基于缩比模型的水下滑翔机运动相似性研究

利用水下滑翔机缩比模型预报原型运动特征及滑翔经济性的前提是两者运动相似．以天津大学自主研制的PetrelⅡ水下滑翔机作为研究对象,从相似理论出发,基于动力学方程及纳维-斯托克斯(N-S)方程,推导了水下滑翔机原型与模型在运动相似时应当满足相似准则以及相似转换关系．采用计算流体动力学方法计算了不同缩比情况下水下滑翔机的升力系数及阻力系数,得到了尺度相似比与升力系数、阻力系数的关系．分析表明,在稳定滑翔状态下,水下滑翔机缩比模型与原型运动相似需要满足弗劳德准则;在该准则下,在一定的缩尺比范围内,升力系数与阻力系数的尺度效应并不明显,以尺度相似比为0.5设计缩比模型最为合适．通过水池试验获得了缩比模型在一定俯仰角下的速度、升阻比等运动参数,试验结果表明：缩比模型与原型间存在运动相似性;缩比模型在水池试验中得到的横向速度、垂向速度和升阻比与水下滑翔机原型海试结果吻合较好,相对误差满足工程误差要求．论文提出的利用水下滑翔机缩比模型对原型运动参数和滑翔经济性进行预报切实可行,可为大型水下滑翔机的设计提供实验室验证平台,对于缩短研发周期具有重要意义．     

土工离心模型试验中动力破坏模拟能力分析

 针对土工离心模型试验中模型与原型在动力响应、动力破坏模拟方面的相似程度,研究了不同层次的相似比尺要求下模型结构材料的选择与设计方法;对所研制的4种不同桩径的抗滑桩缩尺模型,通过离心模型试验分析了缩尺模型在不同承载力条件下动力破坏模拟的规律及破坏特点。结果表明,小桩径抗滑桩在静力条件下因承载力不足而开裂,在动力作用下可导致桩底截面裂缝贯通;较大桩径抗滑桩在静力条件下稳定,但在动力作用下可发生开裂破坏;大桩径抗滑桩在静力和动力条件下均未发生开裂,表明其具有足够的静动抗弯能力,但在高水位时大桩径抗滑桩在动力作用下可发生断裂破坏。由于研制的缩尺模型严格满足原型的相似比尺要求,因此模型试验结果能够反映原型抗滑桩的破坏机理。     

基于相似理论的带钢热镀锌生产线冷却塔模型设计

 某钢厂带钢连续热镀锌线上的冷却塔高达60余米,结构复杂且其上设备繁多,其动特性对工艺段带钢抖动的贡献不可忽视。为了更好地研究冷却塔的动力学特性及其可能带来的对带钢抖动的影响,本文以相似理论中的π定理为基础,对冷却塔进行模型相似设计,并用LMS模态测试系统测试模型塔动态特性,结果发现,模型和原型的动力学特性基本相似,这为进一步在实验室建立抖动试验装置、更深入地研究热镀锌工艺段的带钢抖动问题提供了可靠的塔模型。     

考虑蠕变特性的软岩相似材料试验研究

文章通过大量的室内试验,在考虑蠕变特性的情况下对地下深部硐室软岩进行模型研究,确定相似材料及配比,并对其蠕变性能进行测试。     

考虑轴承刚度的转子系统动力学相似模型设计

针对轴承-转子系统的动力学相似实验模型的设计问题,提出一种使实验模型与原型固有特性一致的缩尺几何畸变模型设计方法,并进行了实验验证.首先,采用积分模拟法导出转子系统的动力学相似关系,根据量纲分析理论建立了轴承支撑刚度的相似关系.基于此设计了满足固有频率特性与原型相同的相似模型,并对相似模型同原型进行ANSYS仿真对比分析.为进一步验证所提出的设计方法的正确性和有效性进行了实验,验证了所提出的动力学相似设计方法的正确性.     

沥青砂混合料新型软岩相似材料的试验研究

在地质力学模型材料研究的基础上,根据相似理论,通过大量的力学试验和数据分析,最终研制出一种模拟软岩特性的相似材料.该相似材料是用硬质沥青作为胶结剂,砂和锌粉作为骨料,橡胶粉作为调节剂混合而成的.对相似材料进行了常规的单轴压缩、劈裂拉伸和直剪试验,测定了该相似材料在不同配比下的抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、内聚力、摩擦角等参数;并研究了养护时间对相似材料力学性能的影响.结果表明：该相似材料能很好地满足相似材料的选材要求,其物理力学参数变化范围大,破坏现象与软岩的非常相似,是模拟软岩的理想材料.     

软岩非定常分数阶导数流变模型研究

岩石流变特性的研究对边坡、隧道、核废料存储等工程具有十分重要的意义.本文基于分数阶导数理论,针对软岩稳态蠕变阶段具有明显的非线性特征,将应力水平对岩石非线性蠕变特性的影响引入Abel黏壶的本构关系中,提出了一种改进的Abel黏壶,建立了一个新的非线性黏弹塑性蠕变模型,并推导了在恒应力状态下三维蠕变本构方程.论文进一步利用软岩流变试验数据对模型参数进行了拟合分析,模型能够较好的模拟软岩流变的全过程,验证了本文模型的正确性与合理性.     

基于动力相似的塔线体系试验模型设计及分析

以动力相似理论为基础,采用量纲分析法求得塔线体系试验模型与原型的相似关系,进而确定了相似比,设计了干字塔、酒杯塔和导线地线的试验模型.建立了塔线体系试验模型和原型的有限元计算模型,并进行了静力和动力分析.通过对相关参数的比较研究,验证了试验模型与原型的互推性以及相似关系的正确性,基于该模型的试验分析结果能够反映结构原型的动力特性和规律.该试验模型的设计过程可为其他同类试验模型的相似设计提供参考.     

泵及泵装置原型与模型特性参数换算方法

为探求泵及泵装置原型与模型特性参数换算方法,根据流体动力学和相似理论的基本原理,阐述了泵及泵装置相似准则,分析了原型与模型泵及泵装置水力模拟、机械约束、几何相似的近似性成因.据水力效率基本定义,推导表达了基于全部水力损失仅有摩擦水力损失假设下的泵及泵装置效率换算公式,以及考虑形状阻力损失和冲击旋涡损失的综合权重系数表达的水力效率换算公式.从理论上建立了模型泵及泵装置效率的数学模型,提出从模型试验特性中分离出各分项效率的方法;基于相似理论,建立了泵及泵装置各分项效率相似换算的数学表达.该方法为泵及泵装置原型与模型特性参数换算的深入研究提供了参考依据.     

集装箱码头岸桥结构的动力相似分析与试验验证

基于动力相似理论,推导了集装箱码头岸边起重机（简称岸桥）原型结构和1∶50缩比模型的相似比例因子;利用锤击模态试验和地震振动台试验分别获取了1∶50缩比模型的动态特性和地震响应;同时,使用ANSYS软件对原型结构相应的动态行为也进行了系统地分析.研究结果表明,1∶50缩比模型能够准确地预测出其原型结构的动态特性和地震响应,并能为后续的研究提供一个可靠的试验模型.     

含软弱夹层的层状岩体流变力学特性试验

依据工程地质结构制作含软弱夹层的层状岩体试样,采用全自动三轴流变伺服系统进行三轴流变力学试验,研究含软弱夹层的层状岩体的流变变形规律及加速流变特性,依据岩体各级应力水平下的稳态流变速率确定岩体的长期强度,为工程岩体流变数值试验参数辨识提供参考。根据流变试验结果,提出反映不同岩层流变力学性质的层状岩体流变模型,在模型中引入损伤变量,使流变模型可以准确反映多层状岩体在不同应力水平下的损伤流变特性。对提出的非线性损伤流变模型进行参数辨识,拟合曲线与流变试验结果较吻合,验证了非线性损伤流变模型对层状岩体的适用性。     

相似设计方法在微小移动机器人性能分析中的应用

将微小移动机器人放大后,作模型试验,利用相似理论,进行模型的设计,并把模型的试验结果应用到原型上去。     

岩石试件的流变失稳理论及判据

本文从物体流变失稳的概念出发，对岩石试件的弱化失稳．流变先稳的过程及二者之间的关系进行了初步分析．认为岩石试件的流变失稳是在外力作用下．随着时间的推移而失去原有的平衡状态，此时试件内变形和应变加速度趋于无穷。提出了试件流变失稳的理论判据。文中最后从微分方程解的稳定性概念出发，对简单的流变模型建立的微分方程进行了稳定性分析．指出工程中常见的影响失稳的主要因素是应力峰值的转移与岩性的变化。并认为无论何种因素导致的围岩应力处于全程应力曲线的峰值强度后．对平衡系统的稳定性都是不利的。     

龙口海域软岩巷道围岩流变特性研究

龙口海域软岩巷道在围岩应力达到峰值后,围岩破坏加剧、变形迅速增加,呈现出强烈的流变特性,本文针对这种现象,在典型地层选取岩样,使用岩石流变扰动效应三轴实验仪进行流变实验,并根据流变测试结果对流变曲线进行了拟合分析。     

轴承-转子系统中滚动球轴承的动力学相似设计

针对轴承-转子系统缩尺模型中轴承的动力学相似设计问题,基于量纲分析法和相似π定理,建立了轴承-转子系统中滚动球轴承模型的动力相似准则,获得了滚动球轴承模型与原型各动力参数的相似关系.在此基础上根据滚动球轴承刚度计算公式得出刚度与基本参数之间的相似关系,并进行了滚动球轴承接触变形和最小油膜厚度的数值验证.最后通过设计实例说明了所建立的相似关系在实际轴承-转子模型设计中的有效性和实用性.     

浅谈软岩流变性的研究

软岩是工程中经常遇到的岩体,这类岩体抗压强度较低,具有明显的流变特性,蠕变变形量较大,容易引起巷道/隧道的失稳和破坏。通过查阅大量文献资料,根据前人的研究成果,对软岩的流变性研究进行了较为系统的归纳与总结,并且介绍了软岩流变性在实际工程中的应用,最后对软岩流变性的进一步研究进行预测。     

岸桥结构振动台-模型试验与原型对比的研究

基于振动台试验,研究缩尺模型与原型的相似关系以及如何由模型反应正确推导原型反应.对缩尺模型进行地震模拟试验,采用Abaqus分别对原型和试验模型进行有限元建模并进行地震响应分析.研究分析原型结构的计算值与由振动台-模型试验实测值按相似比尺推导出的原型地震响应值,通过原型与试验缩尺模型的频率、结构关键测点的加速度、位移、应力等的对比,验证了模型与原型相似关系的准确性.研究结果表明,振动台-模型试验可以真实地反映岸桥原型结构的地震响应,可为大型起重机结构缩尺模型的设计及后续的地震试验研究提供了参考.     

基于PSO-BP网络的流变本构模型智能化识别研究

岩石流变是岩石力学问题中一个重要的研究课题,而岩石流变本构模型理论仍是目前岩石力学研究中的难点和热点问题之一.基于神经网络方法智能化识别岩石流变本构模型.基于系统辨识理论,构建了PSO-BP神经网络模型,在Matlab平台基础上编写PSO-BP网络智能化识别程序,直接根据流变试验数据,通过网络自学习,输出可以近似反映岩石流变全过程的神经网络结构化表达.将识别得到的岩石流变本构模型与原试验曲线进行拟合,并利用模型验证数据进行仿真计算,得到的仿真结果令人满意,验证了该神经网络方法直接识别岩石流变模型是可行的.