基于边界层风洞的下击暴流稳态风场特性数值模拟

针对下击暴流稳态风场模拟问题,基于计算流体动力学方法(Computational Fluid Dynamics,CFD),首先分别采用二维、三维冲击射流模型对下击暴流风场进行数值模拟,对下击暴流风场特性进行研究.在此基础上,根据下击暴流对桥梁结构作用主要受水平风速影响的特点,采用二维数值模拟方法对边界层风洞中设置倾斜平板模拟下击暴流水平风速风场进行了研究.最后,设计并加工了边界层风洞下击暴流水平风速模拟试验装置,在边界层风洞中进行了下击暴流水平风速风场模拟试验,并将数值模拟结果与试验结果和已有文献结果进行了比较.结果表明:下击暴流风场的二维冲击射流模型模拟结果与三维冲击射流模型模拟结果吻合较好,即二维冲击射流模型是一种有效的下击暴流风场简化模拟方法;在边界层风洞中设置倾斜平板所模拟的下击暴流水平风速风场数值模拟结果和风洞试验结果具有较好的一致性,并与冲击射流模型数值模拟结果和现场实测结果均吻合较好,即在边界层风洞中设置倾斜平板可模拟下击暴流水平风速稳态风场特性.     

全装配式延性节点混凝土框架子结构 抗连续倒塌试验研究

为研究全装配式干节点连接的钢筋混凝土框架结构的抗连续倒塌性能,采用1/2缩尺比例设计了两榀全装配式(PC)试件进行静载试验研究.其中装配式结构在梁柱节点处采用高强螺栓-延性杆-锚固板的连接方式,其中PC1试件未设置牛腿,PC2试件采用暗牛腿,另外结合一榀本团队开展的现浇框架结构RC试件进行对比研究.对两个试件分别进行了中柱移除状态下的竖向加载拟静力试验,并对加载过程中测试所获得的结构极限承载力、应变响应、变形性能及失效破坏模式依次进行了分析.试验结果表明,与RC试件中既存在压拱效应又存在悬链线效应相比,两个PC试件中只存在压拱效应阶段,表明该类型全装配式结构的抗倒塌能力相对不足.同时PC1和PC2试件的极限承载力分别为RC试件在压拱效应阶段峰值荷载的95%和123%,相应的极限位移仅为RC试件的48%和61%.试验过程中,PC试件的受力及变形区域则主要集中在节点连接处,其材料利用率相对有限,PC试件则因节点区域内延性杆与锚固板连接处发生断裂而失效.     

基于概率密度演化理论的锈蚀钢梁时变可靠度分析

为了得到锈蚀钢梁时变可靠度,对9组试件分别开展了加速腐蚀试验和单调拉伸试验.测得了锈蚀深度三维坐标数据和锈蚀钢材名义屈服强度,统计分析了锈蚀深度和名义屈服强度概率模型.建立了锈蚀钢梁功能函数,结合概率密度演化理论得到了锈蚀钢梁时变失效概率和可靠指标,并与蒙特卡洛方法(MCS)计算结果进行了对比.结果表明:钢板表面锈蚀深度和名义屈服强度服从正态分布;随着腐蚀时间增加,锈蚀深度均值和标准差不断增大;随着失重率增加,名义屈服强度均值不断减小而标准差不断增大;概率密度演化方法与MCS计算结果较接近,说明本文提出的方法的有效性;锈蚀深度和强度的随机性对锈蚀钢梁可靠度影响较大.     

基于正交试验六韧带手性结构展收几何参数优化

针对目前手性结构采用的传统材料并不具备大变形后自恢复的能力,提出一种在面内具备展收特性的金属材料用于六韧带手性结构.利用有限元分析了节环间距、节环直径、节环高度以及韧带厚度等4个因素对六韧带手性结构收拢和展开后的最大应力的影响.以展开后的最大应力为指标,通过正交试验,分析得到了各个因素的影响程度由主到次依次为节环间距、韧带厚度、节环高度和节环直径,并通过极差分析和方差分析选出了一组最优参数,即节环间距70 mm、韧带厚度0.06 mm、节环高度8 mm、节环直径22 mm,并且通过试验验证了仿真模型的可靠性及本手性结构具备大变形后自恢复的能力.     

数控凸轮轴磨床颤振稳定性研究

在凸轮轴磨床的磨削过程中,颤振现象严重影响凸轮轴表面的磨削质量.为了抑制凸轮轴磨削颤振的产生,基于再生颤振理论和随动磨削的特点,建立了凸轮轴和砂轮再生激励效应的动力学模型,绘制了稳定性极限图,同时研究了凸轮轴磨床的颤振稳定性.通过凸轮轴磨床的颤振实验,利用频域和时频域方法分析了凸轮轴磨床的振动特性.颤振实验结果和稳定性极限图预测结果一致,验证了凸轮轴磨床再生颤振动力学模型的正确性和预测颤振产生与优选加工参数的可行性.     

磨粒变切深划擦陶瓷声发射及其时间序列建模

实验研究了不同切深下单颗金刚石磨粒分别划擦氧化铝和氧化锆陶瓷时的声发射信号的频谱和特征值,并对金刚石磨粒划擦氧化铝和氧化锆陶瓷时的声发射信号建立合适阶次的时间序列自回归滑动平均模型.研究结果表明,随着切深的增大氧化铝的划擦声发射信号在0～110 k Hz主频段的能量增大,并且声发射信号最大幅值在较高频率;随着切深的增加氧化锆划擦声发射信号在0～100 kHz主频段的能量减少,并且声发射信号最大幅值在较低频率;同时划擦声发射信号特征值会随着切深的增大而增加.合适的自回归滑动平均模型与单颗金刚石磨粒分别划擦氧化铝和氧化锆陶瓷时的声发射信号有较高的相似度,其特征参数与单颗磨粒切深之间也具有良好的线性关系,说明合适的自回归滑动平均模型能较好地表征单颗金刚石磨粒划擦氧化铝和氧化锆的声发射信号特征,并可实时分析单颗金刚石磨粒划擦陶瓷的深度.     

一种低功耗高精度电流比较器的设计

针对传统电流比较器功耗高、精度低等问题,提出了一种基于Wilson电流源的CMOS电流比较器电路.它由Wilson电流源、差分放大器和输出增益级3部分组成.由于Wilson电流源具有较好的恒流特性以及较高的输出阻抗,所以该电流比较器具有较高的比较精度和低延迟的传播特性.采用TSMC 0.18 CMOS工艺HSPICE模型参数对该电流比较器的性能进行了模拟,该电路具有较高的比较精度,当参考输入电流为5 nA时,电路正常工作.当输入差分电流为1μA时延迟为2.2 ns,电路的功耗在TT(typical)工艺角下为95μW.结果表明,该CMOS电流比较器具有较大的速度/功耗比,性能受工艺偏差影响较小,适用于高速、低功耗电流模集成电路.     

考虑实际流场的热冲压模具模温分析方法

针对复杂成形件的热冲压模具提出一种考虑流场分布差异影响的模温分析方法.通过Fluent流场分析计算出冷却水道管壁各节点处的对流传热系数,计算过程中考虑了水道结构所导致的流场分布差异对传热能力的影响;利用LS-DYNA完成板料成形及保压淬火过程的仿真模拟,获取板料上的温度数据;以A柱边梁为研究对象将仿真分析结果同热冲压生产线上的实际冷却效果进行对比.结果表明,考虑流场影响的模温分析结果中高温区域的分布和实测一致,12个温度监测点处最大温度误差为3.6℃,平均温度误差为0.96℃,而采用平均传热系数的仿真中温度分布及最大温差点发生改变,监测点最大温度误差为9.1℃,平均温度误差为4.96℃.仿真与试验对比表明:流速的改变对传热系数的影响显著,基于流场分析的模温分析方法考虑了热冲压模具冷却水道中流速差异性分布的影响,能够用于复杂零件及多腔模具的模温分析.     

基于ASCP-CS算法的桥式吊车滑模控制器设计

针对桥式吊车滑模控制器参数设置繁琐以及布谷鸟搜索算法(Cuckoo Search,CS)全局搜索能力不足问题,提出了自适应选取交叉操作算子的布谷鸟搜索算法(Cuckoo Search Algorithm with Adaptively Selecting Crossover Points,ASCP-CS),并将该算法用于桥式吊车滑模控制器参数整定.该算法在CS算法的基础上改进自适应搜索步长,并在交叉操作过程中引入自适应选取染色体交叉点.通过对4种典型寻优函数进行测试的结果表明:ASCP-CS算法具有较好的寻优精度和搜索能力.对桥式吊车滑模控制器采用不同优化算法进行参数整定,仿真实验表明,基于该算法的控制器能更快地实现吊车负载定位,更有效抑制负载摆角,并具有较好的鲁棒性.     

基于能量法的基桩变形P-Δ效应模拟分析

复杂荷载下基桩受力分析是桩基设计计算重要内容之一.引入能量原理,针对基桩荷载倾斜与偏心的特殊情况,并考虑土体的成层特性,建立了三维基桩-土体系统能量控制微分方程.在此基础上,结合不同边界条件及桩土位移条件,基于有限差分方式得出了倾斜偏心荷载下基桩位移的半解析解答,该解答可充分考虑轴向与横向荷载共同作用对基桩变形的P-Δ放大效应.而后,开展了倾斜偏心荷载下单桩的室内模型加载验证试验.对比结果表明,本文理论解答与试验测试结果吻合较好,较好地模拟了组合荷载下基桩变形P-Δ放大效应.最后,对影响基桩P-Δ放大效应的主要因素进行了分析,结果表明,轴、横向荷载相对大小、桩顶自由段长度、桩身刚度及浅层地基土刚度等都对P-Δ放大效应有较大影响.