高速列车车体动态薄弱位置及特征应力谱研究

为了研究高速列车车体的动态薄弱位置及服役条件下薄弱位置应力谱特征,基于车辆系统动力学、有限元理论和刚柔耦合理论,建立了8编组的高速列车高频刚柔耦合动力学模型。基于模态应力恢复法,利用反映服役模式的轮轨扫频激励,研究并识别了车体服役条件下的动态薄弱位置。通过该模型,进一步研究了车体动态薄弱位置处的应力谱特征,分析了不同运营速度和不同曲线半径对特征应力谱的影响。结论表明:车体的动态薄弱位置主要集中在窗角、门框、枕梁、牵引梁与枕梁交接等部位,其对车体一阶垂弯、车体一阶扭转、车体顶棚和侧墙局部高频模态较为敏感。随着车辆运营速度的增加和曲线半径的减小,由于车体模态振动加剧,车体动态薄弱位置的应力幅值显著增加。

飞机风挡不同位置遭遇轻型无人机高速碰撞损伤敏感性研究

以Phantom 4 Pro典型轻型无人机和某型商用飞机主风挡为对象。通过仿真法研究飞机风挡不同位置遭遇无人机高速碰撞损伤敏感性,分析在高速仿真碰撞过程中无人机撞击各个目标点的接触力变化及其在典型时刻无人机刚性组件序惯撞击目标位置造成的耦合损伤结果,并从多层风挡玻璃及其周边固支结构的吸能变化角度解释了造成风挡不同位置损伤程度差异的原因。研究表明飞机主风挡的中间区域是抗无人机冲击最薄弱的部位,无人机的大质量部件是主要冲击损伤源,风挡玻璃的吸能大小与其损伤程度具有正相关趋势;无人机以平飞姿态与飞机在巡航速度下撞击经过适航验证的飞机风挡结构时,风挡玻璃整体仍然是安全的。研究结果为航空运输实践中新兴出现且越来越频繁的安全隐患提供理性认识和技术预研支撑。

基于模态法的高速列车车体关键位置应力谱及寿命评估研究

基于刚柔耦合理论,建立了考虑车体高频弹性振动的高速列车刚柔耦合动力学模型,利用模态应力恢复法对服役条件下车体关键位置动应力进行了求解。通过扫频激励方法模拟了车辆典型服役模式,识别了典型服役工况下车体动态薄弱位置。进一步研究了车体动态薄弱位置在不同轮轨匹配等效锥度下的特征应力谱。基于京广线线路条件仿真分析了不同轮轨匹配锥度状态下车体关键位置应力谱,并研究了不同应力谱编制方式对车体寿命评估的影响。结果表明:基于扫频激励方法的车体结构动态薄弱位置识别方法,可以有效识别车体结构动态薄弱位置;轮轨匹配等效锥度在镟修周期的动态演变会导致车辆稳定性下降,从而可以显著增大车体关键位置动应力幅值。因此,在车体结构关键位置寿命评估中,考虑轮轨关系动态演变对车辆关键部位应力谱的影响具有至关重要的意义。

考虑不同地震输入方向的输电塔-线体系连续性倒塌研究

选取一实际输电线路为实例,在ABAQUS里选用梁-杆混合单元生成了该工程的计算模型。采用自主研发的用户材料子程序,研究了输电塔-线体系在3种不同地震波作用下的倒塌破坏过程与倒塌机理。结果表明:相比于侧向,纵向是输电塔-线体系的相对不利方向;两种激励情况下,最容易失效的杆件类型均为辅助材,破坏最严重杆件类型均为斜材;不同地震波以及不同输入方向通常会导致不同的薄弱位置。

基于IDA的格构式拱结构抗倒塌性能分析

采用自定义钢材本构模型,考虑压杆失稳后的力学性能,对格构式拱结构进行增量动力分析(Incremental Dynamic Analysis,IDA),得到格构式拱结构的薄弱位置以及倒塌破坏极限位移。不同跨度的格构式拱在竖向地震作用下,结构概率分位值为95%对应的结构倒塌极限竖向位移为结构跨度的1/154~1/104。在水平地震作用下,结构概率分位值为95%对应的结构倒塌极限水平位移为结构柱高的1/40~1/28。在竖向地震作用下,结构的薄弱位置主要位于跨中;在水平地震作用下结构薄弱位置主要位于桁架柱身;考虑压杆失稳时,1/4跨度处的斜腹杆由于长细比较大将会发生失稳破坏。在双向地震作用下,主桁架失效位置主要集中于桁架柱腹杆和1/4跨度处。IDA分析结果与试验结果一致,可为格构式拱结构的抗倒塌设计提供参考。

温度作用下变径管道的应力应变分析

管道在发生热胀冷缩效应时会产生热应力,由于热应力的存在使管道发生伸缩挤压从而使管道发生变形,在管道变径处可能发生破坏。通过有限元软件ANSYS进行建模分析,采用8节点solid实体单元模型模拟变径管道。研究同心变径管道在温度作用下最易发生破坏的薄弱位置、温度对变径管道的影响以及温差对变径管道的影响。结果表明:在温度作用下,变径管道薄弱位置位于管道的变径处周围;变径管道的极限应力和管道温度、温差都有联系。该研究为热力管道的设计提供参考,使得热力输能变径管道设计合理节能。

跨断层埋地变径管道抗震分析

为提高变管径管道的抗震性能,采用四节点壳单元模型模拟埋地管道,管土间相互作用采用非线性土弹簧模拟,通过有限元软件ADINA分析走滑断层下埋地变径管道的地震响应。研究了管线变径位置与断层位置关系、场地土类别及管道壁厚对管道造成的影响。结果表明:跨断层埋地变径管道的薄弱位置多为变径装置与小直径管段连接处。该研究可以为跨断层埋地变径管道抗震设计提供参考。

2022年芦山6.1级地震和马尔康6.0级地震前的重力变化特征

地震孕育过程中的地表重力值会发生相应的变化,利用四川地区2018年3月-2022年4月的流动重力观测数据得到重力场等值线变化图,研究2022年芦山6.1级地震和马尔康6.0级地震前的重力变化特征.结果表明:①芦山6.1级地震和马尔康6.0级地震震前约一年半进入重力变化显著时期;②芦山6.1级地震对马尔康6.0级地震的发生有促进作用;③芦山6.1级地震和马尔康6.0级地震前震区重力变化等值线出现类似于四象限区域的分布特征,显示该处应力高度集中;④芦山6.1级地震和马尔康6.0级地震震中区处于零值线附近且零值线在此处转折弧度较大,是构造带易发震的薄弱位置.

基于刚柔耦合动力学的高速列车转向架构架振动疲劳研究

构建了考虑转向架构架高频柔性的刚柔耦合动力学模型,结合模态应力恢复方法实现了考虑轨道激励的转向架构架动应力求解。基于该模型,提出一种基于典型服役模式扫频激励的转向架构架动态薄弱位置识别方法,研究了转向架构架薄弱位置动应力在典型服役工况下的应力特征和各特征工况损伤;最后,结合京广线路分布特征,研究了转向架构架薄弱位置的损伤。结果表明:基于典型服役模式扫频激励识别的结构动态薄弱位置,能够包含传统准静态方法识别的静态薄弱位置,同时可以识别薄弱位置的敏感频带;曲线半径对转向架关键位置损伤具有显著影响,随着曲线半径的减小损伤显著增大;考虑京广线曲线和直线分布特征,计算得到的转向架构架关键位置损伤满足1200万公里设计寿命的要求。

不同竖向荷载下带“昂”柱头铺作抗震性能试验研究

带昂柱头铺作的抗震性能研究是应县木塔抗震性能研究的重要基础。为揭示不同竖向荷载下该类铺作的变形模式和抗震性能,该研究以应县木塔二层明层外槽带昂柱头铺作为原型,制作了2个1∶3.7的缩尺试件,进行了拟静力抗震性能试验。通过分析该铺作的水平力-位移滞回曲线、骨架曲线和等效粘滞阻尼系数等,明确了竖向荷载对该铺作抗震性能指标的影响。结果表明:竖向荷载的变化基本不影响该铺作的变形特征,但竖向荷载的增大会加剧滞回曲线的不对称性,且会显著提高该类铺作的水平承载力、初始刚度和耗能能力。竖向荷载增大3.7倍,水平承载力在正向和负向分别提高了2.2倍和2.9倍,初始刚度提高了2.4倍,耗散能量增加了3.0倍;增大竖向荷载虽然会改变铺作初始滑移出现的位置,但不改变该试验铺作的滑移累积方式和薄弱位置,最终两个铺作的滑移模式都表现为两跳华栱间的相对滑移。提出了该铺作节点的位移-承载力骨架曲线简化模型,得到了不同竖向荷载对抗侧刚度和水平承载力的影响系数β_(k)和β_(F),用以修正骨架曲线简化模型在不同竖向荷载下的刚度k。

基于结构应变法的焊接接头低周疲劳寿命预测

低周疲劳常发生在受力大且循环次数较少的循环中,这类循环往往会造成不可逆的塑性变形。针对这类疲劳破坏,探讨了弯曲加载与膜加载为主的加载模式下的结构应变法,并提出了低周疲劳下结构应变法的疲劳寿命预测实现方法。基于该方法,先获取焊缝的弯曲应力分量与膜应力分量,再计算在弹塑性变形下的伪结构应力,最后得到低周疲劳下的焊缝寿命。以T型焊接接头作为算例,验证该疲劳寿命预测方法的有效性。结果表明,该预测方法在低周疲劳寿命预测中修正了结构应力法,能够获得沿焊线方向连续的疲劳寿命曲线,并预测结构发生疲劳破坏的薄弱位置,表明结构应变法的有效性和实用性。

纵向测温技术在地铁联络通道冻结施工中的应用

南昌地铁2号线前湖大道站—学府大道东站区间联络通道兼泵房位于富水砂卵石地层中,设计采用隧道内水平冻结法加固,隧道内矿山暗挖法构筑的施工方法;在积极冻结期间,降温异常,冻结壁长时间不交圈。为此,采用冻结孔内纵向测温技术,对冻结壁形成状况进行分析,准确判断出了冻结壁薄弱位置后,补打冻结孔,进行强化冻结,并延长冻结时间,保证了联络通道开挖安全,为联络通道冻结壁不交圈问题的处理提供了经验。

带转换层高层结构设计分析

以带转换层结构的实际工程为例,分析了高层建筑带转换层结构设计中应该注意的问题,探讨了结构转换层的方案选择、结构布置、结构分析与构造处理。

带转换层高层结构设计分析

以带转换层结构的实际工程为例,分析了高层建筑带转换层结构设计中应该注意的问题,探讨了结构转换层的方案选择、结构布置、结构分析与构造处理。