有限长圆柱横向附加质量的计算与工程应用方法

船体、潜航体、深海石油平台的支柱等的几何外型都接近圆柱体,用无限长圆柱来代替难以计及有限长度对附加质量的影响,并无法得到振动模态的附加模态质量。本文探讨：（1）从势流理论出发求得了有限长刚性圆柱的附加质量,（2）用切片法得到了振动模态的附加模态质量,（3）提出了影响函数方法,便于实际工程应用。     

流体环境中结构附加质量的计算

采用弱耦合法来分析流体与结构的耦合作用,探讨了流体环境中影响结构附加质量的因素,并推导了流体动能的计算方法.文中计算了椭圆柱体和平坦薄膜屋盖的附加质量,得到附加质量对薄膜结构的动力特性有重要影响的结论.     

多声子对弱耦合体磁极化子性质的影响

研究了磁场中多原子极性晶体中多声子相互作用对弱耦合体极化子基态能量和有效质量的影响．采用么正变换、线性组合算符和拉格朗日乘子法。计算了多声子相互作用对磁极化子基态能量和有效质量的附加贡献．结果表明，基态能量的附加贡献为电子-不同支LO声子-磁场间耦合的附加能量以及电子-不同支LO声子间耦合的附加能量之和，有效质量的附加贡献为电子-不同支LO声子间耦合的附加贡献．     

不同端部形状的细长圆柱体的附加质量研究

基于势流理论,并结合有限单元法,研究了在流体中运动物体的附加质量.首先,通过无限域中小球及管流中作横向运动的圆柱的附加质量的计算,验证了算法的正确性.其次,着重分析了具有不同端部形状的细长圆柱体在不同直径的无限长管流中沿轴向运动时的附加质量.结果表明:在管流外半径一定的情况下,细长圆柱体的附加质量与其柱体长度成线性关系,其斜率随着圆柱与管壁间距离的减小而迅速增大;而且,当圆柱体长度远大于其直径时,其两端的形状对其附加质量影响不大.     

利用机车“剩余”牵引力克服附加阻力的探讨

多年来在铁路设计中对克服平面曲线阻力和隧道阻力均采用"坡度折减"法(即当量坡法),而实际大型机车牵引力(牵引质量)与设计牵引质量相差很多,无形中造成牵引力的极大浪费(留出一定富余量是有必要的),为了充分利用大型机车"剩余"牵引力(牵引质量)克服平面曲线附加阻力和隧道附加阻力,以减化设计,对此问题有必要进行商讨。     

基于附加质量的梁损伤识别影响因素分析

为了提高基于附加质量的梁结构损伤识别精度,对附加质量影响因素进行了综合分析。根据梁结构损伤识别的附加质量法,建立梁结构有限元模型,并计算其损伤部位以及损伤程度,同时研究附加质量的大小、数目及位置对结构损伤识别的影响。在验证附加质量法对梁结构损伤识别有效性的基础上,采用不同的质量块附加在梁结构的不同位置进行损伤识别,由得到的损伤识别结果计算损伤识别误差。研究结果表明:附加质量后损伤识别精度有较大提升,有效降低了识别误差;随着损伤程度的增加,识别误差在逐渐增大,附加质量法对小损伤具有较好的识别效果;附加质量的大小和数目是提高梁结构损伤识别精度的主要因素,附加质量的位置对损伤识别结果的影响也不容忽视。     

基于解析复势的Joukowski翼型的附加质量

附加质量是影响水下运动物体受力的重要参数之一。为了高效准确地计算无限域理想流体中Joukowski翼型的附加质量,在推导出基于势流理论的流场复势解析解后,采用复变函数计算流体动能,并根据流体动能与附加质量的关系求解物体的附加质量。通过计算单个圆柱在无限域理想流体中运动的附加质量,验证了采用此方法的便捷性和准确性。运用这个动能推导公式着重研究了不同形状的Joukowski翼型以任意攻角运动的附加质量,得到翼型厚度参数R/a、弧度参数β及翼型运动方向α与附加质量的关系。计算结果表明:水平运动即(α=0)时,Joukowski翼型的附加质量随着R/a、β的增大而增大;竖直运动即(α=π/2)时,附加质量随着R/a的增大、β的减小而减小;除α=0、α=π/2外,此方法还能计算机翼以任意其他攻角运动时的附加质量,具有很好的适用性。     

限制水域二维浮体水动力特性试验研究

通过试验获取在限制水域中作非定常运动的浮体剖面的附加质量系数；结果表明：这种水域中浮体的附加质量系数与半无限流场中附加质量系数有明显的区别，给出试验记录和附加工线，并对附加质量系数所呈现的现象给以理论上的解释。     

浮式结构物附加质量与附加阻尼的仿真和识别

浮式结构物可以简化为由弹簧-质量-阻尼组成的模型。首先,使用数字滤波器对其简化出模型进行仿真。其次,在简化模型的基础上对浮式结构物垂荡方向的附加质量和附加阻尼进行识别。最后,为验证该方法的正确性,以一个漂浮的垂直圆柱体为例子,进行计算分析。分别对实际的附加质量和附加阻尼与识别得到的附加质量和附加阻尼进行比较,结果显示吻合性较好,从而证明了所提出的方法的正确性。     

考虑附加质量效应的浮升混合飞艇运动性能分析

浮升混合飞行器体积巨大,质量与排开周围空气的质量相近,导致其附加质量效应明显,需要在分析时考虑其附加质量的影响。借助自编译user-defined function(UDF)的六自由度刚体运动程序,进行加速运动流场的瞬态计算;采用computational fluid mechanics(CFD)方法,得到复杂外形的浮升混合飞行器附加质量矩阵。飞行器受到扰动时,模型本身受扰动趋于收敛;但由于附加惯性力的存在,不同情况下的运动状态量都会存在一定程度的振荡延迟。前向速度和俯仰角速度变化表明,无论是否考虑附加质量效应,垂向突风对这两个量影响都较小。另一方面,对于垂向速度和俯仰角而言,受到附加质量效应影响会导致振荡趋势变大。附加质量效应对浮升混合飞行器的操纵性有着明显的影响。对于前向速度和俯仰角,附加质量效应使得其操纵响应变得缓慢;而且俯仰角速度振荡趋势变大。     

基于离散裂隙网络与离散元耦合方法的礼让隧道岩体力学参数确定

为了准确地确定礼让隧道节理岩体力学参数,采用3DEC程序中离散裂隙网络(discrete fracture network, DFN)技术,建立了能反映节理裂隙分布特征的离散裂隙网络模型。在此基础上,结合室内岩石、节理力学试验,运用等效岩体技术及3DEC程序,建立基于离散裂隙网络-离散元(discrete fracture network-discrete element method,DFN-DEM)耦合方法的等效岩体模型,并构建反映工程岩体节理分布特征的多尺度等效节理岩体计算模型;通过对多尺度等效节理岩体计算模型进行单轴压缩试验,获取岩体峰前及峰后的力学性质,分析节理岩体的尺寸效应、各向异性、表征单元体及等效岩体力学参数。结果表明:DFN-DEM耦合技术解决了非贯通节理的建模问题;随着等效岩体尺度增大,节理岩体峰值强度、弹性模量逐渐减小,各向异性特性逐渐减弱,且尺度达到5 m×5 m×10 m趋于稳定得到表征单元体;表征单元体尺度下等效岩体力学参数为弹性模量9 GPa、单轴抗压强度0.7 MPa、内摩擦角25°、黏聚力0.3 MPa、抗拉强度0.12 MPa,与Hoek-Brown强度准则所得力学参数对比,两者较为接近。该法为研究工程岩体的稳定性提供了数据基础。     

基于矢量合成计算活塞连杆组当量质量

针对中央空调用大型空气压缩机运转时产生的振动问题，提出了在曲拐上需加装当量环的改进设计方案，并给出了在曲轴动平衡试验时当量质量的计算方法，为大型空气压缩机的减振减噪工作提供了有力支持。     

等效数值法在围岩稳定性评价中的应用

提出了一种新的围岩的稳定性评价方法--等效数值法,建立了基于等效数值方法的围岩稳定性评价新模型.该方法将样本指标值与围岩稳定性各指标分类标准对比来确定权重,客观性强,计算简捷.对5个典型的围岩作为评价样本进行了评价研究,并将得到的评价结果与模糊识别法、可拓方法与模糊可变集合工程方法结果进行比较.研究结果表明,等效数值法成功率高、客观性强,为围岩稳定性的评价研究提供了一条新思路.     

基础变形模量不确定条件下拱坝最大有限元等效应力分析

为研究基础变形模量的不确定性对拱坝应力的影响,建立以基础变形模量为设计变量、以坝体应力为目标函数的计算拱坝最大应力的最优化模型;利用均匀试验设计法构造拱坝最大有限元等效应力与基础变形模量之间的二阶多项式响应面。工程实例分析表明,所建立的响应面模型具有较高的精度,当已知基础变形模量变化范围时可以较好地确定拱坝的最大有限元等效应力。     

岩体结构面网格渗透张量分析方法

工程岩体的渗透特性研究是其渗流分析和稳定性设计的技术关键·作者以现场岩体渗透结构面概率模型统计资料为依据,采用离散介质方法建立典型裂隙网络模型,提出计算岩体结构面网络的等效渗透系数张量方法·应用等效连续介质模型分析方法研究区域岩体的渗流问题·针对现场的矿山边坡水文地质实体,运用该技术建立了反映岩体渗透各向异性的等效连续介质模型·实例分析表明,该技术途径不但适合工程岩体宏观渗流分析的特点,而且能够较为深刻地认识裂隙渗流的本质·     

高层框筒和筒中筒结构动力特性的简化分析

用连续－离散化方法分析高层建筑筒体结构的动力特性，在导出的等效筒体层间段单元的刚度矩阵中，所采用的位移函数能反映筒体结构的剪力滞后效应，采用筒体的这种等效单元和刚性楼面及结构质量集中于楼面的假定，可使筒体结构的动力特性分析大大简化，与有限单元法比较，具有计算简捷和应用方便的优点，计算表明，该方法具有较高的精度和效率。     

等效荷载法在超大断面公路隧道爆破数值计算中的适用性

为了探究选取最优的计算方法研究超大断面公路隧道爆破施工对先后行隧道的影响,分别采用流固耦合法、初始体积分数法和等效荷载法建立单孔爆破有限元模型模拟单孔耦合装药情况下的爆破过程,从岩体破碎效果、计算效率等方面对比选定等效荷载法为最优的计算方法,并建立隧道数值模型应用等效荷载法计算研究后行隧道爆破对先后行隧道结构的影响,结果表明：（1）后行隧道爆破施工时先行隧道综合振速显著区域出现在隧道掘进方向上,逆隧道掘进方向隧道衬砌动力响应程度较小;（2）先行隧道受影响最大位置为迎爆侧右边墙,影响最小位置出现在背爆侧左拱脚;（3）后行隧道监测断面振速最大值出现在左拱腰位置,施工时要重点监测。     

把分布参数系统等效成集中参数系统的两种方法

以圆膜的横振动为例 ,讨论了把具有分布参数的振动系统等效成具有集中参数的振动系数的两种方法 :一是通过对动能的等效来求得等效质量 ,然后再求得等效弹性系数 [1] ;二是通过对位能的等效来求得等效弹性系数 ,然后再求等效质量。结果表明 ,以上两种方法同样实用     

真空预压加固大面积地基三维数值模拟

竖向排水体的存在,使得对真空预压加固大面积地基进行三维有限元计算的工作量非常庞大。从宏观意义上讲,打设竖向排水体只是增加了加固区土体的竖向渗透系数。利用考虑井阻和涂抹作用的等效渗透系数计算公式,可将大面积真空预压加固区转化为等效地基,从而大大减少了单元数目。利用该方法对广州南沙港某一试验区进行三维有限元数值计算,并与实测值进行了对比。研究结果表明,采用等效渗透系数进行三维有限元计算是可行的,且计算精度可以满足工程要求。     

质量慢变转子系统的碰摩分析

根据离心机转子质量慢变以及偏心量大的特点,对其在线性碰撞力和线性摩擦力作用下的碰摩动力学特性进行了理论研究,建立了相应的质量慢变碰摩运动微分方程,并应用数值方法分析了转子转速及不平衡量的变化对碰摩转子系统的振动特性的影响,分别从不同侧面描述和揭示了质量慢变转子系统的周期运动、拟周期运动,以及这些运动形式的转化与演变过程·结果表明质量慢变转子系统相当于一个具有时变阻尼和时变刚度的转子系统,该系统的显著特点是在碰摩过程中转子呈现为拟周期运动,并非像相应的恒定质量转子系统那样出现混沌运动·