非落地钢管桁架拱结构稳定性能

由于使用空间的需要,钢管桁架拱多为非落地拱,支承于桁架柱或其他结构上.桁架柱或其他结构的刚度的变化,会直接影响钢管桁架拱的稳定性能.本文在考虑刚度等效原则的基础上,根据线弹性稳定理论,推导出非落地钢管桁架拱结构面内、外临界荷载表达式.根据面外失稳临界荷载值不小于面内失稳临界荷载值的原则,沿圆弧拱侧向等距离布置侧向支撑,以防止其发生面外失稳,进而确定出侧向支撑的布置数目.分析得出圆弧拱的半径对侧向支撑的数目没有影响;随着桁架拱的开角(矢跨比)、桁架拱截面高度的增大,侧向支撑的数目增多;随着桁架拱截面宽度的增大,侧向支撑的数目减少.最后得出侧向支撑数目与无量纲参数f/L、h/b的关系表达式.     

隧道围岩变形量预测的灰色模型应用比较研究

隧道施工过程中的围岩变形监测是掌握围岩的动态信息、确保施工期间隧道稳定性的重要手段.围岩位移预测则是支护形式、支扩参数设计恰当与否和了解运营以后隧道长期稳定性的关键所在.传统预测方法有基于岩体力学理论的计算方法、基于实测值的拟合方法等,本文通过以实际工程原始数据列作为参考数列,建立围岩预测量测数据的灰色预测预测模型以及3种GM(1,1)改进模型,并通过比较结果及关联度分析发现,一般的GM(1,1)灰色预测模型适用于围岩变形量的短期预测,更新递增模型和新陈代谢模型在作较长期预测时,预测精度更高.     

纯余能原理在杆系大变形中的应用

将高玉臣提出的弹性大变形的纯余能原理(即只含有未知的内力分量)用于杆件系统的内力计算.在杆系变形后的位置建立平衡方程,根据节点的平衡条件,将杆系中的某几个未知力用其余未知力表示,此时应用余能原理无需考虑各杆在相邻边界上的力平衡条件,将有条件驻值转化为无条件驻值问题.在算例中假设各杆变形量与内力呈线性关系,即只考虑几何大变形,将算例所得结果与理论值对比可知二者非常接近,故将纯余能原理用于杆系大变形的计算是切实可行的.     

50Mn18Cr4V无磁钢的热变形行为

通过高温压缩热模拟实验,研究了50Mn18Cr4V高锰无磁钢在变形温度为900~1100℃、应变速率为01~10s-1条件下的热变形行为.结果表明,VC第二相的应变诱导析出对50Mn18Cr4V的热变形行为产生重要影响.当变形温度为900~1000℃,应变速率为5s-1时,VC第二相不能充分析出,与应变速率为1s-1相比,对动态再结晶的阻碍作用减弱.应尽量使实验钢在高温段完成热加工,并适当提高应变速率.随着变形温度降低到950℃以下,材料的塑性变差,若以较低的应变速率变形,容易造成晶界开裂;应变速率过高,容易造成流变失稳,因此,以5s-1的应变速率变形,较为适宜.确定了50Mn18Cr4V无磁钢的再结晶激活能为7769kJ/mol.通过实验数据回归,建立了实验钢的高温变形抗力模型.     

螺旋桨CFD不确定度及叶形对桨叶变形的影响

为了研究螺旋桨在水动力作用下的变形特性,通过计算流体力学(CFD)理论,结合雷诺平均Navier-Stokes方程并选用SSTk-ω湍流模型对438X系列螺旋桨的敞水性能进行数值模拟;针对4381螺旋桨设计了3套网格,并进行了螺旋桨敞水性能的不确定度分析;将CFD软件计算与有限元法求解相耦合,计算所得水动力载荷通过插值技术传递给螺旋桨,以分析桨叶应力分布及其叶梢处的变形情况.结果表明,在水动力载荷作用下,复合材料螺旋桨桨叶将产生明显变形,且不同螺旋桨所产生的侧斜和纵倾等均不同,在复合材料螺旋桨的设计和流-固耦合计算中必须加以考虑.     

基于离散元的盾构开挖面合理支护压力

采用离散元法(DEM)对无水砂土地层(摩擦角37°)3种埋深条件下盾构隧道开挖面的颗粒流动及渐进性破坏过程进行了模拟,分析研究了开挖面极限支护压力及周围地层扰动分布的变化规律,得到:①不同埋深条件下,开挖面极限支护压力均出现在开挖面位移为0.06D(D为隧道直径)时,对应支护压力比为10%~20%,砂土强度软化现象导致最终极限支护压力增大.②支护压力比降至40%~50%为剧烈地层扰动及显著地表变形的触发点.当开挖面支护压力比降低至40%~50%时,地层扰动范围和程度对隧道埋深非常敏感,如埋深由2D降低至0.5D时,扰动范围扩大了3倍,最大扰动程度提高了1倍;地表产生明显大幅沉降.③基于极限破坏的支护压力比为10%~20%,而基于变形控制的支护压力比为40%~50%,虽明显大于前者,但支护压力仅为静止土压力的40%~50%.综合考虑盾构刀盘磨损及地层支护效果,在无水砂土地层中采用支护压力比为40%~50%是一种合理选择.     

一种新的块体接触检测技术及在非连续变形分析方法中的应用

基于隐式网格的空间剖分,采用包围体技术将离散块体通过链表进行表述.所有离散块体的循环可以改造成一个等价的循环模式,在该循环模式内部的操作既不依赖于隐式网格的横向数目,也不依赖于其竖向数目.因此,该新循环模式所需的接触检测CPU总时间不再依赖于隐式网格的数目,即接触检测所需CPU总时间为块体数量的线性函数.算例和数值试验表明:用于接触检测的CPU总时间正比于离散块体的数目;相对于传统方法,该方法可以大大减少接触检测的CPU时间,显著提高计算效率.     

缆索吊装系统主索的受力与变形计算

针对目前悬索理论复杂、不便于施工技术人员掌握的特点,本文提出了一种计算缆索吊装结构受力和变形的简易方法,并应用该方法进行了案例分析,准确计算出主索系统的拉力、挠度和安全系数,验证了该方法的有效性.本文提出的简易计算方法有助于施工单位设计缆索吊装系统,还可用作施工现场控制的依据,提高施工的安全性.     

基于加权整体最小二乘的多元线性回归分析

针对变形监测数据中自变量和因变量观测向量都含有误差、且采用一般最小二乘估计是有偏的这一问题,引入EIV模型,并顾及各自变量观测精度的不同,采用加权整体最小二乘对待估参数进行估计。长江三峡库区滑坡监测实验表明,基于加权整体最小二乘的多元线性回归分析能更好地对回归方程进行参数估计,可明显提高形变预测精度。     

基于微分进化算法的销齿传动多目标优化设计

为缩短销齿传动的设计周期,降低产品成本,依据弹性流体动力润滑理论和齿轮啮合原理建立销齿传动的冷胶合强度条件。以齿间最小油膜厚度最大(倒数最小)和销齿传动中心距最小作为设计的追求目标,摈弃传统的多目标优化设计方法,利用修正的微分进化多目标优化算法对范例进行分析计算。优化过程及结果表明,修正的微分进化多目标优化算法能够有效地提高产品的综合经济技术指标。