悬索桥吊索尾流致振非定常理论分析

为研究悬索桥吊索的尾流致振机理及准定常理论在尾流致振中的适用性，进行了一系列风洞试验，测量得到尾流索股的气动导数的空间分布情况，建立了尾流致振非定常理论分析模型，采用龙格-库塔法求解方程，得到尾流致振响应. 结果表明：在5.2≤X≤5.6，1.1≤Y≤2.1的空间区域尾流索股发生明显振动，振动频率小于结构固有频率；在一个尾流致振周期内，气动刚度力对尾流索股做正功，说明尾流致振由气动刚度控制；基于准定常理论的计算结果与非定常理论计算结果偏差较小，两种理论得到的尾流致振机理一致.     

桩端扩大头尺寸对承载性能影响模型试验

为了研究注浆加固体体积即扩大头尺寸对桩端承载性能的作用效果,本试验通过往PVC管内注浆,改变注浆量和PVC管尺寸来控制扩大头尺寸,然后以此开展室内单桩静载模型试验,最后采用了传统桩端沉降公式计算得出桩端阻力-位移曲线并与实测曲线对比.结果表明:桩端灌注水泥土形成扩大头的桩,相比未注浆的桩,其承载力显著提高,在相同的荷载下,其沉降显著变小;随着扩大头直径的增加,承载力持续增长,但每单位直径增加所提高的承载力先增后减,在工作荷载下对减少位移的效果呈递减趋势;端阻分担比在位移5cm后趋于稳定,其中桩端水泥土扩大头承担较高的端阻比例,且其比例随扩大头直径的增大而增大,由于水泥土受力较大,实际工程中应该注意桩端水泥土的强度;传统桩端沉降公式计算的桩端阻力-位移曲线与实测曲线吻合良好.     

跨断层水工隧洞地震响应数值模拟分析方法

断层破碎带是影响高地震烈度区隧洞结构稳定的关键因素之一.针对地震作用下围岩与断层动力相互作用特点,建立了一种考虑多种接触状态的动接触力算法.该算法考虑了有限元模型中的点对接触和点面接触两种接触类型,可以模拟围岩与断层之间的黏结接触、静接触、分离和滑动接触4种接触状态,适合研究地震作用下围岩与断层动接触系统的非线性大滑移问题.首先,通过一滑块算例,验证了该算法的合理性.然后将此算法应用于滇中引水工程香炉山隧洞抗震稳定计算,对比分析了无断层,有断层、不考虑动接触,有断层、考虑动接触3种工况对隧洞地震响应的影响.结果表明,断层破碎带的存在加剧了隧洞的地震反应,主要表现为衬砌位移和应力的增加,以及围岩破坏区的扩大;考虑动接触后,围岩与断层在地震加载过程中,出现了明显的错动位移,进而对衬砌产生破坏作用;衬砌损伤区主要分布于断层穿过的部位及断层两侧约10 m范围内,其中上盘衬砌受断层影响较大;在横向地震动激励下,衬砌腰拱的应力和位移明显大于顶拱和底拱,为衬砌结构的薄弱部位.     

超大模数变位齿轮-齿条传动瞬态热弹流润滑

针对三峡升船机超大模数变位齿轮-齿条传动润滑设计缺失与过早磨损,开展低速重载使役状态下传动系统的润滑特性研究.构建变位齿轮-齿条传动系统瞬态热弹流润滑计算模型,利用多重网格法与FFT方法求解各啮合点处的润滑特性参数.分析启动至正常运行阶段的转速和载荷、变位系数、模数、压力角、材料配副和油膜黏度,对油膜压力、膜厚、齿面摩擦力与摩擦系数的影响.研究结果发现,齿条啮入瞬间的成膜条件差,滑移速度与摩擦力较大,易使齿条顶部发生磨损;齿轮副硬材料表面的润滑性能较差;适当增大变位系数、模数、压力角和黏度可改善润滑性能.     

城区地表塌陷土洞发育破坏特征

为了研究城区塌陷土洞的发育致塌机制,通过建立三维模型试验研究土洞的发育破坏过程,分析了试验过程中地表变形数据以及土洞的最终破坏形状,同时通过土压力量测试验分析土洞发展过程中覆土应力的变化.以此试验为基础建立了计算土洞极限半径的有限元模型,通过正交试验分析了弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角对极限半径的影响.结果表明:对于发育的土层空洞,破坏区内土压力显著降低;土洞发生破坏时,洞顶沉降速率发生突变;土洞内部破坏的高度与土洞直径间的规律与普氏理论提出的几何规律吻合良好;对于埋深不同的土洞,其破坏形式主要分为坛形和直筒形塌陷.     

粉煤灰颗粒图像处理及多重分形特征

为探究粉煤灰孔隙率计算方法及其孔隙多重分形特性,引入相似维数的概念推导其分形维数基本公式.通过对试样制作模具进行加工以控制击实度,配制一定含水率的粉煤灰试样.利用显微数码成像技术获取粉煤灰试样中孔隙和颗粒的直径、数量.选定4个不同深度截面及两个剖面的上下端作为观测面,借助体式显微镜进行不同倍数下的成像,以分析三维空间范围内的孔隙率变化规律;采用专业图像处理技术给出试样孔隙率.研究结果表明,粉煤灰试验的孔隙率沿深度方向有减小趋势,幅值变化约为30％,且其孔隙分布具有明显的多重分形特征.     

Teaching Systems Theory/Thinking/Behavior: Systemic Behavior Instead of One-Sidedness: Making Bridges Among Specialists

In the current real life, systems theory is an abstract background of systems thinking,which is a part of systemic behavior. The systemic behavior is the alternative to the currently prevailing one-sidedness that puts all of humankind in danger of self-destruction due to the crucial over-sights(all the way to world wars) that unavoidably result from the current over-specialization(along with crucial, but partial insights), if the specialists fail to practice creative interdisciplinary cooperation.This contribution is a next phase of research after the contributions by Matja? Mulej, Zdenka ?enko and Viktor ?akelj(2017) and by Matja? Mulej, et al.(2013). Although the abstract background and thinking that the systemic behavior applies, are very necessary, theory and thinking are no longer enough for systems science to be a relevant science and practice helping humankind find the way out from the current blind alley and survive as a healthy civilization with a healthy social and natural environment. The suggestion in this contribution therefore reads: Let us systems and cybernetics scientists make/enable the transition to systemic behavior, which applies all the many theories, which are components in the background of systemic behavior in practice, next to each other and/or in synergy. Analysis, i.e., studying per isolated parts is too overlooking and one-sided to be enough. So is teaching on a single one out of several systems theories. Reality is too complex. Teaching is a part of this necessary effort, which must lead to a global peace and survival of humankind of today instead of the current hating the human descendants.     

一种面向热设计的反馈-模糊推理全局算法

针对常规模糊推理算法无法有效求解具有复杂或未知传热规律的传热学反问题,提出一种反馈-模糊推理全局算法.基于模糊推理的基本流程,将变论域方法、反馈思想和模拟退火算法结合起来,通过反馈单元降低模糊规则对传热规律的依赖,并通过模拟退火单元防止陷入局部最优.采用此方法对风冷散热器翅片的几何结构设计问题进行求解,并与常规模糊推理算法和模拟退火算法结果进行对比.同时,对不同初始值、不同输入误差下反馈-模糊推理全局算法的计算结果进行验证和对比.结果表明,该算法可以解决传热学规律复杂或未知的传热学反问题,计算结果不受初始值影响.该算法在解决此类问题时拥有良好的鲁棒性和抗不适定性,可以为反问题、结构设计和优化提供参考.     

胸部钝性冲击时刻对心脏损伤的影响

为研究与心动周期有关的胸部冲击时刻对钝性心脏损伤的影响,开发并验证了一个精细人体心脏生物力学模型,并针对40例处于不同心动周期的心脏进行胸部冲击仿真.心脏模型几何来源于医学影像,包含四个心腔、瓣膜以及主动脉、肺动脉等结构.通过Abaqus中基于面的流体腔方法考虑冲击过程中血液与心脏的流固耦合作用.心脏的不同状态采用各心腔内压力与瓣膜的激活与否来表征.仿真结果显示:(1)建立的心脏模型在胸部正面冲击下心内血压曲线在试验范围内,能够正确反应心脏的冲击响应.(2)乘员胸部正面冲击下,左心房的血压峰值为(164.91±17.33)kPa,明显高于右心腔,使二尖瓣损伤风险高于三尖瓣;右心心肌的应力值为(1887.07±168.74)kPa,远大于左心,导致右心更容易发生心肌破裂.(3)心脏处于心室充盈期受到冲击时,心肌应力为(1901.3±150.7)kPa明显高于其他时刻,更容易发生心脏损伤.(4)心腔内的初始血压对碰撞中的峰值血压影响不明显,Pearson相关系数小于0.2;而瓣膜的开闭状态对心肌的损伤风险影响较大.研究结果有助于进一步理解钝性心脏损伤机理,为车辆安全设计提供基础.     

带接头地下管线变形的傅里叶级数解

地铁隧道开挖将引起地下管线产生附加变形,造成管线的破坏.将带接头地下管线视为弹性地基梁,引入"相当荷载"改进匀质管线变形的控制微分方程,使之能够考虑接头处的刚度折减.采用傅里叶级数解法求解控制微分方程,得到未知傅里叶级数系数的表达式,进而得到关于管线接头相对转角的线性方程组.假定地层变形符合Peck曲线,将基于傅里叶级数法得到的计算结果与数值模拟方法进行对比,验证了方法的正确性.计算结果表明,在地层位移荷载作用下,管线产生变形,管线接头处产生明显转动.地层沉降对距隧道开挖中线3i(i为沉降槽宽度系数)以外的管线影响较小,该区域内接头相对转角远小于容许值,在计算时可不作考虑,以减少未知量的数目.当某个管线接头位于隧道开挖中心的正上方时,该接头处将产生最大的相对转角,因此在缺少管线接头位置资料的情况下,可假定某个管线接头与隧道开挖中线重合,以得到接头相对转角的保守计算值.