落物撞击海洋平台中撞击位置对结构响应的影响

利用有限元仿真软件MSC/Dytran从碰撞力、能量转化及结构损伤等方面,分析了下落物体撞击导管架海洋平台甲板结构过程中撞击位置的变化对平台结构响应的影响。将撞击位置按边界条件和垂向碰撞刚度的不同分类,分析不同边界条件、不同垂向刚度对平台结构损伤的影响。研究结论表明:撞击区域边界条件的不同对撞击力和能量的吸收转化影响不大,但损伤变形有所差别;撞击位置的不同对撞击力有影响,各撞击力曲线的起伏和峰、谷点的位置都有所不同;撞击位置不同,相应的各构件的吸能比例也不同,但对结构总体吸能的影响不大;撞击位置不同导致结构损伤过程的变化,并影响到构件的损伤模式和失效次序。     

深海管道在冲击载荷作用下的局部屈曲特性研究

水下落物撞击是海底管道的主要事故形式之一,而深水环境下的落物撞击是高静水压联合落物冲击载荷作用下的结构响应过程.采用LS-DYNA有限元软件建立了管道、海床数值模型,模拟外界水压和冲击载荷联合作用下结构动态响应过程,并通过全尺寸落物撞击实验结果验证了模型方法的可靠性.利用验证的模型方法,研究了外界水压对管道碰撞损伤及屈曲失稳的影响.研究表明:落物撞击主要对管道结构的初始稳定性造成影响,静水压力的附加做功加剧了管道的局部塑性变形.同时,随着外界水压增大,碰撞初始阶段的塑性变形越大,甚至在高静水压作用下发生即刻的屈曲失稳破坏.研究结果对复杂动力载荷作用下深海管道结构安全评估具有一定的参考价值.     

半潜支持平台与钻井生产平台间碰撞响应分析

大型海洋结构物之间的碰撞是一类后果严重的海洋事故,目前,船舶与海洋平台碰撞研究较为常见,但对海洋平台与海洋平台之间的碰撞研究并不多见。针对这一问题,采用非线性有限元法建立海洋平台三维有限元模型,应用LSDYNA对不同碰撞速度和不同碰撞角度下支持平台与钻井平台之间的碰撞过程进行数值仿真,结果显示不同工况下得到的结构的碰撞力、结构损伤及能量转化等情况有一定差别。所做研究可用于半潜式平台碰撞时结构的损伤评估。     

船舶与海洋平台碰撞的动力响应分析

建立了船舶与海洋平台碰撞的弹塑性动力分析方法．首先研究了平台圆管构件的局部凹陷特性，推导了一个带凹陷损伤的圆管截面的屈服条件，以考虑局部凹陷损伤造成的构件承载能力的减弱．采用塑性节点法结合大位移分析理论，综合考虑构件的局部凹陷变形、构件整体变形以及平台结构的总体变形，对船与平台组成的碰撞系统的非线性动力响应作了详细的数值模拟，得到了碰撞过程中平台结构变形、损伤和碰撞力等响应信息．最后，给出了一个典型的供应船与导管架平台碰撞的计算例子．     

三用工作船与平台桩柱侧碰时船体结构的动力响应分析

侧碰状态是三用工作船与海上平台桩柱碰撞中最危险的工况之一.文中采用结构有限元分析对侧碰状态下船体碰撞区的结构动力响应进行时域数值仿真,对侧碰过程中船体结构损伤变形的动态变化、碰撞能量的转换、造成船体结构破坏的主要原因、结构破坏特征与破坏形式、碰撞区不同结构抵抗撞击力所起的作用等进行观察,并对侧碰工况下船体结构碰撞损伤的力学机理进行研究.数值仿真结果表明:碰撞引起的船体结构损伤表现出一种明显的局部影响特征,结构的损伤主要发生在碰撞区内和附近区域,远离碰撞区域的构件受碰撞作用的影响很小;发生侧碰造成结构破坏时,撞击船运动动能主要转变成为以碰撞区舷侧结构的拉伸、弯曲、褶皱、结构破坏等为表现形式的舷侧结构内能,碰撞区平行结构组比垂向结构组承担了更多的碰撞载荷.     

撞击速度对载货油船舷侧碰撞损伤的影响分析

为探究撞击速度对载货双壳油船舷侧结构碰撞损伤的影响,运用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立载货油船碰撞数值模型,在此基础上通过对碰撞过程中产生的碰撞力、结构吸能、舱内液货动能以及撞深变化等参数进行对比分析,阐述撞击速度对载货状态下双壳油船碰撞损伤的影响。研究结果表明,在双壳油船碰撞性能的研究过程中,撞击速度对载货双壳油船舷侧损伤具有重要影响作用。     

初速度对被撞船舷侧结构影响

采用ANSYS/LS-DYNA建立了两船发生侧向对中垂直碰撞的非线性有限元模型,模型中考虑了材料非线性、几何非线性等因素;并以所建立的非线性有限元模型为基础,对被撞船舷侧结构碰撞性能进行了仿真研究,得到了碰撞力和能量随碰撞船位移变化的关系曲线,重点研究了碰撞船初速度的影响.数值仿真结果表明,不同的碰撞船初速度会导致被撞船舷侧结构产生不同形式的变形和不同程度的损伤.同时,通过仿真计算得到了某一确定碰撞情景下被撞船舷侧内、外壳破裂的临界速度,可以为海事部门制定海上限速避碰规则提供依据.     

猎德大桥防撞设施正向碰撞动力性能的数值仿真分析

根据显式瞬态非线性有限元分析技术,考虑碰撞中的材料非线性、几何非线性、接触非线性、运动非线性以及它们之间相互耦合的特性,用ANSYS／LS—DYNA软件建立了船与带有防撞设施的桥墩的有限元碰撞模型,并对碰撞过程进行了仿真计算．从整体上看,碰撞力是随着撞深的增加而增大．撞击船的碰撞动能基本上是被防撞设施以变形能的形式吸收,桥梁结构在吸收能量方面的作用很小．承台在碰撞中的损伤主要是由角钢的拉力对混凝土产生的高应力区引起的,其分布范围不大,持续时间很短,危害性很小．仿真结果反映了角钢支承钢管架防撞结构的基本性能,碰撞的整个时间历程得以全面的模拟实现,这是解析法和实验方法难以实现的．     

汽车车身碰撞性能的有限元仿真与改进

在碰撞仿真理论的指导下,以某型号小客车为研究对象,建立了整车正面碰撞有限元模型,并按照国家汽车安全法规CMVDR294的要求进行了整车正面碰撞试验的数值仿真,结果显示,与试验结果取得了较好的一致。根据仿真计算结果,对发动机罩及其铰链进行结构和材料两方面的改进设计,改善了发动机罩的变形吸能模式,在此基础上,为了更全面评价整车结构的耐撞性能,建立了整车偏置碰撞有限元模型,进行了偏置碰撞的数值模拟分析,计算了车身变形及其吸能特性。根据仿真计算结果,对前纵梁和前轮罩进行结构改进设计,提高了其吸能能力。     

基于车厢变形推算撞击作用的研究

基于痕迹学理论,研究超高车辆撞击桥梁上部结构后车厢的变形特征,提出了基于车厢变形快速计算车桥撞击作用的方法.采用ANSYS/LS-DYNA软件建立车桥碰撞仿真模型,分析了不同车重、车速的超高车辆与桥梁撞击效应,揭示了车辆撞击作用与车厢变形受车速、车重影响的规律.由实测的车厢变形、车辆质量推算出撞击时的车速,计算了该车辆对某桥梁的撞击效应.考虑车厢变形特征的超高车辆撞击桥梁效应仿真分析结果可为桥梁的损伤评估、维修加固提供依据.     

多层板架结构在2次攻击下的动态响应分析

为研究多次爆炸作用下舰船舷侧多层防护结构的破坏变形情况,借助于大型有限元分析软件AN-SYS/LS-DYNA对该结构在2发武器攻击下的动态响应进行模拟,分别分析了炸药相对加强筋位置不同的3种模型,在武器同时攻击和先后攻击下的破坏情况,描述了钢板的破口大小、最大位移、有效应力以及塑性区的范围等动态参数。对2种攻击情况进行了分析比较,结果表明,破损结构在遭受第2发武器攻击时产生的破坏更大,因此,2发武器先后攻击更为理想。     

弹性聚合物和碳纤维布加固的砌体墙抗爆性能的数值分析

为研究砌体墙在爆炸荷载下的响应机理,建立了墙体的有效分析模型,并采用有限元分析软件LS-DYNA对砌体墙在爆炸荷载作用下的变形与破坏模式进行数值模拟。计算得到未加固和弹性聚合物加固墙体的整体变形与破坏模式、跨中位移与速度等的数值模拟结果与试验数据基本一致。给出了弹性聚合物和碳纤维布CFRP(carbon fiber rein forced plastic)材料加固效果的比较,并指出采用这2种材料加固的墙体均具有较好的抗爆性能,碳纤维布材料加固的效果要好于弹性聚合物材料。     

500kV地下变电站基坑围护结构抗震影响因素

以上海世博会500 kV地下变电站基坑围护结构为例,运用三维快速拉格朗日程序FLAC3D进行建模计算,研究了一些对基坑围护结构以及周围土体抗震稳定性有较大影响的因素:基坑周围土体性质、围护结构材料性质、地震波的峰值加速度以及地震波的卓越频率。结果表明:基坑的振动变形受周围土体的约束,土体的性质越好,约束作用越明显,振动变形越小;基坑的存在对周围土体的震动特性影响也很小。基坑围护结构的强度对基坑整体振动变形有影响,但是影响作用不明显;围护结构内力值随围护结构材料强度增大而增大,抵抗破坏的能力同样也随之增强。同一地震波若放大其峰值加速度,则使其能量放大,基坑的振动变形也随之变大,然而其内力值变化不明显。基坑在周围土体的约束下,没有表现出相应的自振特性。所得出的结论可以为类似圆形深基坑抗震设计提供参考。     

基于虚拟仪器技术的汽车离合器从动盘检测平台设计

为了提高检测平台的控制性能,设计了基于卡尔曼滤波的复合滑模控制算法,并将其应用于设计的电控系统.同时,为了提高检测平台的自动化程度和可靠性,基于NI公司虚拟仪器技术开发了检测平台的用户界面程序和数据采集控制程序,并利用软件的强大功能,简化了外围设备.经仿真及实际检测验证,开发的检测平台测试精度和检测效率得到了较大提高,位移和力矩检测精度分别达到了±0.005 mm和±0.05 N·m,并且运行稳定可靠.     

奇异值分解与神经网络结合的卫星云图云团移动预测

云团运动和发展演变的预测是暴雨等灾害性天气监测预报的重点和难点问题,针对当前云团预测中缺乏有效的非线性、非平稳预测手段,提出了奇异值分解SVD(singular value decomposition)与径向基网络相结合的云团预测途径.首先用SVD对云图进行分解,提取主要的云团结构特征,然后用提取出的云图奇异特征值和左右奇异向量作为模式识别因子,选择特定区域和季节的云图时滞序列采样,并用前后时段样本云图的奇异值和奇异矢量作为云图预测模型的输入、输出,通过对径向基网络的学习训练和误差迭代收敛,建立了云团运动的非线性预测模型.试验结果表明,该方法能合理地描述云团运动的基本特征和演变趋势.     

基于模糊随机损伤力学的模糊自适应有限元分析

为延拓非确定损伤理论研究以揭示损伤力学本质,基于损伤、概率、模糊隶属度在[0,1]区间上协调一致性提出模糊随机损伤力学观念.构造解释了3类损伤变量模糊性态及对应模糊映射分布,即降半分布、"秋千"分布和组合"秋千"分布,实现了随机损伤变量模糊化自适应生成与构建.依据扩张原理及随机损伤变量满足β概率分布,对模糊集上随机损伤变量的CDF、PDF积分修正,结合当量正态理论,将3类模糊随机损伤泛函引入本构方程,完成模糊随机有限元可靠度与模糊随机损伤同步分析.用自主研制分析软件对龙滩碾压混凝土坝做三维模糊随机损伤场力学性态研究,由复杂随机场与模糊随机损伤分析的成功融合证明分析方法是适用的、可行的、必要的.     

设备自动巡检逻辑的层级有限自动机建模与实现

为了解决复杂巡检逻辑造成的软件实现困难这一问题,提出了一种层级有限自动机(HFA)的形式化模型,分析了设备自动巡检过程的行为特征,利用HFA对自动巡检过程实现了行为建模,抽象出了HFA的核心状态和辅助状态,并对主要核心态进行了深化分解及FA表示.给出了HFA向软件实现转化的基本框架.这种HFA模型能对设备自动巡检逻辑进行简洁清晰地刻画,为软件正确实现提供了保证.     

测定某种花岗岩静摩擦系数的试验

为了揭示深部岩体块系构造的特性,以深部岩体的典型岩石-花岗岩为研究对象,利用自行研制的深部岩体动态特性多功能试验系统,对粗糙度为6的细粒花岗岩的单、双面静摩擦进行了试验研究.单面最大静摩擦力试验测量了4种不同工况,双面最大静摩擦力试验测量了2种工况,获得了该花岗岩的静摩擦系数为0.572.通过试验研究,发现了花岗岩块体间静摩擦的规律和特性,当位移响应变粗时,表明试件间的摩擦达到最大值.把测量试块单、双面最大静摩擦力作为基本的测量方法和技术,为下一步深部岩体的动态特性的试验研究奠定了基础.     

算子模糊命题逻辑中公式恒真恒假水平的模型

为了在模糊推理中求得公式为真程度的下界和上界,算子模糊逻辑显示使用[0,1]区间中的实数作为算子描述模糊命题的可信程度,其公式的语义值可以在公式的恒真水平和恒假水平之间变动。基于算子模糊命题逻辑,证明了任意公式在二值解释的意义下都可以转化成与之等值的合取范式和析取范式,并根据公式的合取范式或析取范式给出了公式恒真水平和恒假水平模型的生成方法。公式的恒真水平和恒假水平在根本上决定了公式的语义性质,其模型给出了公式在何时达到其最小和最大语义值的一个解答。     

穿越采空区桥隧工程危害效应分析及对策

青岛-银川高速公路的康家沟大桥与庙梁隧道下伏康家沟煤矿采空区,为确保桥隧工程的安全,基于MIDAS/GTS有限元程序构建了FLAC3D三维计算模型,对分期采矿形成地下采空区进行注浆处治,对桥隧工程施工过程中地表变形响应、隧道初衬结构、桥梁和墩台的变形及受力特征等进行数值模拟分析,揭示了不同工况条件下的地表变形程度,确定了地表沉陷盆地特征,对隧道初衬结构和桥梁墩台进行了变形和受力关键部位的预测分析,并提出了有效工程对策.研究成果对指导类似桥隧工程设计和施工有重要指导意义.