柱式抗风浪环境监测浮标水动力特性研究

针对一种新型的柱式抗风浪环境监测浮标在波浪条件下的水动力特性进行了研究.柱式浮标由舱体、浮架、配重、锚绳组成,通过浮架采集水样,实现垂向不同深度的水质分层监测,可用于海水养殖等海域的环境监测.通过物理模型试验,研究多种波浪条件下柱式浮标的运动和锚绳拉力,分析波高、波浪周期对浮标的横摇、纵摇、摇摆角度、锚绳拉力等水动力特性的影响,得到不同波浪要素下浮标的水动力特征参数.结果表明,三向锚绳系缚作用下,浮标运动轨迹受波高的影响较小,垂向运动幅值随波浪周期增大而增大;在研究条件下,迎波面锚绳的最大拉力受波高的影响较小,但随着波浪周期增大而减小.总体而言,所提柱式浮标具有较好的抗风浪能力.     

网片形状和张力的差分算方法及其在刺网设计计算中的应用

本文从分析网片受力情况着手,建立求解网片形状和张力的微分方程组,并根据网片的特点列出差分格式。然后结合刺网网片,纲索的结构和装配情况提出初边条件,利用计算机求出每个结节的位置和网线张力,其结果与实验是相符的。     

水流和波浪作用下平面网片张力和形状计算的研究

网片是制作渔具的基本构件,探索水流和波浪作用下网片的张力和形状是渔具研究中的重要内容。根据网片在受到水流和波浪作用下的受力情况,由力学基本原理出发建立平面网片张力和形状的微分方程组。再由其通常的使用情况提出初边值后对方程进行数值解,从而探索在不同流速、波长以及网片结构中不同d/a、缩结系数和网片下端重量等因素下平面网片的张力和形状的关系。     

基于CFD的小尺度桩柱流固耦合分析及波浪力求解

基于Workbench平台建立了软土地基圆柱桩波浪作用分析的三维数值波浪水池,实现了线性波的数值模拟及波浪与桩柱的双向流固耦合分析,并得到波浪力数值解.对于小尺度桩柱,桩柱为刚性时其所受波浪力与《港口与航道水文规范》中规范解一致.考虑桩柱的柔性及流固耦合时,在达到峰值的位置波浪力与规范解相比既有增大也有减小,桩柱总波浪力最大增大5.7%,桩底弯矩最大增大54%.而采用直接加载法即不考虑流固耦合时桩柱的振动幅值大于耦合时桩柱振动,桩底弯矩最大,大于规范解84.6%.因此,在进行小尺度柔性桩柱设计时应采用流固耦合方法.     

波浪作用下沉管管段沉放过程运动响应的试验研究

为研究波浪作用下沉管管段沉放过程的运动特性,开展了实验室沉管沉放的试验研究,量测了沉管管段的运动响应及沉放系统的缆绳受力,分析了管段运动位移和缆绳受力随相对波高H/h、相对宽度b/λ和相对沉深d/h的变化规律.结果表明:较小管段沉深情况下,管段的运动表现出强非线性特征;管段的运动响应随b/λ和d/h的增加而很快减小.管段沉深较小时,波高对管段的无量纲运动位移的影响较明显;迎浪侧的缆绳最大张力稍大于背浪侧的缆绳最大张力.较小的管段沉深情形下,两侧的缆绳张力相位差较明显;缆绳张力随b/λ的减小而增大,随H/h的减小和d/h的增大而减小.     

涌潮水流作用下桩柱表面压强及受力分析

涌潮水流是一种蕴含较大能量的强非线性间断流.针对我国钱塘江河口地区范围内桥墩等桩式建筑物在涌潮水流作用下长期遭受的猛烈冲击问题,采用物理模型试验对桩柱在潮前水深上下两部分表面压强时程变化及涌潮潮头最大冲击压强出现位置进行了探讨并拟合得到最大冲击压强计算公式;采用数值模拟手段进行分离式建模,对桩柱在潮前水深上下两部分受力进行提取分析并拟合得到涌潮作用力计算公式.研究结果表明,涌潮水流与桩柱相互作用过程可分为3个阶段:在瞬时冲击期内,潮前水深以上桩柱部分在潮头猛烈冲击作用下,桩柱表面压强及受到的作用力瞬间增大至极大值,潮前水深以下部分表面压强和受到的作用力增长缓慢;衰减振荡期内,桩柱在潮前水深以上部分表面压强和受到的作用力迅速下降,潮前水深以下部分压强波动不大,受到的作用力衰减速率明显小于潮前水深以上部分;绕流作用期内,桩柱在潮前水深上下两部分表面压强和受力波动逐渐减小.桩柱在涌潮作用下表面压强及受力大小与涌潮水流参数中的潮前水深h_0和落潮流速V_0呈负相关,与涌潮高度H呈正相关;涌潮作用下最大冲击压强出现在0.5 H附近,拟合得到的最大冲击压强及作用力计算公式经验证后具有良好的精度,可为相关应用提供参考.     

海上风力机桩柱式结构动力响应分析

采用有限元方法,分析了桩柱式结构模态,得到结构振型变化,且研究了桩柱式平台结构的波浪力载荷作用机理,得到平台结构在时域中桩柱结构所受波浪力变化情况.同时分析了不同桩柱形式结构纵荡、横荡和垂荡以及横摇、纵摇和首摇方向波浪力变化.结果表明:多桩柱平台结构频率变化范围集中、振型变化较小;横荡方向波浪作用力小,纵摇方向波浪作用力大.     

波浪荷载作用下桩周土体孔隙水压力试验研究

基于改造的圆筒试验设备,通过加载装置控制模型土体上方的波压力,实现对波浪荷载作用下的桩周土体响应试验的模拟.研究不同的波浪周期、波压力和土体相对密实度等参数对桩周土体孔隙水压力的影响;分析试验中土体孔隙水压力最大振幅值随深度的变化情况以及液化情况.结果表明:较小的波浪周期、波压力会使土体内孔隙水压力最大振幅值随深度衰减得更快;桩底附近的土体内孔隙水压力出现突然增大现象,即出现桩端孔压放大效应;波浪周期、波压力等对桩端孔压放大效应的影响较大.     

卸荷平台对分离卸荷式板桩码头中板桩力学性能的影响

针对板桩码头的不足而提出的新型码头结构型式——分离卸荷式板桩码头是我国首次提出的深水板桩码头。利用ABAQUS有限元软件分析分离卸荷式板桩码头结构的卸荷平台对分离卸荷式板桩码头中板桩力学性能的影响规律。结果表明:卸荷平台的存在能有效减小前墙上部受力,而对前墙下部受力较小。前墙所受土压力随平台宽度增加并无明显的变化规律,但随卸荷平台宽度增加而有所减小。前墙研究成果可供分离卸荷式板桩码头的结构设计参考。     

波浪作用下液化场地高桩码头动力响应试验研究

高桩码头广泛应用于深水港口工程建设中，且大多位于可液化场地，波浪作用对液化场地高桩码头工作性能的影响不可忽视，但鲜有研究报道.进行液化场地高桩码头模型波浪水槽试验，考虑波浪、码头和土层三者之间的相互作用，真实再现高桩码头使用环境，探索波浪作用下码头内部响应差异，分析波浪作用下码头桩基和土层动力响应，探讨波高变化对各动力响应的影响规律.结果表明：高桩码头面板加速度和位移响应随波浪作用时间增加先逐渐变大最终保持相对稳定；群桩内各桩受到的动水压力和变形差异明显，其变化规律与桩位置有直接联系；自由场和桩周土层孔压响应幅值随埋深增大而减小，群桩的存在会降低桩周土层孔压的响应，增大土层加速度的响应；波高的增加对土层的影响随深度的增加而减小.上述研究成果可为波浪作用下类似高桩码头试验提供参考，为高桩码头合理化设计和防波浪侵袭提供支持.     

面内剪力作用下点支承玻璃承载性能的试验研究

为研究面内剪力作用下点支承玻璃板的承载性能,采用沉头式、浮头式连接方式的玻璃板各3件,施加面内均布荷载直至破坏,量测了玻璃板上关键点的应力变化,记录了点支承玻璃板的破坏过程。试验现象表明,玻璃板在面内剪力作用下发生平面外变形,使其承载能力下降了70%以上。在单独剪力作用下,点支承玻璃板破坏由孔边应力控制,而大面中心及板边中点的应力则较小。该研究为进一步改进点支承玻璃的设计方法提供了依据。     

点支式钢化和夹胶玻璃板的循环疲劳试验研究

为研究四点支承玻璃板在循环荷载作用下的力学性能,对采用浮头式驳接头点支承的8块钢化玻璃板和15块夹胶玻璃板进行了板中心集中力加载疲劳破坏试验,并观测了循环荷载作用下玻璃板中心点的挠度和关键点的动静态应力变化.试验表明:钢化玻璃在循环荷载作用下的循环荷载-板中心挠度曲线呈弱非线性,随着荷载循环次数的增加其抗弯刚度没有明显变化;夹胶玻璃在循环作用下的荷载-板中心挠度曲线与试验环境温度有关,在温度低于15℃时无滞回环,而温度在22～30℃范围内时,则有明显的滞回环;夹胶玻璃的等幅循环加载荷载-板中心挠度曲线在循环初期挠度随着循环次数的增加而逐渐增大,但循环次数超过5×104后,板中心挠度几乎不随循环次数的增加而变化.点支式钢化玻璃和夹胶玻璃经过5×105次循环加载后,卸载至零,再进行静载破坏试验,其静载抗弯承载力没有降低,表明钢化玻璃和夹胶玻璃抗疲劳性能很好.     

量子化学从头计算法计算石墨微晶中碳原子的净电荷

采用从头计算法在RHF/STO-3G水平上对石墨微晶中不同位置碳原子的净电荷进行量化计算;研究碳原子的净电荷与炭材料的微观结构变化规律;根据石墨的结构与成键特征,将石墨表面的碳原子分为边缘碳原子与基平面碳原子.研究结果表明：在单碳层及含多层碳的石墨微晶中,不同位置碳原子的净电荷数差别较大;基平面碳原子的电子云密度较小,均带部分正电荷;部分边缘碳原子的电子云密度较大,净电荷为负.随着平行于碳层的微晶尺寸La及垂直于碳层的微晶尺寸Lc的增大,边缘碳原子中电子云密度最大的碳原子所带的负电荷增加.     

空气动力制动制动风翼纵向位置制动力规律

分析了全列车均装制动风翼时,不同纵向位置处制动风翼周围流场特性,数值计算得到迎风面第1块制动风翼产生的制动力最大,其余制动风翼产生的制动力逐渐减小,且减小幅度逐渐减慢的制动力规律.结合某高速列车车型,考虑减少受电弓影响,分析受电弓车辆不装制动风翼时,纵向位置各制动风翼产生制动力规律,并同每辆车均安装制动风翼时制动力规律进行对比.最后,对空气动力制动产生制动力效果进行了分析.     

小型GPS网测量精度的研究

GPS网的测量精度与其基线的测量精度及网型结构有关，而基线的测量精度又取决于基线两端测点的周围环境和基线的测量时间，通过实例就小型GPS网的上述问题进行了讨论．     

软土地基加固中竹网的受力与变形分析

为研究竹网在软土地基表层处理中的作用、受力和变形规律,通过实验确定实验材料参数并设计使用液压千斤顶加载的竹网加固软基的室内模型荷载实验,研究载荷作用下竹网的变形和受力特性.实验结果表明：毛竹单杆简支梁在集中荷载作用下的破坏形式为纵向开裂或弯折,弯曲比例极限为6.6～107.2 MPa,极限强度为71.9～117.8 MPa,弹性模量11.59～19.57 GPa;间距为15 cm×15 cm的对边简支竹网的承载能力是单根竹竿的3.7～5.9倍;随着上覆土层厚度的增加,地基压力明显增加,当厚宽比在0～0.69时,对应沉降40 mm的地基压力与软土地基的压力比为2.66～6.96;竹网上应变和应力由于砂土层的扩散作用而降低.     

基坑大开口逆作环板支撑体系刚度效应分析

将有限元法与结构力学理论相结合，提出基坑大开口逆作环板支撑体系的刚度计算方法，分析了逆作环板开口形式、尺寸及开挖深度对支撑体系刚度的影响，以及围护墙的侧移及内力随支撑刚度变化的情况，并通过工程实例及监测数据验证了该计算方法的可行性.结果表明：对于开口形式为圆形、方形的大开口环板水平支撑体系，其刚度与开口尺寸比的关系分别为上凸、下凹形式的二次曲线；而2种开口形式的结构刚度与开口面积比的关系均呈现出下凹的二次曲线形式，开口面积比可作为优化工程设计的控制指标.     

基于Petri网模型的航空兵仿真研究

研究了航空兵Petri网模型的多线程构建方法和多线程实现方法以及仿真主进程的结构.结果表明,该仿真系统的结构设定为六部分:即用户接口、信息库、仿真主系统、统计结果分析和运行调整部署机制.     

透明插板对太阳能烟囱通风优化的数值研究

建立耦合插板的太阳能烟囱模型并对其进行数值计算,调查了不同插板间距及插板数量对烟囱通风性能的影响。研究表明,透明插板将在烟囱通道中形成热边界层来提升热压转换效率,从而提高了太阳能烟囱的通风能力。耦合单块插板时,插板间距为d/D=3/5时烟囱通风量最大,此时如果改变插板材料的吸收率,烟囱通风效果会更好。此外,当插板数量增加时烟囱通风量呈现增加的趋势。     

钢纤维和钢丝网混凝土的研究及工程应用

根据线弹性断裂力学原理 ,纤维的作用相当于在裂纹面上加上了闭合力 ,当这种闭合力在裂尖附近时 ,其作用在于极大地降低了裂纹的应力强度因子 ,这便是纤维增强混凝土抗裂性能极大提高的原因。钢丝网混凝土是钢纤维混凝土在工程中应用的纵深发展。由长细钢丝编织成方格网增强混凝土 ,可以在方向性上弥补短钢纤维乱向掺与的不足。结合连续梁的修补说明钢纤维和钢丝网混凝土的特性