多摇板造波水池中二维规则波的实现

海洋模拟水池用于产生各种波浪，以评价海上钻采平台的可靠性。在石油大学建立的多摇板造波水池他模拟二维规则的方法。该水池有４０个摇板，每个摇板通过链条由一个直流伺服电机驱动。电机正、反向转动，带动摇板前后摆动，在水池中产生波浪。控制电机按 种规律运行，在水池中得到了二维规则波。     

摇板式造波机性能实验研究

通过改进后的水池造波系统对工程中常用的规则波和二维非规则波浪的模拟试验，研究了该造波系统的最大造波能力、波浪总谐波变形以及对随机波浪谱的模拟精度等波浪模拟性能．测试数据表明，该造波机控制系统经过技术改进，恢复了二维规则波的模拟功能，提高了造波品质，完全满足船模耐波性试验的要求，可应用于实际工程项目之中。     

Stokes波的数值生成

优良的波浪环境条件是非线性波浪与结构物相互作用问题研究的基础。给出一种在时域中模拟刚性剖面作周期运动辐射生成Ｓｔｏｋｅｓ 波的方法,为数值波浪水池试验提供高品质入射波模型。在频域中对二维二阶辐射问题作数值求解,通过对二阶辐射波传播模式的分析,找出能在水池中生成二阶意义上纯正的Ｓｔｏｋｅｓ波的造波机运动形式。利用边界积分方程的时间步进法进行非线性数值造波的模拟证实了在频域中得到的结论,在数值波浪水池中生成了稳定的带有波前的高品质Ｓｔｏｋｅｓ波。     

二维数值波浪水池中的潜体绕射试验

在摇板式造波机生成的二维数值波浪水池中进行了潜没圆柱的模拟绕射试验。先在频率域中确定造波机的运动形式 ,并在时间域中模拟摇板运动生成带有波前的高品质Stokes波的过程 ,作为入射波条件。数值造波和数值绕射试验采用边界积分方程的时间步进法 ,探讨了在自由面和板面交点处自由面条件与物面条件的相容性、开边界辐射面边界条件、时间与空间域上的数值离散方法等 ,得到了稳定、合理的波形和波浪力时域非线性结果 ,并与相应的频域二阶解的结果作了比较 ,证实了本数值波浪水池试验方法的适用性。     

白噪声不规则波与聚焦波的水池模拟

从推导造波板的运动规律出发,讨论了海洋工程水动力学试验中白噪声不规则波及聚焦波这2类非常规波浪在水池中的生成技术;基于实测谱修正与波谱相位聚焦,在海洋工程水池生成了品质较好的白噪声不规则波与聚焦波,并给出了这2种波浪在水池中的测试结果.通过边界元数值计算方法对水池模拟的聚焦波进行了验证.结果表明:采用所述方法可以在试验水池中生成品质较高的白噪声不规则波及聚焦波,从而为提高常规海洋工程水动力试验的精度,缩短试验时间及后续开展海洋工程平台在恶劣海况中生存能力的研究提供了技术依据.     

论推摇混合的造波方式

推摇混合式造波机能比较真实地模拟波浪中水质点的横向运动,因而造波板的简谐运动将有效地转换成平面进行波的运动,衰减波所占的比例小,在距造波板较短距离内可达到波浪的整形,是一种比较理想的造波方式。该文给出推摇混合式造波机产生的平面线性波速度势、波形、造波板所受水动力以及输出功率在频域和时域中的解析表达式,从理论上模拟平面线性波的稳态和瞬态形式。经过对比计算,推荐一种波形品质好、造波效率高的推摇混合造波方式。所得结果对于造波机设计和使用有实际意义。     

电动造波机控制系统的研究

为在试验水池中精确模拟以“波浪谱”描述的海浪不规则波,给出了直接生成造波机运动控制所需的离散时间序列数的计算模型．基于通用计算机的开放式多轴运动控制器设计了电机伺服驱动的模拟不规则波造波控制系统,采用数字比例、积分、微分(PID)及速度前馈控制技术解决了系统所要求的高精度伺服位置控制和多电机同步控制问题,通过对离散时间序列数的样条光顺使伺服电机具有加速度连续的良好运动特性．系统的控制模型以自学习的方法对比反馈的实际波形进行输出位置量的矫正,以获得准确的模拟波浪．     

双摇板造波系统及波浪信号谱无参分析

叙述了采用双摇板造波系统的基本思想及双摇板造波信号的生成，并分析了同一波浪信号用不同谱分析法对所得主要谱参数的影响．     

水池造波技术及发展概况

本文阐述了实验水池中造波机及其理论的研究。结合造波技术的发展趋势,概述了国内外现有的波浪模拟技术。     

循环水槽多层孔板消波装置开发及消波特性数值模拟

基于k-ε湍流模型,在STAR-CCM+平台上建立数值波浪水池,开发透水式多层开孔板消波装置并研究其消波特性.波浪水池利用流体体积(Volume of Fluid, VOF)方法追踪自由液面,采用STAR-CCM+的VOF WAVE模块造波,出口边界设置阻尼消波区.通过对一系列指定波浪的模拟,验证了数值水池的准确性.改变波长、波高、水流的流速和方向,可得到消波装置在不同波流条件下的反射与透射系数.结果表明:反射系数和透射系数均随波长增加而增大;反射系数随波高增加而增大,透射系数随波高增加而减小;波流共同作用工况下,反射系数和透射系数远小于波浪单独作用工况;在模拟波流条件下,所开发的消波装置消波性能显著.     

纵弯复合模式超声换能器设计

设计了一种夹心式纵弯复合振动模式超声换能器,该换能器由纵向夹心式压电超声换能器与弯曲正六边形薄板组成.采用有限元方法,对一定几何尺寸边界自由的正六边形薄板进行模态分析,得到中心位移最大的某一模态,设计以该模态的频率作为共振频率的纵弯复合模式换能器.实验结果表明,换能器的共振频率测试值与设计值基本吻合,达到预期设计目标,这种六边形辐射板换能器可应用于特殊环境的超声测量,或应用于超声生物处理和声化学反应设备中,对该换能器的设计和理论模拟有利于更好掌握其振动特性及其产生的声场分布,对实际应用有指导意义.     

轴向运动正六边形板的自由振动

本文研究了在轴向运动激励下正六边形薄板的横向自由振动问题。应用Reddy三阶剪切变形板理论刻画板的力学状态,采用6节点三角形单元离散求解域,利用虚功原理建立系统的动力学有限元方程。数值算例选取2种典型布置形式,并分别考虑固支和简支2种边界条件。通过求解系统方程得到了前四阶固有频率,经与ANSYS计算结果对比,验证了本研究方法的准确性。研究发现,速度通过离心力和科氏力影响系统固有振动,且速度与各阶频率反相关。正六边形板的第二和第三阶振动分别有2种模态,速度为零时其固有频率相同,但随着速度的增大逐渐分离。本文揭示的若干动力学现象可为轴向运动正六边形薄板的设计和优化提供参考。     

铝合金构件高强螺栓牙板连接性能试验

主要对铝合金构件采用高强螺栓牙板连接进行初步试探性的理论分析和试验研究.分析结果表明:连接承载力与螺栓预压力、板件厚度、牙纹规格等因素有关,并初步得出了承载力的计算公式.进行了4组铝合金构件高强螺栓牙板连接的抗剪承载力试验,试验结果表明:高强螺栓牙板连接具有变形小、承载力高等特点,而且较普通的摩擦型高强螺栓连接承载力有明显提高,主要是因为"牙板"增大了受力方向的抗滑移系数.     

DP-TIG高速焊接工艺研究

深熔钨极气体保护焊(deep penetration TIG welding,DP-TIG焊)具有焊接熔深大的优点,在厚板焊接领域具有极大优势.为了拓展DP-TIG焊在薄板高速焊领域的应用,分别针对低碳钢和不锈钢板材,调整焊接电流、焊接速度、钨极锥角、气体成分等工艺参数,进行了薄板高速焊接工艺研究.结果表明:相对常规TIG焊,对于2 mm厚的低碳钢板焊接速度提高了75%,对于3 mm厚的不锈钢板,焊接速度提高了2倍多,并且随着钨极角度的减小,焊接速度可以进一步提高,如果保护气体中引入一定量的H₂可以进一步提高不锈钢DP-TIG焊的最大焊接速度.     

基于侧面碰撞的热成型钢应用分析

高强度钢的热成型技术可以解决传统成型钢板在汽车车身制造中遇到的诸多问题,而且使车身更加安全环保节能.以某型轿车为例,通过动力显示仿真软件LS-DYNA建立了整车侧面碰撞模型,车门防撞梁模型,B柱加强板碰撞仿真模型,将传统成型钢板和热成型钢板进行仿真对比分析.结果表明,采用2.0 mm热成型防撞梁替换原2.5 mm普通型防撞梁,B柱加强板厚度由1.5 mm降为1.2 mm,整车车身侧面碰撞安全性能大幅提高,新设计车门内凹420.33 mm,比原始设计的426.74 mm显著减小.     

爆炸冲击波作用下的金属板损伤P-I图仿真

 目标损伤的P-I图是确定冲击波对目标的毁伤效果及防护设计的重要依据。目标可等效为一定厚度的金属靶板,考虑冲击波在靶板上反射参数,由反射的“超压-冲量”准则评价冲击波对目标的损伤效应。由理论推导与数值分析相结合的方法获得靶板损伤的P-I图。应用有限元动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立了TNT炸药柱对靶板作用的数值模拟方法,进而研究了装药质量和作用距离变化对作用在靶板上超压与冲量的影响,得到了靶板不同损伤等级的P-I图。通过与试验结果比较,两者符合较好,验证了方法的正确性。     

40Cr厚向性能差异化钢板的组织与性能

通常情况下耐磨钢板磨损到一定程度即报废,因此耐磨钢板厚度方向上不必全为淬硬层,而现有耐磨钢板热处理都是以全尺寸淬透为目标.针对此问题,提出采用瞬时淬火工艺制备厚向性能差异化钢板.实验选用厚度为30 mm的40Cr钢板,处理后其表层为针状马氏体和板条马氏体混合组织,过渡层由板条马氏体和贝氏体混合组织逐渐过渡为珠光体和铁素体混合组织,表面硬度710 HV,淬硬层深度9 mm,过渡层深度5 mm.试制的40Cr厚向性能差异化钢板具有良好的冲击韧性和耐磨性,为机械工程行业需要的"表硬里韧"钢板提供了一种新的选择.     

关于载重车车架上铆接加强板的分析和计算

将弹性力学计算薄板应力的结果与有限元软件计算的结果进行了比较．利用ANSYS软件对四种组合模型的接触问题进行了分析和计算．确定了铆接板的每一组铆钉的个数，为车架上铆接加强板的设计从理论上提供了一定的依据．     

基板界面诱导共混高分子膜的有规相分离

研究了聚乙烯醇（ＰＶＡ）／聚丙烯酰胺（ＰＡＡｍ）共混体系在聚乙烯、涤纶和玻璃３种不同的基板界面场中所形成的高分子膜在相形态上的差异。通过差示扫描量热法（ＤＳＣ）、红外光谱以及显微镜对ＰＶＡ／ＰＡＡｍ体系在３种基板界面的作用下制备的样品作断面观察和测试,并进行粘附功的估算,结果表明,在玻璃基板上成膜可以发生有规相分离;这说明可以通过对聚合物和基板界面的控制,制备中间含梯度结构的复合膜。     

爆炸焊接界面波形参数的影响因素

采用不同的爆炸焊接工艺爆炸复合了铝合金/纯铝/钢与铝合金/钢/钢复合板,并对其结合界面形态进行了显微观察与分析,测量了爆炸焊接界面的波形参数,探讨了不同爆炸焊接工艺及不同材料对爆炸复合界面波形参数的影响.结果表明:爆炸焊接界面波形受爆炸焊接工艺及材料性能的影响,当基、复板材料性能相差较大时,易形成平直界面,波形不明显;当基、复板材料相同或相近时,界面易形成有规律的正弦波形.当焊接材料相同时,随着爆炸焊接装药密度的增加,界面波长、波高均有所增加.