Calculating Methods of Inertia Moment of TurboGenerator Rotor Using Load Rejection Test

Calculated results of inertia moment of turbo-generator rotor can be quite different by methods used in load rejection tests. In view of fluctuation features of rotor speed rise curve during load rejection tests, the measurement principle of rotor inertia moment was expounded. Based on the measured data in load rejection tests for an imported type of domestic 300-MW generating unit, the rotor speed rise curve was fitted with three kinds of functions to get initial runup rate, but the obtained results differed a lot from each other. According to analysis on the mechanism of rotor speed rise, m=2 consecutive points averaging or FFT (Fast Fourier Transform) smoothing technology was introduced to process test data, and then the initial runup rate was determined by the method of linear fitting of rotor speed in the range of governing valve closing time. Although the obtained curves had a fluctuating shape, the results of rotor inertia moment for 50% and 100% load rejection tests were of good consistency.

一种用于大型风电机组叶片自重载荷标定的弯矩解析方法研究

在大型风电机组的机械载荷测试中,叶片自重引起的摆振弯矩和挥舞弯矩的载荷标定精确度直接影响叶片和风轮的载荷测试效果。因此分析叶片自重在应变片测量位置的弯矩解析结果是叶片载荷标定的关键。首先,运用解析几何原理,提出了一种基于优选的三维坐标系和坐标变换的叶片自重弯矩解析方法。其次,为了消除主轴倾角对优选的三维坐标系的影响,提出了一种在优选的三维坐标系中调整叶片重力矢量方向的方法,并推导出了考虑各种影响因素下的弦摆振弯矩、弦挥舞弯矩的解析表达式。最后,在实际的叶片载荷测试项目中,应用两种标定分析方法进行对比,两种方法得到的叶片载荷测试结果具有很好的一致性和代表性。理论分析和试验结果验证了本文所提的叶片自重弯矩解析方法对叶片载荷标定的有效性和可行性。

窄幅钢箱-UHPC组合梁负弯矩下抗弯性能试验研究

为改善钢-混凝土组合梁负弯矩下的受力性能,提出一种新型窄幅钢箱-超高性能混凝土(UHPC)组合梁。通过6根试验梁的反向静力加载试验,得到试验梁受力全过程跨中荷载-挠度、荷载-应变、荷载-最大裂缝宽度关系曲线、裂缝发生发展及破坏形态等,基于简化塑性理论推导出了组合梁极限抗弯承载力计算公式。结果表明:窄幅钢箱-UHPC组合梁在负弯矩下具有良好的受力性能;提高配筋率、钢纤维掺量和UHPC相对板厚都可在一定程度上改善组合梁延性,提高其极限抗弯承载力;翼板配筋率对承载力影响较大,配筋率由1%增加至2%时,其极限抗弯承载力提高了15%;钢纤维掺量和UHPC相对板厚对初始开裂荷载影响较大,钢纤维掺量从1%增加到2%时,初始开裂荷载提高32%,UHPC相对板厚由0增加到0.5时,初始开裂荷载提高56%;增加钢纤维掺量和UHPC相对板厚可有效控制裂缝宽度,减少结构主裂缝数量,改善组合梁耐久性;组合梁极限抗弯承载力计算公式计算值与试验值吻合较好,表明塑性理论适用于窄幅钢箱-UHPC组合梁的承载力计算。

基于滚珠丝杠副滚珠载荷分布的摩擦力矩计算方法研究

为了研究丝杠转速、轴向载荷、螺旋升角和滚珠直径对摩擦力矩的影响规律,在综合考虑滚珠载荷分布、实际工况中接触角变化、法向力差异、润滑油黏性阻力、滚珠惯性力和惯性力矩等因素上,建立了一种计算滚珠丝杠副摩擦力矩的方法。结果表明:当丝杠转速或轴向载荷增大时,摩擦力矩越来越大;增大的轴向载荷或者减小的丝杠转速导致摩擦因数越来越小;随着螺旋升角变大时,摩擦因数和摩擦力矩均逐渐减小,且随着螺旋升角的增大,两者的变化率逐渐减小;滚珠直径的变大致使摩擦力矩变大。分析结果可为滚珠丝杠副的设计提供参考,有助于进一步提高滚珠丝杠副的传动性能。

基于载荷发散控制的旋翼高原气动设计

直升机高原重载快速飞行时,旋翼处于大总距状态,更易发生旋翼失速,导致操纵载荷显著增加。为解决这一问题,本文提出了基于载荷发散控制的旋翼高原气动设计方法。传统直升机旋翼设计中,性能、噪声、空机重量控制等要求是常规的设计目标,对拉力性能影响不大的旋翼失速问题往往被忽视,但其对高原直升机来说影响重大。文中构建了旋翼动力学模型,并据此计算了桨叶动态气动力矩系数C_(m)随单位实度拉力系数C_(T)/σ的变化曲线。以C_(m)突增作为旋翼失速基本判据,分析不同前进比μ下C_(m)突增点,形成旋翼失速载荷发散单位实度拉力系数C_(T)/σ包线,以此作为旋翼高原气动设计边界之一。运用该方法设计的AC313大型民用直升机的理论分析和试飞结果均表明,该设计可极大地减少旋翼在高原典型飞行剖面发生旋翼失速的风险,有效控制旋翼操纵系统的载荷,增加操纵系统使用寿命,提升飞行舒适性,很大程度上保证了飞行安全,在直升机的全生命周期使用中作用积极。

深海采矿立管在波流载荷下的弯矩响应分析

采矿立管是深海采矿系统的重要组成部分,立管的弯矩分析是确保立管正常使用的重要指标。立管所处海洋环境复杂,且立管底部的自由边界条件使得立管弯矩特性难以分析。本文基于波浪理论,使用Abaqus有限元软件建立海洋采矿立管的模型,运用Abaqus中的AQUA海洋工程模块,考虑立管在轴向力、自重、浮力、波浪载荷、海流载荷及模拟海上平台水平和升沉运动共同作用下,对采矿立管进行弯矩分析,计算了提升泵不同安装位置、不同中继仓重量变化对弯矩的影响,结果表明:提升泵会增大安装位置的弯矩幅度,且安装在不同位置对立管弯矩会产生叠加影响;中继仓重量的增加提高了立管整体稳定性,但会使提升泵处弯矩波动产生向中部延伸的不利影响。

海上风电高桩承台基础结构的受力特性

为研究海上风电高桩承台基础结构在风电机组大弯矩荷载及复杂海洋环境荷载作用下的受力及传力机理,采用在数值模型中逐级加载的方式,模拟不同荷载量级情况下基础受力特性,获得了高桩承台组合结构的关键承载部位,分析了混凝土承台及斜向钢管桩受力特性.研究结果表明,随着风电机组荷载和环境荷载的增大,混凝土承台承载模式将由轴压承载向偏压转变;钢管桩顶部与混凝土承台接触部位是承载及荷载传递的关键部位,混凝土受拉损伤首先从此处开始;随着荷载的增大,斜向钢管桩群桩应力最大部位将从波流荷载作用点向泥面处转变.研究明晰了海上风电高桩承台基础的荷载传递规律及关键部位,为基础结构的安全设计提供了指导.

先简支后连续小箱梁桥补强方案研究

针对先简支后连续小箱梁桥实际施工中预应力张拉顺序偏差导致负弯矩区部分混凝土压应力储备不足的情况,提出了采用高延性混凝土铺装和施工体外预应力两种补强方案。通过有限元模型计算当前施工状态及预测成桥后结构的应力水平,并对比分析了两种方案的补强效果;有限元分析结果表明,采用高延性混凝土铺装的补强方案运营阶段主梁上下缘均不会出现开裂,采用该方案补强后桥梁荷载试验表明桥梁结构的承载力及抗裂性能够满足设计荷载要求。

X型节点单层柱面胶合木网壳结构稳定性研究

对使用X型节点的单层柱面胶合木网壳结构静力稳定性进行研究,通过有限元模拟研究节点内部接触面摩擦系数、螺栓预紧力和节点轴力对节点初始抗弯刚度的影响,并分析节点初始抗弯刚度、节点刚度比、初始几何缺陷系数、荷载布置方式和支座形式对单层柱面胶合木网壳稳定性的影响。研究结果表明,节点轴力对节点初始抗弯刚度和极限弯矩的影响较明显,节点初始抗弯刚度和节点刚度比对网壳极限承载力和失稳模态均有较大影响,节点初始抗弯刚度和荷载分布形式对无檩条和有檩条网壳极限承载力的影响较大,有檩式网壳稳定性对初始几何缺陷更敏感。

轴压作用下梁中性轴位置对屈曲载荷的影响分析

针对材料力学中关于中性轴位置的讨论,开展轴压下中性轴位置对梁屈曲载荷的影响研究。利用轴向静力平衡方程及弯曲方程,分别推导出圆形截面梁和矩形截面梁中性轴与形心轴偏移量的表达式,并得到了轴压作用下梁的屈曲载荷公式。算例分析表明,轴压作用下梁的中性轴与形心轴不再重合,中性轴发生偏移,并随着梁跨高比的减小而有一定程度的增大,但梁中性轴偏移量非常小,对梁惯性矩的影响不大,对梁的屈曲载荷未造成显著影响,可以忽略不计。

基于BIM技术的电气负荷中心的矢量计算及应用

本文研究了负荷矩法在电气负荷中心计算中的应用。负荷中心是指确定电气负荷集中的位置和负荷分布方式的方法,用于电力系统设计。本文介绍了负荷矩法的原理和计算步骤,并提供了实际应用案例。采用负荷矩法,并借助BIM技术,可以准确确定负荷中心,为电力系统优化和供电可靠性评估提供指导,提高系统效率和可靠性。

步进梁基座焊缝开裂的分析与改进

对步进梁基座焊缝撕裂故障进行分析及计算,提出相应的改进方法,提高了步进梁基座焊缝的强度,为类似焊接结构件的焊缝强度校验提供了一种分析计算方法。

微波疗法联合递增负荷连续离心训练在慢性肌骨疼痛中的应用及对肌肉适能、疼痛介质的影响

目的探讨微波疗法联合递增负荷连续离心训练在慢性肌骨疼痛中的应用及对肌肉适能、疼痛介质的影响。方法选取2021年9月—2022年9月收治的慢性肌骨疼痛189例,根据干预方案不同将其分为A、B和C组3组各63例,A组给予微波疗法联合递增负荷连续离心训练,B组给予递增负荷连续离心训练,C组给予微波疗法。比较3组治疗前和治疗1、2个疗程疼痛程度[视觉模拟评分法(VAS)]、疼痛性质(ID pain评分)、肌肉适能(峰力矩、力矩加速能量、平均功率)、疼痛介质[前列腺素E_(2)(PGE_(2))、P物质、β-内啡肽(β-EP)]和匹兹堡睡眠质量指数(PSQI)评分,以及治疗前和治疗2个疗程简明健康生活状况调查表(SF-36)、国际骨性关节炎评分标准(Lequesne)评分。结果治疗1和2个疗程,A组VAS和ID pain评分均低于B组和C组;治疗2个疗程,A组峰力矩、力矩加速能量和平均功率屈肌和伸肌均高于B组和C组,B组峰力矩、力矩加速能量和平均功率屈肌和伸肌均低于C组(P<0.05)。治疗1和2个疗程,A组血清PGE_(2)和P物质低于B组和C组,血清β-EP高于B组和C组;B组血清PGE_(2)和P物质低于C组,血清β-EP高于C组(P<0.05)。治疗前及治疗1、2个疗程,3组组内PSQI评分呈降低趋势(P<0.05)。治疗1和2个疗程,A组PSQI评分均低于B和C组(P<0.05)。治疗2个疗程,3组组内SF-36评分均高于治疗前,Lequesne评分均低于治疗前(P<0.01);A组SF-36评分高于B组和C组,Lequesne评分低于B组和C组(P<0.05)。结论微波疗法联合递增负荷连续离心训练可用于慢性肌骨疼痛治疗中,能促进患者肌肉适能指标、疼痛介质改善,从而恢复患者睡眠质量、日常生活质量及骨关节功能。

循环荷载下四筒导管架基础抗弯承载特性试验研究

海上风电基础在25 a服役期内会面临千万次的周期性荷载,为了研究循环荷载对四筒导管架基础抗弯极限承载力的影响,在砂土地基中开展了物理模型试验,介绍了四筒吸力式导管架筒型基础,并对砂土地基进行制备测试,系统分析了循环荷载幅值比、3种不同的变幅加载方式对循环后单向极限承载力的影响,并对循环累积转角进行分析。同时将抗弯承载力与上述变量变化的关系进行了函数拟合。结果表明:循环荷载幅值比和抗弯承载力近似呈正比增长,筒周塑性变形区域的增大会导致循环累积转角呈现非线性增加。无论是增序还是减序方式的加载变幅值循环加载试验,对于超过8万次的长期循环作用来说,海上风力机的抗弯极限承载力的变化并不明显。

桨叶分段线性扭转对降低旋翼振动载荷的作用分析

研究了用桨叶分段线性扭转来降低旋翼振动载荷。使用基于弹性梁的旋翼模型用于预测旋翼振动载荷。采用4片桨叶旋翼作为基准旋翼,桨叶形状与UH-60直升机桨叶相似。桨叶被划分为内、中、外3段,讨论了各段扭转对载荷的影响。低速时桨叶每一段的扭转都能减少桨毂四阶垂向力。当以80 km/h前飞时,中段-24°/R的扭转可使其降低99.5%。桨叶内段的扭转不利于降低桨毂四阶滚转和俯仰力矩,另外两段的扭转则可以在大多数前飞速度时控制这2个振动力矩。使用参数扫描以尽可能降低旋翼振动载荷。降低四阶垂向力方面,低速时桨叶所有段都需要扭转,而高速时未扭转的桨叶表现更好。降低四阶滚转和俯仰力矩方面,在低速时需要桨叶外段高度扭转,而在中高速时则需要桨叶中段的扭转。

水轮发电机组惯性时间常数计算研究

为了获得水轮发电机组惯性时间常数,笔者提出采用现场甩负荷试验实测数据计算惯性时间常数的方法,阐述惯性时间常数的物理意义,介绍惯性时间常数计算原理和计算方法,并对计算结果进行分析,总结出影响惯性时间常数的因素。结果表明:采用甩负荷试验测取数据计算得到的水轮发电机组惯性时间常数能反映正常运行工况的真实值。

采用“恒载零弯矩法”对大跨PC梁主梁配束的结果比较及方法优化

“恒载零弯矩法”是以恒载状态下的主梁弯矩为零作为目标的配束方法,在大跨PC梁桥的设计中有一定范围的应用。“恒载零弯矩”是一种目标状态,但没有具体的方法。现通过“恒载零弯矩法”与常规配束方法的对比,比较了两者的预应力钢束指标与应力、挠度等效应的区别,并在此基础上,通过分析腹板束、顶板束的力学特征,提出了优化“恒载零弯矩法”的配束方法。

构件承担倾覆力矩的计算方法

基于楼层构件的弯矩平衡方程,推导了抗规框架部分承担倾覆力矩的计算公式(简称抗规公式)。给出了抗规公式的解释,把抗规公式拓展到有斜杆的结构和坡楼(屋)面的结构。有斜杆的结构,抗规公式中的剪力取斜杆的水平分力;坡楼(屋)面结构,抗规公式的楼层高度取相邻楼层水平荷载合力作用点高度的差值。文献中基于轴力的框架部分承担倾覆力矩计算方法(简称轴力法),采用的是不同于抗规公式的结构承担倾覆力矩定义,举例说明了轴力法常见确定取矩轴方法存在的问题。带有斜杆、坡楼层、坡屋面的6层框架-剪力墙结构的算例,说明了构件承担倾覆力矩抗规公式的应用,阐明了轴力法确定的取矩轴与规范公式暗含的轴力取矩轴不一致是轴力法与规范公式计算结果不同的原因。

往复荷载作用下高速公路钢板组合梁变形检测研究

高速公路钢板组合梁变形通常比较微小,导致弯矩、变形和横向位移检测结果不精准,为此本文开展在往复荷载作用下高速公路钢板组合梁变形检测方法研究。构建往复荷载作用下的边界面方程,利用该方程计算组合梁连接组件在弹性夹层中的横向作用力,结合横向作用力确定变形量检测值。搭建变形量检测值和真实值之间的误差矩阵,使用卡尔曼滤波方法估计钢板组合梁弯矩,结合弯矩和误差矩阵确定组合梁变形程度,实现高速公路钢板组合梁变形检测。试验结果表明:该方法检测的反向、正向弯矩均为340 kN·m,与试验数据一致;最大横向位移与试验数据仅存在0.01 mm的误差,能够精准检测组合梁变形程度,检测结果更为精准。

简支转连续钢-混组合梁负弯矩区连接构造受力性能试验研究

以国内某座简支转连续钢-混组合梁桥工程为依托,设计了两根负弯矩区具有混凝土横梁连续段的试验梁SCB-1和SCB-2,针对不同荷载作用下两根梁的受力性能进行室内试验研究,同时就试验过程中的构件扭转现象进行了有限元分析。结果表明:极限荷载下试验梁破坏模式为钢筋先屈服,负弯矩区横梁连接栓钉受力约为220MPa,满足使用要求,试验梁裂缝主要集中在横梁中线两侧1/5~1/3计算跨径范围内,是构件抗裂的关键区域;构件设计过程中应尽量避免偏载和不均匀支撑的共同作用;扭转现象使得构件整体受力性能降低约20%,实际工程中建议增加横向连接刚度。