大跨度铁路桥梁整体变形波长特征分析

针对三座大跨度桥(A桥和C桥为悬索桥、B桥为斜拉桥)分别建立有限元模型,分析在温度、沉降、风、列车等作用下的桥面整体变形波长特征,并采用HHT(Hilbert‐Huang Transform)法、中点弦测法和曲率半径法定量分析桥面变形波长。结果表明:A桥在整体升降温作用下,产生的变形曲线为波长82~140 m、波幅不超过5.5 mm的曲线段;在静风荷载作用下,产生的变形曲线为波长97~140 m、波幅不超过5.4 mm的曲线段;桥塔沉降作用下A桥不产生显著变形曲线。上述三种荷载作用下B桥均不产生显著变形曲线。C桥在整体升降温作用下,产生的变形曲线为波长70~84 m、波幅不超过2.2 mm的曲线段;桥塔沉降和静风力作用下C桥均不产生显著变形曲线。列车全局荷载对三座桥的桥面变形产生影响,若关注幅值3 mm及以上的曲线段,A桥、B桥、C桥最短波长依次为66、93、53 m。就此三座桥梁而言,荷载引起的桥面垂向变形对行车性能影响的显著程度均依次为列车全局荷载、整体升温、桥塔沉降。

时速400km高速铁路路基-地基工后沉降变形映射关系及控制标准

针对时速400 km条件下路基结构变形控制的更高要求,采用有限元计算软件分别构建了静、动力学车辆-轨道-路基耦合仿真计算模型,研究不同地基面沉降变形波长和变形幅值对路基沉降波长和幅值的影响规律和映射关系,分析动车组以400 km/h速度通过沉降区段时的路基动力响应特性,验证现行路基沉降变形控制标准的有效性。结果表明:影响轨道结构服役状态的地基面沉降变形的敏感波长为10~15 m(路基沉降波长23~28 m)时,轨道-路基结构之间的不协调变形较为明显;对于更高速度的高速铁路,路基沉降变形控制标准沿用时速350 km设计规范,原则上合理,但需控制地基面沉降变形幅值和波长以及路基面波长较短区段的不均匀沉降;应对路基工程进行变形观测和评估,尤其对于波长较短的不均匀沉降和病害区段,评估通过后方可进行无砟轨道施工;在建设期要提升地基处理效果,控制地基面沉降变形幅值和波长,尽量保持地基面沉降变形波长小于30 m,且地基面沉降量小于150 mm,可有效控制路基工后沉降变形。

不同冲击波长下恒阻大变形锚杆动力学特性研究

利用改进的霍普金森冲击拉伸实验系统,研究了恒阻大变形锚杆(CRLD锚杆)在三种不同冲击波长(0.6、1.0和1.4 m)下的力学性能,并与传统强高度锚杆的抗冲击特性进行了比较。同时,通过LS-DYNA进行数值分析并与实验结果相互验证。结果表明:冲击能量相同,冲击波长与冲击力峰值、伸长量峰值呈负相关。传统高强度锚杆每次冲击后都没有明显的伸长,直至发生没有征兆的“脆断”,而CRLD锚杆在冲击过程中产生较为明显的伸长量,不会发生脆性断裂等现象,说明传统高强度锚杆在受到动力冲击时更容易发生失效,CRLD锚杆由于输出结构变形,减弱了冲击力的作用。

用于钢筋混凝土梁的光纤光栅应变传感器(英文)

在变形测定器中,光纤Bragg光栅被粘贴于内管的两端,这两端的距离确定了传感器的量规长度.为了测量拉应变和压应变, 该光纤光栅必须保持处于与可能的最大压应变相等的永久性拉应变.将光纤Bragg光栅贴于H154梁的混凝土表面和H158梁的钢筋表面,以分别检测拉应变和压应变.当钢筋混凝土梁受到千斤顶的加载时,它的应变可由光纤Bragg光栅的反射Bragg波长的偏移量获得.实验表明,作为一种绝对检测器件,光纤Bragg光栅为钢筋混凝土梁提供了有效监测,其中,拉应变～1000με,而压应变～1500με.

基于FBG的电力铁塔塔身主梁受力形变研究

电力铁塔作为电力输送的支柱,其安全可靠性直接关系到整个电力系统的安全域经济运行。然而在各种自然因素的影响下,铁塔塔身主材的应力会加大,这可能会造成铁塔发生压坏、拉坏、扭坏等现象。研制了电力铁塔的塔架模型,将4只光纤Bragg光栅(FBG)分别安装于塔身主材2根左平面桁架的表面和2根右平面桁架的表面,测点分别位于4根主材的1/2处。通过荷载改变塔身主材所受内力,使得各根主材发生挠度变化,从而导致粘贴其表面的FBG产生波长移位。荷载试验表明:在对铁塔塔身主材进行加载和卸载时,位于铁塔塔身主材的4个测点的FBG的实验灵敏度分别为5,6,7,6pm/kg,重复性误差为1.9%,2.6%,3.2%,1.2%FS。

基于不等波长模型的Ⅱ型轨道板上拱稳定性公式

为了研究II型轨道结构在夏季高温天气时轨道板上拱伤损的形成机理,基于结构稳定性理论,采用能量准则下的不等波长模型,推导由轨道板压缩形变能、弯曲形变能及重力势能作为总能量时的轨道板上拱稳定性临界力计算公式;参考高速铁路维修规则及轨道板生产标准,确定临界力计算公式中轨道板允许变形矢度、弹性初始弯曲及塑性初始弯曲这3个关键参数;基于上述2项工作,确定计算最小临界力所需的初始波长及变形后波长;建立Ⅱ型轨道板上拱稳定性三维数值模型,通过比较数值模型与临界力计算公式的计算结果,验证本文推导的临界力计算公式的正确性;将本文推导的临界力计算公式与已有的基于等波长模型的临界力计算公式的计算结果进行对比分析。研究结果表明:本文推导的临界力计算公式适用于轨道板上拱稳定性研究;在采用本文推导的临界力计算公式进行相关研究时,建议将轨道板的允许变形矢度、弹性初始弯曲及塑性初始弯曲这3个参数均取为2 mm;在相同的假设条件下,本文推导的临界力计算公式比基于等波长模型的临界力计算公式所得计算结果大15%左右。

基于润滑承载接触分析的直齿轮滑动摩擦效率研究

结合圆柱直齿轮承载特性和齿面线接触非牛顿流体的时变热弹流润滑分析,建立了齿轮润滑承载接触模型,从而形成润滑状态下渐开线圆柱齿轮摩擦效率的精确计算方法。通过齿轮承载特性分析,获得啮合周期内轮齿各瞬时离散接触点载荷等动力参数。利用多重网格法和逐列扫描的方法交替求解线接触瞬态微观热弹流润滑模型,最终求得的滑动摩擦效率。结果表明:当载荷变化较小时,其对滑动摩擦系数和瞬时摩擦功率损失影响较小,而载荷发生突增时,摩擦系数将随之减小。

激光冲击AZ31镁合金的腐蚀疲劳特性研究

为探究激光冲击对AZ31镁合金腐蚀疲劳性能的影响,采用钕玻璃激光器激光冲击处理AZ31镁合金表面,采用透射电子显微镜观察激光冲击后镁合金表层的微观组织,分别在3.5%(wt)氯化钠溶液和空气中测试其三点弯曲腐蚀疲劳性能。微观组织表明激光冲击波导致镁合金表面层产生超高应变速率塑性变形,晶粒内部存在与孪晶相互交叉、相互缠结的高密度位错而导致晶粒细化;腐蚀疲劳曲线表明激光冲击试样疲劳寿命高于冲击前试样,在空气中疲劳寿命提高约38.25%,在溶液中疲劳寿命提高约183.47%,激光冲击AZ31镁合金所产生的微观组织和残余应力是降低其裂纹扩展速率的主要因素。

单层碳纳米管中的长波声学声子对电子的散射

利用形变势模型分析了单层碳纳米管中的电子和长波声学声子的相互作用,并且利用费米黄金规则计算了金属单层碳纳米管的电子弛豫时间和平均自由程。计算结果表明,弛豫时间与温度成正比,与半径成反比,所得结果与实验一致。

波浪在近岸水域传播变形特性数值模拟研究

波浪传播到近岸水域会发生浅水变形。为研究波浪在实际地形中的传播变形规律,根据特马港物理模型试验实测资料,采用MIKE 21之BW模型计算结果与之验证,结果吻合良好。在此基础上研究了波浪在近岸水域传播过程中总波高和内部锁相长波波高的沿程变化规律,以及波长、水位、有效波高、摩阻等对近岸波浪传播变形的影响。得出结论如下:不同波长的波浪在浅水中均发生明显浅水变形,波长、水位、摩阻均对浅水变形有显著影响;浅水中波浪之间非线性作用显著,内部锁相长波波高明显增加,且波长、波高、水位均对其影响较大。

变形矩形和V形微屏蔽线传输特性的矢量有限元计算

微屏蔽线在使用过程中难免会产生变形。本文利用矢量有限元法讨论了矩形微屏蔽线和V形微屏蔽线的变形对其传输特性的影响,其中传输特性包括主模截止波长、单模带宽和主模电场结构。计算结果显示,两种微屏蔽线的变形对三种传输特性均有较大影响,这些数值计算结果对两种微屏蔽线在使用过程中出现变形时对整体器件的影响有较强的指导意义。

基于光纤光栅静力水准传感器的管道变形监测技术

为了解决软土地基、冻土区域埋地管道变形监测难题,提出采用光纤光栅静力水准传感器开展管道变形监测,多个光纤光栅静力水准传感器布设在管道的上表面并基于波分复用功能形成一个传感监测通道,可对管道变形进行准分布式在线监测,并通过现场监测试验验证了该监测方法的可行性。测试数据表明:管道运行期间没有发生变形,测试数据稳定可靠。

大直径钻井中钻具组合扶正器的选择及使用

大直径瓦斯抽放钻孔、电缆孔、通风孔、下料孔等特殊工程钻孔在煤矿安全生产中越来越广泛的应用,这些钻孔一般对落点要求严格,必须打到指定位置。防止钻孔弯曲的主要手段是通过限制钻进过程中钻具弯曲实现的,钻具弯曲的原因主要为钻具的挠曲变形,通过分析扶正器的位置对挠曲变形的影响,从而正确设置防斜钻具组合中扶正器位置,并通过正确选择扶正器的直径及外形,已达到钻孔保直的效果。

横向形变对双折射多孔光纤偏振拍长色散特性的影响

为了制作宽带稳定的光纤偏振器件,提出了一种改善双折射多孔光纤偏振拍长色散特性的方案。将具有圆孔包层阵列和芯边一对大圆孔的双折射多孔光纤,分别在两个正交方向上进行横向压缩或伸展,利用多种非对称结构产生的符号相反的双折射色散曲线进行平衡补偿,消除偏振拍长的波长敏感性。采用全矢量波束传播法计算分析了不同参数变化对模式双折射的影响,通过优化结构参数,在1550nm波长窗口获得了中心拍长值约为39.5mm的平坦拍长色散曲线,在1380～1750nm波长范围内,拍长值相对变化率约为1.27%。若用这种光纤制成1550nm波长窗口的零级1/4波片,以2π/300作为带宽容限,则工作波段约为1400～1710nm范围,相对带宽可达20%。

纳米多层膜“软”相结构参量对硬度的Hall-Petch表征

采用直流磁控溅射方法制备了不同调制比的Ni/Al纳米多层膜,利用X射线衍射技术和纳米压入连续刚度法分析了薄膜微结构及塑性变形的尺度依赖性.实验结果表明,尽管调制比有所不同,多层膜的硬度与'软'相的微结构特征参量随调制波长减小具有相似变化规律,说明多层膜的变形机制对'软'相的微结构约束存在敏感性.随着薄膜特征尺度的减小,为统一多层膜中晶界和膜界两种强化机制,提出一个与'软'相相关的表征参量r(r=Lsub/d,Lsub表示亚层厚,d表示晶粒尺寸),这使得薄膜变形在整个尺度范围内均符合Hall-Petch关系.

双矩管装配式防屈曲支撑螺栓设计理论研究

装配式防屈曲支撑的外围约束构件主要通过高强螺栓连接形成整体,螺栓的布置及直径选取直接关系到外围构件是否能有效约束内核构件的侧向变形。为此,该文在双矩管装配式防屈曲支撑外围约束构件刚度取值及其设计方法较完善的前提下,通过考虑外围约束构件的螺栓布置间距、内核多波变形波长以及因外围约束构件板件局部变形引起的撬力影响来确定跨中螺栓内力;此外,还提出了端部螺栓的内力计算公式及端部螺栓加强方案,完善了双矩管装配式防屈曲支撑螺栓设计理论。

具有宽带稳定偏振拍长的双折射多孔光纤

为降低偏振拍长对波长变化的敏感性，扩大多孔光纤偏振器件的工作带宽，针对一种包层空气孔呈圆形阵列分布的多孔光纤，应用全矢量有限差分光束传播法分析了不同参数的包层结构对偏振拍长及其相对变化率的影响，通过横向伸缩形变在包层中引入特定的非对称结构，这种方法不仅有效降低了偏振拍长的波长敏感性，而且偏振拍长对这些特定包层结构参数的误差微扰不敏感，在1．2～1．7μm波长范围内，偏振拍长的相对变化率小于±4％，工作带宽达到500nm，同时包层结构几何参数的误差容限达到0．1μm量级，较好地兼顾了偏振拍长的宽带稳定性与多孔光纤工艺制作可行性。

基于变形镜的多波长艾里光束生成与传播特性

为了获得高质量无色差的多波长相干艾里光束,提出了一种基于变形镜的多波长艾里光束生成方法,并通过仿真与实验研究了多波长艾里光束的传播特性。实验结果表明,变形镜可以有效消除色差对光束的影响,生成高质量的多波长艾里光束;且传播中主瓣不会发生色差分离和衍射。此外,生成的多波长艾里光束主瓣被不透明障碍物遮挡后,经过一段距离传播后可自行恢复。本研究为多波长艾里光束在多光谱成像和光学微操作等领域中的应用提供了一定的基础。