兆瓦级风电叶片静力加载控制系统设计及试验

设计了一套兆瓦级风电叶片全尺寸静力加载控制系统,阐述了其构成及工作原理。采用最小二乘法对传感采集数据进行拟合,提高了数据精度。基于控制器局域网(CAN)总线构建两级网络的分布式检测与控制系统,将耦合的多通道加载系统等效为多个具有干扰的单通道加载系统。基于AMES-im和MATLAB/Simulink软件构建静力加载耦合仿真模型,首次将无模型自适应(MFAC)算法应用于静力加载过程的牵引力解耦控制。仿真结果表明:被控对象在一定的变刚度、变阻尼条件下,采用MFAC算法可有效减小牵引力耦合,保证牵引力误差小于2.0%,控制效果明显好于传统的控制算法。现场试验证明:静力加载控制系统可保证大柔度叶片远距离、连续、平稳、协调加载,特定阶段的加载精度优于1.0%(满量程),完全满足兆瓦级风电叶片全尺寸静力加载试验要求。

土体触探静力加载试验的FLAC模拟模型选择

本文将触探静力加载试验作为轴对称问题处理，建立了两种不同ＦＬＡＣ轴对称模型，等荷载模型和等位移模型。研究表明，两种模型的ＦＬＡＣ模拟结果基本一致，一般条件下，应用简化的。

新型钢管混凝土梁柱节点力学性能试验研究

为研究内加强环式圆钢管混凝土柱与矩形钢管混凝土梁这种新型连接节点的力学性能,设计了缩尺钢管混凝土梁柱节点试件,开展了相同梁柱节点试件的静力加载试验和低周往复加载试验。通过研究该节点试件的破坏模式、荷载-位移曲线以及拟静力加载试验的骨架曲线、核心区剪切变形等,分析了节点试件的承载能力、延性和耗能能力,全面考察了同一梁柱节点在静力加载和低周往复加载两种工况下的受力性能和破坏模式。结果表明:钢管混凝土梁柱节点试件核心区强度较强,破坏模式主要为梁端破坏,低周往复加载试验时试件梁柱连接处附近的梁端钢板发生拉裂破坏和钢板鼓曲,静力加载试验时试件梁端焊缝发生拉裂破坏;试件延性较好,加载过程中经历了弹性、弹塑性和塑性发展阶段。最后提出了该类钢管混凝土梁柱节点核心区的抗剪强度计算公式。

装配式地铁车站叠合顶板受力性能试验研究

为减轻装配式地下车站结构中预制顶板构件的重量、增加结构整体性和防水性、提高施工现场的安装效率,提出一种由预制带肋底板和现浇混凝土叠合层组成的新型预应力混凝土带肋叠合顶板。针对无支撑和有支撑2种安装工况,设计制作4块长度为9 m的足尺叠合顶板试件。采用单调静力加载试验的方式分别研究叠合顶板构件在1阶段受力模式和2阶段受力模式下的受力性能。对预制带肋底板变形、叠合顶板试件的裂缝分布、跨中弯矩-位移曲线和钢筋应变等进行对比和分析,并结合试验结果修正叠合顶板最大裂缝宽度的理论计算方法。研究结果表明:叠合顶板整体受力性能良好,加载过程中叠合面未出现贯通裂缝和滑移破坏;2阶段受力叠合顶板在板底裂缝宽度达到控制限值时,对应的跨中弯矩较1阶段受力叠合顶板减少30.0%,在跨中位移达到变形限值时,对应的跨中弯矩较1阶段受力叠合顶板减少11.6%,说明其在设计时应更加关注变形和裂缝控制;2阶段受力叠合板试件板底和板顶纵筋分别存在着“拉应力超前”和“压应力滞后”现象,在配筋设计时可进一步优化配筋;修正的最大裂缝宽度计算方法可用于叠合顶板1阶段和2阶段受力工况的计算,并保证安全。研究结果为进一步丰富装配式地铁车站的构件形式以及新型叠合板试件的设计提供参考。

钢企口连接的预制叠合主次梁节点受力性能试验研究

为研究采用钢企口连接的预制叠合主次梁节点受力性能,设计了一个钢企口连接的预制叠合主次梁节点试件和一个整浇主次梁节点试件,进行静力加载试验,考察两试件的破坏模式、承载力、变形能力、荷载-悬臂端挠度关系、钢筋应变和钢企口栓钉应变等。研究结果表明:钢企口连接的预制叠合次梁的裂缝主要集中在主次梁交界面、次梁固端至钢企口范围内和次梁底部,表现为次梁固端弯曲破坏;钢企口连接的预制叠合次梁的开裂荷载和屈服荷载可基本等同整浇次梁,正截面受弯承载力比整浇次梁提高约100%;梁端荷载小于80kN时,钢企口近端栓钉受压、远端栓钉受拉,梁端荷载大于80kN时,钢企口各栓钉应力突增;钢企口连接的预制叠合次梁的正截面受弯承载力实测值与《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(2015年版)计算值的比值为109,可按规范计算值预测其正截面受弯承载力;拉-压杆模型计算得出钢企口连接的预制叠合次梁的破坏模式为拉杆破坏(受弯破坏)。

支座底板直连接型焊接空心半球节点受力性能试验研究及分析

为研究支座底板直连接型焊接空心半球节点在受拉压状态下的力学性能,设计制作了8个试件。通过试验和有限元分析方法,获得了节点的破坏模式、荷载-位移曲线和荷载-应变曲线。结果表明,受压工况下试件的破坏模式为半球先屈服支管后屈服、支管屈服和半球表面屈服,受拉工况下为半球先屈服后支管与半球相交处半球表面产生裂纹。节点承载力随半球直径、半球壁厚、支管直径及受力工况的不同而改变,受支管壁厚影响较小。在受力过程中,支管分别承受拉压力的节点试件在支管与半球相交区域的测点最先进入屈服状态,其余加载工况下试件最不利位置均为半球顶部。基于对218个有限元模型在受压和受拉工况下的参数化分析,非线性拟合提出了节点极限承载力计算公式,并考虑了加劲肋对节点承载力的影响,给出承载力提高系数。

三层钢筋叠合板受弯性能试验与数值模拟

为研究叠合层厚度以及中间层钢筋对3层钢筋叠合板受弯性能的影响,基于实际工程项目,利用有限元软件ABAQUS进行数值模拟,设计了2组共6个有限元模型,并对模型的承载力和跨中挠度进行了分析。研究结果表明,3层钢筋叠合板试件承载力与叠合层厚度呈正相关,叠合层对试件刚度的影响在第3阶段前期达到最大;中间层钢筋对叠合板的承载力提升约20%~25%,同时使试件在刚度衰退过程中出现明显过渡阶段。相关规律可为3层钢筋叠合板研究提供参考。

模块化变电站预制舱竖向静力性能试验与数值模拟研究

为了探究模块化变电站预制舱结构在设计荷载作用下的安全性,以及不同设计参数的影响规律,开展了预制舱结构竖向静力性能研究。对实际工程安徽蚌埠临港220 kV变电站预制舱进行了竖向静力加载试验,利用ABAQUS有限元软件对预制舱进行了竖向推覆数值模拟,分析了预制舱的破坏模式,开展了预制舱竖向受力性能参数分析。结果表明:在设计荷载作用下,预制舱承载力和变形满足标准GB 50017-2017要求。在竖向推覆作用下,门洞处梁柱连接、舱底主次檩条连接先后受损,瓦楞板基本不会受损。设置立柱使预制舱下长梁最大位移减小了32.7%,门洞处建议布置立柱;单侧布置荷载使预制舱最大位移减小了39.9%,设备尽量布置在无门洞一侧;与增大瓦楞板厚度相比,底部铺设封板可有效减小预制舱竖向位移;对于大跨度预制舱,建议采用底梁三等分点吊装;预制舱优先端部开窗洞,加载侧开洞时应限制开洞数量及洞口间距。研究明确了预制舱结构的竖向承载性能,提出了设计建议,可为预制舱在实际工程中的应用提供一定的参考。

压电陶瓷厚度对硬度计力加载控制稳定度的影响*

研究分析了压电陶瓷力发生装置的陶瓷片厚度对布氏硬度计力加载控制稳定度的影响。在硬度计力值加载领域,其结论对压电陶瓷力发生装置的设计和使用具有很强的实际意义和参考价值。

兆瓦级风机叶片静力加载过程D-MFAC控制

为了消除静力加载过程中的节点牵引力耦合,将无模型自适应控制(MFAC)算法引入到兆瓦级风机叶片全尺寸静力加载领域.通过分析系统的输出特性,将现场静力加载经验构造成一个D函数,设计基于D函数补偿的D-MFAC控制算法,给出算法流程,并证明该算法具有快速收敛性.将D-MFAC算法成功应用于aeroblade 3.0-55风机叶片全尺寸静力加载试验.试验结果表明:加载过程中4个加载点的牵引力能保持均匀、协调变化,过程误差不超过±4kN,特定阶段的误差率小于1%.该算法有效地消除了静力加载过程中的牵引力耦合,实现了风机叶片的平稳加载.

新型装配式悬臂混凝土挡土墙承载性能试验

为了探究叠合型挡土墙的合理性和叠合面的有效连接方式,提出了3种新型装配式悬臂混凝土挡土墙(键槽叠合型、桁架筋叠合型和螺旋筋叠合型),并针对3种新型挡土墙和两组对照挡土墙进行了静力加载试验。结果表明,3种新型挡土墙较现浇挡土墙的承载性能劣化程度有限(15%以内),叠合型挡土墙是装配式挡土墙的有效形式,具有良好的适用性与可行性。其中桁架筋叠合型的叠合面连接可靠,抗裂性能好,整体性强,具有更佳的承载性能,故桁架筋是提高叠合面连接性能的有效方式。

密肋复合材料墙板在垂直荷载下的变形试验测试与分析

密肋复合材料墙板结构是一种新型的装配式结构体系,目前对于其在民用建筑中的理论与应用研究已取得很好的成果。将其引入粮仓建筑中,可实现粮仓的装配式建造,提高仓房建设的工业化水平。在密肋粮仓中,墙体将承受垂直于墙面的粮食侧压力作用而产生变形,此变形是保障粮仓正常使用的重要指标。通过密肋复合材料墙板静力加载试验,对墙板产生的变形情况进行了测试和分析,确定了截面刚度降低系数,并推导出密肋复合材料墙板挠度的计算公式。

高温喷水冷却后钢筋再生混凝土梁受力性能试验及承载力计算

为研究高温喷水冷却后钢筋再生混凝土(卵石类)梁的力学性能,以温度、取代率、冷却方式和剪跨比为变化参数,对28个试件进行高温喷水冷却后的静载试验。观察试件的表观变化、受力破坏形态,获取其荷载-挠度曲线及力学性能指标。基于试验实测数据,深入分析各变化参数对试件力学性能的影响,并探讨其承载力的计算方法。研究结果表明:高温喷水冷却后,试件发生破损,受力破坏形态表现为弯曲破坏和斜压破坏,钢筋再生混凝土梁比普通钢筋混凝土梁具有更好的力学性能;随着温度的升高,承载力先增大后减小,而延性和耗能能力逐渐变差;随着取代率的提高,承载力、延性和耗能能力具有小幅增大的趋势,增幅在10%以内;冷却方式对承载力影响显著,而对延性和耗能能力无明显影响;剪跨比越小,承载力越大,但延性和耗能能力越差;最后,建议采用修正后的欧洲规范计算高温喷水冷却后钢筋再生混凝土梁的承载力。

配筋石膏单向板的力学性能试验研究

制作受拉纵筋配筋率分别为0.42%、0.66%、0.95%的石膏单向板试件S1、S2、S3,通过静力加载试验,研究了其面外荷载作用下的受力性能和破坏形态。试验结果表明:试件S1和S2纵筋均首先屈服,之后弯剪斜裂缝逐渐发展成为临界裂缝,2个试件最终的主要破坏模式分别为剪压破坏和斜拉破坏;配筋率最大的试件S3纵筋屈服较晚,最终破坏模式为斜拉破坏;试件S1和S2破坏时挠度变形较大,延性较好,而试件S3极限变形较小;3个试件受力过程均与适当配筋的钢筋混凝土构件类似,分为未裂阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段3个受力阶段;随着配筋率的增大,试件的开裂荷载、屈服荷载和峰值荷载均有所提高。

高温后钢-混组合梁抗剪性能试验研究

为研究钢-混组合梁经历高温后的抗剪性能,以受热温度和冷却方式为试验参数,分别开展了普通混凝土、钢材高温后材料性能试验和钢-混组合梁高温后静力试验。对高温冷却后混凝土和钢材的基本力学性能进行了试验研究,并采用扫描电镜观察了高温后混凝土的微观结构;按“强弯弱剪”设计了7片钢-混组合梁,测定了升降温过程中截面温度场分布,开展了常温和经历高温冷却后组合梁加载破坏试验,对组合梁常温和高温后的极限承载力、跨中挠度和应变变化进行对比分析,研究了受热温度和冷却方式对组合梁受力性能的影响,并探讨了高温后组合梁极限抗剪承载力计算方法。结果表明:高温后混凝土内部水泥复合物疏松和水泥与骨料包裹界面出现裂纹是混凝土宏观力学性能劣化的主要原因;常温和高温冷却后钢-混组合梁的破坏形态均为混凝土板出现贯穿的斜裂缝;随着温度的升高,组合梁的承载力、刚度和延性均降低;低于400℃时冷却方式对承载力影响较小,600℃时喷水冷却后组合梁承载力大于自然冷却;与自然冷却试件相比,喷水冷却下试件的刚度较大,极限挠度较小;基于试验数据和回归分析建立了混凝土抗压强度、钢材屈服强度与受热温度之间的计算公式;修正后的AS/NZS 2327规范公式计算值与试验值吻合良好。

拉门塔静风荷载试验与理论计算对比分析

利用电阻应变片的受力特性,通过静力加载试验分析目前某些地区使用的拉门塔结构内力的变化值。使用ANSYS结构分析软件建立该铁塔的理论简化模型,与试验分析采用相同的加载点和加载方式,模拟试验分析所受的外部环境,通过空间杆件及结点的简化和组合,尽可能使理论分析与现场试验处于相同的受力环境,比较分析理论计算与试验结果数据的差异,验证理论分析的可靠性,以改进对该类型铁塔理论建模方式,同时为其他塔型的建模提供参考。

经历平面外损伤的柔性连接填充墙框架结构平面内抗震性能试验研究

为研究墙体构造措施和墙-框连接方式对砌体填充墙框架结构抗震性能的影响,设计制作了1榀空框架、2榀部分柔性连接和2榀全部柔性连接填充墙框架试件,然后在平面外单调静力加载试验的基础上进行了平面内水平低周往复荷载试验,最后结合试验结果对各试件的抗震性能进行综合分析和对比。试验和分析结果表明:墙-柱刚性连接的部分柔性连接方案对结构平面内及平面外水平承载力和初始刚度有利,但从变形能力和延性角度来看,墙-柱柔性连接更有利;全部柔性连接条件下,通过增强填充墙构造可以实现填充墙框架结构平面内及平面外综合抗震性能的改善,其中“井字梁”形式的填充墙构造方案综合抗震性能最优,且有利于降低平面外损伤对平面内抗震性能的影响。

风电叶片静力试验横向加载支架静力学分析

为满足风电叶片全尺寸静力加载试验要求,保证加载过程的稳定性和安全性,针对某MW级风电叶片的静力试验不同工况,基于Solid Works软件对风电叶片横向加载支架进行有限元仿真分析,分别计算出不同工况下的应力、应变以及变形位移参数,找出机械结构中的薄弱环节并加以校核,结果满足加载试验要求,可保证静力加载试验安全、有效进行。

UHPC连接装配式框架顶层中节点施工工艺与受力性能试验研究

为检验某装配式混凝土蓄水池框架结构顶层梁柱中节点的施工工艺可行性和受力性能,确定最终的施工方案,设计和制作采用UHPC连接的节点预制和节点后浇2种施工工艺的足尺节点试件,其中钢筋在UHPC中的锚固长度取10倍钢筋直径,进行静力加载试验,研究其破坏模式、裂缝、挠度、承载力等受力性能。结果表明,2组节点试件在构件制作、安装、连接等环节均顺畅,具有施工可行性,但节点后浇的试件施工效率更高;破坏时,2组试件的UHPC部分均未产生裂缝,其承载力、抗裂性能、裂缝宽度、挠度均符合规范要求,具有良好的受力性能。

布氏硬度试验中的误差分析及解决

通过分析布氏硬度测量的基本原理和特点，分析布氏硬度值误差产生的原因及解决办法，在实际测量中能得到较为准确的硬度值。