墙的水平承载力降低,竖向钢筋平均拉应力比ns从0.20增大到0.80时,RC墙峰值荷载降低了约55%;中等剪跨比RC墙弯曲-剪切耦合效应明显,墙底部截面弯曲屈服后,塑性铰区的剪切变形也表现出显著的非线性;轴拉力和往复水平力作用下墙体发生显著的轴向伸长,引起墙体受剪承载力退化,竖向钢筋平均拉应力比ns=0.40的RC墙,其受力由弯曲机制向剪切机制转变,出现了弯曲-剪切破坏,基于转动角软化桁架模型和轴向伸长的实测数据,定量计算了该类墙体的受剪承载力退化,揭示了弯曲-剪切破坏机理。最后,验证了美国ACI 318—14和中国JGJ 3—2010中RC墙正截面拉弯承载力计算方法和公式的适用性。     

基于时间序列的电能路由器能流预测模型

为解决以电能路由器为基本节点的能源互联网中的能流预测问题,分析了居民用电、大型商业用电、小型商业用电、光伏出力四类能流的主要影响因素,利用时间序列中的ARIMA模型构建了不同性质的能流预测模型,在此基础上综合考虑不同性质的能流和能源局域网的路由策略,进而构建了电能路由器能流预测模型。将该模型应用于New Hampshire Electric Co-op(NHEC)2013年3月的能流预测时,发现在路由策略下分布式电源充分条件下储能设备充裕时,对电能路由器能流EEF无影响;储能设备有限时,对EEF影响较大,EEF频繁波动;无储能设备时,对EEF影响较大,10:00~19:00时波动大;在分布式电源有限条件下,三种储能设备情况下,对电能路由器能流EEF均影响较大。     

中等剪跨比RC剪力墙拉-弯-剪受力性能试验研究

为研究中等剪跨比钢筋混凝土(RC)剪力墙的拉-弯-剪受力性能，对4个RC剪力墙开展了在恒定轴拉力和往复水平力作用下的拟静力试验。RC墙剪跨比为1.5，尺寸和配筋均相同，仅轴拉力变化。结果表明：RC墙分别发生了剪切破坏、弯曲-剪切破坏和弯曲破坏；轴拉力致使RC墙的水平承载力降低，竖向钢筋平均拉应力比ns从0.20增大到0.80时，RC墙峰值荷载降低了约55%；中等剪跨比RC墙弯曲-剪切耦合效应明显，墙底部截面弯曲屈服后，塑性铰区的剪切变形也表现出显著的非线性；轴拉力和往复水平力作用下墙体发生显著的轴向伸长，引起墙体受剪承载力退化，竖向钢筋平均拉应力比ns=0.40的RC墙，其受力由弯曲机制向剪切机制转变，出现了弯曲-剪切破坏，基于转动角软化桁架模型和轴向伸长的实测数据，定量计算了该类墙体的受剪承载力退化，揭示了弯曲-剪切破坏机理。最后，验证了美国ACI 318—14和中国JGJ 3—2010中RC墙正截面拉弯承载力计算方法和公式的适用性。     

钢筋混凝土剪力墙和连梁易损性曲线研究

构件易损性曲线表征了构件的指标参量(如位移角、转角等)与达到某个指定损伤等级的概率之间的函数关系,可用于评价构件的损伤程度和确定修复方法,是结构抗震性能和韧性评价的重要依据。该文对满足中国GB 50011―2010《建筑抗震设计规范》要求的74个钢筋混凝土(RC)剪力墙试件和32个RC连梁试件的试验数据进行了统计分析,确定了构件的各损伤等级对应的损伤状态现象及相应的修复方法;并分别采用位移角和连梁转角为指标参量,建立了RC剪力墙和连梁的易损性曲线。分析讨论了设计轴压比对RC剪力墙易损性曲线的影响,以及跨高比对RC连梁易损性曲线的影响。比较了该文建立的易损性曲线和美国FEMA P-58规定的易损性曲线,并分析了两者差异原因。