海上浮式核电平台地震响应分区分析方法

海上浮式核电平台正成为我国解决远海平台或岛礁能源供应问题的重要举措,其地震安全性问题一直存疑.文章发展了一套地震作用下海床-海水-浮式结构相互作用的分区混合分析方法,将海床-海水-浮式结构体系进行分区,海床和海水区域采用集中质量显式有限元结合透射人工边界进行分析,浮式结构区域采用模态叠加方法求解,海水和浮式结构间的声固耦合通过迭代算法实现,通过一简单算例对该方法进行了验证.以一驳船形式的浮式核电平台模型为例,分析了其在SV波斜入射时的地震反应,以及斜入射角度(10°,20°和30°)对其地震反应的影响.结果表明,传统的关于浮式结构不需要考虑抗震的观点是基于SV波垂直入射假定的,在SV波斜入射时,浮式核电平台会产生水平和竖向地震反应,主要由纵摇和垂荡模态控制;随着入射角度的增大,浮式核电平台中安全壳和附属结构的水平向和竖向的位移、加速度都呈现增大的趋势;反应以竖向为主,但在部分频率范围内附属结构水平方向加速度反应谱幅值超过竖直方向的加速度反应谱幅值,建议浮式核电结构及设备应考虑抗震设计.

库水-淤砂层-坝体-坝基体系地震响应分析

针对我国西部水利工程结构面临的地震安全问题,特别是混凝土高拱坝的抗震安全设计,以小湾水电站混凝土高拱坝为研究对象,进行了库水-淤砂层-坝体-坝基体系的耦合动力分析,同时考虑了复杂的坝基地形、正常蓄水位的库水以及常年运行而堆积的淤沙层的影响。主要内容有:①基于传递矩阵法及二维有限元,实现了复杂峡谷地形的自由场计算;②基于水-饱和多孔介质-固体的统一计算框架,实现了库水-淤沙层-坝体-坝基体系的三维地震响应分析算法。最后,分别以脉冲波和地震波作为输入,探讨了小湾拱坝的地震响应规律及库水淤沙层对拱坝地震响应的影响。结果表明:坝体顶部中心区域会承受较大的拉、压应力;而库水底部淤砂层对坝体的位移及应力影响并不显著。

地下水位对核电结构地震反应的影响分析

核电结构大多沿海或沿江、河而建,在地下水位以下,土体孔隙中的流体对土层的地震响应有较大影响,进而影响核电结构的响应。本文采用饱和多孔介质模型,考虑土-结相互作用效应,分析地下水位对核电结构地震反应的影响。通过传递矩阵方法,得到干土-饱和土水平成层场地的自由场,并结合透射人工边界,实现土-结相互作用分析的波动输入;采用土-结相互作用的分区并行计算方法,实现饱和土和结构相互作用分析。其中,含地下水位的场地土体采用广义饱和多孔介质模型描述,通过自编FORTRAN程序用集中质量显式有限元结合透射人工边界进行模拟,结构通过ANSYS中的隐式有限元进行分析。以某一核电结构为例,分析了0,−10,−20,−30,−40 m不同地下水位的五种场地上,土-基础-核电结构体系的动力响应。结果表明,地下水位对基础和结构的位移影响不大,对加速度的影响较大。

地震作用下桩-土-核电结构相互作用的异步分析方法

为拓展核电厂的选址范围,有必要对非基岩场地桩基情形的核电结构进行地震安全性评估。在目前的桩-土-结构相互作用分析方法中,Winkler地基梁模型以及p-y法都将桩-土-结构相互作用问题进行了简化,难以反映复杂地基情形。整体有限元法可考虑复杂地基情形,但计算量较大,效率较低。本文基于高效的三维时域土-结构相互作用分区分析(Partitioned Analysis of Soil-Structure Interaction,PASSI)方法,实现桩基与土体分别采用不同时间步距的计算方法,避免土体采用桩基相对较小的时间步距而增加不必要的计算量。本文以AP1000核岛结构作为研究对象,建立了桩-土-核电结构相互作用的三维有限元模型并对其进行分析。通过输入脉冲波验证了该异步算法的有效性,并结合运动相互作用和惯性相互作用,分析了桩身最大剪力和最大弯矩的特点。分析了桩-土-核电结构在地震波输入下的响应。由于桩的自由度数相对于土体的自由度数可以忽略不计,采用桩-土异步算法时,桩附加的计算量可以忽略,这种高效方法有望用于大型核电结构的桩-土-结构动力相互作用分析中。

拟南芥HHP2基因对韧皮部蔗糖装载的调控功能

【目的】探究膜蛋白HHP2在韧皮部蔗糖装载中的作用与机制,为作物增产增效提供理论依据。【方法】利用多种生物信息学分析方法,对HHP2及其同源蛋白序列以及HHP2基因的转录表达谱进行分析,以预测其功能并发掘其他同源蛋白。使用荧光共聚焦显微镜对HHP2蛋白和蔗糖转运蛋白SUC2进行共定位分析,利用荧光共振能量转移试验检测HHP2与SUC2蛋白的互作,通过七叶树苷摄取试验检测HHP2对SUC2蛋白的直接影响。通过实时荧光定量PCR和Western-Blot试验,分析和比较hhp2突变体SUC2基因的转录水平和蛋白水平;利用离子色谱方法分析和比较hhp2突变体的韧皮部蔗糖输出效率;采用AlphaFold和Autodock软件,对HHP2蛋白结构及HHP2和蔗糖分子之间的潜在对接能力进行分析。【结果】HHP2同源蛋白共有5个保守模体和1个保守结构域。HHP2基因在拟南芥叶和茎等蔗糖输出器官中低表达,在根、花和种子等蔗糖需求器官中高表达。在本氏烟草远轴面表皮细胞中瞬时表达HHP2,发现其与SUC2蛋白共定位。HHP2与SUC2蛋白存在互作,且HHP2能抑制SUC2的蔗糖转运活性。HHP2缺失突变分析表明,HHP2是SUC2的负调控因子,HHP2缺失突变导致SUC2转录水平提高至6倍左右,蛋白水平提高至1.3倍左右,hhp2缺失突变体的蔗糖转运效率提高至2倍左右。分子对接分析表明,HHP2可能通过与蔗糖结合发挥其调控功能。【结论】HHP2是SUC2的负调控因子,参与调控植物体内蔗糖的转运与分配,可能是分子育种的潜在靶标。

基于自适应ANN的高效核电设备易损性分析方法研究

传统的结构或设备易损性分析方法需要提供大量的数值模拟样本,这对于规模庞大的核电结构并不适用。为此,研究核电设备高效易损性分析方法,首先,基于拉丁立方法构建随机地震动-土-结构样本,采用高效时域SSI分区并行计算方法得到部分样本模型的地震响应;然后,采用有限的数值模拟结果训练人工神经网络模型(ANN),通过量化ANN预测误差和精确度指标,采用自适应算法进行后续数值模拟和ANN训练,直至满足精确度阈值要求。该方法可以优化计算样本的选择,控制数值模拟的样本数量,提高易损性分析的计算效率。此外,将ANN不确定性整合到易损性曲线计算公式中,分别基于对数正态假定的回归法和蒙特卡洛(MC)增量法对某核电设备进行了易损性分析,并验证了ANN不确定性量化方法的正确性。

数字化转型如何影响企业技术创新?——基于内外双重视角的实证研究

数字化转型对企业技术创新能力提升与竞争优势重塑具有重要意义。本文基于中国A股上市公司样本数据,实证考察数字化转型对企业技术创新的影响及作用机制。结果发现:数字化转型显著促进企业技术创新“增投”“扩量”“改质”及“提效”;机制研究表明,数字化转型能够通过对内提升人力资本水平和改善信息披露质量,对外缓解供应链集中度与降低环境不确定性促进企业技术创新;异质性分析发现,数字化转型对非劳动密集企业与领导企业的技术创新产出和效率,知识产权保护较强地区企业创新投入、质量与效率以及市场化水平较低地区企业整体技术创新水平的积极影响均更为明显。为此,政府应全力支持企业数字化转型,企业需主动选择适用性数字化转型方案,同时也需重视发挥领导企业在行业数字化转型中的示范作用,以此全面促进企业技术创新。

某设备全寿命周期质量与可靠性数据管理系统建设研究

通过对某航空电子设备的全寿命周期质量与可靠性数据特性进行分析,制定了符合产品特点的可靠性数据统计标准,建立了某航空电子设备质量与可靠性数据库,为开展某航空电子设备全寿命周期质量与可靠性评估工作提供了数据基础。

软土基础核岛厂房振动台试验数值模拟分析

采用土-结相互作用分区分析方法(partitioned analysis of soil-structure interaction,PASSI),对软土地基核岛厂房振动台试验中的筏基-混凝土框架模型以及桩基-混凝土框架模型进行了数值模拟,对比分析了振动台试验结果与数值模拟结果,并对软土地基下核岛厂房土-基础-结构的地震响应特征进行了分析。对2种模型输入调幅为0.05、0.10、0.20 g的RG160、Chi-Chi与Landers地震波,对比分析了各工况下振动台试验与数值模拟的土体与结构加速度放大系数、楼层反应谱、筏基底部土压力时程、桩身应变以及桩身弯矩。结果表明:数值模拟结果能较好地反映振动台试验结果;经过土层放大作用,随着楼层的增高,振动台试验和数值模拟中的加速度放大系数随之增大,反映了同样的规律;振动台试验与数值模拟所得的土-结体系的反应谱均与输入地震动频谱特征及体系的振动特性相关;振动台试验中,筏板基础会出现倾覆现象,筏基底部土压力时程表现出“东高西低”的现象,但数值模拟中筏基底部的土压力时程未出现此种现象,其原因是数值模拟中未考虑土体与基础的接触非线性;数值模拟中群桩的地震响应与试验的宏观现象基本吻合,定量上有差异,是数值模拟中未考虑桩的非线性所致。

不同技术来源对重庆市高技术产业技术创新影响的实证研究

基于2005—2022年重庆市高技术产业样本数据,实证考察不同技术来源对高技术产业技术创新的影响。结果发现,自主创新、国内技术购买以及国外技术引进均有助于显著提升重庆市高技术产业技术创新水平;更好的技术消化吸收能力并不会增强重庆市高技术产业技术创新水平;经济开放程度和金融发展水平的提高均有益于显著促进重庆市高技术产业技术创新能力提升。

考虑海水-海床-斜拉桥相互作用下纵桥向设置BRB的减震作用与优化设计

由于海洋场地存在深厚的海水层,其对海底地震动特性以及海洋结构物的地震反应存在较大影响,在跨海桥梁等海洋结构物抗震分析时不容忽视。因此,研究基于地震波动理论建立海水-海床-斜拉桥耦合的地震波动分析模型,确定海水层对结构地震反应的影响。考虑海洋环境可能对减震构件的耐久性造成威胁,提出一种应用耐久性能优良的防屈曲支撑(Bulking Restrained Brace,BRB)作为纵桥向减震构件的斜拉桥减震体系,并且以青州航道桥为工程背景,通过其与漂浮体系斜拉桥模型的地震反应对比,验证了考虑海洋环境影响下该减震体系的可行性。研究对BRB的布设位置与设备参数等进行优化分析,进一步确定BRB作为斜拉桥纵桥向减震构件的设计方法。研究发现地震作用下海水产生的动水效应会放大斜拉桥上部结构的地震反应。通过对比不同工况下结构的地震反应,发现在桥墩与桥塔位置同时设置BRB时,桥梁整体减震效果最佳。另外,BRB的屈服承载力等参数对斜拉桥的抗震性能亦产生较大影响。

基于导电油墨层电阻层析成像的混凝土裂缝损伤识别

为解决混凝土裂缝损伤的监测问题,提出利用石墨烯碳油墨在混凝土表面制备导电层,利用电阻层析成像技术进行裂缝损伤识别。通过比较损伤前后导电层边界电压变化,利用TV-SB正则化算法重建损伤引起的电导率变化分布图像以确定裂缝损伤情况。分别进行人工模拟裂缝和混凝土梁弯曲裂缝检测实验,来验证所提方法对裂缝损伤识别的效果。实验结果表明,导电油墨层性能良好,电阻层析成像技术重建的电导率变化图像能够较好地反映裂缝损伤的位置和长度等信息,可为混凝土裂缝损伤的监测和识别提供一种有前景的技术。

航空电子设备多源信息融合可靠性评估方法研究

针对航空电子设备的研制阶段和数据特点,研究了一套跨阶段、变母体、小子样数据条件下的多源信息融合的可靠性评估模型。该模型基于Bayes方法融合样本信息和先验信息,通过后验信息和观测数据对先验信息进行更新,并利用马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)方法进行求解,提高了航空电子装备的可靠性评估的拟合优度,使得估计结果更接近于真实情况。

高桩承台基础波流荷载数值模拟

为研究高桩承台基础在波流作用下的荷载时程特点和压力分布规律,开展某跨海大桥桩-承台复合基础的数值模拟研究。根据Stokes二阶波理论进行数值水池造波,采用雷诺平均应力方程(RANS)求解流体运动方程,计算得出3种淹没系数(0~1)下高桩承台基础的各部分水动力时程及其表面压力分布;应用流体体积函数(VOF)追踪液面形态模拟波浪形态时程。研究结果表明:(1)淹没系数较大时,承台水平力较大且主要来自波流联合作用,尾流区绕射波浪会产生负向水平力和负向浮托力,承台迎波面及顶面后方存在压力波动极值区;(2)随着淹没系数的降低,承台水平力减小,水平力主要以波浪拍击力为主,竖向浮托力、单桩水平力随之增加,尾流区绕射效应降低,承台压力极值波动区缩小直至消失;(3)桩基正向水平力最大值出现在边列最后排桩;负向水平力最大值出现在中列最后排桩。研究所得总力时程和压力分布规律可为优化结构设计提供参考。

Zonal Coupling Analysis Method of Seismic Response of Offshore Monopile Wind Turbine

The seismic safety of offshore wind turbines is an important issue that needs to be solved urgently.Based on a unified computing framework,this paper develops a set of seawater-seabed-wind turbine zoning coupling analysis methods.A 5 MW wind turbine and a site analysis model are established,and a seismic wave is selected to analyze the changes in the seismic response of offshore monopile wind turbines under the change of seawater depth,seabed wave velocity and seismic wave incidence angle.The analysis results show that when the seawater increases to a certain depth,the seismic response of the wind turbine increases.The shear wave velocity of the seabed affects the bending moment and displacement at the bottom of the tower.When the angle of incidence increases,the vertical displacement and the acceleration of the top of the tower increase in varying degrees.

淤砂层对重力坝地震响应的影响分析

在大坝地震响应分析中如何考虑淤砂层,以及淤砂层对大坝的地震响应影响如何,是目前混凝土坝抗震分析和设计中需要进一步研究的问题。将库水-淤砂层-坝体-坝基动力相互作用当做波动散射问题,采用广义饱和多孔介质统一计算框架分析库水(流体)、淤砂层(饱和多孔介质)、坝体与坝基(固体)间的耦合。研究了一种考虑库水可压缩性与淤砂层影响的库水-淤砂层-坝体-坝基动力相互作用的高效分析方法,并通过自编程序实现了该方法。以Koyna重力坝为对象,以脉冲P波和SV波为输入,给出了库水-坝体-坝基体系不同时刻的波场快照,分析了其波场特征。设计了不同淤砂层厚度的4种工况,对比分析了4种工况下坝体的位移、加速度和最大应力,研究结果表明:库底淤砂层对坝体位移影响很小,但对坝体各点加速度和最大应力有减小作用,并且随着淤砂层厚度的增加,作用会增强。

基于SST模式的超临界条件下梭形柱气动力及流场特性研究

为研究超临界条件下梭形柱的气动力及流场特性,采用剪切应力运输(Shear Stress Transport, SST)模式进行CFD(Computational Fluid Dynamics)数值试验。通过流场性质分析,总结了梭形柱流场分布规律,并讨论了其气动特性形成的机理。首先建立直径为30 cm的圆柱模型,应用Fluent软件模拟其在超临界条件下(Re=7.2×10^(5))的绕流试验。将数值计算结果与已有文献中风洞试验数据对比,验证了数值模拟的合理准确性。然后保持计算参数、网格模型不变,通过改变梭形柱长短轴之比,分别计算不同扁率梭形柱的气动参数。最后通过流场分布特性分析,解释了气动性质变化的机理。通过研究得到以下结论:梭形柱阻力系数平均值、均方差均随梭形柱扁率增加而增加,且阻力系数平均值随扁率成线性增加。给出了阻力系数估算公式,以便快速估算梭形柱阻力系数。升力系数平均值基本维持在0,均方差随扁率先增大后减小。小扁率梭形柱脱涡频率随扁率增加起伏下降,大扁率梭形柱脱涡频率随扁率快速下降。梭形柱的分离角一般在边缘位置,且边缘位置的平均风压系数、脉动风压系数均随扁率增加而增加。

三维土-结构动力相互作用的一种时域直接分析方法

本文提出了一种分析三维土-结构动力相互作用的时域直接方法。该方法采用集中质量显式有限元和透射人工边界模拟无限域地基,通过编制的FORTRAN程序实现;采用ANSYS软件对上部结构进行建模分析,并通过FORTRAN程序对ANSYS软件的调用,实现了土与结构系统在地震作用下的整体分析。该方法为显隐式相结合的方法,地基和上部结构可采用不同的时间步距进行分析,可大大提高效率。通过两算例,验证了该方法的可行性。

两相介质近场波动模拟的一种解耦有限元方法

本文将求解近场波动问题的一种解耦技术推广到两相介质,得到了一种求解两相介质近场波动问题的直接解耦方法,包括集中质量有限元模型、时域显式积分格式和局部人工边界条件.首先应用加权残数法,并依据波动模拟的精度要求,得到了两相介质集中质量有限元模型.然后,结合两相介质中波动的衰减特性,实现了透射边界在两相介质近场波动中的运用.最后,通过数值实验,并与解析解对比,验证了本文方法的有效性.

考虑土骨架非线性的饱和土-结构相互作用分析

强地震作用下,饱和土体将进入非线性,有必要考虑非线性饱和土的地震响应以及非线性饱和土-结构相互作用问题。本文采用Biot饱和多孔介质模型,基于不规则加卸载准则的修正Davidenkov模型来描述近场区域内饱和土骨架的非线性特性,并采用集中质量显式有限元方法进行分析;远场区介质假定为线弹性饱和多孔介质,通过多次透射人工边界进行模拟;结构采用Newmark隐式时步积分方法进行分析。通过自编程序实现了非线性饱和土体的地震反应分析以及非线性饱和土-基础-结构相互作用分析。通过算例,对比分析了土体非线性对饱和土体、基础和结构反应的影响。