汽轮机叶片动应力计算方法的研究

研究了汽轮机叶片的动应力特性及频率、激振力、阻尼等因素对动应力特性的影响,建立叶片有限元模型、激振力模型和阻尼特性处理方法的基础上,建立了采用模态迭加法求地片强迫振动的方程,建立了定量计算叶片振动响应和动应力的模型和计算方法,对真空叶片动应力场进行计算,所得结果与实际吻合,表明该模型和方法具有理论和工程应用价值。     

黄土的震陷

本文对原状黄土的震陷特性、主要影响因素以及震陷判别标准进行了探讨,并提出了估算震陷的经验公式。     

地铁行车载荷下土体累积孔压正交试验分析

为研究地铁行车载荷作用下隧道周围土体孔压特性,基于正交试验设计进行了多组动三轴试验,计算并分析了累积孔压受围压、动应力幅值、频率以及振动次数因素的影响率.结果表明:含水量越大的土体,地铁行车载荷产生的累积孔压越高;累积孔压受单因素影响较大,影响率最大是动应力幅值,其次是围压、频率,最小是振动次数;围压与振动次数、频率与振动次数间的耦合作用对累积孔压影响可忽略,其他因素耦合作用均不可忽略;在一定条件下,耦合作用影响效果比单因素显著,如动应力幅值与围压耦合作用要比单因素振动次数对累积孔压的影响要大.     

杂填土抗液化性能的试验研究

本文通过对太原市杂填土合细粒重塑土样所作的室内振动三轴试验，研究了在循环荷载作用下，孔隙水压力，动应变的发展变化规律及其内在机理。试验和计算结果表明：杂填土剪应力比随粘粒含量的增加而增加，粉粒及粘粒含量之和大于３０％时，杂填土在八度区一般不发生液化。     

高频振动下饱和砂土一维压缩残余变形特性

利用自制砂土一维压缩高频振动试验系统对饱和砂土进行压缩试验研究,考察了高频振动下,振动时间、动应力幅值、相对密实度等因素对饱和砂土残余应变与振动频率关系的影响.结果表明：饱和砂土残余变形随着频率增大而减小,残余变形的对数值与振动频率之间的关系可近似用直线来描述;振动时间、动应力幅值、相对密实度对饱和砂土一维振动压缩残余变形影响显著;在相同试验条件下,饱和砂土比干砂土的残余变形量大.     

宽高比13.57的宽幅半封闭箱梁的涡激振动特性

为深入研究半封闭箱梁的涡激振动特性,建立了某半封闭箱梁1∶50节段模型风洞试验,综合分析质量、风攻角和阻尼比等因素对半封闭箱梁涡振性能的影响,在验证数值模拟方法可靠性的基础上,分析了半封闭箱梁绕流结构及涡振诱因。结果表明：+3°,+5°风攻角时主梁均发生竖向及扭转涡振,且均出现2个涡振区,第2个涡振区主梁最大涡振振幅明显更大,+5°攻角时主梁竖向涡振振幅比+3°攻角时增大约119%。半封闭箱梁竖向涡激振动最大振幅随Scruton数线性变化。人行道栏杆及风攻角效应是引起此类主梁涡激振动的主要诱因,半封闭截面形式对主梁涡激振动起进一步放大作用。研究结果可为同类断面主梁设计提供参考。     

西北大学教师承担的两项科研成果荣获铁道科技奖

<正>西北大学王家鼎教授及其课题组自2005年获铁道部重大科研攻关项目以来,与铁道部第三勘察设计院、中铁西北研究院及中铁十七局等单位密切合作,开展了郑西、大西等高铁中的一系列黄土工程地质问题研究,独立承担了多项有关黄土路基、边坡等科研项目:如降雨、地震及列车振动引起的黄土边坡失稳(滑坡)研究、黄土路基振(震)陷研究、黄土湿陷研究以及路基加固黄土填料改良研究等。     

4G—2.5收割机组动态特性研究

本文阐述了“4G一2.5”收割机组的数学计算模型和激振法测定机组固有频率的方法。在对机组割麦工况和道路运输状态下的动态特性,收割机刀杆和机架动应力分析研究的基础上阐明拖拉机前、后轮,收割机拖板对机组振动响应的不同影响及机架、刀杆动应力的变化情况。初步探明该机组在割刀和发动机工作频段范围内具有较大的响应,是造成机组振动过大的主要原因。     

汽轮机叶片激振力特性和计算方法的研究

研究了在稳定运行工况时影响汽轮机叶片激振力的主要因素.在建立抽排汽口、有偏差的静叶流道、静叶尾迹、冲角等主要影响因素模型的基础上,提出了通过谐波分析定量确定各阶谐波激振力的一整套力学模型和数值计算方法.给出了各阶谐波激振力量值与其主要影响因素之间的关系.研究结果可在定量确定叶片激振力和动应力计算中直接应用,不仅具有理论意义,且有工程实用价值     

饱和含细砾砂动孔隙水压力特性三轴试验研究

利用TAJ—20振动三轴仪对饱和含细砾砂进行振动三轴试验,研究了几种不同因素下砾砂的孔压发展规律;并采用双曲线孔压模型进行了拟合。试验结果表明:随着振动周次和动应力幅值的增加,动孔隙水压力逐渐增加,而动孔压随固结应力比的增大逐渐减小。等压固结含细砾砂孔压均能达到围压,而偏压固结孔压是否达到围压主要取决于动应力幅值能否大于主应力差,即动应力是否足够大;但当固结应力比太大,孔隙水压力不能达到围压。饱和含细砾砂动孔压比增长随相对密度的增大而减缓,当达到相同的动孔压比,相对密度越大,振动破坏所需的振动周次也就越多,土体就越不容易破坏。振动频率越快,动孔压比上升越快,即孔隙水压力上升速度越快。当达到相同的孔隙水压力时,振动频率越快,振动破坏所需的时间就越少。饱和含细砾砂动孔压发展可用双曲线模型很好的拟合,可为工程实践和试验资料的积累提供依据。     

地震和降雨条件下黄土高填方边坡稳定性分析

针对地震和降雨会影响黄土高填方边坡稳定性的问题,采用地震动力计算、完全流固耦合计算和强度折减计算,对正在使用的黄土高填方边坡进行分析,并对边坡土体位移时程、加速度功率频谱、吸力、有效应力和最小安全性系数进行分析,研究地震和降雨入渗条件对正在使用的黄土高填方边坡稳定性的影响.结果表明：地震作用对黄土高填方边坡表层土体作用大于填方基底土体作用;降雨入渗对边坡土体的影响范围为表层土体和浅层土体;降雨入渗使得边坡表层土体的吸力和有效应力减小,而使浅层土体局部吸力增大;降雨过程中边坡表层土体有效应力减小,浅层土体有效应力先增加后逐渐减小;地震后降雨入渗引起边坡最危险滑移面区域发生改变,降雨速率和降雨持续时间均对最小安全性系数有影响,降雨结束后边坡最小安全性系数降低.该研究为三维条件下地震和降雨入渗对正在使用的黄土高填方边坡稳定性研究提供参考.     

改良土填筑过渡段基床底层的动力特性分析

通过动三轴试验及拟合参数法获得软岩改良土的动强度,以允许动强度为标准,评判软岩改良土可以作为基床底层以及路堤本体填料.同时,基于D'Alembert原理的能量弱变分和整体Lagrange格式,建立路桥过渡段半空间垂向耦合的动力计算模犁,进一步分析不同列车速度下路桥过渡段的动态响应特征,并通过现场实测数据对比验证模型的正确性.研究结果表明:在列车荷载下,竖向动位移幅值波动范围为0.05-0.35 mm,小于控制值;弹性应变幅值小于3×10~(-5),处于小变形阶段;竖向动应力幅值波动范围为15.5～19.5 kPa,远小于改良土的动强度;采用刚性过渡较合理,掺入5%水泥的改良土可用于其基床底层及路基本体的填筑.     

地震荷载作用下的挡土墙土压力分析

基于平面滑裂假设,采用静力平衡分析的方法,推导了考虑填土黏聚力、填土坡角及黏性土表面开裂等因素的地震土压力计算公式,利用图解法得到了临界破裂角的解析解,并分析了墙背倾角、填土坡角、填土黏聚力、水平地震系数以及填土开裂对地震土压力的影响.研究表明填土坡角和填土间黏聚力对地震土压力影响显著;地震荷载作用下,主动土压力和被动土压力随水平地震系数的递增分别增大与减小;忽略黏性土表面开裂情况会使得到的主动土压力计算结果偏小.     

城市地下管廊结构地震动力响应分析

地震安全问题是城市地下管廊设计中不得不考虑的部分.先使用反应位移法计算地震时管廊结构的内力,得出管廊薄弱部位.接着使用动力时程方法分析管廊的地震响应,建立土体与结构数值模型,在模型底部输入水平地震作用.采用土-结构界面接触单元,重点考虑土与结构之间的相互作用,得出结构与土之间的分离与滑移情况以及管廊在水平地震作用下的位移变形和应力分布.结果发现:地下管廊标准段结构在水平地震作用下发生明显的侧向位移,容易发生弯剪破坏,而水平方向未发生明显位移;管廊结构地震破坏时的薄弱环节在顶板、底板与侧墙的连接部位以及中隔墙的墙端,在抗震设计中需采取加固措施.     

上海软土的动力计算模型

将上海饱和软土视为由固相和液相组成的两相饱和多孔介质,根据共振柱试验,动三轴试验,提出一种能够全面考虑应力、应变、振动孔隙水压力,震陷的上海饱和软土等效线性化动力计算模型,并进行了较为详细的参数研究,然后将其与Ｂｉｏｔ动力固结方程相结合,建立了土体有效应力动力计算方法,最后应用该方法对上海土层进行了地震反应分析,并得到一些有益的结论。     

强夯法对杂填土地基处理效果的实例分析

杂填土承载力低,压缩性大,颗粒尺寸悬殊,回填前地貌高低起伏,形成填土薄厚不一,回填时间先后不一,取样困难,通常无法提出正确的设计参数。文章通过强夯法进行地基处理,应用梅纳经验公式,确定单击夯击能并根据现场试验确定夯击次数。强夯处理后地基弹性模量及承载力明显提高,结果证明该法满足设计要求且具有显著的技术和经济优势。     

地震作用下土工格栅加筋土双边坡动力分析

运用动力响应时程分析和应用理论,结合国内首次出现的对称土工格栅加筋土双边坡实体工程,建立三维有限元分析模型,研究对称土工格栅加筋土双边坡的动态特征。分析在地震加速度下的位移大小、变形情况、拐角处填土剪切应力、坡脚处土工格栅的拉力和结构加速度,以及最大变形、位移部位。通过数值模拟分析得到地震加速度为0.3509g下结构的各项响应值均未超过设计极限值,表明该结构在地震加速度下稳定好、抗震性能好。分析结果能为对称土工格栅加筋土双边坡的抗震设计提供一定的参考价值。     

多遇地震下古建筑地基土体振陷特性实验

古建筑因为历史建造和使用期长,加上使用期间的地震作用,多有倾斜,其地基所受应力处于不均匀应力分布状态.通过动三轴试验,针对两类软硬不同古建筑群地基土体,选定不同固结比及动应力幅值模拟地基土在不均匀应力作用下承受多遇地震作用,采集其变形累计并讨论土体各指标与应力水平间的变化规律,发现软土的振陷主要发生在振动后的再固结过程中,而硬土在类似小幅、多次振动下抗震性能较好,且上部负重越大振动对其影响就越小.分析将为现有倾斜状态下的古建筑的结构稳定评估提供参考依据.     

软土的循环累积变形模型研究

基于上海地区饱和软土的动三轴试验成果,通过对累积变形影响因素及累积变形发展规律的分析,引入等效循环动应力水平的概念,建立能综合考虑列车荷载循环次数、静偏应力和和动偏应力的耦合作用、固结方式等影响因素的软粘土循环累积变形模型.结合试验成果对模型进行验证,确定不同试验条件下模型中的试验系数.研究结果表明:此模型能够很好地反映多种因素对软土循环累积变形规律的影响;此模型仅适用于软土正常固结且循环应力比小于临界循环应力比的情况;为提高模型计算和预测的精度,用室内试验确定模型中的试验系数时,应采用与现场实际相符的加载和固结条件.     

沥青搅拌设备振动筛筛箱的动态特性分析

了解沥青搅拌设备振动筛的动态特性,不仅可以提高骨料搅拌质量,还可以提高整个搅拌站生产率。运用ANSYS有限元分析软件,建立了沥青搅拌设备振动筛筛箱有限元模型,分析了其模态特性、谐响应特性和动应力的分布规律,研究了振动筛的强度和刚度。进行了振动筛强度试验,得到振动筛的动应力变化情况以对ANSYS分析结果进行验证。试验结果表明：所建立的有限元模型能较好地反映筛箱的实际结构特点;筛箱固有频率和工作频率不重合,因此振动筛在正常工作中不会产生共振;振动筛的刚度及强度都满足设计要求。