内孤立波对海洋工程结构物作用的时空演变研究

针对内孤立波在传播过程中导致海面海水剧烈辐聚和突发性强流,会对海上油气平台、输油管道等海洋结构物造成严重威胁的问题,本文基于高质量的实测数据,通过内波动力模态分解以及Morison方程,研究了内孤立波对小直径圆形桩柱的作用力,包括总作用力、作用力随时间的变化、作用力沿水深的分布以及作用力分量的大小。研究结果表明,桩柱所受的总作用力以第1模态为主导;波谷达到时,对桩柱的作用力会达到最大值,并且作用力的大小都呈现出为先增大后减小的变化趋势;上、下2层流体的拖曳力方向相反,惯性力的方向也是相反的,而在同一层流体中,拖曳力和惯性力的方向也是相反的;在内孤立波经过时,Morison方程计算得到的惯性力没有明显的变化趋势,惯性力相比于拖曳力,惯性力量值小,对总作用力的影响也很小,基本可以忽略不计。本文的研究内容为海洋油气钻井平台的设计提供了参考。

海洋内波对小尺度圆柱体作用力的分析与计算

针对小尺度物体的内波荷载问题进行分析和计算.采用Morison公式估算结构物的受力,分别计算了浅海潮频(0.08 c/h)以及高频(3～5 c/h)时单色内波对直立圆柱体的荷载,并与表面波浪和海流荷载进行比较.结果表明,潮频内波与高频内波的荷载相当,比海流荷载低1～2个量阶,与表面波浪荷载相比则更小.在内波传播的某些相位,其荷载垂向上具有明显的正负交错分布,从而可以推测内波对海洋结构物的破坏主要来自于剪切作用.

张力腿平台内孤立波载荷及其理论模型

在大型重力式密度分层水槽中,对内孤立波作用下张力腿平台的载荷特性开展了系列实验.基于两层流体内孤立波KdV(Korteweg-de Vries)、eKdV(extended KdV)和MCC(MiyataChoi-Camassa)理论,建立了张力腿平台内孤立波载荷的理论模型,给出了该理论模型中三类内孤立波理论的适用性条件.研究表明,张力腿平台的内孤立波水平载荷包括立柱与沉箱部分的拖曳力和惯性力,可由Morison公式进行计算,而其竖向载荷主要为竖向Froude-Krylov力,可以通过内孤立波诱导动压力在立柱底部及沉箱上下湿表面进行积分计算.系列实验结果表明,在Morison公式中的拖曳力系数与内孤立波诱导速度场的雷诺数之间为指数函数关系,惯性力系数与KC(Keulegan-Carpenter)数之间为幂函数关系,而且基于所建立理论模型获得的张力腿平台水平力、竖向力及其力矩的计算结果与系列实验结果吻合.本项研究在系列实验基础上,为海洋工程张力腿平台的内孤立波载荷预报提供了一个实用的理论计算模型.

水中悬浮管道的结构形式及受力特征分析

针对水中悬浮管道,提出其建造方式,并给出计算模型和计算方法。利用Morison公式计算作用在管体上的波浪荷载,计算分析管道在波浪力和水流力作用下的内力。借助ANSYS软件建立水中悬浮管道的有限元计算模型,运用Airy线性波浪理论计算水质点的速度和加速度,在此方法上计算管体的荷载和内力,与公式计算结果进行对比分析。结果表明,两者计算结果基本吻合,其误差在2%范围之内。

预应力钢箱高强混凝土组合箱梁抗弯承载能力研究

预应力钢箱高强混凝土组合梁将组合梁技术、现代预应力技术与高强混凝土有机结合在一起,已在工程中广泛使用,其抗弯能力是工程上最为基本也是最重要的要求。为掌握预应力钢箱高强混凝土组合梁的受弯性能,得到其极限抗弯承载能力,设计足尺试验梁。试验在自行研制的试验装置上进行;得到试验梁的弯矩挠度曲线、滑移特征曲线、预应力筋应力力增量及截面高度应变分布等重要参数,描述其破坏形态。后根据内力平衡和弯矩平衡分析,得到预应力钢箱高强混凝土组合梁极限抗弯承载力计算公式。并选取众多文献的组合梁试验结果,进行计算值和实测值对比分析,结果吻合良好。提出的极限抗弯承载力计算方法适用于采用普通钢的组合梁和预应力组合梁。而对于高强钢预应力组合梁采用简化塑性理论计算结果稍大。总体而言,预应力筋的存在能提高组合梁的弹性工作范围和极限抗弯承载力,减少结构变形,使普通钢-高强混凝土组合梁具有更好的工作性能。

拱坝初参数分析法

本文以拱端反力系为初参数，应用递推方法，建立了水平拱力学参数的递推公式，从拱端向拱冠逐段递推，最后在拱冠梁结点建立内力平衡和变位协调方程，从而可求解拱端反力系，再回代计算每个结点的力学参数，最后计算应力和变位。用该法研制开发的计算程序，计算速度快，占用内存少，可以在微机上计算拱坝应力。工程实例计算表明，该法计算成果可靠。

周边简支长方形双向折板屋盖的内力

本文借助广义函数——符号函数和斜坐标,建立长方形双向折板的曲面方程,然后应用弹性薄壳理论和变分法,求得四边简支长方形双向折板屋盖的挠度和内力。

自发熵减少及其统计公式

世界为何能抵抗熵增加定律而涌现自组织结构?孤立系统的熵是否永远只增不减?热力学退化和自组织进化可否统一,如何统一?本文从非平衡熵演化方程出发,论证内部有相互吸引力作用的非平衡系统可能会自发涌现一种新的熵减少,它与传统的熵增加定律共存,互相抵消,结果导致孤立系统的总熵可能减少,从而不仅使孤立系统亦促进开放系统涌现自组织结构。本文推导出这种新的熵减少率的统计公式,并从数学形式和微观物理基础两方面与作者前些年得到的熵增加定律的统计公式作了对比;进而给出孤立系统和开放系统的总熵变化率公式,前者由熵增加定律公式和新的熵减少率公式相加决定,后者为熵增加、熵减少和熵流出3项的代数和,二者都显示了热力学退化和自组织进化的统一。应用本文理论公式,定性地讨论了两个实际孤立系统不均匀结构的形成,包括对宇宙热寂推论的澄清。

材料力学中基本变形内力图的教学创新

结合教学体会,总结了材料力学中拉压、扭转和弯曲三种内力图绘制的通用方法及其内力图突变的共有特点。经过教学实践说明教学创新的"口诀"简单实用,便于学生理解和掌握。运用口诀,不仅可以求某一个截面上的内力,而且可以在绘制整个内力图时判断突变的趋势,解决了内力图中的难点问题,使复杂的弯曲问题简单化,起到了事半功倍的效果。

连续梁分析的递推公式与应用

推出了求解结点转角位移的递推公式 ,进而求得梁的内力 .此方法概念清楚 ,手算方便 ,又便于编程、机算 .

浅谈在材料力学教学中准确绘制内力图的技巧

总结材料力学中内力图的简单、易学、快速、准确的绘制方法,重点谈谈如何突破学生在绘图过程中的困难之处,以提高学生的学习兴趣和课堂教学效果。

连续梁板结构的递推计算与应用

推出了求解无结点侧移连续梁的结点转角位移的递推公式,进而求得梁板的内力。 本方法概念清楚,不解方程,手算方便,并且又宜编程、机算。

截面应力内力相互转化的初步研究

渡槽等水工建筑物的三维有限元力学分析结果为应力形式,不能直接用来进行配筋设计,研究应力内力相互转化的方法,通过对梁的边界条件、应力特点的研究,得出了适用于一般情况的转化公式,编制了转化程序,经典题目和工程实例验证了方法的可行性。

斜交曲线梁分析

从单根简支超静定斜交曲线梁着手分析、推导了其在四类典型荷载作用下的内力计算公式，结果表明斜交直梁和正交曲线梁是斜交曲线梁的特例，从而得到了统一的计算公式。

南海北部陆坡内孤立波对桩柱作用力的极值推算

内孤立波的发生常伴随着大振幅波动和突发性强流,对桩柱等海中结构物产生强烈破坏作用。基于KdV方程和Morison公式,在忽略高阶模态的情况下,探讨内孤立波对桩柱的单位作用力、总作用力、剪力和弯矩的极值问题,并利用2016-07南海北部陆坡的实测资料对理论结果进行检验。结果表明:1)在内孤立波最大振幅所在的垂向剖面上,上层与下层各存在一个单位作用力极值,且二者方向相反,上层总作用力强于下层,最大剪力和弯矩分别发生于水平流速的转向层和海底;2)各水层中,沿着内孤立波的传播方向,所有作用力的数值均随时间的推移先递增后递减,存在正向或负向的最大值;3)全水层总作用力极值发生在半周期,其值与波动振幅和水平波速有关,其他作用力极值发生于最大振幅时刻之前,作用力极值与振幅和非线性波速正相关,与水平特征宽度负相关;4)单位作用力极值的时间提前量与振幅和水平特征宽度强相关,与非线性波速弱相关。

对范德瓦尔斯方程和内能公式的探讨

该文对范德瓦尔斯气体模型提出修改意见,并导出更符合实际气体特点的状态方程和内能公式。

碳纤维增强复合材料环形构件内圆车削力测试与拟合

开展了工艺参数对碳纤维增强复合材料环状结构件的内圆车削力影响研究,搭建了车削力测量系统,测试了不同车削工艺参数条件下不同分量方向的车削力。对车削力测试数据进行了正态分布拟合,避免偶然波动对车削力分析结果的影响;采用传统指数型数学模型和二次完全回归型数学模型,分别对不同车削力分量的经验公式进行了拟合,并对拟合的确定度进行了计算分析。结果表明:除切向力指数型经验公式的确定系数小于95%外,其他经验公式的确定系数均大于98%,其中切向力和径向力的回归型经验公式的确定系数高达99.7%,说明基于两种模型的车削力经验公式的拟合度均较好,且回归型经验公式拟合结果与实际测试结果的符合性略高。

不对称等截面无铰圆拱的内力分析

采用弹性中心法和极坐标系计算，导出了各种外载作用下不对称等截面无铰圆拱的内力计算公式。

半潜平台内孤立波载荷实验及其理论模型研究

该文在大型重力式密度分层水槽中,对内孤立波作用下半潜平台的载荷特性开展了系列实验。基于两层流体内孤立波KdV、eKdV和MCC理论,建立了半潜平台内孤立波载荷的理论预报模型,给出了该理论预报模型中三类内孤立波理论的适用性条件。研究表明,半潜平台的内孤立波水平力包括立柱与横撑部分的拖曳力、惯性力以及沉箱部分的Froude-Krylov力三个部分,其中前两个力可由Morison公式进行计算,第三个力可以通过内孤立波诱导动压力在沉箱迎流和背流面进行积分计算。半潜平台的垂向力主要为垂向Froude-Krylov力,可以通过内孤立波诱导动压力在横撑和沉箱上下表面进行积分计算。系列实验结果表明,在Morison公式中的拖曳力系数与内孤立波诱导速度场的雷诺数之间为指数函数关系,惯性力系数与KC数之间为幂函数关系,而且基于所建立理论预报模型所获半潜平台水平力、垂向力及其力矩的计算结果均与系列实验结果吻合良好。

银术散联合黄芩咳喘敷贴散内外合治治疗小儿反复呼吸道感染的疗效

目的:评价银术散内服联合黄芩咳喘敷贴散外敷治疗小儿反复呼吸道感染(RRTI)的临床疗效。方法:纳入150例RRTI患儿,按随机数字表分为内外合治组、内服组、外敷组,每组各50例。内服组患儿给予银术散口服治疗,外敷组患儿给予黄芩咳喘敷贴散外敷治疗,内外合治组患儿给予银术散内服联合黄芩咳喘敷贴散外敷治疗。所有治疗均从当年夏季初伏开始,共治疗6周。治疗结束后随访6个月,比较各组患儿的中医证候疗效和主要症状评分、呼吸道感染次数、均次病程时间及唾液中分泌型免疫球蛋白A(sIgA)的改善率。结果:本研究最终137例患儿完成临床试验,其中内外合治组44例、内服组48例、外敷组45例。①随访6个月后,内外合治组患儿的中医证候疗效总有效率为97.7%,内服组为87.5%,外敷组为73.3%,内外合治组的疗效优于外敷组(P<0.05)。②随访6个月后,内外合治组和内服组患儿的食少、纳呆、多汗、自汗、肢冷、大便干结症状评分较治疗前均减少(P<0.05),外敷组患儿的多汗、自汗、肢冷、大便干结症状评分较治疗前亦减少(P<0.05);内外合治组患儿的食少、纳呆、多汗、自汗评分明显低于外敷组(P<0.05),多汗、自汗评分明显低于内服组(P<0.05),内服组患儿的食少、纳呆评分明显低于外敷组(P<0.05)。③治疗后6个月内,3组患儿出现上呼吸道感染、气管支气管炎、肺炎的次数较治疗前明显减少(P<0.05),且内外合治组患儿的上呼吸道感染次数明显少于内服组与外敷组(P<0.05),气管支气管炎与肺炎感染次数明显少于外敷组(P<0.05)。④随访6个月后,3组患儿的均次病程时间较治疗前均明显缩短(P<0.05),但3组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。⑤随访6个月后,内外合治组和内服组患儿的sIgA改善率优于外敷组(P<0.05)。结论:银术散口服联合黄芩咳喘敷贴散外敷治疗小儿RRTI疗效确切,可减少患儿的呼吸道感染次数,缩短均次病程时间,改善患儿的临床症状及唾液中sIgA的分泌,值得临床推广与应用。