新型空心管屏障隔振效果对比数值研究

为研究新型空心管屏障在工程隔振中的应用价值及对其影响因素进行分析,基于Plaxis3D有限元分析软件,依照已有的模型和现场试验参数建立有限元模型,并采用经过验证的有限元模型进行仿真计算。基于有限元数值分析方法,开展新型空心管隔振效果与已有模型和现场试验中屏障的对比研究;分析单根空心管高度和空心管数量对新型空心管隔振效果的影响。研究发现:新型空心管屏障平均减振系数比填充沟、排桩和波阻板小得多,彼此之间平均减振系数偏差最大可达373%,而与空沟的平均减振系数偏差较小。这一结果表明:新型空心管的隔振效果明显要优于填充沟、排桩和波阻板,而与空沟的隔振效果相接近。此外,还发现在不同的工程条件下,新型空心管隔振屏障的平均减振系数大都在0.3以下,具有很好的隔振效果;且随着空心管数量的增加,空心管的隔振效果也随之提升;在空心管总高度不变的条件下,调节单根空心管的高度对屏障的隔振效果影响很小。

空心管型泡沫铝吸声性能的数值模拟分析

为了提高多孔泡沫铝材料的吸声性能,将泡沫铝加工成空心管型结构。首先,利用声学阻抗管测试系统获取吸声系数;其次,基于JCA声学模型,采用COMSOL软件对空心管型泡沫铝进行仿真模拟以获取吸声系数,将吸声系数仿真结果与试验结果进行对比,验证仿真模型的可靠性;最后,通过声压云图和能量耗散云图对空心管型泡沫铝内部声场进行分析,并进一步通过数值模拟探究空心管参数对吸声性能的影响规律。研究结果表明:该空心管型结构属于共振式吸声结构;当声波的频率和结构中固有频率相同时,声波激励结构振动的振幅最大,导致大量的声能被消耗,从而起到吸声的作用;对于空心管型泡沫铝结构,可以通过增大空心管的半径、增加空心管的数量来提高吸声系数;在1000~6300 Hz的频率范围内,背后添加空腔的空心管型泡沫铝结构的平均吸声系数相较于背后添加空腔的均质型泡沫铝结构的平均吸声系数提高了26%。

车用变截面空心管材缩-扩成形规律研究

目为确定车用变截面空心管材缩-扩成形工艺影响因素,提高缩-扩成形工艺制备质量,利用Abaqus软件对车用变截面空心管材缩-扩成形过程进行数值模拟,研究不同工艺参数(合模力、润滑方案、成形速率)对成形过程的影响,确定最佳工艺参数。研究结果表明:合模力为20 kN、采用润滑油和润滑脂混合润滑、成形速率为1 mm/s时,变截面空心管材缩-扩成形均匀性较好,无缩口、起皱现象。针对仿真结果进行空心管材变截面缩-扩成形实验,实验结果与仿真结果基本一致,验证了此工艺参数组合的准确性,可为车用变截面空心管材高性能制造提供参考。

BFe30-1-1铜合金空心管坯水平连铸探索

探索了用水平连铸的方法制备BFe30-1-1铜合金空心管坯的技术,在实验室成功制备了φ83mm×20mm空心管坯。对管坯的表面质量,凝固组织及力学性能进行了分析。结果表明,采用合适的熔铸工艺参数,可以用水平连铸的方法制备BFe30-1-1铜合金空心管坯。

单排空心管桩屏障对平面SV波的隔离效果研究

参考圆柱坐标系下一排圆柱体对弹性波的多重散射,根据桩土界面处应力和位移连续的条件,得到了非连续空心管桩屏障对入射平面SV波散射系数的理论解。通过引入无量纲位移幅值,即屏障后土体的竖向位移与入射平面SV波引起的竖向位移的比值,比较了不同形式的屏障对入射平面SV波的隔离效果。讨论了桩间距、屏障的位置和管桩的剪切模量(刚度)对单排空心管桩屏障对平面SV波隔离效果的影响,为非连续屏障的隔振设计提供了理论依据。

FRP-混凝土-钢双壁空心管轴压短柱力学性能分析

应用薄壁圆筒的双剪统一强度理论极限解,考虑材料中间主应力的影响和内圆钢管的薄壁效应,提出了FRP-混凝土-钢双壁空心管短柱轴压承载力计算公式.借助非线性有限元分析软件ANSYS,建立了组合柱在轴心压力作用下的非线性有限元计算模型,得到了各构件极限承载力及应力-应变关系全过程曲线,并将有限元结果与理论公式计算结果、文献试验结果进行对比验证,吻合较好;在此基础上讨论了荷载对构件纵向应力分布的影响以及钢管厚径比、混凝土强度等对构件承载力的影响规律.

连铸空心管坯内置行波磁场对凝固组织的影响

利用低熔点Sn-3.5%Pb合金进行了空心管坯内置行波磁场的静态模拟实验研究。结果表明:管坯内置行波磁场可以引起金属熔体内部纵截面上的大环流,减小了熔体凝固前沿的温度梯度,降低了金属熔体的冷却速率,抑制了熔体的枝晶生长,从而促进了晶粒的球化,改善了管坯的凝固组织。

FRP-混凝土-钢双壁空心管长柱轴心受压试验

为研究FRP-混凝土-钢双壁空心管长柱的轴心受压性能,完成了3根长细比分别为16.8、16.9和33.7的试件试验。试件为失稳破坏。试验结果表明,长细比增大,承载能力和变形能力下降。通过分析本文和有关文献的试验结果,提出了考虑长细比影响的双壁空心管长柱轴心受压承载力计算公式,计算结果与试验结果符合较好。

冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管试验研究及承载力分析

对32根壁厚小于2 mm的冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管构件进行试验研究,分析构件屈曲模式和极限承载力,采用GB50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》和ABAQUS有限元程序计算构件承载力并与试验结果进行分析比较。结果表明:冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管构件由于板件宽厚比较大易发生局部屈曲,通过GB50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》可用于壁厚小于2 mm的冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管构件的承载力计算,Abaqus有限元程序能较好地模拟冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管构件的屈曲模式和分析其极限承载力。

FRP-混凝土-钢双壁空心管柱抗震性能试验

为研究FRP-混凝土-钢双壁空心管柱的抗震性能,完成了9根双壁空心管柱试件和4根混凝土-钢空心管柱对比试件在定轴力和往复水平力作用下的试验。双壁空心管柱试件有3种破坏形态:内层钢管受拉屈服,混凝土压坏;内层钢管未受拉屈服,混凝土压坏或塑性铰区FRP管出现多条树脂受压剪切裂缝;塑性铰区FRP管压屈。试验过程中,发现:增大纤维特征值,试件的变形能力增大;加大轴压比,承载能力有所提高,但变形能力下降;空心率为0.6和0.74时,其承载能力和变形能力分别相差不大;FRP管的纤维缠绕角度为80°时,轴压力加载方式对试件承载能力和变形能力的影响不大;纤维缠绕角度为60°时,轴压力加载方式对试件的承载能力影响不大,但对变形能力有所影响。结果表明,由于FRP的约束作用,双壁空心管柱试件的承载能力大于混凝土-钢空心管柱试件,变形能力和耗能能力显著大于对比试件。

空心管坯热顶电磁连铸工艺的研究

根据空心管坯的特点,提出了热顶技术和冷坩埚技术相结合的空心管坯电磁连续铸造的工艺思想。采用低熔点的Sn-4.5% Pb(质量分数,下同)合金进行了模拟试验,成功制备了φ60 mm?5 mm的空心管坯。研究了热顶和冷坩埚式外结晶器对铸型内磁场分布的影响,分析了电磁场对空心管坯质量的影响。结果表明:采用带屏蔽罩的热顶和冷坩埚式外结晶器,优化了铸型内的磁场分布;当施加功率为12 kW、频率为2 500 Hz的中频电磁场时,得到了表面光滑、宏观凝固组织中具有高等轴晶比率的高质量空心管坯。

行波磁场作用下空心管坯的两相凝固数值模拟

利用等轴球晶两相凝固模型计算了行波磁场作用下空心管坯的凝固过程．分析了施加不同强度的行波磁场时,Sn- 3．5%Pb管坯凝固过程的温度梯度、冷却速率、溶质浓度分布以及晶粒大小的变化情况．结果表明:金属液在行波磁场的作用下产生纵截面上的大环流,随着搅拌速度的加大,金属液凝固过程的冷却速率逐渐降低,熔体内的温度梯度减小,使管坯内部的晶粒得到细化,改善了铸坯凝固组织,但是强制流动导致管坯内产生宏观偏析,且搅拌速度越大,宏观偏析越明显,因此,在生产过程中应该严格控制搅拌速度的大小．

刚性空心管桩屏障对P波和SH波的隔离效果研究

采用波函数展开法和Graf加法定理,根据桩-土界面处总应力和扭矩平衡的边界条件,得到单排非连续刚性空心管桩屏障对入射平面P波和SH波散射系数的理论解。引入无量纲位移和透射系数等概念,绘制了不同壁厚的刚性空心管桩屏障后的无量纲位移等值线、透射系数随管桩间距的变化曲线以及不同数量的管桩组成的屏障后的无量纲位移变化曲线等图件,通过进一步的分析得出单排非连续刚性空心管桩屏障的隔振效果随着管桩间距和壁厚的减小而提高、最佳隔离区域随着管桩数量的增多而增大等重要结论,为非连续刚性屏障的隔振设计提供了理论依据。

铝合金空心管坯电磁铸造中磁场分布的数值模拟

采用数值模拟的方法研究了铝合金空心管坯电磁铸造中磁场的分布规律·建立了包括水冷芯、外结晶器、铸锭及内/外两个线圈的二维轴对称有限元模型·通过求解磁矢势微分方程,确定了磁感应强度在空间的分布·计算结果表明:铸造过程中内外线圈相互作用,外线圈电流约为内线圈的一半时,磁感应强度分布比较均匀;线圈电流频率和相位是空心管坯电磁铸造中重要的工艺参数,适当增加频率,管的内表面侧磁感应强度明显增强;相位影响磁感应强度梯度的大小和方向·

FRP-混凝土-钢双壁空心管柱塑性铰区弯矩-转角恢复力模型

采用Clough双线性恢复力模型作为双壁空心管柱塑性铰区弯矩-转角关系恢复力模型。推导了骨架线上两个控制点即屈服点和极限点的弯矩、转角计算式。基于建立的弯矩-转角恢复力模型,计算了9个双壁空心管柱试件截面的屈服弯矩和极限弯矩以及水平力加载位置的屈服水平位移、极限水平位移和水平力-位移滞回曲线,计算结果与试验结果符合较好。

电磁连续铸造Sn-Pb空心管坯质量控制

为获得高质量的空心管坯,提出了在连续铸造过程中施加电磁场的空心管坯电磁连铸方法,并采用低熔点Sn-4 5%Pb(质量分数)合金模拟高熔点金属,研究了浇注系统及电磁场对空心管坯表面质量和宏观组织的影响.结果表明:在连续铸造过程中施加电磁场,可获得内外质量良好的空心管坯;当施加0 1kW的小功率电磁场时,可获得与强迫对流方向相反的V字型柱状晶组织;当功率增大到0 3kW时,内外相向生长的柱状晶变细变短,并在中部得到细小的等轴晶组织;采用小直径多浇口的雨淋式浇注系统和施加交变电磁场,有利于消除管坯内腔热节瘤,并得到周向均匀性较高的宏观凝固组织.

加劲肋空心管钢筋混凝土无梁楼盖简支板带试验研究

现浇钢筋混凝土加劲肋空心管无梁楼盖是一种新型的钢筋混凝土空心楼盖体系,针对这种楼盖进行了平行管向和垂直管向的简支板带试验,以分析加劲肋空心管楼盖在这两个方向上的承载力、刚度等受力性能.通过试验测试了加劲肋空心管楼盖在简支支承情况下的内力分布状况,研究了构件的裂缝、变形、承载力和破坏形态.试验研究表明,加劲肋空心管楼盖在两个垂直方向上的承载力及刚度差别并不大,且加劲肋空心管的存在在一定程度上改善和提高了结构的受力性能.

空心管坯软接触电磁连铸技术研究

提出空心管坯软接触电磁连铸方法,以Sn-3.5%Pb合金为模拟金属,采用激光实测的方法研究了不同电源功率下弯月面形状,并进行了空心管坯软接触电磁连铸实验.研究表明:施加中频电磁场,管坯型腔内熔体形成具有一定高度的悬浮液柱;功率增加,弯月面隆起高度增加,金属熔体与外结晶器之间的接触角增大,接触点位置降低,对金属熔体与内结晶器之间的接触角影响不大,与内结晶器的接触点上升;与普通连铸空心管坯相比,软接触电磁连铸空心管坯的表面质量光洁,凝固组织得到显著细化.

多排弹性空心管桩屏障对平面SV波的隔离

假定土体和管桩为各向同性的均质弹性体,将多排空心管桩构成的非连续屏障对入射平面SV波的隔离问题简化成二维平面问题,运用复变函数的保角映射方法和波场位移势函数展开法,根据管桩与周围土体介质完全联结(即应力和位移连续)以及管桩内侧自由的边界条件,得到了所研究问题的理论解。通过与有限元软件ABAQUS的模拟结果进行对比,验证了上述理论解及其计算程序的正确性,并进一步分析了管桩的壁厚、排数、数量以及入射SV波的频率等因素对隔离效果的影响,结论表明:隔离效果随着管桩壁厚的减小而提高;管桩由一排增加到两排时,最佳隔离区域向远处扩展,而由两排增加到三排时,最佳隔离区域则向两侧扩展;管桩排数不变,而数量增多时,屏障宽度范围内的隔离效果明显提高;入射频率增大时,隔离效果有所减小。这为多排桩屏障的隔振设计提供了理论依据和参考。

饱和土体中空心管桩屏障对P_1波的隔离

假定空心管桩的长度远大于直径,将单排空心管桩组成的非连续屏障对平面P1波(压缩快波)的隔离简化成弹性波多重散射的二维平面问题,采用波函数展开法和Graf加法定理,根据桩-土界面处完全联结(应力和位移连续)和管桩内壁完全自由(应力为零)的边界条件,得到势函数展开式中待定复系数的理论解,通过分析位移比值(屏障后某点由入射和散射弹性波产生的总位移与入射弹性波单独产生的位移之比)的变化规律,分析了不同频率和管桩壁厚对隔离效果的影响,研究结果表明:①饱和土体中单排空心管桩屏障对高频入射平面P1波的隔离效果好于低频入射平面P1波;②随着管桩壁厚的减小,隔离效果明显提高,当管桩壁厚较薄时,在屏障后一定区域内,隔离效果分别超过了70%(高频入射P1波)和50%(低频入射P1波),隔离效果比较理想。