海上高架平台抗风性能及锚链力工程计算方法

为了研究海上高架平台在风荷载作用下的受力特性,利用《港口工程荷载规范》和风荷载通用计算公式,对比分析了某海上高架平台在风荷载作用下的阻力、升力和力矩,以及平台不发生倾覆时所需的锚链力。结果表明,平台所受风阻力、力矩均随风速的增大而非线性增大;风速较低时,2种方法的结果十分吻合,风速较高时,需将规范和风荷载通用公式中的升力计算公式相结合才能使计算结果偏于安全;同时,平台不发生倾覆所需的最小锚链力随投锚距离的增大先急剧减小后缓慢增加。     

水流作用下锚泊浮体平衡位置及姿态的求解方法

为了求解锚泊浮体在波浪中的运动响应或是受失控船舶碰撞时的运动响应,首先得求解锚泊浮体系统在不同外部环境下的平衡位置,以获得较为精确的锚链和浮体的初始状态.将锚链考虑为可拉伸的悬链线,建立锚链力的求解方程.以浮体在各个方向的所受力(矩)的平衡为收敛条件,通过迭代求解锚泊浮体系统在海流作用下的平衡位置.结果表明,系统除了在不同流向和流速作用下具有不同的平衡姿态外,还会由于投锚误差导致平衡姿态的不同.     

锚泊状态下锚链作用力的计算方法

分别给出三种锚泊状态，即船体运动比较平缓、大风浪和走锚下求解锚链对船体作用力的方法．对于有铺底锚链时的静态锚链作用力的计算，着重介绍了两种新的方法——迭代法和优选法．最后通过计算实例，得出了若干结论．为实现完整的锚泊仿真系统提供了重要的理论基础。     

水流力作用下高桩码头基桩有限元分析

在高桩码头基桩设计时,一般只考虑土体对基桩的水平荷载,很少水流力水平荷载的作用。本文考虑水流力对高桩码头基桩的作用,采用空间有限元法运用ANSYS有限元软件对不同荷载条件下的南通某高桩码头的基桩进行计算分析。通过对比分析在不同荷载条件下的基桩的应力位移变化,为码头基桩设计提供参考,具有一定的社会经济效益     

基于改进质点-弹簧模型的图像变形仿真方法

为了满足仿真系统中对仿真的实时性和视觉效果上的真实性要求,提出了一种改进的质点-弹簧模型,采用传统的质点-弹簧模型与虚拟弹簧共同表征图像的表面,利用Verlet数值积分更新图像变形期间的质点位置,使用双线性插值技术实时绘制出动态变形的效果.在OpenGL环境下对改进的3D质点一弹簧模型进行了仿真实验,实验结果表明所提模型能逼真地模拟出图像变形的效果.     

悬索桥主缆的计算方法的研究

以分段悬链线单元计算理论为基础迭代计算悬索桥成桥状态主缆的线形、主缆的无应力长度和主缆内力。本方法精度高,简单适用。     

基于时间序列的虚拟接触力的建模方法研究

为了同时提高力觉再现系统中力觉模型的实时性和精度,提出了一种基于时间序列的虚拟力预测算法用于改进弹簧质点接触力/变形模型.该模型不仅研究力与变形的关系,而且还考虑力的历史变化.对不同的接触对象,测量接触力随时间的变化,根据实际测量数据,建立AR模型,在物理模型计算的时间间隔内用AR模型预测虚拟力.实验结果表明, 和以往仅考虑力与变形关系的力/变形物理模型相比,加入时间序列预测的模型,能提高力觉再现的刷新频率,同时保证较高的精度.     

高温高压井测试油管轴向力的计算方法及其应用

针对高温高压井测试过程中油管受力及变形特点。在考虑油管螺旋屈曲段与套管之间摩擦力的情况下,提出了基于操作过程的计算测试油管轴向力的新方法,计算结果表明。摩擦力会改变油管轴向力的分布方式,使得轴向力分布与加载顺序有关,摩擦力大小和方向的改变,将使因高温高压产生的较大载荷无法向远处扩散。从而引起油管局部严重变形。该计算方法得到了室内模拟实验和常温常压井现场测试的验证,并成功地用于高温高压井的测试设计。     

悬索桥成桥主缆线形计算研究

基于分段悬链线理论,推导了成桥线形计算方法和迭代格式.以此编制程序并围绕解析法中成桥线形分析中吊索力的确定,结合施工中加劲梁的架设特点,采用三种不同的近似方法来计算吊索力.对各种不同方法下得到的成桥线形进行了研究和比较.研究结果表明,基于解析的悬链线理论,吊索力虽然近似计算所得,但计算精度远比参数方程法和抛物线法高,在方法上也比有限元法简便.为以后采用类似方法计算偏差状况提供了参考.     

含沙水流时水轮机工作参数的定义和计算方法

从两相流动观点出发,推导了含沙水流时的伯努利方程式,使其更能真实地反映含沙水流的力学特性;对含沙水流条件下水轮机的工作参数进行了定义,进而推出其具体计算方法。经过与清水条件下的伯努利方程及工作参数进行对比分析,得出了清水与含沙水流能量转换的不同特点。指出了在相同静水头下含沙水流时水轮机的工作水头小于单相液体的工作水头以及水轮机输出功率、效率等参数的变化规律和含沙量的关系。     

考虑弹性支承和剪切变形影响的单跨斜梁温度次内力分析

在考虑端横梁弯曲和支座变形对斜主梁提供的弹性抗扭支承和竖向弹性支承以及斜主梁剪切变形的基础上,导出了考虑支承刚度以及剪切变形影响的单跨斜梁温度次内力的计算公式,并通过一个简单算例对公式进行了验证,分析了支承刚度、斜度以及剪切变形对斜主梁温度次内力的影响。研究结果表明,在一定范围内,端横梁抗弯刚度的变化会引起斜梁温度次内力的急剧变化;斜主梁的温度次内力可以通过改变端横梁的抗弯刚度进行有效的调整;当斜度等于0°时,剪切变形对次扭矩的影响达到最大,为10.6%。     

潮流发电装置弹性锚泊设计

海洋潮流能是一种利用价值高、潜力巨大的新能源.漂浮式潮流电站是潮流能开发的一种典型方式,发电装置运输至目标海域之后,需要依靠系泊系统长期停泊,故必须计算分析其在各种外载荷作用下的运动性能,合理设计锚泊系统,避免漂浮式电站发生倾覆的可能性.对2×100 kW潮流发电装置进行锚泊系统设计,并尝试在系泊线中加入非线弹性拉伸材料（高弹性索）.根据装置的特点设计了3种不同的锚线布置方案,利用AQWA软件对整个系泊系统进行时域耦合分析,并对不同方案进行了对比分析.计算结果显示,加入高弹性索可以有效的降低锚泊链的最大拉力,同时高弹性索具有质量轻的优点,加入高弹性索可以降低普通锚链的用量,减轻系泊系统重量.经过多次试算在满足安全性的基础上给出了最终的锚线设计形式,证明了加入高弹性索的锚线设计形式适用于漂浮式潮流电站,能够满足潮流电站在强流、大载荷等特殊条件下对锚泊系统的要求.     

弹性地基上框架结构内力计算方法

将框架结构的地基梁单元细分,由弹性力学中的地基沉陷公式求得与细分后梁单元结点相对应的地基柔度矩阵,对柔度矩阵求逆得到地基刚度矩阵,与框架结构刚度矩阵叠加形成总体刚度矩阵;设置虚梁考虑边荷载;通过求解确定地基集中反力为受拉的结点,消除这些结点对地基刚度的贡献,进而考虑地基与地基梁的脱开问题;由梯形分布荷载作用下的梁单元固端剪力系数矩阵,建立由结点处地基集中反力求地基分布反力的关系式,形成了完善的半解析弹性地基上框架结构内力与地基反力求解方法,算例表明该方法有很好的精度。同时通过算例发现,不同地基模型对结构的总沉陷影响较大,但对结构内力、地基反力和沉陷差影响较小。     

海洋资料浮标锚泊系统的系泊力计算

为了准确预报海洋资料浮标的受力及运动情况,建立了浮标锚泊系统的运动方程,提出了在海洋环境中作用在浮标及锚系上的各种外载荷的计算方法,得到了浮标的运动方程以及锚系的受力表达式。在计算锚泊系统的外载荷时,考虑了作用在锚系上的海流载荷以及由波浪载荷引起的波频运动对锚系的影响。通过算例在时域内对浮标锚泊系统的运动和张力进行了数值模拟计算,结果表明,该方法满足海洋工程中对浮标系统运动和受力分析的精度要求。     

基于弹性理论的块体冲击力和冲击能测算

针对冲击力计算模型无法准确地将接触力与局部变形联系起来的问题,进行了块体冲击的理论计算和实验研究,以提高落石的冲击力和冲击能的计算精度,进而对防护网进行优化设计。将弹性网视作弹性膜,引入狄拉克函数划分“单向均匀拉伸区”和“双向均匀拉伸区”,通过伽辽金法推导出了落石冲击力和冲击能的计算公式,最后对施加不同预拉力的弹性网进行冲击实验。将弹性网的变形量代入上述公式计算冲击力和冲击能,分析误差产生的原因。并提出修正系数对结果进行修正,修正后的冲击力、冲击能最大误差为2.8%、3.9%。与现有的落石冲击力和冲击能测算方法相比,所提测算方法更为简化,可用于模型试验中测算落石的冲击力和冲击能,为落石防护的优化设计提供基本依据。     

Calculation of the intracellular elastic modulus based on an atomic force microscope micro-cutting system

Better understanding of variations in the mechanical properties of cancer cells could help to provide novel solutions for the diagnosis,prevention,and treatment of cancers.We therefore developed a calculation model of the intracellular elastic modulus based on the contact pressure between the silicon tip of an atomic force microscope and the target cells,and cutting depth.Ovarian cells(UACC-1598) and colon cancer cells(NCI-H716) were cut into sequential layers using an atomic force microscope silicon tip.The cutting area on the cells was 8μm×8μm,and the loading force acting on the cells was increased from 17.523 to 32.126μN.The elastic modulus distribution was measured after each cutting process.There were significant differences in contact pressure and cutting depth between different cells under the same loading force,which could be attributed to differences in their intrinsic structures and mechanical properties.The differences between the average elastic modulus and surface elastic modulus for UACC-1598 and NCI-H716 cells were 0.288±0.08 kPa and 0.376±0.16 kPa,respectively.These results demonstrate that this micro-cutting method can be used to measure intracellular mechanical properties,which could in turn provide a more accurate experimental basis for the development of novel methods for the diagnosis and treatment of various diseases.     

基 于 悬 链 线 理 论 的 系 泊 系 统 势 能

为研究系泊系统在定位过程中的势能变化,使用悬链线公式,推导了3种常见系泊方式系缆的构形及张力分布.分析了下端点固定的单根锚泊线的重力势能和弹性势能随上端点位置的变化情况,对比了势能间接求导所得的水平张力与直接计算所得的水平张力,发现两者吻合良好,符合能量守恒定律,验证了势能计算结果的准确性.针对系泊系统由9根复合缆组成的深水平台,分析了其系泊系统势能随浮体水平位置的变化情况,比较了各浪向上的位移与回复力关系,发现其系泊性能在各个浪向上接近,对环境适应能力强.针对系泊系统破损的工况,计算得到了系泊系统势能分布图以及各浪向上的位移与回复力关系,发现使用势能分布法能全面有效地反映系泊系统的各个方向性能,具有重要的工程参考价值.     

基于ANSYS的等离子体破裂防护快阀电磁力分析

依据电磁感应原理,变化磁场周围的导体会受到电磁力的作用,依靠该效应的涡流驱动快速充气阀已经在中科院等离子体所研制成功,通过利用ANSYS有限元分析软件,计算不同的脉冲电流及不同线圈电感及线圈与阀芯不同间距情况下的导体所受电磁力的不同,找到影响电磁力的主要因素,为快阀的改进提供理论依据。     

波浪作用下船舶系缆力的计算方法

基于波浪作用下船舶系缆力的试验资料,分析了船舶特性、波浪参数对系泊船舶波浪力的影响规律,提出了作用于船舶上的波浪总力计算公式．参照《港口工程荷栽规范》（JTJ215—98）由风和水流产生的船舶系缆力的计算方法,提出了由波浪产生的船舶系缆力的计算方法．算例表明,船舶系缆力的计算值与试验结果吻合较好．本方法可为工程设计中船舶系缆力的确定提供参考,填补了《港口工程荷载规范》（JTJ215—98）缺少波浪作用下船舶系缆力计算的空白．