高速铁路路基帮宽工程复合地基有限元分析方法探讨

路基帮宽工程势必引起既有路基沉降,在高速铁路建设过程中,高效开展复杂工况下多个路基断面的沉降计算并获得更精确的沉降预测值十分重要。目前常规使用的二维简化计算模型,由于较少深入研究简化理论,存在精度不足误差较大的问题,而大型的三维计算模型,存在建模工作量大,计算收敛困难等问题。基于有限元软件ABAQUS,分别建立典型路基帮宽工程的二维和三维模型,推导三维至二维的群桩弹性模量和重度转化公式,并讨论土体弹性模量和重度的加权平均计算方法,转化后的二维与三维模型计算结果差异率小于2%。通过沉降计算结果,研究了桩土接触面摩擦系数设置对沉降结果的影响,其对附加沉降值的变化影响率小于1%;开展桩基弹性模量的参数分析工作可以得出,对于路基复合地基处理措施,当桩基模量大于1 GPa时,对附加沉降的控制效果明显减弱。

考虑梁端顺桥向阻力的结构竖弯等代阻尼比计算方法研究

针对梁式结构竖弯振动未考虑梁端顺桥向阻力引起阻尼比计算不准确的问题,提出桥梁结构各模态竖弯等代阻尼比计算方法。该方法通过考虑主梁竖向弯曲变形和梁端顺桥向变形之间的关系,基于能量原理,建立结构系统考虑梁端阻力的竖向弯曲振动的广义单自由度动力方程,采用RKF45预估校正法对其进行数值求解,从而确定结构各模态的竖弯等代阻尼比。应用该方法对80 m跨等截面简支梁的竖弯等代阻尼比进行计算,并分析不同的梁端阻力装置对结构竖弯等代阻尼比的影响规律。结果表明:提出的结构竖弯等代阻尼比计算方法可应用于大跨度梁式结构竖弯振动中阻尼比的计算,梁端阻力装置可有效提高结构竖弯振动的等代阻尼比,梁端阻力装置对结构竖弯等代阻尼比的影响与结构广义质量、广义竖弯刚度、竖弯振型和装置阻力本身相关。

轴向磁通永磁同步电机快速等效磁路分析

轴向磁通永磁同步电机具有轴向长度短、结构紧凑、体积小、转矩密度高等特点。然而其磁场为三维磁场,模型过于复杂,难以直接运用经典解析法进行快速求解与计算。为快速完成轴向磁通永磁同步电机的前期估算,文中提出一种简化等效磁路模型来快速计算轴向磁通永磁同步电机的基本性能。该磁路模型通过合理的等效,将三维轴向磁通永磁同步电机模型转化为多层二维等效模型,进而运用等效磁路法和叠加法实现电机性能的计算。最后,以10极12槽双定子单转子轴向磁通永磁同步电机为例,运用文中所述模型计算其气隙磁密,永磁磁链和空载反电动势并对不同分层数的电机模型进行了有限元的仿真。结果表明,本文等效磁路模型的计算精度与三维有限元法相近,且耗时极短,更有利于该类电机的工程初算。

三种典型低热值气体燃料的层流火焰速度测量

实验采用热流量炉方法,在常温常压下对3种典型低热值气体(生物质气化合成气、煤气化合成气、高炉煤气)以及甲烷和合成氨驰放气的层流火焰速度进行了测量。所测气体的当量比从0.62变化到2.09。另外,通过Chemkin对实验气体的层流火焰速度进行了模拟计算。对比实验值和计算值,发现两者非常接近。比较不同种类气体的实验结果和模拟计算结果显示:由于所测低热值气体具有较低的低位发热量,其层流火焰速度普遍较低,在当量比1处,大约为20 cm/s;H2对层流火焰速度具有很大的影响,几种低热值气体中H2含量越高,其层流火焰速度越大;另外,低热值气体中的CO直接影响层流火焰速度的峰值当量比,使其偏离1,位于比较富燃的区域。

风电场动态等值建模研究综述

从风电场动态等值建模(风速等值、集电网络等值、分群聚类、等值参数计算4个步骤)的角度,探讨风电场动态等值建模研究成果。结果表明,风电场动态等值建模有2种方法:一是提高分群精度,获得唯一聚类结果,进行多机等值;二是降低分群精度,转而确定强相关的待辨识参数,辨识出等值机参数。最后,预测了风电场动态等值未来可能的研究方向。

行星齿轮传动速比计算方法综述

以具有代表性的2K-H型行星齿轮传动为例,对行星齿轮传动速比常用的计算方法进行了介绍;分别用行星架固定法、力矩法、速度图解法等推导出2K-H型行星齿轮传动的特性方程;并对3种计算方法作简单对比,为行星齿轮传动设计和计算提供参考。

基于等效静态载荷法的非线性动态拓扑优化

等效静态载荷法是目前解决动态拓扑优化问题的一种有效方法,但是由于未考虑塑性变形中应力应变关系的时效性,会导致等效载荷偏大和载荷方向偏差,因此无法有效处理材料的非线性问题。据此,提出一种基于模量比率因子的等效静态载荷计算方法。首先,根据结构应力、应变和杨氏模量之间的函数关系,计算各时刻的计算杨氏模量;然后,得到各时刻的模量比率因子,根据位移等效原则计算修正等效静态载荷,进而进行多工况静态拓扑优化,并更新设计变量再次进行动力学分析,重复直至收敛。数值算例表明,修正后的等效静态载荷法能够解决弹塑性材料的非线性问题,在提高等效精度的同时拓展了在非线性材料方面的应用边界。工程算例表明,在相同约束下,采用基于模量比率因子的等效静态载荷法在轻量化的同时能得到更小的塑性应变。

隔热涂料用于建筑外表的热工性能等效折算方法

基于现有典型气象年气候数据,首先建立室外综合温度的计算模型,并用其考察表面长波发射率和短波吸收率对室外综合温度的影响。结论表明,表面短波吸收率对室外综合温度的影响很大,而长波发射率影响很小。然后,将室外综合温度进行分解,利用传热叠加原理和傅里叶级数展开理论,导出隔热涂料用于建筑外表的附加热阻和附加热惰性指标计算公式。最后,以厦门地区应用为例,计算水平屋面涂刷涂料的附加热阻和附加热惰性指标,提出利用附加热惰性指标和综合附加热阻评判隔热涂料在某地区应用的适宜性。

车辆对桥墩撞击力仿真分析及简化计算

为研究车辆撞击桥墩过程中的撞击力及其简化计算方法,采用有限元软件建立等效车辆-桥墩碰撞模型,在验证等效车辆模型合理性的基础上,改变撞击速度得到撞击力时程曲线;提出将车辆碰撞桥墩视为匀减速过程的撞击力简化计算方法,并将简化计算方法撞击力结果和其它3种方法结果以及国内外规范取值进行对比。结果表明:撞击过程中车辆撞击力先后出现2个峰值,峰值持续时间较短,不宜作为碰撞过程控制力;将车辆撞击桥墩视为匀减速过程的撞击力简化计算方法具有一定的合理性,可用于缺乏撞击试验数据情况下的撞击力计算;我国规范规定撞击力取值在中型车辆低速撞击桥墩时可安全指导桥墩设计,但速度较高时规范取值明显偏小,建议提高我国规范中撞击力取值。

固体推进剂粘弹性泊松比应变率-温度等效关系

固体推进剂粘弹性泊松比严重影响着药柱结构完整性的分析精度。针对点火增压过程药柱的受力特点,基于数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)方法,设计了可测试推进剂粘弹性泊松比的单向定速拉伸试验,研究了温度和拉伸速率对推进剂粘弹性泊松比的影响规律,利用粘弹性材料参数的应变率温度等效原理,建立了参考温度下推进剂粘弹性泊松比的应变率主曲线。研究表明,推进剂的粘弹性泊松比随温度和拉伸速率的增大而增大,当拉伸速率达到 500mm/min时,推进剂泊松比逐渐趋近于某一常值。考虑到发动机点火增压过程,药柱的加载速率一般在0.5s-1以上,应变率较大,因此可以将推进剂的泊松比取为一常数,但必须考虑发动机的工作温度,选取合适的泊松比。相关方法和结论可为固体发动机结构完整性分析和贮存寿命预估提供参考。

浅谈景观道路照明的照度计算及灯具设置

通过研究室外景观道路的照度水平,提出了特定灯具型式下道路平均照度的近似计算方法,进而计算出近似的道路纵向照度均匀度;并采用该法解决实际中遇到的室外灯具光源设置问题。

基于当量惯量法的摩托车传动比的快速计算

提出了一种以摩托车传动比确定原则为指导,以功率平衡理论为基础,以当量惯量法为核心的计算摩托车传动比的快速、准确、实用的方法。并对DY125-2两轮摩托车进行了实例计算,计算结果与采用驱动力-行驶阻力平衡的直接计算法,底盘测功机测试,实车道路试验的结果均非常吻合。

基于风速预测的爬山法改进

大惯量风力发电机由于其大滞后特性,面对风速大规模变化时不能及时跟随。文章提出在变步长爬山法的基础上引入风速预测和叶尖速比控制,分析风速预测结果,寻找未来风速是否存在大规模变化趋势或平稳趋势,估算未来风速趋势下的最佳转速,作为下一步爬山算法的参考转速,及早跟随。在MATLAB中进行实验验证,结果显示对于大惯量风机,基于风速超短期预测的爬山法比传统爬山法能更快响应风速变化。

汽车车速里程表及其速比的计算方法

车速里程表作为汽车仪表的重要部件,其指示精度非常重要。本文介绍车速里程表的工作原理、信号取向和标度盘的设定,给出了车速里程表速比的计算方法。

变速箱中不同轮系等效转动惯量的计算方法

在配有同步器的重型汽车或拖拉机等负载较大的车辆上经常需要考虑等效转动惯量,通过得出变速器等效转动惯量来计算等效转矩,从而获得准确的发动机输入转矩,文章通过给出变速箱中不同轮系下等效转动惯量的计算方法,从而为后续准确计算等效转动惯量提供参考,为准确判断发动机性能提供可靠依据。

供水泵站变频调速方案的优化选择

在供水系统能量平衡的基础上,采用等值特性的计算方法提出了调速控制系统的参考控制模型——"虚拟水泵",用该参考模型阐释了变频泵站的调速特性。在等值特性不同的条件下,文章提出了计算调速范围的不同方法,只有正确设置节能调速范围,才能使调速控制系统处于最佳状态,保持长期的节电效果。

基于LBM-LES的不同尺度城市街区模型风环境对比分析

基于格子玻尔兹曼-大涡模拟方法开展了不同尺度城市建筑群街区风环境非稳态数值模拟分析。首先对标风洞试验开展了理想街区模型网格划分方案和模拟参数验证分析探讨,然后针对实际街区风环境模拟案例开展了不同风气候条件下周围建筑干扰作用对比分析,采用不同舒适度指标开展平均风和强风条件风环境评价。研究结果表明:1)总结的LBM-LES模拟方案能够高效重现出与风洞试验一致的多风向角下行人平均风速分布特征,平均相对误差为15%;2)周边建筑对不同季节街区风环境影响差异较大,夏季工况下周围建筑干扰作用会明显增加风速加速比一倍以上,而冬季工况下周围建筑尺度会阻挡来流风速,建议考虑足够大街区模型进行敏感性分析;3)引入等效风速综合考虑平均风和阵风影响,建筑周围特征湍流明显不利于冬季风环境舒适性。研究成果为实际复杂街区风环境评估和优化提供新的高效模拟技术方案和结论参考。