深水海底管道全尺寸压溃试验及数值模拟

针对深水海底管道压溃问题,研制了深水海底管道屈曲试验装置,该装置可承受水压43,MPa,全长11.5m,直径1.6,m.使用该装置设计并开展了全尺寸管道压溃试验.利用ANSYS软件建立三维圆柱壳模型进行管道压溃数值模拟分析,并将试验结果与数值模拟结果进行对比,来研究径厚比、初始凹坑缺陷、初始椭圆度缺陷等因素对管道压溃的影响.结果表明,管道压溃载荷随着径厚比的增大而显著降低,单个点状凹坑缺陷对于管道压溃载荷影响较小,初始椭圆度缺陷则明显降低了管道的压溃载荷.

大型常压储罐底板的声发射在线检测

基于大型常压立式金属储罐底板在线声发射检测及定位的原理,针对声发射检测过程中因声源性质不明确导致的罐底完整性评价结果不准确的问题,采用小波分析方法对罐底声发射信号进行了分解.通过提取声发射信号在不同小波分解频带上的特征频谱系数,与声发射波形参数共同作为BP神经网络学习样本集的特征向量,对神经网络的模式识别性能进行了优化.采用该神经网络对罐底裂纹、腐蚀、泄漏、机械噪声和电磁噪声等不同性质的声发射源进行判别时,其正确识别率均在90%以上,使基于声发射在线检测技术的储罐底板结构完整性评价技术更趋于完善和实用化.

基于激光跟踪仪的机器人运动学参数标定方法

工业机器人的连杆参数误差是影响其绝对定位精度的最主要因素,为改善机器人的绝对定位精度,借助了高精度且可以实现绝对坐标测量的先进测量仪器——激光跟踪仪,以及功能强大的CAM2 Measure 4.0配套软件,从机器人自身的运动约束出发,构建起实际的D-H模型坐标系,进而对运动学参数进行了修正,获得了关节变量与末端法兰盘中心位置在基坐标系下的准确映射关系.结果表明,标定后的平均误差及均方根误差均改善了400/0以上,且该方法易于实现,通用性强,能明显改善精度.

超声表面滚压加工参数对40Cr表面粗糙度的影响

研究了超声表面滚压加工各种加工参数对供货态40Cr轴表面粗糙度的影响.采用表面粗糙度分析仪对初始及加工表面进行测定,并使用显微硬度计测量该技术对40Cr表层沿深度方向的硬化作用.试验结果表明:超声表面滚压加工技术能显著降低车削的加工痕迹,改善金属材料的表面质量;各工艺参数对试样表面粗糙度均有一定影响,并产生不同程度的表层硬化作用;并且给出了各工艺参数的合理范围,试样的表面粗糙度值可降低至0.2.μm以下.

混合驱动水下滑翔器滑翔状态机翼水动力特性

将水下滑翔器和水下自航行器两者功能集合于一身，提出了一种新概念混合驱动水下滑翔器．采用计算流体力学方法对混合驱动水下滑翔器滑翔状态下机翼对滑翔经济性和稳定性的影响进行了数值模拟研究，正交试验表明，其滑翔经济性受机翼弦长影响最为显著；滑翔器的稳定性受机翼的后掠角影响最为显著；对4个具体模型在0°～20°攻角的进一步的数值模拟表明，机翼的位置主要影响滑翔稳定性，对滑翔经济性影响较小．滑翔器在6°左右攻角航行时，具有最大的升阻比．研究为混合驱动水下滑翔器的设计提供了理论指导和参考．

沉积物中重金属的形态分析及风险评价

在对各种金属进行形态分析的基础上,采用风险评价准则(RAC)和平均沉积物质量基准系数法(SQG-Q),对沉积物中重金属的污染程度和生态风险进行了评价.按照RAC准则,Cd的有效态质量分数大于50%,对环境构成非常高的风险;Ni次之,超过30%,对环境构成了高风险;Zn对环境构成中等程度的风险;Pb和Cu对环境的危害均处于低风险状态.采用SQG-Q法,其SQG系数为7.4,远远大于1,表明该区域呈现出非常高的潜在不利生物毒性效应.应用PEL/TEL准则对单一重金属的生物毒性进行判断,表明这几种金属的潜在生物毒性很大,不利生物效应将频繁发生.

盾构刀盘掘进载荷的数值模拟

刀盘是盾构机的关键部件,研究掘进过程中刀盘与界面耦合作用下动态载荷分布是刀盘设计的基础.应用有限元法建立了模拟刀盘掘进的三维分析模型,采用扩展的Drucker-Prager非线性弹塑性模型作为土体的本构模型,应用包含单元删除功能的损伤失效准则模拟切屑的形成及分离,实现了盾构刀盘掘进过程的直接数值模拟,得到了刀盘系统切削载荷随掘进时间的变化曲线以及沿刀盘径向的分布曲线.研究发现,掘进初始阶段刀盘上刀具切削载荷沿径向增大且变化较大,稳定后则沿径向变化较小;刀盘扭矩自初始阶段逐渐增加到1,800,kN.m后保持稳定不变,总体变化趋势与实际相符.

河道、滞洪区洪水演进数学模型

采用有限体积法建立了适应河道、滞洪区复杂情况的洪水演进一、二维衔接数学模型.构造了适合河道洪水计算的一、二维河道型网格和滞洪区二维地面型网格,网格具有多点、多面,既镶嵌又衔接的特点.阻水建筑物对洪水演进速度影响较大,所以,将其模化成特殊通道,提出了洪水演进过程中渗流所造成的水体损失的计算模式.将该模型应用于大清河滞洪区,讨论了洪水边界条件,确定了模型糙率,率定了模型渗流参数.结合大清河"96.8实测洪水资料"进行了洪水演进数值模拟,分别对河道的水位、流量和滞洪区来水时间进行了模型验证,验证结果基本吻合.

工程结构整体屈曲的临界荷载分析

很多工程结构的承载力取决于整体屈曲分析所确定的稳定承载能力．一般认为特征值屈曲计算值是非线性屈曲计算值的上限,而且按照第一阶屈曲模态施加初始缺陷必将减小临界荷载,通过数值计算表明实际工程中会出现相反的结果,并根据屈曲理论研究了上述现象的机理．比较了不同的屈曲类型屈曲后平衡路径的发展特征及其缺陷影响,采用若干典型结构作为算例对特征值屈曲分析进行探讨,发现其适用范围为直柱、框架及平板结构,并以实际结构为例进行了验证．通过分析得知:不同类型的屈曲形式有着不同的缺陷敏感性;屈曲后平衡路径的发展特征决定了特征值屈曲分析的偏差情况;对极值点屈曲的结构进行临界荷载分析,需要施加正负缺陷进行比较以得到最低临界荷载值．

基于支持向量机的油气管道安全监测信号识别方法

针对基于经验风险最小化原则的传统学习方法的不足,提出了一种基于支持向量机的油气管道安全识别方法.通过基于Mach-Zehnder光纤干涉仪原理的分布式光纤振动信号传感器获取管道沿线振动信号,利用基于小波包分解的"能量-模式"方法提取振动信号的特征向量,并利用支持向量机根据振动信号的特征对其进行识别,判断管道沿线是否有异常事件发生.利用现场实验数据对该方法进行验证分析.结果表明,该方法识别正确率较高,实时性好.

超、特高压长线路光纤纵差保护数据同步

分析了目前在实际光纤纵差保护中应用的数据同步方法的缺点,尤其是SDH(synchronous digital hierar-chy)光纤自愈环网中收发数据路由不一致导致线路两侧保护装置采样数据不同步问题,提出了一种适用于超、特高压长线路光纤纵差保护的采样数据同步方法,即基于时钟校正法,并通过精确线路模型的在线计算对时钟做进一步补偿校正的方法.EMTP仿真验证该方法的误差小于0.5μs.理论分析和仿真结果证明了该方法保证线路两侧保护装置采样数据同步的有效性及应用于超、特高压长线的可行性.

十字形截面方钢管混凝土组合异形柱轴压承载力试验

在钢筋混凝土异形柱和异形钢管混凝土柱的基础上,提出了一种异形柱形式———十字形截面方钢管混凝土组合异形柱,通过理论计算和有限元分析得到了异形柱的破坏形态及极限承载力,并采用叠加理论推导了其换算长细比计算公式.通过轴压试验得到了计算模型的荷载位移曲线、单肢挠度曲线以及单肢荷载应变曲线.分析结果可知,叠加理论计算、有限元分析以及轴压试验的结果一致表明异形柱的破坏形态为扭转屈曲,同时3种方法得到的屈服荷载吻合较好,验证了采用叠加理论计算异形柱承载力的可行性.

基于ANSYS的公路复杂桥梁车桥耦合动力分析方法

针对复杂桥梁的车桥耦合振动数值分析,提出了采用既有有限元通用分析软件ANSYS实现公路复杂桥梁车桥耦合振动的计算方法,即把车辆和复杂桥梁视作两个分离子体系,分别应用广义虚功原理和有限元法,推导了两者的各自振动方程组;通过位移协调方程及车桥相互作用联系方程,把车桥振动耦合起来,建立了车桥耦合振动方程;最后通过ANSYS实现.数值算例表明,该方法仅经3次迭代即可获得较高精度及可靠的数值结果.并与连续梁按规范给定的基频估算值计算的冲击系数进行对比,两者基本吻合,从而为公路复杂桥梁(如曲线连续梁等)动力性能评价提供了一种方便可靠的数值分析方法.

板式无碴轨道CA砂浆的配制和性能

CA砂浆是板式无碴轨道结构弹性调整层的核心.对CA砂浆的拌和工艺、配合比的选取以及试验数据、技术参数之间的关系进行了系统对比和统计分析.通过多次试验,确定了水泥、乳化沥青、掺和材、细骨料、表面活性剂、减水剂和铝粉等材料的选取、投料顺序、搅拌速度、搅拌时间和配合比,配制的CA砂浆流动度好、可工作时间长、早期有膨胀、后期收缩小,性能满足板式轨道功能和施工现场需要.对CA砂浆拌制中的时间与密度及空气含量、静停时间与密度及空气含量、静停时间与流动度的关系进行了对比分析;对强度与水灰比、砂用量、乳化沥青用量,不同龄期抗压强度发展,不同尺寸试件之间抗压强度,用水量和乳化沥青用量与流动度,弹性模量与抗压强度关系等提供了规律性的结果.结果表明,CA砂浆的关键是配制乳化沥青,其掺和成分为聚乙烯醇、乳化剂,采用中裂乳化剂乳化的沥青配制的CA砂浆性能最稳定.

基于改进BP神经网络模型的地面沉降预测及分析

针对区域性地面沉降问题,用遗传算法优化BP神经网络的初始权重,建立了地面沉降预测模型.该模型克服了BP神经网络模型存在的收敛速度慢、易陷入局部极小点的缺点.采用后验差检验法对模型拟合结果进行了检验,结果表明模型具有很好地拟合与泛化能力.应用该模型对地下水位影响强度进行了分析,表明地面沉降与地下水位存在一致响应趋势.

钢筋混凝土异形柱框架试验及静力弹塑性分析

为了研究钢筋混凝土异形柱框架结构的抗震性能,对三榀三层两跨异形柱框架进行了拟静力试验,并采用静力弹塑性分析方法对试验框架进行了理论分析和计算,结果表明这三榀异形柱框架均具备良好的抗震性能.通过对三榀框架之间的对比分析,提出了有益于改善异形柱框架抗震性能的建议.所建立的静力弹塑性分析模型可用于钢筋混凝土异形柱框架的抗震性能评估.

土压平衡盾构刀盘开口率与刀盘前后压差的关系

盾构刀盘开口率是决定刀盘拓扑结构的关键参数,在刀盘的设计中具有重要的作用.为研究盾构刀盘开口率的设计问题,将切削渣土-盾构刀盘作为一体,构建了包括刀盘前部已经切削下来的渣土、刀盘本体、泥土舱和螺旋输送机4部分在内的四联体计算模型,在此基础上,应用流体力学方法模拟了土体-盾构刀盘系统流场静压力和流场速度分布,并与施工数据比较,验证了模型的正确性.应用该模型,研究了不同开口率对刀盘前后压差变化的影响.研究表明:刀盘前后压差随着开口率增大而逐渐减小,在保持掌子面稳定的情况下,螺旋输送机排土速度也随着开口率增大而逐渐减小.对文中所涉及的地质条件,刀盘开口率在30%和50%时,刀盘的支护压力与该地质所对应的地应力较为接近,对掌子面支护比较有利.

X80管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀开裂

采用电化学动电位扫描技术、慢应变速率拉伸(SSRT)试验和扫描电镜观察研究了X80管线钢及焊接接头在NS4溶液中的应力腐蚀行为.电化学实验结果显示,X80管线钢及焊接接头在NS4溶液中的极化曲线具有典型的活性溶解特征.SSRT试验结果表明,随着外加电位的负移,断裂时间、断面收缩率、应变量都明显变小,X80管线钢及焊接接头的应力腐蚀开裂敏感性增加,应力腐蚀断口呈现穿晶准解理特征.施加相同外加电位时,焊接接头较母材的应力腐蚀敏感性增加,其断裂位置全部落在焊缝或HAZ处.

低电压加速反时限过电流保护在微电网中的应用

低压配网中常用的反时限过电流保护(ITOC)由于分布式电源(DG)的接入及微电网运行方式变化的特殊性从而不能满足选择性和速动性的要求.为此,基于分布式电源和微电网的运行及故障特征,提出了一种无需借助通讯的低电压加速反时限过电流保护(UAITOC)方案.该方案保证了线路出口处故障时保护能快速动作,并且适用于微电网并网和孤岛2种运行状态,无需切换保护定值就可以满足选择性和速动性的要求.同时该方案通过Digsilent软件仿真验证了所提保护原理的正确性.

乙醇-汽油燃料汽油机非常规污染物的排放特性

以90#无铅汽油为基础油,按照体积分数5％、10％、15％和20％的甲基叔丁基醚-汽油混合燃料中的氧含量, 配制出相应氧含量的乙醇-汽油混合燃料．利用气相色谱技术,分析研究了电喷汽油机燃用不同掺混比乙醇-汽油混合燃料时的非常规排放特性,以及三效催化器对其的净化效率．研究结果表明,在不改变汽油机任何参数的情况下,随着乙醇掺混比的增大,苯的排放量明显降低,尤其当乙醇体积分数为9．826％时,最大降幅接近50％;同时对甲醛排放也有改善作用,但排气中的乙醛和未燃乙醇浓度却相应增加．三效催化器对苯和甲醛的净化效率较高,其中苯的平均净化效率为87％,催化后排气中未检测出甲醛,而对乙醛和乙醇的净化效率相对较低．