H断面锻件预锻设计的体积分配

通过对Ｈ断面锻件不同预锻设计的计算机终锻模拟，本文简要分析了预锻设计中的体积分配对终锻成形过程的影响。

轴对称H断面模锻件预锻设计的抛物线法

本文对于轴对称H断面模锻件的预锻设计,提出了一种简便易行的新方法——抛物线法。应用法国国立高等矿业学校研制的Forge2软件,对用该方法设计的预锻坯进行了锻造过程的计算机模拟,得到了有益的设计参数。

H形断面桥梁风致振动的流场机理

为分析H形断面桥梁风致振动的流场机理,在同济大学TJ-4风洞实验室,采用粒子图像测速系统(PIV)获得以第一塔柯玛桥为原型的H形断面在多种风速下的结构周围流场,并采用激光位移计记录结构在相应风速下的位移响应。通过采用相位平均的方法,并以激光位移计获得的位移信号作为参考信号,获得结构运动四分点相位的流场。通过对设置中央稳定板前后对流场和结构运动状态的分析和比较,发现H形断面的风致振动是由其表面交替运动的旋涡驱动的。在一个完整的周期内,旋涡经历了从生成到脱落的过程,在每个时刻,原始H形断面的上下表面仅存在单个旋涡。

H形桥梁断面颤振的流场驱动机理及气流能量分析

应用粒子图像测试技术(PIV)观测H形断面风致振动过程中模型表面的旋涡演化过程,采用相位平均的方法研究模型周期性振动与旋涡规律性演化之间的关系。结合计算流体动力学(CFD)的方法获得振动模型表面的压力场,并采用正交特征分解(POD)分析模型表面压力的模态特征函数,分析结果表明模型处于振动状态时的表面平均压力分布是不对称的,主要体现在上表面压力的分布是反对称的,下表面的压力是正对称的,平均压力的这种非对称分布产生了作用在结构的逆时针力矩,造成这种结构的气动稳定性相当差。根据POD分析结果对模型表面进行合理分区,利用分块分析的思想研究颤振过程气流能量输入特点。在一个周期内气流输入到H形断面的总能量具有波动变化的特点,当气流输入到系统的能量为正并且达到峰值后将持续较长时间,然后再缓慢降低,最后气流开始消耗系统能量。气流输入能量的这种波动变化特性决定了H形断面颤振前多表现为较长时间的大幅振动,而不是突然性的发散失稳。

H形断面的压力分布特性对其颤振性能的影响

文中推导了采用模型表面压力来描述的颤振导数表达式,结合计算流体动力学方法,获取模型表面压力,分析颤振导数表达式中压力幅值和相位差的提取方法,研究模型表面压力分布特性对颤振导数以及颤振稳定性的影响。通过对模型进行合理分区,探讨模型表面不同区域对颤振导数的贡献,以此为基础分析了中央稳定板的抑振原理。研究结果表明,H形主梁上下表面旋涡的非对称分布造成了模型表面平均压力分布的非对称性,并使得模型产生顺时针转动力矩。当风速低于颤振临界风速时,对颤振导数A_2~*影响较大的分布压力会使模型产生逆时针转动力矩,从而维持了振动系统的平衡;而当风速达到颤振临界风速时,影响A_2~*的分布压力将会使模型产生顺时针转动力矩,因此破坏了振动系统的稳定性。

H型断面周围流场的粒子图像测速试验及数值模拟

采用粒子图像设备PIV(Particle Image Velocimetry)进行了雷诺数为9×104的H断面的绕流试验,揭示了作用在H型断面上的旋涡演化过程.选取基于雷诺时均方法(Reynolds Averaged Navier-Stokes Equations,RANS)的Realize k-e模型和三维大涡模型(3D-LES)这两种湍流模型进行了断面的绕流计算,并比较了数值计算结果与试验结果的差别.三维大涡模型能够充分地挖掘湍流信息,而Realize k-e模型的计算结果能够很好地体现旋涡的最主要特征,与试验结果吻合较好,在综合考虑计算的经济性和效率的前提下采用Realizek-e模型进行数值模拟能够满足工程应用的需求.

Scruton数对小宽高比H型断面典型攻角风致振动的影响

驰振是一种易发于细长钝体构件的横风向气动失稳现象,质量阻尼参数是影响结构驰振特性的关键参数之一。为探究质量阻尼参数对小宽高比H型断面驰振的影响规律,本研究以曾家岩嘉陵江大桥H型吊杆为工程背景,针对宽高比B/D=1.91的H型断面进行节段模型风洞试验,得到典型风攻角下驰振响应特征,并分别研究了质量、阻尼参数变化所引起的Scruton数变化对大攻角驰振响应的影响规律,探讨了Scruton作为单一参数描述质量阻尼参数影响的可行性。试验结果表明:宽高比B/D=1.91的H型截面在风攻角0°和70°出现非定常大振幅驰振,当Scruton数增大,70°攻角的驰振振幅-风速曲线变化较0°攻角更显著;攻角0°和70°下的驰振临界风速均低于准定常理论值,采用经典准定常理论预测结果偏于危险,0°攻角相较70°攻角的起振风速更低,更容易发生风致振动,并且非定常驰振现象显著;阻尼比和质量比对不同风攻角下驰振的影响不同,在风攻角0°下,两者可近似由Scruton数统一表示,但在大攻角70°下,不能简单地由Scruton数表示。

站房钢结构维护用磁吸附爬壁机器人设计及试验研究

本文设计一类用于H型及箱型断面钢柱喷砂、检测、除锈的磁轮式爬壁机器人,以进行站房钢柱高空相关作业的人工替代。通过力学分析,确定机器人负载、磁力布置及大小,以及确保稳定爬行和不倾覆的负载冗余。通过机械设计,使得机器人具有四驱传动能力,设计的水平减振装置满足了机器人对壁面有一定适应性。针对沿柱爬行的路径跟踪问题,开发了一种基于改进的模糊差速PID控制算法的控制器,实时根据机器人本体纵中心轴线与柱参考面的位置关系合理调整双电机转速,实现轨迹纠偏,结果表明该方法满足控制精度要求,可实现机器人的稳定运行。经集成测试及迭代优化,研制了爬壁机器人样机及中试机,并在济南东站示范应用。试验结果显示,机器人可在多工况下作业,满足设计指标。

典型模锻件的预锻设计方法研究

本文分析了模锻工艺设计中的预锻设计方法 ,重点介绍了典型的H断面锻件的预锻设计 ,给出了该类锻件的一种新的预锻设计方法———抛物线法。

诱发H形桥梁断面风振的空气能量输入特征

采用计算流体动力学(CFD)的方法,分析了H形断面颤振临界状态下的绕流特征。采用分块分析方法研究颤振过程中气流能量在模型表面不同区域的输入特性以及模型表面的旋涡演化过程对模型表面气动力和气动能量输入特性的影响。分析结果表明模型表面的旋涡演化造成了靠近迎风侧挡板的模型区域的表面压力变化具有较强的规律性,而背风侧挡板附近的模型区域的表面压力变化则没有明显的规律。分块分析的结果显示模型靠近迎风侧挡板的上表面区域是吸收气流能量的部位,而气流输入到模型背风侧挡板附近区域的能量具有波动特性,使得空气输入到模型的总气动能量在一个完整的振动周期内也具有较强的波动特征,从而造成H形断面颤振发生时出现持时较长的大幅扭转振动。

H型断面渐近发散振动气动力特征的数值模拟研究

基于计算流体动力学(CFD)数值模拟和连续小波变换的方法研究了渐近发散振动条件下H型断面的非线性气动力。采用二维非定常不可压缩雷诺平均N-S方程结合重整化群(RNG)k-湍流模型计算纯扭转或竖向渐近发散振动条件下的气动力。采用复Morlet小波对气动力进行连续小波变换,结合蛇形罚函数方法提取小波脊。由小波脊识别气动力的各瞬时频率及对应的瞬时振幅。研究表明:H型断面在大振幅振动条件下的气动力存在多倍于强迫振动频率的高次谐波,各频率成份的瞬时振幅与激励瞬时振幅间存在复杂的非线性关系。