大型飞机多支柱交联式起落架一体化载荷校准及建模研究

针对某大型飞机多支柱交联式起落架结构受力及传力特点,首次采用一体校准、独立建模的载荷试验方法,三支柱起落架侧挂正向一体安装、一体加载,解决了多支柱之间的载荷影响问题。根据交联式多支柱结构受力及传力特点,进行应变电桥及载荷工况设计,载荷工况既包括常规的单支柱加载,还包括满足多支柱影响的两支柱及三支柱组合加载工况。提出了多支柱广义响应系数概念,并通过广义响应系数对支柱之间的影响效果进行分析,显示支柱载荷向前单向传递,后支柱影响紧邻前支柱,前支柱不影响后支柱。据此提出了支柱独立建模、载荷逐次迭代、基于广义响应系数的支柱消扰载荷建模方法,获得了满足精度要求的载荷模型。

基于Openstack云平台的校园二手物品交易系统的敏捷设计

通过Openstack云平台搭建服务器,利用J2EE的Struts-Spring-Hibernate(SSH)轻量级三层集成框架,采用软件敏捷方法 Scrum模型,快速设计并实现了基于Openstack云平台的校园二手物品交易系统.系统服务器端共享本地校园应用数据中心,在Openstack云平台上进行二手物品交易及管理方面的数据处理.客户端使用Android平台,为校园学生提供二手物品的查询、发布、交易、订单收藏、留言等功能.系统运行稳定,操作便捷,页面展示流畅.

基于Damköhler数的支板稳定器贫油熄火分析方法研究

稳定器的贫油熄火边界预测对于燃烧室的设计具有重要意义。本文开展了支板稳定器的贫油熄火试验,得到了来流温度473~623 K,空气流速在60~130 m/s下的贫油熄火边界。通过数值模拟得到燃烧室的反应场和流场分布,分析了近熄火和稳定燃烧工况时Damköhler数的分布特性。结果表明,流动时间尺度在不同燃油流量下变化不大,化学时间尺度随燃油流量的降低而增大,在近熄火时,Damköhler数大于1的区域为两条明显的带状分布,仅在剪切层保持较高水平,回流区难以加热剪切层的新鲜混气,导致最终熄火;基于CO质量分数确定的关键反应区与实际火焰具有较好的一致性。不同熄火工况下反应区内的平均Damköhler数在1左右波动,最大误差22%,证明基于Damköhler数的贫油熄火分析方法能够揭示贫熄特征,为解决实际熄火预测提供基础。

墙顶支撑对开挖前抽水引发基坑变形控制效果研究

基坑内抽水可诱发基坑围挡向坑内偏转并进而导致坑外土体随动沉降;在基坑土方开挖前,由于基坑内的支撑体系尚不能被完整架设,仅坑内土体可起到约束围挡变形的作用,此时,坑内抽水引起的围挡偏转十分明显。本文系统研究了围挡顶部支撑对土方开挖前抽水引发基坑变形的控制效果,首先通过抽水试验探究了坑内外强水力连通时墙顶支撑对抽水引发基坑变形的影响,并建立了三维数值计算模型,研究了若干典型参数(如,坑内降水深度等)对围挡顶部支撑控制基坑变形效果的影响。研究发现,围挡顶部支撑仅能有效限制浅埋范围内的围挡侧移(本文约埋深11 m范围内),对深埋位置围挡侧移的限制效果十分有限,且随着降水深度的增加,变形控制效果越弱;对于开挖前抽水深度较大的工程,仅采用围挡顶部设置支撑的方法可能无法有效限制围挡侧移的发展;另外,围挡顶部支撑仅能有效限制基坑围挡后方一定范围内(本文约10 m)的地表沉降,且当坑内外有水力联系时,由于坑外水位下降是引起地面沉降的主导因素,围挡顶部支撑并不能明显体现限制坑外最大地面沉降的作用,此时,应结合坑外地下水回灌进行沉降控制。

基于拉压杆模型的装配式混凝土挡墙结构设计方法

为了研究装配式混凝土箱体挡墙结构在水压力和土压力共同作用下的受力机理,提出了一种基于拉压杆模型的装配式混凝土挡墙结构设计方法.以体积和应变能为优化目标,采用Tosca软件对数值模拟得到的主要受力骨架进行拓扑优化.构建拉压杆模型,结合箱体挡墙结构的破坏机理,分析并推导出侧墙受压、临水面挡墙和集束连接受拉3种主要破坏模式的承载力公式.实际工程对比分析结果表明:进行900次模型优化后,优化形态和应变能基本保持不变;基于拉压杆模型的装配式混凝土箱体挡墙结构的承载能力低于规范值和有限元模拟值,但误差均保持在16%范围内,从而验证了该方法的合理性.

十堰某体育馆106m跨内凹弦支穹顶结构设计关键问题研究

十堰某体育馆主体结构采用框架-剪力墙结构体系,上部106m大跨内凹形屋盖采用弦支穹顶结构体系。为了满足建筑简洁性及结构合理性需求,对屋盖进行了四角锥网架、弦支穹顶及网架-弦支穹顶组合的不同结构形式对比,最终选用结构轻巧、经济性好的弦支穹顶结构体系。结合弦支穹顶结构自身的受力特点以及其对下部结构的不利影响,对弦支穹顶结构上下弦布置、扭转刚度、支座约束条件、撑杆高度等进行了优化。对弦支穹顶断索情况下的响应、不同工况下的支座位移以及拉索低应力状态下的刚度退化进行了验算。结果表明,优化后的屋盖结构满足结构安全、适用性的要求,同时也有较高的冗余度。

多道撑式深基坑垮塌事故连续破坏机理研究

随着城市地铁建设不断发展,多道撑式深基坑应用日益广泛,然而目前对于内撑式深基坑局部破坏引发连续破坏在空间上的传递规律仍缺乏系统研究。文章依托新加坡地铁Nicoll Highway基坑事故,建立三维有限差分模型,提出内支撑荷载传递百分比S1,i和荷载增量承担百分比S2,i两种支撑荷载(轴力)传递评价指标。对比分析了单位厚度平面应变模型与三维模型的模拟结果,探究了不同初始破坏支撑数量在不同位置发生初始破坏所引发的荷载重分布规律,同时还研究了围护结构体系刚度和强度对于连续破坏发展的影响。结果表明,三维模型可以避免平面应变模型传力路径单一的局限性,更好地反映出连续破坏在三维空间中的传递现象;初始破坏支撑所释放的荷载主要作用在紧邻层支撑;当失效荷载存在向下的传递路径时,紧邻初始破坏的上层和同层支撑承担的荷载增量明显减少;底层支撑的安全系数提高会减缓连续破坏在水平方向的发展;支撑刚度越大,在初始破坏后所承担的荷载增量越多;当墙体间无有效连接时,支撑连续破坏沿竖直方向发展的趋势更加显著。

焊接锚垫板锚固区拉压杆模型及配筋设计

针对焊接锚垫板齿板锚固区配筋,提出了一种锚固区新型拉压杆模型。首先对齿板锚固区6种典型效应、主应力迹线以及力流平衡关系进行分析并建立新型拉压杆模型,其次通过美国国家公路与运输官员协会(American Association of State Highway and Transportation Officials,AASHTO)Load-and-resistance Factor Design Bridge Design Specifications、Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary(ACI 318-19)、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)和欧洲设计建议Practical Design of Structural Concrete进行拉压杆模型参数定量化设计,根据拉压杆几何关系推导出焊接锚垫板齿板锚固区劈裂力计算式,利用有限元分析,拟合出焊接锚垫板下齿板锚固区劈裂力合力重心计算式。最后通过算例分析,按本文建议的拉压杆方法进行焊接锚垫板齿板锚固区结构配筋设计,能较好地控制锚下典型效应问题,相比《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)给出的设计方法,拉压杆模型法能较好地反映结构传力机制且具备可行性和可应用性,可为焊接锚垫板齿板锚固区配筋设计提供参考。

铝合金-混凝土组合梁抗剪承载力计算方法

为了改善部分外包混凝土组合梁在使用中腐蚀生锈、钢筋混凝土劣化等问题,本文提出了铝合金-混凝土组合梁的结构形式,建立了有限元模型并进行参数分析,分析了铝合金-混凝土组合梁抗剪承载力在不同参数下的变化规律。根据改进拉压杆计算模型得到混凝土的应力传递路径,采用叠加法提出考虑铝合金梁腹板和腹部混凝土抗剪贡献的铝合金-混凝土组合梁抗剪承载力计算公式。研究结果表明:公式计算值与有限元值比值的平均值为1.018,标准差σ为0.151,表明该计算公式离散性较小,具有可行性,可以为相关研究提供理论参考。

型钢拱架日光温室结构稳定性能及参数分析

型钢拱架日光温室结构的主要受力构件长细比大,暴雪等极端灾害天气下易引发结构失稳灾变。针对此问题,该研究利用弹塑性力学理论和非线性有限单元法,建立型钢拱架日光温室结构精细化有限元模型,开展雪荷载下日光温室稳定性能分析;通过对型钢截面类型(平椭圆形截面、箱形截面和几字形截面)、温室跨度(8、10和12 m)、雪荷载分布形态(分布厚度非均匀和分布区域不对称)等参数下日光温室失稳全过程分析,分别确定日光温室稳定承载力,揭示雪荷载分布对日光温室稳定承载力的量化影响;结合日光温室的荷载系数-位移全过程曲线和不同加载时刻点的变形图、应力图、轴力图与弯矩图,从直观现象和内在本质两个层面深入探明日光温室的静力失稳机理。分析结果表明:在保证不发生平面外整体失稳的前提下,当型钢截面面积和翼缘宽度相同时,相较于箱形截面型钢、几字形截面型钢,采用平椭圆形截面型钢拱架的日光温室稳定承载力分别提高了19.2%和44.2%;跨度对日光温室稳定承载力的影响较大,与8 m跨度相比,10、12 m跨度的日光温室的荷载系数分别下降了27.1%和57.9%;相较于均匀分布雪荷载,在非均匀分布雪荷载下日光温室的稳定承载力最大下降63.8%;相较于不设置拉杆和撑杆的情况,单独设置拉杆的日光温室稳定承载力最大可提高9.0%,单独设置撑杆的日光温室稳定承载力最大可提高66.8%。该研究得出的结果和给出的建议可为型钢拱架日光温室结构抗雪设计、稳定性研究和防灾分析提供技术指导和理论参考。

基于反馈FxLMS-鲁棒混合控制算法的主动隔振平台研究

为解决传统滤波最小均方差(filtered-x least mean square,FxLMS)算法在收敛速度和稳定性之间存在的矛盾,以及次级通道模型不确定性对控制收敛性能的影响,将反馈FxLMS算法和混合灵敏度鲁棒控制器相结合,提出了一种反馈FxLMS-鲁棒混合控制算法,并在工程应用中常见的主动撑杆隔振平台上对该混合算法的振动控制性能进行仿真分析和试验验证。变载荷激励及控制通道变化仿真和试验结果均表明,不同激励下各个阶段的加速度响应衰减均超过80%,且与传统的FxLMS算法相比,所提出的混合控制算法具有更快的收敛速度和更强的鲁棒性。

鼓蜂窝四撑杆Ⅲ型索穹顶结构静力性能分析

鼓蜂窝四撑杆型索穹顶抛弃传统概念,结合了多撑杆构思,是构形最为丰富的一类索穹顶结构。为研究新型鼓蜂窝四撑杆Ⅲ型索穹顶结构静力性能,选取下弦节点布置方案1,建立跨度为120 m的有限元数值分析模型,研究该结构在不同荷载水平及分布方式下的变形和内力变化。并进一步对结构进行参数化分析,研究包括初始预应力水平、矢跨比、撑杆高度(厚跨比)及下弦节点布置方案等不同参数对于结构整体刚度与承载力的影响及变化规律。分析结果表明鼓蜂窝四撑杆Ⅲ型索穹顶具有良好的结构性能,各索杆均不容易发生破坏,结构整体刚度大。研究中给出了初始预应力水平与相关几何参数的合理取值范围,可为该结构索穹顶的实际工程设计与应用提供参考。

基于改进简化拉-压杆模型的钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法

在简化拉-压杆模型(Simplified softened strut-and-tie model,SSSTM)基础上,考虑轴压比对混凝土斜压杆倾角的影响,修正斜压杆倾角计算公式,并基于剪滞模型,考虑裂缝面纤维数量及纤维取向特性,建立裂缝面单位面积纤维拉应力计算公式,从而提出适用于钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算的改进简化拉-压杆模型(Modified simplified softened strut-and-tie model,MSSSTM).采用MSSSTM模型、SSSTM模型对36个钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力进行计算.结果表明:MSSSTM模型、SSSTM模型的试验值与计算值之比的平均值分别为1.01、1.05,变异系数分别为0.04、0.09;按照MSSSTM模型计算得到的钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力试验值与计算值吻合较好,离散性较小,且该模型亦能较合理地反映轴压比、混凝土强度等对节点受剪承载力的影响.

强余旋一体化支板稳定器雾化特性研究

本文在高温高速强余旋来流条件下,初步探索了带尾缘方案下支板一体化喷油稳定器结构的油气掺混工作特性,为后期研究回流区卷吸量和稳焰特性做准备。使用平面激光诱导荧光(PLIF)、平面米散射(PMIE)、相位多普勒粒子分析仪(PDPA)等设备,以航空煤油为介质,在来流温度300~1050 K,马赫数0.15~0.45,液气动量比20~250,来流角度-15°~15°,供油压差0.2~1.8 MPa等条件下,探究了来流参数、气液动量比、韦伯数等多因素对射流轨迹、雾化粒径的影响规律。试验表明:上喷式支板尾缘一体化喷油稳定器的整体射流轨迹与横向射流结构较类似,液气动量比越大,射流穿透深度增加越明显;气体韦伯数的影响机制比较复杂,当其增大时,射流穿透深度呈下降趋势,是来流与射流之间的压差力和各向剪切力的作用使得表面波增长迅速,不稳定性增强,叠加气液动量交换增大的结果;气流与支板夹角的正逆变化,即余旋角变化,使得垂直于来流气体方向的速度分量产生变化,流道内稳定器的喉部效应增大了湍流度,使射流轨迹变粗糙,穿透深度变短;通过分析PDPA数据,在射流覆盖区域呈现出了整体的粒径分布情况,显示出了射流轨迹、表面波主导破碎区、二次雾化区、粒径稳定区间的关系。

钻石型轮辐结构构型与受力性能研究

本文给出了钻石型轮辐结构的构型规则,并对其预应力态和张拉成形方法进行了探讨.通过1∶15缩尺模型试验,考察钻石型轮辐结构施工张拉成型的可行性,检验屋盖结构的受力性能,验证数值模拟方法与试验结果的一致性.研究钻石型轮辐结构成形态的动力特性以及在活荷载、风荷载和温度作用下的结构变形和构件内力以及断索对结构性能的影响,重点考察中间撑杆高度变化对结构受力性能的影响.缩尺模型试验结果表明,提升下径索所需张拉设备数量较少,施工方便;对于结构的成形态和静力加载工况,实测与数值模拟得到的内环节点标高、索力、结构变形具有较好的一致性.有限元分析结果表明,中间撑杆高度对结构动力特性、构件内力和结构变形的影响较为显著.在结构的成形态,随着中间撑杆高度增大,上径索索力随之加大,内环撑杆由受压变为受拉,中间撑杆的压力迅速增大.大跨度轮辐结构刚度较小,设置中间撑杆后,有利于提高结构的竖向刚度,减小在竖向荷载、特别是在风荷载作用下的变形.此外,半跨荷载作用下结构的竖向变形大于满跨荷载,而正、负温差对结构的内力与变形均不起控制作用.断索引起紧邻径索索力突然增大,次邻径索与环索索力的变化幅度则很小.对于钻石型轮辐结构,中间撑杆高度不宜大于内环撑杆高度.

考虑不同失效模式的索杆结构构件面积缺损限值研究

索杆结构长期服役过程中的锈蚀会造成构件截面损失,导致结构内力的重新分配,影响结构的安全性能。文中基于可靠度理论与结构极限状态分别建立了构件强度失效、钢索松弛失效及节点变形失效3种失效模式,并得到了不同失效模式临界状态下的可靠度限值控制不等式;通过力学推导,给出了以缺损面积为变量的杆件内力与节点位移变化公式,依据该公式可计算出可靠度限值控制不等式中的影响系数矩阵;引入钢材的锈蚀模型并结合非线性规划,提出了一种确定索杆结构构件面积缺损限值的方法。对一Levy型索穹顶的构件面积缺损限值进行了算例分析,并与规范限值进行对比。结果表明:索杆结构中的多数构件在强度失效与变形失效模式下的面积缺损限值高于耐久性限值,但松弛失效模式下的构件面积缺损限值小于耐久性限值,如按该限值要求对结构进行设计及维护将有可能发生钢索松弛失效;而安全性限值对于钢索构件较为严格,对于钢杆构件则与耐久性限值相同。因此,需综合考虑3种失效模式与规范限值,并按最严格的结果进行控制。

基于双线性类桁架材料模型的拉-压杆拓扑优化设计

拉-压杆模型是复杂钢筋混凝土结构配筋设计的标准方法之一,采用拓扑优化建立复杂应力区域的拉-压杆模型具有十分重要的意义.渐进结构优化类算法和各向同性材料惩罚模型类算法已经广泛应用于此类研究,这些算法的优化对象为各向同性的等厚度带孔板,其本质是在最优解附近寻找近似解.此外,由于应力-应变曲线不光滑的特性给求解优化问题带来困难,现有拉-压杆构建方法很少考虑材料拉压性能不同对最优拓扑产生的影响.本文提出了一种基于双线性类桁架材料模型的拓扑优化算法,以寻求复杂混凝土结构中拉-压杆的最优拓扑构型.该方法以结点位置正交杆件的密度和方向作为设计变量,拉伸区和压缩区的材料特性分别与钢筋的拉伸模量和混凝土的压缩模量一致.采用材料替换方法克服拉压异性模量引起的非线性问题,并给出了单元刚度矩阵的修正方法.优化问题采用基于灵敏度信息的迭代算法求解.数值算例表明,结构拉压性能差异对最优拓扑结构产生显著影响.与现有基于单元密度的优化方法相比,所提方法能够准确描述复杂应力状态下的材料最优分布场,计算效率提高约26%,同时给出更多材料分布细节.

带全遮挡导流支板排气系统流动传热及红外抑制效果数值分析

为了降低涡扇发动机末级涡轮的强红外辐射特征,设计了全遮挡导流支板(Fully Shielded Guiding Strut,FSGS)并进行了三种不同的红外抑制措施(低发射率材料、气膜冷却和综合抑制措施)研究,其中采用源项法对支板进行不同孔径下的气膜冷却仿真验证,得到了支板在采用气膜冷却后的红外辐射亮度图,揭示了各种抑制措施对气动及红外特性的影响规律,同时将本文方法与二元收扩(2D C-D)喷管进行对比分析了两者的优劣。结果表明:对支板单独采用低发射率材料时在0°观测方向排气系统积分红外辐射最大降低了35.38%;对支板单独采用气膜冷却可使支板表面温度明显降低,支板冷却效率为0.640时,在0°观测方向红外辐射强度降幅最大可达43.59%,且损失的气动性能较小;采用气膜冷却和低发射率材料综合抑制措施时,随着材料发射率的减小排气系统表征出的红外辐射强度反而增加。综合来看,气膜冷却在支板红外抑制时应优先考虑。同时二元喷管与本文方法各有利弊,在小角度和大角度下气膜冷却导流支板都能起到更好的抑制效果,但会损失更多的气动性能,同时结构更加复杂。

金婺大桥桥塔竖向转体施工关键技术

金婺大桥主桥为(85+143+37)m独塔斜拉桥,采用塔墩梁固结体系,桥面以上塔柱高82.404 m,包括钢塔段(T1~T11)和3 m长钢-混结合段(T0)。钢塔采用整体竖向转体方式施工,总转体重量为2530 t,转动角度90°。由于钢塔较高、重量较大,钢塔在桥面上拼装后采用二次接力牵引竖转的方案施工,设置大、小压杆,首先由小压杆牵拉大压杆到一定角度,再由大压杆起扳钢塔。大、小压杆均采用门式空间桁架结构;钢塔转铰由上、下铰座和销轴组成,设置在T0与T1节段分节处。施工时,在桥面上分别以0°、13°、30°的倾角卧拼钢塔、大压杆、小压杆;通过小压杆和压杆牵引索牵拉大压杆到60°的倾斜位置,拆除小压杆进行体系转换;通过大压杆和钢塔牵引索牵拉钢塔从水平位置竖向转动到竖直位置,顺利完成钢塔竖向转体施工。

钢企口连接的预制叠合主次梁节点受力性能试验研究

为研究采用钢企口连接的预制叠合主次梁节点受力性能,设计了一个钢企口连接的预制叠合主次梁节点试件和一个整浇主次梁节点试件,进行静力加载试验,考察两试件的破坏模式、承载力、变形能力、荷载-悬臂端挠度关系、钢筋应变和钢企口栓钉应变等。研究结果表明:钢企口连接的预制叠合次梁的裂缝主要集中在主次梁交界面、次梁固端至钢企口范围内和次梁底部,表现为次梁固端弯曲破坏;钢企口连接的预制叠合次梁的开裂荷载和屈服荷载可基本等同整浇次梁,正截面受弯承载力比整浇次梁提高约100%;梁端荷载小于80kN时,钢企口近端栓钉受压、远端栓钉受拉,梁端荷载大于80kN时,钢企口各栓钉应力突增;钢企口连接的预制叠合次梁的正截面受弯承载力实测值与《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(2015年版)计算值的比值为109,可按规范计算值预测其正截面受弯承载力;拉-压杆模型计算得出钢企口连接的预制叠合次梁的破坏模式为拉杆破坏(受弯破坏)。