岩石-钢纤维混凝土复合层动态抗压强度计算模型

为了研究冲击荷载下岩石-钢纤维混凝土(R-SFRC)复合层的抗压强度模型,利用分离式霍普金森压杆对花岗岩、混凝土和R-SFRC复合层进行动态冲击压缩试验,并通过回归试验结果得到R-SFRC复合层的对数型、幂函数型和强度-应变率依赖机制型3种强度模型,同时考虑R-SFRC复合层界面相互作用,基于Mohr-Coulomb强度准则建立复合层动态抗压强度计算模型。结果表明,R-SFRC复合层动态抗压强度随应变率及钢纤维掺量增大而增大;3种回归模型拟合复合层动态抗压强度试验结果的相关系数范围为0.918~0.999,其中依赖机制型模型与试验结果的相关性最大;基于Mohr-Coulomb强度准则的3种模型得到的复合层抗压强度计算值相对试验值的误差范围为-9.23%~3.16%,对数型模型的误差最大值较小。R-SFRC复合层动态抗压强度计算模型可为混凝土支护隧道围岩设计提供理论基础。

MMC型柔性直流输电系统的中高频振荡无源阻尼抑制策略

较长的控制链路延时会导致基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电系统阻抗在高频段出现负阻尼区间,易与交流系统分布电容相互作用引发高频振荡。现有有源阻尼抑制策略虽可有效抑制高频振荡,但会恶化中频段阻抗特性,增加中频振荡发生的风险。为有效抑制中高频振荡,提出在MMC交流侧母线处并联无源阻抗重塑装置的无源阻尼抑制策略。首先,推导出MMC简化模型并验证其准确性。其次,根据奈奎斯特稳定判据与最小功率损耗约束设计阻抗重塑装置参数,实现MMC系统阻抗重塑。最后,应用阻抗法对比分析重塑前后MMC系统阻抗特性,分析阻抗重塑装置对MMC系统阻抗的修正效果。在PSCAD/EMTDC中搭建含无源阻抗重塑装置的MMC电磁暂态仿真模型。仿真结果表明,该抑制策略在中高频段均可有效抑制MMC系统的振荡现象,对系统稳态特性影响小,且基频功率损耗低。

基于动态空腔膨胀模型的土壤Mohr-Coulomb参数反演方法

为实现土壤原位力学参数的精准、快速解译,定量评估军事装备机动性,本文利用冲击贯入过程中测得的阻力-速度曲线、加速度时程曲线、速度时程曲线以及贯入深度-初速度关系,基于动态空腔膨胀模型建立了土壤Mohr-Coulomb参数的反演方法。本文分析表明准确拟合贯入阻力系数是反演Mohr-Coulomb参数的关键,而利用冲击贯入过程中的速度时程曲线进行拟合能够对Mohr-Coulomb参数进行准确的反演。针对Forrestal等人报道的实验结果,利用本文方法对土壤内聚力进行反演的相对误差为2.14%,对土壤内摩擦角反演的相对误差为9.77%。本文进一步给出了动态空腔膨胀模型下Mohr-Coulomb参数反演的可解域,讨论了参数敏感性。本文提出的反演方法突破了传统半经验解译方法中物理图像不清晰、经验参数依赖性强的问题,可为复杂地质环境下土壤Mohr-Coulomb参数快速确定及土壤承载力评估提供一个新的方法和途径。

基于Mohr-Coulomb准则的碟盘刀具径向载荷模型

为构建碟盘刀具破岩径向载荷的理论模型,揭示其与煤岩的作用关系,通过分析弧形刀刃和楔面与煤岩的作用载荷,采用赫兹接触理论及Mohr-Coulomb准则研究刀刃和楔面的载荷特性,运用矢量叠加原理构建了刀刃和楔面矢量合成碟盘刀具破岩径向载荷模型。通过实验研究不同截割厚度和楔面角的载荷谱,获得了载荷谱峰值和频率特征值,与所构建的理论模型进行对比分析。结果表明:碟盘刀具径向载荷随截割厚度的增大呈增大趋势,楔面角度在35°~50°范围,径向载荷随楔面角的增大呈增大趋势;碟盘刀具径向载荷的理论与实验具有一致性,最大误差在6%左右,验证所建立理论模型的准确性。

考虑驱动参数影响的MMC子模块模型研究

为了研究驱动参数对模块化多电平换流器(module multilevel converter,MMC)正常工作时的电磁暂态过程及电磁骚扰特性的影响,建立了适用于系统级研究的MMC子模块暂态模型。模型采用机理推导、电气等效的方法,反映了驱动参数对电压电流变化率的影响并模拟了电压电流过冲等电磁暂态特性。通过与实际MMC子模块双脉冲测试对比,验证了模型的有效性。此外,通过机理推导和仿真分析,得出了驱动电阻R G、栅极电感L G和发射极电感L E对电磁骚扰源的影响规律,有利于进一步将模型应用于柔性直流输电系统仿真,评估实际换流器的电磁骚扰水平。

基于修正Mohr-Coulomb准则的弹塑性本构模型及其数值实施

针对Mohr-Coulomb准则高估岩土体抗拉性能的局限性,建立考虑最大拉应力准则的修正Mohr-Coulomb模型;系统地论述隐式本构积分算法的主要内容,推导相应的一致性刚度矩阵。以ABAQUS软件为平台,采用向后欧拉隐式应力积分算法编制了UMAT本构程序,对单轴拉伸试验和三轴压缩试验进行数值模拟,对比分析ABAQUS自带模型和自编模型的优劣,结果表明编写的修正Mohr-Coulomb模型能够有效地反映岩土介质的抗拉性能,弥补了ABAQUS自带模型的不足。

基于非局部Mohr-Coulomb模型的土体渐进破坏分析

软化塑性模型的常规有限元数值分析结果严重依赖网格尺寸,而非局部塑性模型是解决这一问题的有效方法。但现有非局部模型仅能用于von Mises准则,无法用来进行一般软化土体渐进破坏分析。提出了一种改进的针对非局部模型的全隐式应力回代迭代计算方法,该方法具有在迭代计算过程中逐步确定弹塑性点的特点,克服了现有算法误差较大及不稳定的缺点。将非局部理论推广到Mohr-Coulomb塑性模型中,使其能用来分析土体稳定性问题。采用局部和非局部模型对两个土体稳定问题,包括条形基础承载力问题和三角形荷载下边坡稳定问题进行渐进破坏分析,数值计算结果表明该方法可以消除软化塑性有限元计算的网格敏感性,起到了正则化的效果。

基于MMC平均值模型的柔性直流输电系统海底电缆故障过电压计算

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)具有调制简单、开关频率低、谐波分量小等优点,在柔性直流输电系统,尤其是跨海域的电能传输中得到了广泛的应用。笔者采用了MMC换流站平均值模型,提出了一种简化的计算海底电缆直流故障时过电压的计算方法,节省了计算量,仿真结果与详细模型十分接近。

基于有限元的金属基短纤维复合材料MMC的一种统计蠕变模型

在有限元分析的基础上建立了一个单向应力状态下金属基短纤维复合材料 (MMC)的统计蠕变模型· 首先建立细胞模型并进行有限元分析 ,得到了单向应力状态下材料细观尺寸及载荷方向对宏观蠕变响应的影响规律· 通过在细胞模型中增加一界面层 (考虑材料特性和厚度 )来研究基体和纤维的界面对MMC宏观蠕变响应的影响· 基于细胞模型的数值结果 ,提出了一适用于纤维平面随机分布的随机统计模型 ,该模型考虑了纤维的断裂· 通过试验获得纤维的统计分布规律· 分析结果表明随机统计模型可以满意地描述试验结果· 进一步讨论了材料细观尺寸 。

用于船舶永磁推进电机驱动控制的MMC模型预测方法

[目的]针对传统控制策略的多参数整定以及控制策略复杂性问题,提出一种适用于船舶电力推进驱动系统的模块化多电平变换器(MMC)模型预测控制方法。[方法]首先,分析传统控制策略下的驱动系统设计的复杂性问题;然后,基于模型预测(MPC)的优势,提出船舶电力推进驱动系统的MMC模型预测控制方案;最后,在Matlab/Simulink环境下,搭建带有螺旋桨负载的3.3 kV/20 MW永磁同步电机(PMSM)驱动系统模型,开展仿真验证。[结果]仿真结果表明:该MMC模型预测控制策略下的电机转速和转矩响应无超调,转速静差率保持在1%之内,并且使转矩脉动减少了6.1%,具备技术可行性和明显优势。[结论]研究成果可为船舶中压直流电力推进系统的变频器设计提供参考。

基于Mohr-Coulomb准则的岩石损伤本构模型研究

在Mohr-Coulomb准则及岩石微元强度服从对数正态随机分布的基础上,结合岩石三轴应力应变试验曲线,建立了能反应岩石破裂全过程的三维损伤本构模型.在此基础上重点研究了对数正态分布参数对岩石损伤统计本构模型的影响,从而寻找出分布参数与围压σ3的关系.研究结果表明该模型形式简单、参数容易获得、与试验数据符合程度较好.依据该模型理论,在VC++开发环境中为FLAC3D开发出数值计算所需的本构模型动态链接库,然后采用该本构模型进行数值计算,将数值计算结果与理论结果和试验结果进行对比,结果表明开发的本构模型具有一定的合理性,为同类工程应用奠定了基础.

直流故障下基于交流侧馈能的MMC换流站主动限流策略

模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)直流侧发生接地短路时,故障电流具有上升快、峰值高的特点。为减小断路器开断应力,从能量角度出发,对子模块和桥臂动态过程进行分析,建立考虑交流侧功率影响的直流故障下MMC等效放电模型,推导出了故障电流表达式。提出一种基于交流侧馈能的主动限流策略,通过引入前馈控制,对含物理限流电阻的控制框图进行变换,等效增大直流侧限流电阻。并对其参数进行整定,进而将故障时电容部分能量馈入交流侧,达到了降低故障时电流上升率和电流峰值的目的。该控制方式不仅抑制交流侧电源向故障点放电,而且减小了直流电容向故障点的放电电流。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了四端环状MMC输电网模型,验证了所提方案的可行性。

基于连续模型的MMC环流谐振分析

模块化多电平变换器(MMC)未来在中高压能源转换领域潜力巨大。桥臂环流的存在是MMC区别于其它多电平变换器的重要特点,子模块电容和桥臂电感参数设计不合理会导致变换器发生环流谐振。首先,依据MMC连续模型,由桥臂电流和正弦调制的相互作用推导出子模块电容电压的解析表达式,子模块电容电压存在不同频率的交流波动分量进而导致桥臂电流中出现不同频率的交流环流;然后,通过分析不同环流谐振频率之间的关系得到避免2倍频环流谐振的元件参数设计依据。最后,利用Matlab/Simulink搭建MMC时域仿真模型验证了理论分析的正确性。

基于OpenVera搭建MMC卡验证模型

本文首先描述MMC卡(MultiMediaCard)的结构、管脚定义以及工作原理,然后介绍了基于OpenVera语言的RVM(Refer-ence Verification Methodology,参考验证方法)芯片设计验证方法学,最后讨论基于OpenVera语言的MMC卡验证模型的建立,并详细分析了该验证模型的各个部分。

基于数学模型的MMC阀损耗计算方法研究

为提高MMC阀损耗的计算精度,提出基于数学模型的MMC阀损耗计算方法,对MMC换流器损耗组成进行分析,以GBT和二极管器件在开关过程中的能量变化为依据,建立损耗数学模型。采用线性插值方法对温度与器件参数关系进行分析,对模型参数做出调整,得出MMC阀损耗最终计算结果,并进行仿真试验。试验结果表明:所提方法的损耗计算结果误差小于0.05 MW,在不同频率和功率下,误差稳定在10%以内,具有一定的研究价值。

混凝土弯坡桥沥青铺装系改进型Mohr-Coulomb模型研究

0引言 一般情况下,当铺装系温度不高、车辆荷载不大、车速较高时,沥青铺装系材料处于线弹性阶段,在应用ABAQUS、ANSYS等有限元软件进行数值分析计算时,往往采用线弹性模型较为合理。但是,轴载增加、爬坡车速下降以及弯坡桥上径向切向荷载的骤增,使得线弹性模型难以真正表征混凝土弯坡桥沥青铺装层材料的力学特性。首先,从防水黏结层功能设计、结构受力特性考虑,其主要作用是在沥青铺装层与混凝土桥面或整平层之间传递竖向压应力和水平剪应力,但由于其抗压强度足以抵抗竖向压应力,说明其失效主因是自剪切破坏。

基于桥臂基波平均开关函数的MMC模型在直流电网仿真中的应用

在直流电网的研究中,模块化多电平换流器(MMC)的建模起着至关重要的作用。鉴于此,提出了一种基于桥臂基波平均开关函数的MMC行为模型,相比于已有的以桥臂为基本建模单元的MMC模型,该模型将MMC的解锁运行状态与闭锁运行状态结合为一个整体,且模型主电路中只采用了受控电压源、不变电阻以及二极管等静态元件,进而可以在现有的仿真软件上完成模型的图形化搭建而无需重新进行元件的编码与数值计算处理;同时,在所提出的模型中,由于桥臂基波平均开关函数可以直接从控制系统中得到,而无需通过调制系统,因此简化了整个模型的搭建与调试。通过与详细模型的对比实验,验证了所提行为模型的精确性与快速性。采用上述建模方法,对一个四端金属回线接地真双极直流环网的直流故障特性进行了仿真分析与研究。仿真结果表明金属回线的阻抗及接地电极的位置与阻抗都会影响接地性直流故障的故障电流,但对于双极故障则不会产生任何影响;而直流电抗器的使用,则会对双极故障具有"改善"作用,但随着直流电抗器值的增加,"改善"作用的提高度越来越不明显。

适用于全桥MMC等效模型的线性排序均压算法

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)已在直流电网和新能源汇集等领域发挥重要作用。随着直流电网的发展,全桥MMC在直流故障穿越中起到了非常重要的作用,而已有的MMC等效模型在仿真超高电平MMC多端直流电网时,受排序算法复杂度的影响,仿真效率依然较低。有文献基于开关器件关断电阻无穷大并采用后退欧拉法,针对一种理想型的全桥型MMC等效模型提出了一种线性排序算法。本文以快速嵌套同时求解法为基础,证明了在梯形积分和后退欧拉电容离散化方法下,全桥子模块中关断电阻为实际值时该排序算法依然适用,并将该证明方法拓展到了对半桥型MMC戴维南等效模型线性排序算法的证明中。通过更具一般性的证明分析了该线性排序算法的本质机理,指出该算法分组的依据并分析了该算法对基于其他拓扑的MMC戴维南等效模型的适用性及其优缺点。

超大规模MMC电磁暂态仿真提速模型

针对超大规模模块化多电平换流器高压直流输电(modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC)在诸如PSCAD/EMTDC、MATLAB等电磁暂态仿真环境中仿真速度极慢问题,基于节点电压分析法,提出超大规模MMC电磁暂态仿真提速模型。所提出模型本质为将MMC在计算过程中的超大规模矩阵分解为相应数目的小矩阵,在与原有矩阵同解以保证仿真精度的前提下,仿真速度显著提升。所提出的模型具有极强的通用性,且可以进行开关器件级别的故障研究。在PSCAD/EMTDC中搭建的不同电平数MMC验证了提速模型的仿真精度及提速效果。

基于模态划分的分布式储能型MMC时域解析模型

分布式储能型模块化多电平换流器系统电气量谐波含量高、波动大,影响储能电池使用寿命,甚至危害系统安全稳定运行。为直观反映系统运行规律、分析影响电容电压和电池电流波动因素,建立了一种基于模态划分的分布式储能型模块化多电平换流器时域解析模型。将开关函数、平均值法和元件伏安特性相结合,耦合子模块不同工作状态和模式,列写并推导时域解析表达式。通过分析显函数的时域解析表达式,反映子模块内部电气量的波动特征和影响因素。最后,理论计算和PSCAD/EMTDC中的仿真结果对比表明,所提出的基于模态划分的分布式储能型模块化多电平换流器时域解析模型具有较高的计算精度。此外还验证了电容电压和电池电流波动大小与电容容值、储能电感值、环流幅值相位角、电池充放电功率、调制比等参数的关系。