现有洪水中人体失稳标准的评价及改进

近年来城市洪涝灾害频繁发生,导致人员伤亡严重,因此研究洪水中人体失稳标准可为城市洪水风险管理提供科学参考.全面总结了已有洪水中人体失稳的试验研究及力学理论分析成果,表明现有基于水槽试验的洪水中人体失稳标准大多数不考虑失稳机理,而部分理论分析结果通常忽略人体所受浮力并且假定来流沿水深为均匀分布,与实际情况不符.当前较新研究成果尽管克服了上述不足,但忽略欧美人体结构与中国人体的差异,所以还需进一步完善.故有必要对洪水中人体的失稳标准进行改进.采用欧美人体结构的特征参数,修正了洪水中人体所受浮力的计算公式.利用已有洪水中真实人体失稳的水槽试验数据重新率定了人体起动流速公式中的相关参数,提出了改进后的洪水中人体失稳标准,并用城市洪水的实测资料对其进行验证.由于参数率定时采用水槽试验数据,其试验条件比真实洪水过程简单,故所提出的洪水中人体失稳标准偏于危险.     

基于视频的人体异常行为检测与识别

提出了一种运动目标检测算法,通过三帧差分法,可以从视频图像中提取出运动目标的轮廓.通过三帧差分法分别对人体正常行走和人体摔倒两种行为进行检测,提取出人体在两种行为的运动过程中的特征.提出一种基于改进Hu矩不变性的人体异常行为识别算法,对人正常行走和摔倒两种行为进行识别.正常行走是正常行为,摔倒则为异常行为.实验证明,该方法对在本研究的实验环境下的正常行走和摔倒两种行为识别率很高,有一定实用价值.     

单轴对称截面圆弧拱在局部区域径向均布荷载下的弯扭失稳

为了探究单轴对称截面圆弧拱的弯扭失稳行为,研究了局部区域径向均布荷载作用下单轴对称工字形截面两端铰接圆弧拱的弯扭失稳问题,考虑了剪切变形的影响,推导了失稳前拱的弯矩,轴力和剪力表达式。根据势能驻值原理和Rayleigh-Ritz法,得到了单轴对称截面圆弧拱弯扭失稳临界荷载理论解,并将其和有限元结果进行了对比。结果表明:当截面的较宽翼缘位于拱的顶部时,拱的弯扭失稳临界荷载值会增大;考虑剪切变形影响的浅拱的弯扭失稳临界荷载小于不考虑剪切变形的临界荷载;局部参数对拱的弯扭失稳临界荷载影响明显,弯扭失稳临界荷载随着局部参数的增大而减小。     

用复合有限条-气泡函数法研究加肋壳体稳定性

为了寻求一种求解加肋壳体结构临界载荷的有效方法,并且能考虑到肋骨的实际截面形状和分布情况,将复合有限条方法应用于环加肋圆柱壳的屈曲分析,该方法可按加肋的实际分布情况考虑加肋的影响并可对环肋圆柱壳的总体失稳和局部失稳临界载荷进行计算.在对该问题有限条方法公式的推导过程中,引入了气泡函数,以改善可能出现奇异或刚性的非线性方程组,并提高了收敛精度.算例表明,气泡函数的应用能提高有限条方法的求解精度和求解效率,求解的方程阶数与壳体尺寸无关,是一种分析加肋板壳结构的理想方法.     

考虑剪切变形影响的圆形空心桥墩稳定性分析

为探究考虑剪切变形对圆形空心桥墩稳定性的影响,将圆形空心桥墩作为中厚壳结构,考虑结构和荷载的轴对称,建立了考虑剪切变形影响的圆形空心桥墩轴对称变形微分方程,其与Winkler地基上Timoshenko梁的微分方程一致;当不考虑剪切变形影响时,微分方程可退化成与Winkler地基上Bernoulli-Euler梁的微分方程一致。求解了微分方程的特征解,并结合空心桥墩的边界条件,推导了桥墩局部失稳的超越方程。通过改变算例的墩高、半径及壁厚等结构参数,对比分析了轴对称失稳临界荷载值和整体失稳临界荷载值的大小,并将其结果与不考虑剪切变形影响得到的结果进行了对比。研究结果表明,在参数特定取值条件下,轴对称失稳先于整体失稳,而剪切变形的影响不可忽视。     

对层状岩质状边坡不同层数溃屈失稳破坏的研究

溃屈破坏是顺层边坡的失稳主要形式之一。根据顺层边坡的地质背景及力学作用机制,将岩板视为二维受压板,分单层和多层岩体溃屈失稳情况分别进行考虑。考虑地下水和地震作用的影响,建立了相应的力学模型。运用能量法原理进行分析,推导出了临界坡长和溃屈失稳的判断公式。应用该理论对具体工程实例进行分析,分析结果与实际情况较为相符,证明了该理论的正确性。     

动力猫道推块液压缸杆稳定性的研究

针对动力猫道推块液压缸杆使用过程中容易产生失稳的现象,分析了缸杆的受力特点及其失稳原因。在失稳临界力理论计算公式推导过程中,针对欧拉公式存在的不足,应用了修改后的边界条件,并综合考虑了液压缸杆安装及导向系数的影响,得出了推块液压缸杠临界力的计算公式。同时针对现场使用的某型号推块液压缸杆在简化其试验试件的基础上进行了稳定性试验研究。通过对比试验研究得出的试件临界力与理论计算的临界力,说明了计算公式的正确性。最后,采用有限元软件Workbench对液压缸杆进行了稳定性数值模拟,其结果显示理论计算的临界力与有限元分析的结果基本一致,进一步说明了计算公式的正确性。     

非线性转子-机匣系统碰撞稳定性分析

转子与机匣的碰撞在一定条件下可能诱发转子失稳.以转子-机匣系统为研究对象,将转子和机匣视为弹性体并考虑了阻尼的效应,建立了非线性转子-机匣系统的碰磨模型和动力学方程.利用Lyapunov运动稳定性理论和Routh-Hurwitz稳定性准则分析了系统的碰撞和失稳条件,通过数值方法和Matlab程序得到了碰撞和失稳的临界转速以及系统参数对临界转速的影响.理论分析和实例计算表明,转子及机匣的刚度和阻尼对临界转速的影响较大,增大机匣刚度和转子的阻尼可以增大碰撞的临界转速,失稳发生在转速较高时,且失稳的临界转速比碰撞得临界转速高的多.具有重要的工程实用价值,为旋转机械的设计和参数优化提供了理论基础.     

圆形电场活化聚合物致动器中的褶皱和吸合不稳定性

电场活化聚合物（Dielectric Elastomer,DE）具有优异的力学性能,在电场作用下应变可达100%以上.作为一种新型的致动器,它被广泛地应用于医疗设备、适应性光学仪器和机器人等领域.根据Tommasi等人研究DE薄膜稳定性的方法,本文着力分析了圆形电场活化聚合物致动器中的褶皱和吸合不稳定性,旨在方便、直接地指导致动器设计.基于简单的几何和材料假定,作者考虑了预拉伸、致动区尺寸和材料模型这些影响DE技术应用的重要因素,采用一种解析方法有效地描述了褶皱和吸合失稳,并对失稳机理做出了清晰的物理解释.作为结果,本文给出了不同预拉伸值时失稳的一系列临界参数,找到了满足不同需求的最优预拉伸值,并与实验比较吻合较好.     

翻管失稳机理分析

将翻管中的各种失效归纳为七种失稳型式，分析了失稳机理和失稳模式相互转化的条件，翻管失稳的影响因素及防止措施；提出了便于翻管工程计算中几种临界失稳力的计算式；论述了翻管失稳过程中，失稳可能从临界失稳力较低模式转化为失稳力较高的失稳模式这一反常现象出现的原因。     

自由下降液膜流动的长波方程的稳定性分析

采用行波方法将长波方程变换为动力系统的自治方程，以分析在渐近稳定状态下自由下降液膜流动的稳定性。通过应用Maple数学软件对自治方程分析求解，获得了以雷诺数，韦伯数和波速为控制参数的特征方程。根据临界点附近的特征值的复数情况，发现在临界点附近不存在霍普夫分叉现象。非线性和线性稳定性分析均表明短波和长波在液膜流动中分别起着不稳定作用和稳定作用。分析表明，行波方法是一种具有简化偏生分方程分析的有效工具，长波方程不适于描述雷诺数较大的液膜流动。     

悬臂输流管道在端部随从力作用下的稳定性

对在端部随从力和流体流动共同作用下的输流管道,以欧拉伯努利梁为基础建立管道的运动微分方程,并以梁的振型函数为试函数,采用伽辽金方法对方程进行离散.通过对特征值分析,研究了不同参数对悬臂输流管道振动与稳定性的影响以及无量纲复频率与系统失稳临界流速的关系.结果表明:端部随从力的变化对系统失稳临界流速有很大的影响;系统的失稳方式和临界流速的大小有关;系统的失稳方式主要以发散失稳和单模态颤振失稳为主.     

分岔理论及其在热工流体系统两相流动稳定性研究中的应用

介绍了动力系统的分岔理论的原理及稳定性判别方法，指出热工流体系统的耗散性和非线性因素，最后结合两相自然循环流动稳定性的一个计算实例，将理论计算结果与实验作了比较，两者吻合较好，证明应用分岔理论分析热工流体系统两相流动稳定性是可行的．     

径向滑动轴承中流体从层流到紊流的流动分析和转变判据研究

本文推导了有限长圆柱轴承油膜流体流动的约束方程和固壁上的压力边条,用原始变量法直接求解了三维完全的N-S方程,计算分析了有限长圆柱轴承中油膜层流失稳的临界Taylor数、流场、压力场和摩擦阻力,并通过实验对临界Taylor数进行了验证,结果表明,在有限长轴承中,随着转速的提高,摩擦阻力线性增加,层流失稳出现的涡动将增加摩擦阻力,随着偏心率的增加,层流失稳的临界转速将提高.     

考虑薄弱支路功率约束的静态电压稳定预防控制

考虑到系统的静态电压不稳定往往是由局部薄弱支路的传输功率超过其功率传送能力所引起,提出了将薄弱支路有功功率约束作为静态电压稳定约束的预防控制模型。该模型首先采用局部性电压稳定指标,确定出关键预想故障、薄弱支路及其功率传送能力;而后结合基于直流潮流模型的静态安全分析方法,给出薄弱支路在关键预想故障下的有功功率非线性表达式,从而得到关键预想故障下的薄弱支路有功功率约束;最后,建立了包含该约束的全二次预防控制优化模型。IEEE14节点系统与IEEE118节点系统的仿真结果验证了笔者所提预防控制模型的正确性和有效性。     

一维等熵流的临界流量分析

给出定常一维等熵流的临界流量(最大流量)发生在喉部马赫数(Ma)为1时的一种新的证明.它克服了现有证明方法中或对流体性质制限的局限性,或避免了现有方法中所用基本方程求导的不协调性,因而具有明显的优点.     

介质阻挡放电击穿场强影响因素的研究

为降低气体的击穿场强,分析了影响气体放电时起始击穿场强的因素.试验研究了不同气体、气压、电源频率及气体流速对介质阻挡放电的击穿电压的影响.试验结果表明:气压越低气体的击穿场强越低,电源频率对击穿场强影响不大,流速对击穿场强的影响程度跟气体种类有关.气体种类、气压、频率和气体流速等因素综合影响了放电特性.     

长江口南支流场的平面二维有限差分模拟

本文利用二维隐式差分格式和二维特征差分格式对长江口南支流场进行了模拟计算。由于水位变化急剧,地形复杂,计算容易引起局部不稳定。为了增强计算格式抑制非线性不稳定的能力,根据所用格式不同,在动量方程中补充了不同形式的附加虚拟阻尼项。为了适应江心洲和边滩、导堤随潮位涨落时而淹没、时而露出水面而造成的边界的变化,引用了动边界技术。结果表明、潮位、流速和流量过程的计算值无论在量值上和相位上均与实测资料基本吻合、流场的形态合理。     

利用反常粘滞研究吸积盘的脉动不稳定性

从磁流体动力学方程组出发,用微扰法得出含反常粘滞、反常阻抗、环向磁场和垂向磁场的吸积盘的色散方程。在弱磁场情况下,数值计算结果表明盘内区存在1种不稳定的单调模式和3种稳定的单调模式,磁场对单调不稳定性表现为非稳因素。随着磁场的增强,单调模式消失,盘内出现4种轴对称振荡模式,其中两种振荡模式是脉动稳定的,环向磁场对其表现为非稳因素,垂向磁场对其表现为致稳因素;另两种振荡模式在波数比较小时是不稳定的,随着波数的增大,这两种模式也是脉动稳定的,环向磁场和垂向磁场分别对他们表现为致稳因素和非稳因素。     

井壁稳定多场耦合分析研究进展

井壁稳定问题是石油钻井过程中十分重要的问题,而地层流体、钻井液性能、温度等因素对井壁稳定有重要影响。通过对目前国内外井壁失稳分析的研究现状进行总结,将钻井过程中井壁失稳的影响因素分为岩石结构场、应力场、渗流场、温度场和化学场等5类作用场,分析了这5类作用场的具体内容及产生原因,由此对井壁失稳多场耦合的作用场影响和发展现状进行了较为系统的分析。在进行井壁失稳多场耦合分析时,应力场和岩石结构场是研究的基础,在总结国内外井壁失稳研究方法的基础上,对岩石结构类型和岩石变形机制进行了分类;以岩石结构场和应力场为基础,结合其他3种作用场的影响,着重分析了包括三场、四场和五场耦合在内的井壁稳定多场耦合研究发展现状;对于四场和五场耦合分析而言,孔隙介质热弹性理论和孔隙介质化学热弹性理论应用较为广泛。最后结合不同作用场的特点和现代钻井工艺的发展方向展望了其发展趋势。