考虑节点刚度随机性的焊接钢筋部品变形计算方法研究

为量化钢筋部品刚度,从受力机理角度出发,基于试验和理论分析,提出考虑刚度随机性的焊接钢筋部品变形计算方法。从受力机理的角度提出三向转动刚度独立力学求解模型,考虑钢筋直径的影响,设计了105组T形焊接钢筋试件及两类加载固定试验装置,开展分级加载试验;在此基础上,考虑焊接节点转动刚度随机性,提出基于蒙特卡洛随机抽样的焊接钢筋部品变形计算方法,并分别开展了6个焊接钢筋网片和6个钢筋块体试验进行验证。结果表明:钢筋焊接节点刚度与钢筋直径有关,当焊接条件相同时,钢筋直径越大,焊接节点刚度越大;同一钢筋直径组合的焊接节点转动刚度基本符合正态分布,3个方向的转动刚度R x>R z>R y;钢筋焊接节点刚度与焊接节点断面面积基本呈线性关系;竖筋和横筋连接节点刚度对钢筋部品变形影响显著,所采用的节点刚度取值方法计算的焊接钢筋部品变形偏差均在10%以内,与传统刚接和铰接方法相比,变形计算精度大幅提高,变形计算方法合理。

脉冲风洞天平基础动力特征的简化计算方法

为了研究脉冲风洞天平基础在脉冲气动荷载作用下的动力响应特征,以某脉冲风洞为例,选择某典型气动荷载作用形式,建立了脉冲风洞天平基础在气动荷载作用下竖直方向、水平方向位移以及回转角度等动力特征的简化计算方法,并采用数值模拟的方法验证其可靠性.研究结果表明:天平基础在典型气动荷载作用下,竖直向最大振幅0.00175 mm,频率7.94 Hz,水平向最大振幅0.00283 mm,频率7.94 Hz,回转角度最大振幅0.00034°,频率7.94 Hz,典型气动荷载对天平基础振动影响较小,也未产生共振现象;基础振动最大振幅随气动荷载增大而增大,基础振动频率随气动荷载频率增大而增大;在气动荷载不变的条件下,基础振动的最大振幅与频率随尺寸的变大而变小,基础振动的最大振幅也随地基土性质的增强而减小,但地基土性质的变化对基础振动频率无影响.

考虑侧向刚柔边界约束的黄土填方路基沉降计算方法

提出一种新的考虑刚柔边界约束和侧向变形的黄土填方路基沉降计算方法。基于自主研发的三向加载设备和室内压缩试验,分析不同竖向加载方式和不同侧向约束对土体竖向及侧向变形的影响,提出考虑土体压实度和围压的边界影响系数,建立压实黄土侧向应变模型,给出考虑刚柔边界条件和侧向变形的黄土路基沉降计算方法。研究结果表明:边界影响系数与路基压实度和围压都呈正相关,且刚柔约束边界对黄土压缩性指标的影响程度最高能达到40%。提出的竖向和三向边界影响系数综合考虑了路基压实度、侧向围压以及边界条件的影响。利用工程实例验证了新模型计算方法的准确性和实用性,提高了传统分层总和法的精度。

黄河模拟器智慧化计算方法体系及应用前景

为促进黄河模拟器进入可操作阶段,尽快发挥黄河模拟器在解决黄河流域水资源短缺、经济不平衡以及生态脆弱等问题中的积极作用,深入梳理并构建了黄河模拟器智慧化计算方法体系。基于对智慧化计算概念的理解,分别从数据存储及预处理、模拟算力、迅速响应3个方面需求以及生态保护与管理、水资源高效利用、灾害评估与应对3个方面意义解析了黄河模拟器的智慧化计算的重要价值。依据黄河模拟器的建设框架,重点从模拟体系和服务体系两个方面详细归纳了智慧化计算方法的仿生智能计算、机器学习、模糊计算以及融合计算4个分支,展望了黄河模拟器智慧化计算方法带来的时代变革,发掘其在发展规划、灾害处理以及资源配置方面的巨大应用前景。

考虑弯矩影响的含腐蚀缺陷X80管道失效内压的计算方法

通过非线性有限元方法研究了弯矩影响下含腐蚀缺陷X80管道失效内压与腐蚀缺陷深度、长度、宽度等参数的相关性,并给出相应的失效内压预测方法。结果表明:弯矩,腐蚀缺陷尺寸(深度、长度和宽度)等均会对含腐蚀缺陷高钢级管道的失效内压产生影响,给出的弯矩影响下含腐蚀缺陷高钢级管道的失效内压预测方法可以准确预测管道的失效内压,对实际工程具有指导意义。

薄钢板机械咬合螺栓抗剪连接试验与计算方法

为探究薄钢板机械咬合螺栓抗剪连接的受力性能,设计了12个具有不同垫圈形状和预拉力的机械咬合螺栓连接试件和普通螺栓连接试件,并开展了受剪破坏试验。试验结果表明机械咬合螺栓连接试件的薄钢板在咬合部位发生受拉破坏,而普通螺栓连接试件的薄钢板出现孔壁承压破坏,且机械咬合螺栓连接的受剪承载力显著高于普通螺栓连接的受剪承载力。分别建立了机械咬合螺栓连接和普通螺栓连接的精细有限元模型,根据受剪试验结果验证了模型的准确性,进一步探究了垫圈直径、螺栓直径、钢板厚度和咬合深度对机械咬合螺栓连接受剪承载力的影响规律。最后开展了机械咬合螺栓连接的受剪承载机理分析,提出了能够准确预测其受剪承载力的计算公式。

考虑尺寸效应影响的FRP筋混凝土构件纯扭承载力计算方法

纤维增强聚合物(FRP)筋作为非腐蚀材料替代钢筋已成为解决锈蚀问题的创新方案,被应用于预应力结构、海洋平台、沿海码头和长期处于浸蚀性化学环境的构件中。关于FRP筋混凝土构件的纯扭承载力设计方法只有加拿大规范CSA S806-12提出,且以借鉴现有的钢筋混凝土构件纯扭承载力计算公式的形式给出,考虑了FRP筋与钢筋间材料力学参数的区别。该文通过已验证了的三维细观数值模拟方法,研究了最大横截面宽度为1000 mm的FRP筋混凝土柱纯扭破坏行为,揭示了其名义抗扭强度尺寸效应规律。基于模拟数据,对比了现有的FRP筋混凝土构件纯扭承载力计算公式,并在中国规范GB 50010-2010关于钢筋混凝土构件纯扭承载力计算方法的基础上,提出了考虑尺寸效应影响的FRP筋混凝土构件纯扭承载力的计算方法。通过对比现有的试验数据,验证了所提公式的正确性和合理性。

基于POD-αATS的油浸变压器瞬态温升降阶自适应变步长计算方法

针对油浸式电力变压器瞬态温升计算效率过低的问题,该文提出本征正交分解-αATS(proper orthogonal decomposition-adaptive time stepping based onαfactor,POD-αATS)降阶自适应变步长瞬态计算方法。首先,推导变压器绕组瞬态温升计算的有限元离散方程;其次,采用POD降阶算法改善传统瞬态计算中存在的条件数过大及方程阶数过高的问题;同时对于瞬态计算中的时间步长选择问题,提出适用于非线性问题的αATS变步长策略;然后,为验证方法的有效性,基于110 kV油浸式电力变压器绕组的基本结构建立二维八分区数值计算模型,同时将计算结果与基于110 kV绕组的温升实验结果进行对比。数值计算及实验结果表明,所提算法与全阶定步长算法在流场和温度场中的精度几乎相同,且流场计算效率提升约45倍,温度场计算效率提升约38倍,计算速度得到显著提高。这一点在温升实验中同样得到验证,说明该文所提算法的准确性、高效性及一定的工程实用性。

吊杆断裂破坏安全极限状态下中、下承式拱桥悬吊桥面系简化计算方法

为简化吊杆断裂后中、下承式拱桥剩余结构动力响应的计算方法,提出悬吊桥面系强健性设计破坏安全极限状态,开展了大比例缩尺模型试验,采用ANSYS/LS-DYNA建立不考虑拱肋的悬吊桥面系结构有限元模型,提出弹性支撑悬吊桥面系简化计算模型,并采用五弯矩普通方程式,对弹性支撑悬吊桥面系计算长度进行简化,推导得到了悬吊桥面系简化计算方法;构建18种不同跨径标准拱桥的分析结果验证简化计算方法精度。研究结果表明:破坏安全极限状态恒载γG和活载γQ分项系数分别为1.2和0.9,1车道、2车道、3车道及以上的荷载横向分布系数分别取1.0、0.75和0.52,钢筋和钢结构强度分别取1.25倍和1.05屈服强度、其他材料强度取标准值;不考虑拱肋的悬吊桥面系结构有限元简化计算模型最大正误差仅为11.7%;建议短吊杆、次短吊杆以及长吊杆断裂工况下弹性支撑连续梁模型计算长度分别取D+2L、D+3L和4L,其偏差率分别为2.89%、2.40%、3.66%。吊杆断裂破坏安全极限状态下中、下承式拱桥悬吊桥面系简化计算方法的最大正误差分别为11.4%和10.1%,计算结果具有良好的精度且偏于安全。

特低渗透油藏单井商业油流计算方法研究

商业油流是储量起算标准的重要经济评价指标之一。中国石油行业标准Q/ SY 01180—2020《石油天然气经济可采储量评价规范》中给出的常规油藏稳定递减单井商业油流的计算方法,对生产初期产量递减较快、中后期产量递减相对平缓的“分段式”递减的特低渗油藏适用性较差。为此,基于常规油藏单一递减率的单井商业油流计算方法,应用盈亏平衡原理,结合“分段式”递减规律,建立了一种符合“分段式”递减规律的油藏单井商业油流计算模型,并以辽河坳陷太阳组为例,结合其油藏相关物性参数、单井投资及成本费用、油气价格等参数,利用所建立的“分段式”递减油藏单井商业油流计算模型,确定了评价油价为60美元/桶条件下的单井商业油流。研究结果对同类型油藏具有借鉴意义。

基坑工程中冠梁刚度的计算方法研究

针对目前基坑设计中存在冠梁刚度计算偏大的问题,开展了冠梁刚度计算方法的研究。首先对现行商业软件中冠梁刚度计算模型进行分析,然后讨论了简支梁受均布荷载和两端固定梁受均布荷载的冠梁刚度计算模型,并给出了相应的刚度计算公式。考虑了圆形基坑和多边形基坑,推导了圆形基坑冠梁刚度的理论计算公式,并将多边形基坑的冠梁刚度与有限元计算的精确解进行了对比。结果表明:简化模型计算的冠梁刚度误差与基坑形状密切相关,因此不宜直接使用简化模型进行计算。相反,将完整的基坑冠梁作为研究对象,在冠梁上施加荷载,求解对应位移,然后根据刚度计算原理得出冠梁的等效刚度是一种可行和可靠的方法。

基坑开挖引起地表沉降的计算方法

通过分析基坑开挖引起地表沉降的主要原因,梳理了地表沉降的影响因素,进而对不同工况下地表沉降的形态进行深入分析。对于地表沉降的计算方法,研究了Peck曲线法、地层损失法、数值模拟法以及监控量测法的应用特点及适用条件,最后以南京某地铁基坑工程为例对基坑开挖引起的地表沉降进行计算分析。

基坑工程中钢支撑预加力计算方法探讨

根据工程经验,钢支撑预加力一般取支撑轴向压力标准值的0.5~0.8倍。但是,支撑轴向压力标准值是未知数,一般计算时需通过迭代的方式确定预加力。该方法计算过程复杂,且有两个支撑轴向压力标准值,实际施工过程中到底施加多大的预加力存在较大的争议。为此,通过理论分析,将预加力作用下的支撑轴力等效为刚度增大的无预加力情况下的支撑轴力,可直接计算出支撑轴向压力标准值并确定钢支撑预加力的大小。最后通过某工程实例,与传统迭代的方法进行了对比,认为修正后的预加力计算方法简单方便、结果可靠。

《岩石力学》课程中深埋圆形横断面隧道围岩应力计算方法的教学设计

文章根据《岩石力学》课程中深埋圆形横断面隧道围岩应力计算方法的教学内容,对深埋隧道围岩塑性区和弹性区内应力及其分布特征进行了推导,给出了易于学生理解和掌握的深埋隧道围岩应力计算方法及其分布特征的教学组织和设计,并分析了影响隧道围岩塑性区的因素。通过对所设计的深埋隧道围岩应力计算方法的教学实践,达到了预期的教学效果。

超高压容器开孔处裂纹最深点处应力强度因子的计算方法

由于超高压容器开孔处的应力梯度变化很大,通常由最小二乘法拟合的三次多项式往往与实际的应力分布之间存在较大偏差。针对这一问题,提出了一种分段插值求解的计算方法。首先,基于应力强度因子及通用权函数的理论,推导出了常数插值、线性插值、二次插值求解的计算公式;其次,结合工程实例,基于无裂纹体的弹性应力分析,对比分析了常规最小二乘法与常数插值、线性插值、二次插值的应力分布表征精度及应力强度因子计算结果,确定了线性插值和二次插值方法的可靠性;然后,分析了数据采集量对线性插值和二次插值计算结果的影响,确定了线性插值方法的实用性;最后,对线性插值与有限元分析的计算结果进行了分析验证。研究结果表明:应力分布表征精度为“最小二乘法<常数插值<线性插值<二次插值”,计算结果相对误差约为15%;随着采集数据量的增加,采用线性插值方法的计算结果能较快收敛,更适合于工程计算;线性插值与有限元法的计算结果高度一致,证明了线性插值计算的可靠性。

案例教学法在研究生量子化学计算方法课程中的应用

在研究生课程量子化学计算方法中积极开展案例教学,以学生为中心进行教学改革与探索,提高了学生的学习兴趣,有利于研究生创新能力的培养。

结构强度试验惯性力计算方法研究

为验证基于作动筒运动位移数据的加载点惯性力计算方法,设计位控作动筒高频推动测力传感器及质量块往复运动的验证试验,同时在控制系统中引入位移数据FIR滤波算法及加速度计算算法。试验结果表明,试验过程中惯性力计算方法与实际测力传感器反馈数据量级一致,初步证明了算法的可行性。

基于数值模型的气动噪声预测计算方法研究

本文介绍了气动噪声预测的计算方法及相应的数值仿真模型,其中包括计算气动声学方法(Computational Aero-Acousti)、莱特希尔声类比方法(Lighthill’s Acoustic Analogy)以及混合计算方法。气动噪声预测的关键点在于选择合适的计算方法。本文详细介绍了这些方法的原理和适用范围,特别对ANSYS Fluent中的四种噪声算法进行分析。在具体的算法介绍中,详细探讨了FW-H声学比拟法和宽频噪声声源模型。FW-H声学比拟法通过结合CFD方法和声学类比理论,能够精确预测气动噪声的辐射特性,适用于解决飞行器绕流引起的远场气动噪声分析。通过结合数值模拟和声学理论,宽频噪声声源模型能够提供更精确、更灵活的噪声预测方法。尤其适用于分析流体场壁面的噪声强度分布。论文详细介绍了这些模型的原理、实现方法以及在ANSYS Fluent中的应用,为噪声场的计算与优化提供了思路与指导。

圆钢管型钢再生混凝土组合柱水平承载力计算方法研究

通过对11个圆钢管型钢再生混凝土组合柱进行低周反复荷载试验,分析再生粗骨料取代率、型钢截面形式、轴压比、型钢配钢率及圆钢管壁厚参数对组合柱水平承载力的影响规律;观察了组合柱的破坏形态及特征,研究了圆钢管、型钢翼缘及腹板应变的发展规律,分析了组合柱的地震破坏特征。研究表明,在水平地震作用下组合柱发生典型的压弯塑性铰破坏。在此基础上,结合现有规范提出了基于叠加原理的圆钢管型钢再生混凝土组合柱水平承载力计算方法。计算结果表明,其水平承载力计算值与试验值吻合度较好,能较为准确地预测组合柱的水平承载力。

小水电下泄生态流量计算方法研究进展

小水电作为一种清洁、可再生的环境友好型能源备受关注,但在全球范围内推广的同时,由于其开发规模小、分布广、开发密集,更容易造成河段减水、脱水,甚至干涸,出现与民争水、与农争水等现象,威胁河流生态系统。通过对现有生态流量计算方法相关文献的分析,梳理了常用的河道生态流量的计算方法;基于此,结合小水电运行对河流水文和生态的影响,重点对常用小水电生态流量计算方法的特点、适用范围和应用进行了综述,探讨了当前研究存在的主要问题和未来研究方向。当前小水电下泄生态流量计算仍然以水文学法和生境模拟法为主,而在缺乏水文资料的偏远山区河流,考虑到成本问题,水力学法更为合适。适用于山区河流小水电下泄生态流量的计算方法则有待进一步研究。