基于复杂环境下软土基坑开挖阶段的变形监测与分析

为研究软土地区城市中心区域基坑开挖对临近道路地表沉降的影响,围护结构顶部变形规律,内支撑轴力变化趋势以及内支撑对道路地表沉降和围护顶部变形的影响性状,以上海地区陶家宅深基坑工程为背景,通过对该深基坑开挖过程中围护结构顶部水平位移、垂直沉降,临近道路地表沉降,内支撑轴力进行信息化监测,并对实测数据进行了分析。结果表明:位于基坑中部位置的围护结构,其顶部水平位移的变化速率及最终位移量都要比处于坑角位置处的围护结构相应的值要大,且二者差值较大。基坑临近道路地表在不同的工序下不是以单一沉降特征进行沉降,而是不同特征交替出现。由此可见:内支撑可较好的约束围护结构顶部变形以及道路地表沉降,在开挖时要缩短暴露时间及时加设支撑。基坑中部的变形及沉降均要大于角部位置处的变形与沉降,在施工时要对该位置做好防护工作。     

喷射或抽取气流抑制叶顶密封气流激振的实验研究

针对汽轮机叶片振动导致叶片断裂的问题,提出用喷射或抽取气流的方法来抑制叶顶密封气流激振。在叶片顶部密封装置上设计了带倾角的气流口,用于喷射和抽取气流。实验研究了在叶片顶部喷射或抽取气流对叶片振动的影响。当倾角小于30°时,在叶片顶部喷射气流加剧叶片振动;当倾角大于40°时,喷射气流明显地抑制了叶片振动,叶片振动量随着喷气压力的增加而减小,最低可减至初始振动量的81%。从叶片顶部抽取气流能够减小叶片振动10%以上;对于普通叶片,当抽气口采用正倾角时抽取气流抑制叶片振动的能力比采用负倾角时大;对于带冠叶片,抽取气流抑制叶片振动效果更好,减振能力可达23%,且叶冠宽度较大时减振效果更稳定。     

缝隙宽度对汽轮机空心静叶去水效率影响的实验研究

为了防止或减轻汽轮机末级动叶片的严重水蚀,利用空气－水膜两相流动实验装置,在不同条件下对平板空心叶片上的去湿缝隙宽度与去水效率的关系进行了大量的实验研究,得到了缝隙宽度与去水效率的关系曲线。     

三维非规则冲压件的回弹扭转补偿控制

针对一类特殊的三维非规则冲压件的成形,提出了一种基于变形传递函数(DTF)的相对扭转补偿控制方法,即在试制产品截面间运用惯性主轴向量的相对扭转角变化评价截面的相互关系,用DTF方法建立数值模拟相对扭转角偏差与实际相对扭转角偏差的传递函数,将此传递函数用于模具型面的设计中.在螺旋叶片板的成形控制中的应用表明,该方法可使叶片板零件整体空间扭转误差控制在5%之内,保证了整体焊接时相邻叶片板相接面的质量,解决了截面间扭转不够导致的不能顺利安装的问题.     

汽轮机末级叶片振动特性研究

建立了汽轮机末级叶片的三维有限元模型,分析了叶片的静频和振型,然后计算了叶片在预应力条件下的动频,分析了工作转速对叶片振动特性的影响.最后在振动试验台上开展了叶片静频、动频和振动响应试验,实验结果与数值模拟吻合较好.研究结果表明:叶片的动频比静频大,且动频随转速的增加而增大;转速对低阶频率影响较大;在转速的9倍频激励时发生二阶共振,叶片易产生振动疲劳失效.     

应县释迦塔扭转振动特性和地面周期性强迫振动试验与分析

对释迦塔实体结构进行现场环境振动测试试验,经分析得到了木塔各层不同自振频率下的扭转振型,指出木塔各层扭转与平动耦合振动导致现在其扭转和平动残损变形显著;通过周期性地面振动加载,实测得到各层相应频率下的的位移、速度和加速度时程曲线;考虑木塔木材和连接的非线性,选择了试验得到的双线型骨架曲线来描述木塔的层间恢复力计算模型,采用能量转换,求出相应点的非线性地震位移反应。     

两段式三自由度仿鸟扑翼飞行器机构设计与仿真分析

针对现有仿鸟扑翼飞行器结构复杂、负载效率低等问题,本文通过将平行四连杆机构和齿轮齿条运动机构相结合,设计了一种新型仿鸟扑翼飞行器扑动机构,可以仅用一个驱动实现扑翼的扑动、折叠和扭转三个自由度的运动。首先,对所提出的新型扑翼机构进行理论分析,得出了扑动角、折叠角和扭转角与驱动角和杆长之间的关系式,并对机构杆长参数进行优化;然后利用ADAMS软件对机构进行仿真分析,得出扑动角、折叠角和扭转角随时间的变化曲线,验证了理论分析的正确性;随后,利用数值分析方法计算了扑翼在一个周期内的升力和推力,对比单自由度扑翼,三自由度扑翼机构气动性能有较大提升;最后,根据所设计的扑翼机构研制出了样机并进行扑动实验,结果显示,单电机驱动下,该机构运行平顺、稳定可靠,扑翼可有效地实现扑动、折叠和扭转。     

空冷200MW汽轮机低压级组小容积流量特性的计算与分析

对我国空冷三排汽２００ＭＷ汽轮机低压级组的小容积工况性能进行了计算与分析，该级组在小相对容积流量工况范围内经济性指标降低的主要原因是末级排汽损失剧增，动叶顶部区域产生大负冲角及根部区域出现大尺度分离流动。     

主应力轴旋转下饱和黏土动力特性的试验研究

利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,对使用真空抽吸法制备的黏土试样,进行了耦合循环剪切试验.探讨了主应力轴连续旋转下,空心试样在微幅应变下的动力特性研究.试验结果表明:耦合试验得到的竖向分量动弹性模量和扭向分量动剪切模量的发展趋势与常规动力特性试验的动模量发展趋势基本一致:实测的竖向Emax比由扭向分量换算得到的Emax偏低,实测的扭向Gmax由竖向分量换算得到的Gmax偏高;竖向和扭转向阻尼比的结果比较接近.     

复杂断面高层建筑的风致响应及其振动控制研究

复杂断面高层建筑在强风作用下,往往会产生较为明显的扭转响应,从而导致高层建筑顶部角点处的加速度值大大超过规范规定的限值.以弧形、平行四边形以及等边L形等3种断面的高层建筑为研究对象,计算了复杂断面高层建筑顶部角点处的风致加速度响应,进行了多个调频质量阻尼器(MTMD)减振系统的设计和优化研究.结果表明,在不使用MTMD进行风振控制时,3种断面高层建筑顶部角点处的加速度响应均超过限值,在合理布置MTMD并进行优化设计后,角点处的加速度响应可以得到有效抑制并取得较好的减振效果.     

轮廓度与扭转角偏差对压气机气动性能的影响

压气机叶片实际加工过程中,会出现叶片轮廓度、扭转角等加工超差,对压气机气动性能产生影响。采用S1流面计算和三维数值计算的方法分别研究了轮廓度及扭转角偏差对亚音速压气机气动性能的影响,计算结果表明:轮廓度增大,叶型最小损失值增大;堵点流量逐渐降低,轮廓度为0. 08 mm时,堵点流量减小了1%;峰值效率逐渐降低,但降低幅度较小。扭转角偏差对性能的影响来自于前缘偏转对进口喉道面积与尾缘偏转对叶片出口气流角的改变;扭转角偏差对叶型最小损失值影响不大,±0. 35°扭转角偏差范围对叶片的低损失攻角范围影响较小;扭转角向前缘打开方向增大,流量-压比特性线向右上方平移;扭转角向前缘关闭方向增大,流量-压比特性线向左下方平移;扭转角偏差0. 35°,最大流量减小了0. 67%;扭转角偏差对峰值效率点的影响微弱。     

建筑物对屋顶风场的影响

目前,高层建筑台风风场实测的主要方法是在其顶部上架设风速仪获得相关数据,但高层建筑物顶部的风场将受到其本身的影响,而且其影响程度会随着风速仪架设的位置和来流方向的不同而发生变化。通过数值模拟和风洞试验模拟实测时的边界层风场,分析高层建筑对周边风场的影响,对比风向角变化时建筑物顶面风场在两种方式的吻合情况。研究得出建筑物顶面的风速随高度增加影响逐渐减小,确定了高层建筑风场实测时风速仪架设的高度和最佳位置。通过谱合成法生成入口条件,进行大涡模拟并研究了高层建筑对于本身风场的影响及与未受干扰的来流风场之间差别,为相似建筑的现场实测提供参考。     

上海环球金融中心大楼顶部良态风风速实测

对结构高度为492 m的上海环球金融中心大楼顶部实测到的良态强风时段下的平均风速和脉动风速数据进行了分析,得到了3 s、10 min以及1 h时距下的平均风速值,并对其进行线性拟合.结果表明,10 min平均风速与3 s平均最大(瞬时最大)风速的比值约为0.876 8.根据实测数据,还分析了湍流度和阵风因子,结果表明,湍流度和阵风因子均随平均风速的增大而减小,此外,对比了部分时段内的实测脉动风速功率谱密度与VonKarman谱,两者较为吻合.     

坑角效应对基坑周边建筑物影响的有限元分析

在基坑工程中,当建筑物紧邻基坑坑角时,坑外土体的不均匀沉降将导致建筑物发生挠曲变形与扭转变形,其中,挠曲变形趋势及挠曲程度取决于建筑物所跨区间内土体沉降曲线的挠曲变形特征,而扭转变形则与建筑物同坑角的相对位置紧密相关．在挠曲变形与扭转变形的共同作用下,建筑物墙体拉应变将受到坑角效应的显著影响．算例结果表明：对于纵墙平行于基坑边的建筑物,当其距坑角距离小于1倍开挖深度时,坑角效应对建筑物变形起不利作用,显著增大了建筑物的墙体拉应变,即此时建筑物是最为不利的;而当建筑物纵墙垂直于基坑边,且距坑角距离小于1倍开挖深度时,坑角效应对建筑物变形起有利作用,使得建筑物的墙体拉应变显著降低;而当建筑物距坑角距离大于1倍开挖深度时,坑角效应对建筑物墙体拉应变的影v向基本可以忽略,但墙体拉应变达到最大值,即此时建筑物是最为不利的．     

微型燃机向心透平叶轮顶部间隙流动的数值模拟

对自行研制的100kW微型燃气轮机向心透平叶轮，在级环境设计工况下的顶部间隙流动进行了全三维黏性数值模拟研究，其动静间隙信息传递采用混合平面方法，湍流模型采用Spalart—Allmaras模型．结果表明：向心透平叶轮顶部间隙流场在轮壳相对运动速度很高的情况下，其影响因素除了所熟知的叶轮叶片顶部间隙两侧压差以及已得到试验验证的轮壳相对运动外，还有另一个重要因素是叶轮叶片表面次流，其存在使得叶轮顶部间隙流场更加复杂；叶轮进口较大的负冲角是该向心透平叶轮叶片表面较强次流形成的主要原因，在研究向心透平叶轮顶部间隙流场时不应忽略．     

地铁车站基坑开挖顺序对建筑物沉降影响

为研究地铁换乘站基坑开挖顺序对基坑阳角建筑物沉降的影响,基于昆明地铁文化宫站基坑实测数据,进行了FLAC3D数值仿真。对比深浅区域不同开挖顺序下建筑物沉降及围护墙体变形情况,发现靠近先开挖区域的建筑物沉降测点和墙体变形比后开挖区域的对应变形要大;与先后开挖区域距离相近的建筑物测点,其沉降受开挖顺序影响较小;位于基坑阳角的建筑物的沉降基本上都发生在最初的两个开挖步骤,且围护墙顶部水平位移主要与浅层土体的开挖时间有关。本文的研究成果对于基坑附件建筑物的保护具有一定参考价值。     

三维非规则冲压件的回弹相对扭转补偿控制研究

针对一类特殊的不易找到对准基准的三维非规则冲压件进行回弹相对扭转补偿控制研究。在截面间运用惯性主轴向量的转角变化评价了截面的相互关系,用DTF方法建立起数值模拟扭转角偏差与实际扭转角偏差的传递函数,把此传递函数用于其它模具型面的设计中。最后把此方法运用到螺旋叶片板的成形控制中,使叶片板零件整体空间扭转误差控制在5%之内,保证了整体焊接时相邻叶片板相接面的质量,有效满足了整体叶片板焊接安装要求,具有较高的应用价值。     

风力机叶片预弯设计机理与方法

基于修正的叶素动量理论提出了一种适应于水平轴风力机叶片的静气弹性分析方法;运用该方法对不同稳态风速下的叶片变形曲线进行研究,揭示了叶片预弯设计的机理,并给出了一种预弯型线的设计方法.通过对预弯和非预弯两种叶片在相同风速下的静气弹性变形和气动功率的对比和分析表明,预弯叶片的气动性能受轴向变形、扭转变形和叶片截面形状变化三个方面的影响,叶片弹性扭转变形使叶片实际气动功率偏离设计值.该研究为预弯叶片的设计提供了理论依据和方法.     

植物叶片粗枝网络结构多工况模拟分析

采集三种新鲜植物叶片标本,通过拍照式三坐标测量仪获取植物叶片的坐标数据点云,在ANSYS中建立叶片的粗枝网络模型;并以三种植物叶片的粗枝网络模型为研究对象,对叶片在自然环境中受雨、风等载荷影响进行数值模拟.总结了植物叶片受载时应力分布及变形规律,发现不同类型叶子在雨和风的分别作用下最大等效应力均发生在主脉上,变形除了沿载荷方向的剪切弯曲外,还表现为绕主脉的扭转.     

不同容积流量下汽轮机低压缸末三级定常流动数值研究

借助商用计算流体动力学软件CFX,对不同容积流量下某大型核电汽轮机低压缸和排汽缸联合进行了全三维黏性定常流动的数值研究,详细分析了低压缸末三级的流动特性。结果表明:在40%设计流量下,末级动叶根部受逆压梯度的作用,在吸力面近尾缘区域开始发生流动分离,并随着流量的进一步减小,逆压区域向径向发展而形成回流;在30%设计流量下,负攻角导致末级动叶顶部压力面的近前缘区域发生流动分离,随着流量的进一步减小,该分离向叶根发展;在10%设计流量下,末级静叶顶部及根部受负攻角的作用而导致压力面近前缘区域发生流动分离;末级动叶在靠近叶顶处的绝对出口气流角会随着流量的减小不断增大,通过绝对出口汽流角在叶高方向的转折点可以判断回流区径向扩展的位置。