基于分维与粒子群的裂纹扩展在线监测

采用分形计盒维数计算模拟裂纹扩展信号的分维数,运用改进的能量差法自动拾取断裂信号的初至时间,依据时间差定位方法(TDOA)的原理和适应度函数,采用粒子群优化算法(PSO)得到最终的定位结果。试验采用均质的有机玻璃,用铅笔芯断裂信号来模拟裂纹扩展信号,通过在3个已知坐标点做若干次铅笔芯断裂试验,最终得到的定位结果显示,依据时差法原理,采用分形计盒维数与粒子群优化算法的定位方法有其可行性,准确度较好。此方法给结构损伤的定位提供了一个新的思路。     

地铁车辆天线梁振动加速度及动应力试验

为考察地铁车辆天线梁的安全可靠性,基于在线测试进行了ATP吊座处振动加速度和疲劳薄弱点的动应力研究.采用有限元法对天线梁进行随机振动分析确定疲劳薄弱部位,从而为电阻应变片布置方案的选取提供依据.在空车和超员工况下获得ATP吊座处的加速度-时间历程和疲劳薄弱部位的应变-时间历程,对所采集的加速度信号进行频谱分析,得到ATP吊座处3个方向的振动频率和加速度谱.采用雨流计数法和结构损伤一致性原则对应变-时间历程分析,得到各测点的应力谱和等效应力幅.结果表明:整个过程ATP吊座处的加速度和疲劳薄弱部位的应力的小幅值出现次数占整个过程的绝大部分,而出现大幅值的次数很少;在空车时ATP吊座处的3个方向的振动加速度大于超员的状况,疲劳薄弱点的等效应力幅是超员的大于空车的工况.     

基于声弹性效应的钢轨应力检测方法

针对超声波声速随钢轨应力变化而改变的特征,采用测量时间差的方法获得速度信息,设计开发了基于FPGA和USB接口的超声波传播时间精确测量系统.通过巴特沃斯低通运算去除信号中的噪声,基于互相关算法得到了超声波的传播时间差,并通过三次样条插值方法提高了时间差的测量分辨率.基于钢轨拉压实验平台,测量了不同应力状态下超声波在钢轨中的传播时间,获得了超声波在钢轨中的声弹性常数.实验表明:在钢轨中超声波的传播速度随应力的改变成线性变化,通过测量钢轨中超声波的传播速度,结合温度补偿算法,可实现钢轨应力的实时在线监测.     

浅析穿路构筑物的受力

管线在穿越道路时,通常采用加设套管对穿路管线进行保护,这类穿路的埋地构筑物在地下会受到恒载(覆土荷载)和活载(车辆荷载)的共同作用.该文按埋地构筑物不同的埋设深度,对所受覆土荷载和车辆荷载的应力进行分析和计算,得到埋地构筑物所受的应力合力,绘制出应力随埋设深度变化的曲线图.穿路建构筑物的埋置深度在1~2 m之间受力最小;埋深在0~1 m间,构筑物所受的荷载以车辆荷载为主;埋深大于2 m时,所受荷载以土压力为主;应力曲线图为合理选择套管形式和确定管线埋设深度提供了依据,为相关的设计提供必要的基础数据.     

不同通风条件下办公室火灾时温度场研究

为得到较为真实的火灾时某钢结构办公室的空气温升曲线,利用FDS(Fire Dynamics Simulation)软件进行数值模拟,研究了通风条件的改变对其温度场的影响,最终得到最危险时室内空气的温升曲线.结果表明:通风口可以加速火灾发展,室内热释放速率增大、温度增高.当房间门窗打开时,室内温度达到最大值,为最危险情况,在此情况下模拟得到的空气温升曲线与标准温升曲线ISO834有较大差异.为更加真实反映室内温度分布,将房间进行区域划分,得到了不同区域的温升曲线.     

微裂缝超低渗储层的应力敏感实验研究

为了评价应力敏感对微裂缝超低渗透储层渗流的影响,采用微波炉加热方法,制备热应力微裂缝超低渗岩心(钻井取心很难取到微裂缝岩心),近似模拟实际成岩、沉积过程中形成的微裂缝;通过微裂缝岩心的应力敏感性室内实验,进行应力敏感性评价。结果表明:制造的微裂缝能够近似地模拟地层在成岩、沉积过程中形成的微裂缝;微裂缝岩心的渗透率应力敏感滞后程度不明显,应力卸载后渗透率恢复程度高,不存在强应力敏感;对岩石进行应力敏感性评价时,应以地层压力条件下的渗透率为初值,否则会夸大岩石的应力敏感性;在微裂缝低渗透岩心中,随着微裂缝所占导流能力的增加,微裂缝岩心的渗透率滞后恢复程度越高;应力敏感性对微裂缝超低渗储层的产能影响很小。     

初应力作用下孔隙介质升温时渗透率变化规律

为研究不同地应力作用下的油气储层热采过程中渗透率的变化规律,利用自主研制的热流固三场耦合渗流试验系统,选用难被孔隙介质吸附的氦气作为渗流气体,并考虑氦气黏度随温度和压强的变化,消除孔隙介质对渗流气体的吸附和气体黏度变化对渗透试验的影响,开展不同初始应力条件下煤岩试件升温渗透试验。结果表明:孔隙介质渗透率随温度升高先增大后减小,呈非单调非线性变化规律,并存在与初始有效应力有关的拐点温度,这是由于在拐点温度之前,温度应力小于初始有效应力,固体骨架向外膨胀,孔隙空间增大,渗透率增大,超过拐点温度后,温度应力大于初始有效应力,固体骨架向孔隙内膨胀挤占孔隙空间,渗透率降低;渗透率变化拐点温度随初始体积应力的增大而减小,温度应力升高速率随初始体积应力增加而增大。     

配体外预应力钢束的曲线箱梁桥抗扭设计

为了抵抗曲线箱梁桥的扭转效应、改善结构的受力状态,在不增加预应力钢束数量的前提下,提出一种利用体外预应力钢束形成空间抗扭作用的方法.基于空间解析几何关系推导了体外预应力扭矩计算公式,以此建立了以最小扭矩为目标的体外预应力钢束的抗扭设计流程,并利用非线性规划方法给出钢束最优平面线形参数的数值解法.分析结果表明,与体内预应力钢束相比,通过合理的体外预应力钢束空间布置,能大幅降低扭矩峰值,抗扭效果明显,且不影响抗弯、抗剪能力;扭矩计算数值解与有限元分析结果吻合良好,能方便地用于实际设计.     

共轭曲线齿轮啮合管齿面的几何及接触特性分析

在已有共轭曲线齿轮研究的基础上,对一种新型高性能共轭曲线齿面——啮合管齿面的几何及接触特性进行了分析。基于空间曲线三棱形模型定义了啮合管齿面压力角,并讨论了该压力角对轮齿齿廓及啮合等的影响;利用齿轮几何学原理分析了啮合管齿面不发生根切的一般条件,概述了啮合管齿面诱导法曲率及诱导短程挠率的一般计算方法;提出了新型啮合管齿面避免啮合及曲率干涉的理论及方法;综合考虑齿面啮合的特点及常规方法的复杂性,提出了一种基于共轭曲线计算啮合管齿面滑动率的方法,并论证了啮合管齿面啮合具有共轭继承性,揭示了齿面啮合的本质及规律。研究结果表明,该啮合管齿面具有优良的几何及接触特性。     

基于亚区结构的人体二尖瓣的建模与仿真

通过建立精细的人体二尖瓣有限元模型,仿真前后瓣叶厚度不均匀的二尖瓣模型在心脏收缩初期的动态闭合过程,与前后瓣叶厚度均匀的二尖瓣模型的仿真结果相比较.仿真结果表明:两种模型的瓣叶应力分布不均匀,最大应力值都出现在后瓣叶亚区与亚区之间的裂口位置,与临床二尖瓣撕裂常发生位置一致,表明了仿真方法以及结果的正确性,瓣叶厚度不均匀模型中瓣叶应力水平相对较低,更符合实际.最后根据临床数据,设置厚度不均匀模型中瓣环与乳头肌的二维运动,再次进行仿真.仿真结果表明该精细模型瓣叶的闭合度比之前瓣环与乳头肌固定不动模型的闭合度高,瓣叶应力分布相对较均匀,更接近实际生理情况,为后续的病理等的仿真奠定了基础.