高速滑行艇在规则波中的纵向运动数值研究

为准确评估滑行艇在波浪中的运动特性、寻找运动规律,应用基于VOF RANS求解器的CFD方法对高速滑行艇在规则波浪中的迎浪运动进行数值计算。在纵摇和升沉两自由度模型下对滑行艇进行数值模拟,得到了滑行艇在迎浪运动中的无跳跃、规则跳跃和不规则跳跃3种运动形式。对3种运动形式发生的条件,即波长、波高和航速进行了研究,得到运动发生的条件区间,并分析了跳跃的发生对纵向运动幅度规律的影响。计算结果表明,规则跳跃和不规则跳跃的发生均会改变无量纲化纵向运动幅值随波高的变化规律。其中,不规则跳跃对滑行艇运动幅值的影响较规则运动更为强烈。

翼面几何不规则性对压力分布影响的数值模拟研究

通过求解二维雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS)及SST k-ω二方程湍流模型,数值模拟表面存在几何不规则的突起物或凹坑的翼型绕流。分析对比了不同位置处多种类型的突起物和凹坑在不同的高度下对翼型压力分布、激波位置的影响。对翼型测压实验中所出现的压力跳动给出了一种解释,有助于指导风洞实验,提高实验精度,并对实验数据进行合理的修正。

高性能变传动比的异形齿轮跳跃机构研究

跳跃机器人需要根据其任务和运动来选择合适的齿轮传动比,从而实现电机功率的最大化,针对这一问题,提出了一种具有高速、大扭矩特性的异形齿轮跳跃机构。首先,提出了一种基于仿真的最佳齿轮传动比设计方法,使电机功率最大化;其次,根据得到的齿轮传动比,通过正向动力学进行了齿轮的节圆半径计算;然后,在考虑轮齿压力角约束的情况下完成了最终异形齿轮的齿形设计;最后,研究了跳跃高度随机器人参数和初始姿态扰动的变化,并以跳跃机构为原型,在考虑了机构物理参数扰动的情况下进行了实验测试,验证了所提设计方法的有效性。研究结果表明:该机构使用异形齿轮时的跳跃高度是0.135 m,使用圆形齿轮的跳跃高度是0.072 m;采用异形齿轮,通过运动改变齿轮传动比,可将跳跃高度提高64.6%,为提高跳跃机器人的工作性能提供较好的解决方案。

基于界面接触算法的车桥耦合动力学分析

考虑轨道不平顺及其可能引起的跳车现象,采用接触算法中的罚刚度法,在接触力与接触面之间建立了力与位移之间的线性关系。通过合理调整罚刚度值,有效控制穿透距离,将计算中迭代次数控制在合理范围之内,避免了病态刚度矩阵,使得计算结果趋近于真实值。利用精细积分技术,在时间域内进行参数离散化处理,构造时间差分格式,利用直接积分法和对应的初始条件,得到结构位移、速度和加速度关于时间递推的表达式。为提高计算效率,并保证计算结果的收敛性,将整体分析过程划分为2个子模型(移动力模型,刚性梁模型)。在给定收敛性准则的基础上,采用循环迭代技术进行数值求解;借助于MATLAB平台完成了上述车桥耦合动力学分析的编程。数值分析结果表明:当轨道平顺时,所提算法结果与Hertz弹簧模型结果高度一致;同时考虑单跨和三跨刚构桥,存在加减速度情况时,所提算法结果与Hertz弹簧模型结果完全一致,证明了所提算法的可靠性;考虑轨道不平顺时,所提算法结果与Hertz弹簧模型结果具有相同的变化规律,但数值偏高,反映了跳车冲击力的动力效应;对于行驶在桥梁上的多车情况,特别是轨道不平顺情况下,车辆跳起和下落冲击是客观存在的,采用所提的界面接触法能够真实地模拟车桥动力学耦合工况。

跳车冲击力作用下车桥耦合动力学数值分析

考虑到传统的Hertz弹簧模型进行车桥耦合动力学分析存在诸多问题,基于简单的车桥耦合模型,导出了车桥耦合与非耦合动力学方程.考虑轨道周期和随机不平顺情况,车辆在不平顺轨道曲线上运行时,当离心力大于车辆自重时,自动确定车辆的起跳时间和起跳高度.起跳后的车辆在重力作用下,将重新回到梁上,同时对梁有一冲击作用力.文章假设了此冲击力的作用规律,并由有限元模拟确定冲击力系数.通过自编程序,对单轴行车简支梁进行了数值计算.数值分析结果表明,考虑跳车冲击力的动力模型能够更加精准地反应车桥耦合振动特征,且本模型首次给出了跳车高度.考虑轨道具有相同幅值的周期不平顺和随机不平顺时,轨道随机不平顺将导致桥梁,尤其是车辆的响应更大,舒适性更差或结构更危险,在车桥耦合动力学分析中应重点关注.

太原科技创新城V-2地块结构设计与分析

太原科技创新城V-2地块地上2~9层,主体结构最大高度40.5m,地上划分为6个结构单体,选用框架-剪力墙结构体系。首先结合建筑方案说明了结构分缝原则和各单体结构体系选型。随后,系统介绍了项目设计过程中针对各结构单体平面不规则项和穿层柱不规则项选用的设计措施。最后,结合单体情况对本工程和本部门部分既往项目的经济性做了对比分析。研究及设计结果表明:通过选用合理的计算措施和设计措施,原结构的不规则性得到有效控制,结构各项计算指标可以较好的满足规范要求,结构安全、可靠,结构设计可行。

青云社区管理服务中心结构设计与分析

青云社区管理服务中心地上3~9层,主体结构最大高度42m,地上划分为4个结构单体,分别选用框架和框架-剪力墙结构体系,最大结构平面尺寸99m×73m。首先结合建筑方案说明了结构分缝原则和各单体结构体系选型。随后系统介绍了项目设计过程中针对各结构单体平面不规则项和穿层柱不规则项选用的设计措施。同时,结合单体情况对框架和框架-剪力墙2种结构体系的经济性做了对比分析。最后,对基础方案及轻微液化处理措施进行了重点说明。研究及设计结果表明:通过选用合理的计算措施和设计措施,原结构的不规则性得到有效控制,结构各项计算指标可以较好地满足规范要求,结构安全、可靠,结构设计可行。