电动汽车驱动电机与负载模拟系统建模及电弧故障仿真研究

电弧故障是引发电动汽车电气火灾的重要原因之一。电动汽车行驶工况复杂,电机及其驱动系统电压高、电流大,且其电弧故障随机性强、隐蔽性高导致真车故障实验难以开展,因此提出一种借助小功率电机与负载系统模拟故障的方法,以便快速开展大量实验,研究电弧故障特性。首先,在电动汽车负载转矩计算和等效缩放的基础上搭建了模拟实验平台,采集三相永磁同步电机线路串联电弧故障电流。其次,运用MATLAB软件构建空间矢量脉宽调制控制的电动汽车驱动电机与负载模拟系统,引入Cassie电弧故障模型并进行改进,对电动汽车三相永磁同步电机线路串联电弧故障展开仿真分析。最后,采用基于平肩宽度占比和小波包分解能量占比的特征提取方法,将仿真数据与实测数据进行比较并定量评价。结果表明,所提出的高斯电弧故障复合模型的相对平均误差最小,仅为7.6%。所构建的仿真系统可有效模拟实际线路的电弧故障,对电动汽车电气火灾的防控具有重要意义。

不同应变率下混凝土受压全过程的实验研究及其本构模型

本文完成了应变率由１０－５ｌ／ｓ—１０２ｌ／ｓ７个数量级范围内的混凝土受压试验，发现应变率不同的全过程曲线具有很好的相似性，峰值应力和峰值应变随应变率的增加有所提高，但弹性模量基本不变．在此基础上，建立了考虑不可逆应变影响的损伤本构模型，其计算结果与实验吻合较好．

砼受压损伤力学本构模型的研究

本文利用ＭＴＳ公司８１５．０２型电液伺服试验系统对砼进行了等应变速率加载控制的应力一应变全曲线试验，应用不可逆热力学和内变量理论的成果建立了砼损伤力学模型，并用概率统计的观点分析了损伤的演化规律。由于考虑了不可逆变形的影响，本文所建本构模型与实验吻合较好。

砼受压全过程损伤的实验研究

本文利用ＭＴＳ公司８１５．０２型电液伺服实验系统对砼进行了等应变速率的单调和循环往复受压试验，测定了砼单调受压全过程的声发射特性和反复受压时砼弹性模量的变化。经研究发现与声发射相应的损伤能相对比和弹性模量的衰减比均可以表征砼的损伤发展程度，且具有较好的一致性；文中还根据试验结果，给出了所定义损伤随应变变化的关系表达式。

砼受压全过程声发射b值与分形维数的研究

声发射ｂ值反映了材料内部微裂缝发展。本文在ＭＴＳ试验系统进行砼受压全过程实验同时，检测了硅声发射的幅值和事件数变化，并根据实验结果对ｂ值进行了研究。研究表明：在应力－应变全曲线峰值处ｂ值最小。此外，还根据分形理论对砼受压全过程分形维数进行了研究。

循环受压砼全过程声发射实验及其本构关系

本文根据在ＭＴＳ电液伺服试验系统上完成的不同应变控制加载工况的循环受压砼应力—应变全过程试验及相应声发射检测结果分析了受压砼全过程的声发射特性，然后利用损伤力学的等效应变假定建立了考虑不可逆效应的循环受压砼本构关系，该模型兼容理想弹性损伤本构模型和一般弹塑性本构模型。经比较，本文所建模型与实验结果吻合较好。

受压混凝土理想弹塑性损伤本构模型

本文在分析混凝土单独和循环受压全过程试验结果的基础上，建立了计及不可逆变形的混凝土损伤本构模型，该模型既适用于单独加载工况。

砼受压全过程声发射特性及其损伤本构模型

本文根据在ＭＴｓ８１５．０２型电液伺服岩石与砼力学试验系统上完成的砼受压应力。应变全过程试验及相应声发射检测结果，分析了砼全过程的声发射特性，利用内变量理论建立了砼受压损伤本构模型。模型中的损伤因子可由相应声发射特性的损伤能相对比确定。经比较，所建模型与实验结果吻合较好。

框架组合梁抗火性能试验

为研究框架组合梁在火灾时的结构行为,利用自行研制的火灾加温试验炉及相关测试装置,对2种不同钢筋混凝土与钢梁连接方式共4根框架组合梁在不同的火灾工况下的抗火性能进行了试验研究,火灾工况包括:组合梁、柱同时受火而节点不受火和只有组合梁受火而柱、节点不受火2种.试验中量测了各种工况的炉温,H型钢梁的翼缘、腹板及钢筋混凝土楼板的温度分布和组合梁的挠度随时间的变化.结果表明:钢梁的裸钢部分温度相差很小,而埋入混凝土中的钢的温度比裸钢的低,混凝土板的截面温度差别较大;2种连接方式的组合梁的最大挠度基本相同,破坏形式也很相似,但连接方式2中的混凝土的约束作用要好于连接方式1.在工程中应对框架柱进行防火保护,而框架组合梁可适当放宽要求,对跨度不大的工程可优先使用连接方式2的形式.

混凝土剪切应力-应变曲线的研究

本文利用自行设计的混凝土剪切试件对混凝土剪切强度、剪切应力一应变曲线进行了研究，为混凝土结构的分析提供了必要的力学模型．

火灾中均布荷载作用下钢筋混凝土方板的极限分析

本文利用有限差分法确定了火灾时钢筋混凝土板的温度分布，并基于塑性铰线理论确定了火灾时钢筋混凝土方板的破坏机制，根据高温下混凝土和钢筋的力学性能对火灾过程中塑性铰截面的弯矩及板的极限荷载进行了分析，可为建筑结构的耐火设计提供依据。

单室受火对双层双跨组合钢框架抗火性能的影响

单室火灾是常见的火灾工况之一。本文利用自行研制的火灾试验炉,对单室火灾时2榀双层双跨组合钢框架的火灾性能进行了试验研究,火灾工况包括:梁、板、柱同时受火,节点不受火;梁、板受火,而柱、节点不受火二种。试验中量测了各种工况的炉温,H型钢梁、柱的翼缘、腹板及钢筋混凝土楼板中的温度分布,分析发现组合梁在三面受火时裸钢的温度相差很小,而混凝土中的温度与裸钢的差异较大;与钢的升温曲线不同的是,混凝土的升温曲线在加温初期由于内部凝结水等开始蒸发,使温升曲线存在有一平缓阶段,且随着距受火面距离增大混凝土的温升曲线有明显的滞后现象,当炉温和裸钢的温度开始下降时,混凝土的温度却仍在升高。文中还量测了一层框架柱中点、柱顶的水平位移和二层柱顶的位移,对框架的变形性能和破坏现象进行了分析介绍。

火灾后钢筋混凝土异形板的极限均布荷载

本文基于塑性铰线理论确定了钢筋混凝土异形板的破坏机构，并利用有限差分法计算了火灾时板内的温度场，根据高温后钢筋和混凝土的力学性能对塑性铰线截面的弯矩及灾后极限均布荷载进行了分析，为钢筋混凝土板火灾后的评估和维修提供依据．

火灾后钢筋混凝土板的承载力计算与可靠指标分析

本文利用有限差分法分析了火灾时钢筋混凝土板内最高温度分布，并根据有关火灾温度后钢筋与混凝土的本构关系及钢筋混凝土结构理论，用数值方法计算了钢筋混凝土板灾后承载能力。此外还根据结构可靠度理论分析了钢筋混凝土板在承受原设计荷载时其可靠指标的变化。

用变形和分解原理求混凝土板的受拉薄膜效应

利用变形梯度直和分解,提出了基于能量原理计算钢筋混凝土板大变形时极限承载力方法,该方法考虑了薄膜效应影响并与传统塑性铰线理论相统一,既适用于矩形板和方形板,也适用于各向同性配筋和各向异性配筋的板,认为薄膜效应主要是由于塑性铰线处钢筋的伸长耗能造成的,该方法还可以解释同样挠度下方形板比矩形板早破坏和同样配筋时在矩形板短跨方向钢筋断裂的试验现象.计算结果与试验具有很好的一致性.

砼受压损伤的分形描述

本文采用分形几何描述方法，量化地分析了受压砼内部微裂缝的分形维数变化情况，并给出了损伤变量ω与分数维Ｄ间的关系。

组合钢框架火灾时破坏机理实验研究

文章利用自行研制的火灾试验炉,对二种不同连接形式的4榀单层单跨组合钢框架在火灾作用下的破坏行为进行研究,火灾工况包括:梁、板、柱同时受火、节点不受火和梁、板受火而柱、节点不受火二种。实验中量测了各种工况的炉温,H型钢梁、柱的翼缘、腹板及钢筋混凝土楼板中的温度分布,比较发现裸钢的温度相差很小,而埋入混凝土中的钢的升温曲线与裸钢的有较大差异;混凝土的升温曲线则与钢的升温曲线差别较大,加温初期不久由于混凝土凝结水等的原因致使温升曲线存在有一平缓阶段,且随着距受火面距离增大混凝土的温升曲线有明显的滞后现象。当炉温和裸钢的温度开始下降时,混凝土的温度却仍在升高。文中还对框架的变形性能作了简要的介绍,对引起组合钢框架的火灾破坏行为和混凝土楼板裂缝形成的原因进行了分析。

火灾后混凝土结构的评估与维修

本文详细介绍了火灾后混凝土结构的现场勘察、材料性能的检测方法。给出了通过收集火灾现场的有关资料对结构损伤进行判定的准则。并根据材料性质对损伤进行分类 ,提出了对于不同的损伤等级根据维修准则选择喷射混凝土、树脂维修、加覆层维修等不同的维修方法 ,通过维修可以保证结构的强度、稳定性。

两层两跨组合钢框架抗火性能的试验研究

利用自行研制的火灾试验炉,对3榀两层两跨组合钢框架在不同火灾工况下的性能进行了试验研究,火灾工况包括:单室受火、同跨受火和底层受火三种工况,试验时,梁、板、柱同时受火,节点不受火。试验中量测了各种工况下的炉温,框架梁、柱及混凝土楼板中的温度分布及框架水平和竖向位移。结果表明:钢柱四面受火时,钢柱翼缘、腹板的温度相差很小;而单面受火时则相差较大;对于钢梁,除了与混凝土接触的上翼缘外,其余H型钢梁的裸露部分温度基本一致;混凝土内部的温升一般滞后于钢梁,钢筋混凝土板对钢梁有约束作用,升温时混凝土限制钢梁的膨胀,降温时则限制钢梁的收缩,致使钢筋混凝土板中出现很多裂缝;组合钢框架在降温时因为收缩,导致节点等处出现不同程度的破坏,并产生很大的残余变形;钢框架未受火部分对受火部分约束很大,导致受火跨边柱与中柱的变形不对称,同样也产生了内力重分布;组合梁的抗火性能明显优于钢柱,工程中应对钢柱和节点实施保护。

两种组合钢框架火灾变形性能的试验研究

利用自行研制的火灾加温试验炉及相关测试装置,对2种不同连接方式共4榀组合钢框架在不同的火灾工况下的火灾变形性能进行了试验研究,火灾工况包括:梁、板、柱同时受火而节点不受火和梁、板受火而柱、节点不受火2种。试验中量测了炉温,H型钢梁、柱及钢筋混凝土楼板中的温度分布,结果表明:裸钢的温度相差很小,而埋入混凝土中的钢的升温曲线与裸钢的有较大差异;混凝土的升温曲线则与钢的升温曲线差别较大,加温初期不久由于混凝土凝结水等的原因致使温升曲线存在有一平缓阶段,且随着距受火面距离增大混凝土的温升曲线有明显的滞后现象,当炉温和裸钢的温度开始下降时,混凝土的温度却仍在升高。该文对框架的变形和组合梁变形进行了分析,经比对2种连接方式组合钢框架的火灾行为后,给出了工程应用建议。