热释电探测器的数理分析

依椐热扩散数理模型,给出了热释电探测器响应率的数学表达式,计算了在衬底和热释电材料吸收系数共同影响下的器件响应率和噪声等效功率,着重分析了热释电材料吸收系数对热释电探测器性能的影响及器件最佳响应厚度与频率之间的关系。     

带衬底的半透明前电极热释电探测器的分析

本文用热扩散模型给出了带衬底的半透明前电极热释电探测器响应率表达式,并计算了在衬底和热释电材料吸收系数共同影响下的器件响应率和噪声等效功率,着重分析了热释电材料吸收系数对热释电探测器性能的影响及器件最佳响应厚度与频率之间的关系。     

甘肃陇南沥青路面高温温度场预估模型研究

为建立甘肃陇南地区沥青路面高温温度场预估模型,选取陇南地区兰海高速典型路段,利用采集的实测沥青路面结构温度数据对陇南沥青路面温度场的分布规律进行研究,并采用回归分析方法分析了气温、太阳辐射强度和湿度等影响因素与路面温度的相关性,建立了以温度、湿度、太阳辐射强度和路面深度为主要参数的沥青路面高温温度场预估模型.研究结果表明:气温和湿度随着时间呈正弦变化,气温和太阳辐射强度对路面结构温度影响呈正相关,湿度对路面结构温度的影响呈负相关;气温和太阳辐射强度对路面结构温度有累积性和滞后性的特点,且随着路面深度的增加;由三种沥青路面温度场预估模型的模拟结果与站点采集的实测值对比分析可知,本研究建立的沥青路面高温温度场预估模型与路面结构温度有较高的相关性,能较好模拟陇南地区沥青路面高温温度场,为陇南地区沥青路面车辙防治工作提供技术支撑.     

基于路基顶面温度的多年冻土区沥青路面结构

多年冻土地区路基路面稳定性及耐久性与路基底部多年冻土的存在状态密切相关。采用有限元方法,建立多年冻土地区路基与沥青路面结构温度场模型,分析了结构层厚度、结构组合变化对路基顶面温度的影响;利用灰关联方法,以温度稳定性最差的路面结构为参考,分析了不同路面结构间的关联程度。结果表明：增加路面结构层厚度或在路面结构中设置沥青碎石层、级配碎石层,在高温季节可以有效降低路基顶面温度;级配碎石层厚度与路面结构的温度优劣性相关,小于16cm时ACGR、AGR、ACR这3种沥青路面结构较好,大于16cm时ACGR、ACG、AGR这3种结构较好。研究结果可为多年冻土地区半刚性基层开裂处治及沥青路面结构选择提供参考。     

热态沥青混合料铺筑热扩散影响因素分析

为进行热态沥青混合料铺筑热扩散影响因素的分析,将铺筑热扩散影响因素划分为环境条件、铺层条件和下承层条件三类。首先基于可信性得到验证的仿真模型进行了三类因素的仿真试验,其次应用正交试验法和方差分析对不同类中的各因素进行了敏感性分析。结果表明：环境条件中气温和风速有显著影响,太阳辐射和有效辐射的敏感性较弱;铺层条件中厚度、混合料类型和摊铺温度影响敏感,混合料的集料类型敏感性弱;下承层条件中的材料类型有显著影响,厚度对铺筑热扩散不敏感;基于本文所提出的上述规律量化,可预测不同工程条件下的回避条件,或在不利环境下采取针对性技术方案,进而保证铺筑压实质量。     

闪光法测量半透明材料热扩散率的理论研究

建立了闪光法测量半透明材料热扩散率的一维瞬态导热-辐射耦合换热数学模型,采用基于控制容积的离散坐标法分析求解激光脉冲在半透明材料内的温度响应,并与由热四端网络法得到的半解析解进行了对比和验证.研究结果表明:两种计算方法在各种计算条件下得到的结果吻合很好.数值方法更灵活,可以处理物性非线性问题,但计算时间较长;半解析法的计算速度非常快,但只能处理常物性问题.此外,本文对试样吸收系数、辐射边界、厚度及试样表面的热损失等因素对温度响应的影响进行了对比分析.     

冻土融沉对路面结构力学响应的影响

为研究冻土融沉规律及其对沥青路面结构的影响,结合青藏高原地区实测温度数据,运用数值模拟技术研究多年冻土地区路基温度场变化特性,分析特定温度场条件下冻土路基融沉规律,再以该融沉曲线为路面结构的位移边界,计算了路面结构的融沉附加应力,并与无融沉时的结构响应进行了比较。研究结果表明:冻土路基从表面逐渐向内融化,当外界温度较低时,路基土内部还存在冻土核,当外界温度足够高时,则路基土内部可能全部融化;当融深较大时,固结沉降较大,反之则较小;冻土路基融沉变形曲线近似于抛物线形状,回归建立了路基融沉变形公式,而在此位移边界条件下,路面结构产生附加应力,会对结构产生不利影响。     

路面结构的路基刚度提高方法

为满足路面结构对路基刚度的要求,基于弹性半空间和双层弹性体系弯沉等效原则,进行路基刚度补偿设计,揭示路基刚度、加铺材料刚度和加铺层厚度对加铺效果的影响。在大型加速加载试槽中选取一段足尺试验路,铺筑级配碎石刚度补偿层,计算并实测路基顶面当量回弹模量。对典型路面结构进行有限元计算,研究结果表明:按弯沉等效原则计算的路基顶面当量回弹模量理论结果与现场测试结果较吻合,能指导刚度补偿层的设计;当路基当量回弹模量从40 MPa提高至120 MPa时,路面结构的整体刚度提高26.9%,水稳层底的拉应力降低15.1%,说明提高路基刚度,能够有效提高路面结构的耐久性。     

基于路面破坏响应的差异沉降控制标准

针对高速公路路基差异沉降引起的路面破坏问题,经过路面结构力学响应分析,建立差异沉降控制标准,对路基施工质量进行控制,防止路面开裂。通过对路面结构有限元模型施加初始位移边界条件,模拟差异沉降对路面结构的影响;对不同差异沉降作用下路面结构附加应力进行分析,综合考虑路面材料抗弯拉强度与结构层抗疲劳破坏性能,提出了基于路面破坏响应的差异沉降控制标准。结果表明:只考虑路面材料抗弯拉强度时,以变坡率0.23%作为沉降控制标准;考虑结构层抗疲劳破坏性能时,以变坡率0.58%作为差异控制标准,综合考虑二者共同影响时,以变坡率0.37%作为差异控制标准,相应的路基横向与纵向沉降控制值分别为4.5 cm和7.5 cm。     

基于信息熵的密封环强度模糊可靠性计算

热装式密封环是目前国内外应用最多的一种结构,影响密封环强度的因素很多而导致其强度和工作应力具有模糊性。根据信息熵理论中模糊熵和概率熵等效转换模型,建立起在正态分布下的模糊变量等效转换为随机变量的关系式,定义密封环相对应变量和允许相对应变量的隶属函数,推导出应变量校核的模糊可靠性计算公式,通过实例分析了热装式密封环结构的可靠程度。     

高速公路路基差异沉降标准

为了合理确定高速公路路基差异沉降控制标准,应用有限元方法计算不同路基差异沉降下路面结构附加应力,并将计算结果与路面结构层材料极限抗拉强度对比,提出了基于防止路面破坏的路基容许差异沉降变化率计算式;基于水力水文学方法建立了公路路表集中排水模型,提出了基于路表排水的容许差异沉降变化率计算式;基于差异沉降对行车舒适性的影响,分析了人体对车辆垂直振动响应的敏感性,建立了国际平整度指数IRI与路基差异沉降的关系;综合以上因素,提出了高速公路路基差异沉降控制标准;最后以某高速公路为例应用本方法进行了计算.结果表明:仅考虑差异沉降对行车舒适性的影响时,以差异沉降变化率0.1％作为沉降控制标准;考虑路面结构破坏和排水时,应根据公路具体设计参数计算确定差异沉降变化率,这能更客观准确地表征路基差异沉降标准.     

水泥混凝土路面的路基温度场测试及数值模拟

路基中温度的分布和变化规律是研究季节性冰冻地区水泥混凝土路面稳定性的基础。基于黑龙江省鸡讷(鸡西—讷河)公路试验路段的路基温度场测试资料,分析温度场的变化规律;建立水泥混凝土路面结构的路基温度场模型,分别在第一类边界条件(附面层理论)和第二、第三类边界条件下对路基温度场进行数值模拟。研究结果表明:路基内部温度变化滞后于大气温度;第二、第三类边界条件作用下的路基温度场数值模拟结果比第一类边界条件更接近温度实测值;沿深度方向,越靠近路基表面,第一类边界条件下的计算值与现场实测值的差异越大,越往下差异越小;而第二、第三类边界条件下的计算值与实测值的差异沿深度方向变化较小,可应用于路基温度场的数值模拟。     

汽车悬架液压减振器热机耦合动力学模型

针对汽车悬架液压减振器建立了由路面不平度激励模型、非线性悬架振动模型、考虑温度影响的减振器阻尼力试验数据模型、减振器热动力学模型子模型组成的耦合动力学效应的理论分析模型.通过减振器阻尼力特性试验数据建立了考虑温度影响的非线性阻尼力试验模型,利用减振器发热特性试验数据辨识了减振器热动力学模型参数.利用所建立的耦合动力学理论模型预测了减振器温度上升动态过程,并进行了影响因素的仿真分析.研究表明,减振器的热机耦合效应在高速行驶和较差路面条件下表现突出,而在低速或者良好路面条件下不明显;行驶车速、路面等级、环境温度与减振器周围空气流动速度、悬架非簧载质量、减振器壳体换热面积对减振器发热平衡温度高低具有很大影响,而悬架等效刚度、簧载质量和减振器壳体比热容参数对之影响很小.     

沥青路面温度场的预估方法

为了快速、准确地获取沥青路面温度场变化,开展了温度场预估方法研究.首先借助有限元方法建立了沥青路面温度场计算模型;然后分析了大气温度、日太阳辐射量等气象因素对沥青面层温度场的影响规律,得到了路面最高温度与大气温度、日太阳辐射量之间的关系式,在此基础上建立了路面内部任一深度处最高温度与路面最高温度相关关系的图表和公式;最后依据沥青路面温度场的日变化特点,以余弦函数方式建立了路面内不同深度处随时间变化的温度函数模型,结果显示:温度场预估值与计算值误差控制在0.5℃之内,完全满足工程使用的要求.因此,利用该模型可实现白天时段的沥青路面温度场预估,通过简单程序即可快速实现,且具有较高的精度.     

公路沥青路面厚度计算中的设计层位合理确定

分析了路面厚度确定的主要影响因素,应用现行设计规范提出的路面厚度计算理论和方法,通过实例计算并根据计算结果的分析,提出路面厚度计算中拟定设计层的合理方法·认为路面厚度随土基回弹模量的增大而减薄,应加强路基压实,改善路基力学性能,对减薄路面厚度有明显效果·当采用半刚性基层、粒料类材料为底基层时,应拟定面层、底基层厚度,以半刚性基层为设计层才能得到合理的路面结构厚度·     

太阳辐射对混凝土箱梁温度效应的影响

介绍了影响混凝土结构温度效应的太阳辐射强度和太阳辐射吸收系数的一般特性.利用有限元程序进行混凝土简支箱梁的温度效应计算,分析了太阳辐射吸收系数对梁的跨中挠度变化幅度、轴向变形变化幅度以及梁内最大拉应变的影响,并给出了相应的等效温差.根据混凝土表面性状的不同,太阳辐射吸收系数在0.4~0.8之间变化.计算结果表明,太阳辐射吸收系数的变化对混凝土箱梁结构的温度变形影响明显.在工程中建议采取在混凝土表面刷浅色涂层、采用整体式定型钢模板等措施减小温度效应.     

分离型热管充液率运行边界探讨

首先基于质量守恒原理推出充液率方程,综合考虑分离型热管的尺寸、工质蒸发温度及热输入量对充液率的影响,同时结合两相流换热流动特性,引入工质液膜速度沿膜厚度方向上的分布关系,建立一维、稳态数学模型,计算了分离型热管充液率的上、下边界,并分析了蒸发段长度、工质蒸发温度及热输入量对充液率运行边界的影响．结果表明蒸发段长度对充液率上边界值几乎无影响,但是对下边界的影响很大;工质蒸发温度升高,容易达到下边界值．对于不同的工质,热管可运行的充液率范围不同,本文列举了经常使用的水和甲醇,结果表明甲醇的充液率范围较大,通过实验对模型结果进行验证,表明模型与实验能够较好的吻合。     

非均布温度条件下CRCP+AC复合式路面温度应力分析

根据传热学相关理论,应用大型有限元软件ANSYS10.0对夏季高温条件下CRCP+AC复合式路面瞬态温度场进行了模拟,利用温度-结构耦合原理计算了日周期气温下路面结构的温度应力.分析过程中,考虑了温度沿路面深度方向分布的非线性特征及初始参考温度的非均匀性,对CRCP+AC复合式路面温度应力的影响因素进行了分析.研究结果表明,AC层厚度、CRC层厚度、CRC与基层接触条件的改变对路面结构温度应力的影响较大.当AC层厚度小于6 cm后,改变CRC层厚度对混凝土板温度应力影响不大.     

基于恒温边界一维非稳态传热模型测量固体材料热物性参数

采用超级恒温水浴结合黄铜板形成恒温边界,通过控制试样尺寸(长和宽为厚度的8~10倍)结合侧壁面绝热层,保证在试样中产生准均匀一维热流。然后基于恒温边界下的一维非稳态传热模型,利用随机共轭梯度法对固体材料导热系数、比热容等进行参数估计反演计算。针对比热容灵敏度系数较低,参数反演估计误差较大的情况,估计热扩散率,并对比热容估计结果进行修正。建立实验测试装置,对松散煤体进行热物性测试,分析温度测量误差对估计结果的影响。最后,对玻璃等6种材料进行热物性测试分析。研究结果表明:利用随机共轭梯度法进行参数估计,准确性和抗不适定性较好,温度测量标准差达0.6时,仍能保证足够的参数反演精度(相对误差10%)。     

基于等效弹性半空间的旧水泥路面沥青加铺层设计简化方法

为了简化旧水泥路面沥青加铺层的设计方法,首先基于弹性层状体系理论,利用BISAR对沥青加铺层进行力学响应分析,将原路面简化等效为一个弹性半空间体,沥青加铺层视为一个柔性面层,通过计算确定了沥青加铺层最大剪应力的位置;然后从莫尔-库仑强度理论出发,揭示了沥青加铺层最大剪应力与加铺层厚度、等效模量之间的变化规律,建立了沥青加铺层层内最大剪应力与加铺层厚度、等效模量之间的对应关系。研究结果表明,原路面结构等效前后沥青加铺层最大剪应力变化规律一致,沥青加铺层最大剪应力出现在加铺层层内,沥青加铺层层内最大剪应力与加铺层厚度、原路面结构的等效模量值之间呈现较好的对数线性关系。以等效结构下沥青加铺层层内最大剪应力为设计指标,不但可以简化设计步骤和计算量,而且可以满足设计精度要求。