Sandwich等效理论在铝蜂窝复合夹层板中的应用与分析

利用Sandwich等效理论简化铝蜂窝复合夹层板芯层的材料参数。结合ANSYS有限元软件单元库中的Shell91单元对试样进行仿真计算。由三点弯物理实验和仿真计算的结果对比,表明等效简化具有良好的效果。同时由于修正系数γ的取值对于等效结果具有一定影响,通过对不同结构参数板体的仿真分析,来探讨这种影响的特征,为工程计算应用提供一定的参考。

基于驾驶者信息感知机理的隧道光环境等效照明理论构建研究

传统照明技术在提升隧道光环境质量方面还不够合理,需进一步改善人-车-隧道光环境耦合作用下的照明理论和技术。为解决隧道运营中存在的隧道照明负荷与生物感知效果非对等特征这一问题,提出隧道光环境等效照明理论构建思路,通过模拟试验、实车试验和理论计算开展基于照明灯具和侧壁材料合理匹配的等效照明理论论证研究,最后总结提出生物感知效果提升和照明负荷下降的等效照明理论“一升一降”研究框架。结果表明:1)物理量参数(如侧壁材料反射系数与灯具布设)的合理匹配最多可提升入口段和中间段25%和21%的路面照度、9%和15%的总均匀度,节约33%的灯具数量。2)物理量参数(如光谱、色温)的合理选择最多可降低驾驶者7%的反应时间、提升26.2%的小目标可见度。3)物理量参数(如不同侧壁材料类型)的改变可使驾驶者的心率、呼吸频率、注视时间、扫视幅度和瞳孔面积降低,脑电功率上升,变化幅度更平稳。4)进一步研究不同物理量指标对驾驶者信息感知的等效作用机理可有效降低隧道照明负荷、提升生物感知效果。

基于等效媒质理论的高频变压器利兹线周期性结构均质化建模方法

高频变压器是电力电子变压器实现新能源交直流系统电气隔离、电压转换的核心部件,具有体积小、功率密度高的特点。受高频集肤效应及邻近效应影响,高频变压器的绕组损耗一般很大,加之其结构紧凑、散热能力不足,设备局部温升极易越限。准确高效地计算绕组损耗对高频变压器的优化设计和可靠运行具有重要意义。该文分析了利兹线的微观蜂巢结构,提取基本周期单元从而简化电磁场分析,基于等效媒质理论提出了绕组电磁场均质化仿真模型与损耗计算方法。结果表明:均质化仿真模型具有很高的准确性与计算效率,以精细化2维模型仿真结果为参考,磁通密度和电场强度的仿真误差小于0.5%,计算效率提升了约12000倍,运行内存需求减少了30.28倍;损耗计算方法在中低频段与主流模型的准确度近似,而在高频段的误差比Tourkhani模型降低了20%。该文提出的均质化模型显著降低了利兹线绕组电磁场仿真的建模难度和计算量,解决了高频涡流仿真难度大、损耗计算准确度低的问题,为高频变压器结构优化设计提供理论和模型支持。

非线性磁电层合材料的对称等效电路理论及数值仿真分析

本文研究了长度方向磁化、厚度方向极化的3层磁电复合材料的非线性特性.首先,基于Z-L模型,根据磁化强度的数值解特征,拟合了磁化强度函数,进一步推导了超磁致伸缩材料的动态参数,如动态压磁系数、动态弹性柔顺系数和动态磁导率,并分析了偏置磁场和预应力对相应参数的影响;其次,基于非线性磁致伸缩本构方程,建立了磁电层合材料的对称磁-弹-电等效电路模型,并推导了磁电系数表达式,分析了其随偏置磁场和预应力的变化曲线,与已报道的结果具有很好的一致性;最后,为了与理论结果进行比较,采用COMSOL软件设置相同的参数,绘制相应的磁电系数频率曲线,二者结果符合较好,并提取了最大峰值模态振动形状,可以方便地观察到磁电层合材料长度方向的振动情况.结果表明,这种对称磁-弹-电等效电路理论模型及使用COMSOL软件数值模拟的方法是可取的,为进一步进行磁电层合材料的非线性分析奠定了基础,使设计高精度磁电微型器件成为可能.

基于等效Biot理论的多孔介质地震反射系数频散特征研究: 介观波致流的影响

含流体孔隙介质分界面上的反射和透射系数对储层表征和流体识别至关重要.本文考虑含流体孔隙介质与弹性介质间分界面, 基于等效Biot理论描述孔隙介质中介观流作用, 研究了分界面上反射系数频变机理.将势能波函数表示的位移和应力代入到分界面处连续性边界条件, 推导了纵波从孔隙介质入射和弹性固体入射两种情况下反射系数计算公式.通过对典型地质模型的正演计算, 得出了反射系数振幅随入射角和频率的变化规律, 揭示了介观流的影响机理.结果表明, 介观流引起地震频带内快纵波的速度频散和衰减, 并导致10 Hz到1 kHz频带间的反射系数频散.相比波从弹性固体入射时结果, 波从孔隙介质入射时的反射频散特征更为显著, 并受非均匀角的影响.在低频时, 反射系数与经典Zoeppritz方程计算结果一致, 而高频时, 介观流作用消失, 反射系数与无介观流时计算结果一致.分析这些特征对利用多尺度反射地震数据进行精细储层预测和流体识别具有重要意义.

半内凹蜂窝结构的等效理论和拉伸性能研究

半内凹蜂窝结构具有零泊松比等特性,是六边形蜂窝结构和内凹蜂窝结构组成的混合形式。因此,半内凹蜂窝单元的变形特性可以通过六边形蜂窝单元(正角度)和内凹蜂窝单元(负角度)的变形耦合获得。基于六边形蜂窝单元和内凹蜂窝单元的弯曲、拉伸、铰接和剪切变形等不同机制,考虑单元壁厚的影响,建立了半内凹蜂窝单元的变形机制,并推导出半内凹蜂窝结构的面内变形力学性能等效理论,实现对其面内不同方向弹性模量和泊松比的预测。利用有限元方法分析了几何参数(倾斜臂长l、垂直臂长h、角度α、角度β、结构厚度d和单元壁厚t)对半内凹蜂窝结构的面内拉伸性能(弹性模量和泊松比)的影响。对比有限元模拟结果与等效理论预测结果,验证了等效理论模型的有效性和准确性。对比不同等效理论预测结果,表明完善考虑不同变形机制以及壁厚影响,对于准确预测面内拉伸性能的重要性。

基于等效风振理论推导的输电线路风振系数研究

基于等效风振理论深入探讨输电线路风振系数,以为输电线路的风振防护设计提供理论依据和技术支持。输电线路在运行过程中受到风力作用,可能产生风振现象,影响线路的安全稳定性。等效风振理论作为分析风振问题的重要工具,通过简化风场模型,为计算输电线路风振响应提供了有效方法。首先回顾了等效风振理论的基本原理及其发展,明确了研究的理论基础;随后通过理论推导和数值模拟探讨了输电线路风振系数的计算方法。研究结果表明通过合理选择线路参数和采取有效的风振防护措施,可以显著降低风振对输电线路的不利影响。

等效焓降法理论剖析与扩展

根据汽轮机组回热系统的热平衡计算,分析了等效焓降法理论,说明了等效焓降法是以蒸汽初、终参数和蒸汽流量不变,回热系统特征量为常数,且满足小扰动理论为前提条件的回热系统的局部足量求解方法.论述了该方法的使用条件、使用范围和使用价值.将等效焓降法和热偏差法有机结合,推导出扩展的能损分析理论,通过在火电厂实际应用证明,该方法是有效的.

基于黑箱理论与传统等效电路的无源元件建模方法

电力电子装置中开关器件在开通和关断过程中会形成宽频带的电磁干扰,如何建立相关器件的宽频等效电路模型尤为重要。提出一种将黑箱理论与传统等效电路相结合的宽频电路建模方法。该方法对测量所得阻抗与传统等效电路所得阻抗进行求差运算获取黑箱模型阻抗,通过矢量匹配方法对该阻抗进行有理函数逼近,应用阻抗综合理论建立等效电路。基于该方法,分别建立了高压直流输电换流阀组件内的水冷电阻、阳极电抗器以及电容器的宽频等效电路。结果表明,该方法既保留了传统等效电路参数的意义,又考虑了高频情况下器件的频变效应,能够应用于电力电子系统内无源元件的宽频建模。

电磁注入等效替代辐照理论模型及实现技术

针对高强度辐射场(HIRF)实验室条件下无法构建,单纯辐照法难以有效开展系统级电磁辐射敏感度及安全裕度试验的问题,对电磁注入等效替代辐照理论、方法及实现技术进行了研究。本着有限目标的原则,针对典型互联系统,以设备端口的响应信号相等作为等效依据,建立了注入替代辐照的等效模型和强场条件下注入电压源外推模型,基于Baum-Liu-Tesche(BLT)方程和传输线阻抗分析理论,给出了互联传输线终端响应的计算方法,确定了注入法等效替代辐照法应满足的2个条件,即等效激励源相等和激励源输出阻抗相等,理论推导了注入电压与辐照场强之间的等效对应关系。采用注入耦合模块作为辅助试验设备,实现了互联系统中前向电压信号的提取、干扰信号的注入以及正常传输信号的有效监测;提出的注入与辐照相结合的互联系统电磁辐射效应试验方法,为正确评价互联系统的电磁辐射敏感度与安全裕度提供了切实可行的研究手段和技术支撑。

基于等效理论的多夹心层蜂窝板模态分析

研究蜂窝板的三明治等效理论,应用该等效理论对蜂窝板夹芯进行等效计算得其等效参数,建立多夹心层蜂窝板的有限元模型,完成不同算例在不同边界条件下的模态分析,解决了通用有限元程序如NASTRAN等不能直接计算蜂窝板的动、静力学性能问题。将计算结果与解析解对比,说明等效方法是合理的,适用于多夹心层蜂窝板结构的有限元分析。

用均匀化理论分析蜂窝结构的等效弹性参数

在线弹性范围内,根据均匀化理论,并结合有限元方法推导出适用于二维周期性结构的均匀化的有限元格式（Homo FEM）,计算出不同相对密度下的规则蜂窝结构的等效弹性模量Ee和泊松比νe.同时,利用蜂窝结构的代表胞元模型,用常规的有限元方法（FEM）模拟计算出相应的等效弹性参数.最后将两种数值计算结果与己有的理论公式进行了比较和分析讨论.结果表明:在考察的相对密度全场范围内（0～0.4）,HOmO FEM得到的蜂窝结构的 Ee和νe 与 FEM使用平面实体单元模拟计算得到的结果一致吻合,反映出 Homo FEM数值方法的客观准确性和可行性.而 Gibson公式和 W-K得到的等效弹性模量值 Ee只是在较小相对密度的情况下（小于0.15）与数值计算结果吻合.当结构的相对密度较大时,必须考虑胞棱附近区域由应力集中导致的复杂的应力和应变分布的影响.

基于ANSOFT15.0等效磁路理论应用仿真与实验

通过电磁铁设计实例,借助ANSOFT15.0软件的可视化功能,将复杂的磁路理论问题进行了简化,印证原理性逻辑描述,降低了学生理解的难度。实验证明,磁路的仿真模型、理论计算以及实际测量三者的结果具有一致性,证明了ANSOFT15.0仿真平台实验方法的有效性,为相关课程实验教学提供了一条新的思路。

等效热降理论的扩展研究

应用线性代数理论，将等效热降法进行了扩展，使得其不但能够计算出蒸汽做功，而且能够计算抽汽系数、凝汽系数、再热份额、疏水量等其它参数值。这样，应用等效热降的法则，不但可以计算热力系统局部参数及系统变化时单位新蒸汽做功的变化，还可以计算这些局部参数变动所引起的上述其它参数变化量。最后给出了两个算例，其结果与常规热平衡法完全符合。

基于等效岩石组分理论的饱和度指数影响因素

岩石的非阿尔奇特性主要受到孔隙结构、流体分布状态、岩石骨架附加导电、润湿性、临界饱和度等的综合影响。本文应用等效岩石组分模型进行了导电模拟,引入了孔隙结构效率、饱和度因子、饱和度指数、临界饱和度等参数,综合分析了各参数对饱和度指数的影响。研究表明:临界饱和度和第一饱和度因子对饱和度指数的影响最大,第二饱和度因子的影响次之,孔隙结构效率的影响最小,表现为:饱和度指数随着临界饱和度和第一饱和度因子的增大而增大,随着孔隙结构效率和第二饱和度因子的增大而减小。文中对中国东部G油田的岩心进行了实验分析,低孔低渗、中孔低渗、高孔低渗岩心的实验测量结果表明,在岩心孔隙度范围为15.2%～20.8%时,利用等效岩石组分模型拟合的含水饱和度—电阻率指数曲线的相关系数(0.93～0.97)较传统的阿尔奇模型拟合的相关系数(0.76～0.84)大。因此应用等效岩石组分理论能更加精确地描述岩石的非阿尔奇特性,从而明显提高饱和度计算的精度。

基于均匀化理论的混凝土等效弹性模量的数值模拟

在细观尺度上,混凝土可被视为由水泥砂浆基质、粗骨料和两者之间的黏结界面组成的三相复合材料。基于上述假设,根据均匀化理论,对胞元模型分别施加三种情况的边界条件和初始载荷,计算出了混凝土的等效弹性模量。结果表明,混凝土各相材料力学性能及体积分数的确定非常关键,尤其是界面相。由均匀化理论的有限元方法得到的数值计算结果与实验结果较为符合,能够准确地反映出周期性结构的宏观等效弹性性质。

基于等效热降的供热机组热经济性分析理论的研究

以2次调节抽汽式供热机组为例，对应用等效热降理论分析其热经济性进行探讨。初步建立基于等效热降理论的热经济性分析理论体系，为供热机组节能在线分析提供理论模型。

基于孔隙曲折度与等效岩石元素理论的致密砂砾岩导电模型

徐家围子地区深层致密砂砾岩储层岩性成分复杂、储层物性差、分选性差、非均质性强、孔隙结构复杂,给求取储层饱和度参数带来困难.为求取致密砂砾岩储层的含气饱和度,建立孔隙结构复杂的致密砂砾岩储层的导电模型.利用等效岩石元素理论,描述岩石孔隙中孔腔和吼道比对岩石导电性的影响,并引入孔隙曲折度阐述岩石孔隙弯曲程度对岩石导电性的影响;利用串并联导电理论,建立研究区基于孔隙曲折度与等效岩石元素理论的致密砂砾岩储层导电模型.利用徐家围子地区深层致密砂砾岩储层岩电实验数据分析模型精度.结果表明:该模型计算的岩样电阻率值与实验测量值平均相对误差为6.2%,表明该模型能够较好地描述致密砂砾岩储层的导电规律.利用建立的模型及确定的模型参数值对研究区2口试油井进行实际资料处理,2口井含气饱和度大于60%,表明该模型适用于徐家围子地区深层致密砂砾岩储层评价.

基于有效介质与等效岩石元素理论的特低渗透率储层饱和度模型

清水洼陷沙三段储层属于特低渗透率储层,具有含泥质、微孔隙发育、束缚水饱和度较高、孔隙结构复杂的特征。建立该区块饱和度模型时应考虑这些因素对岩石导电性的影响。将含泥特低渗透储层等效成孔隙大小和形状及所含流体性质和含量不变的纯岩石,利用等效岩石元素理论描述孔腔和喉道比对岩石导电性的影响,利用有效介质对称导电理论描述孔隙结构对岩石导电性的影响,分别建立等效纯岩石的导电方程,并联立求解得出等效混合流体介质电导率表达式;再利用有效介质对称导电理论描述泥质附加导电对岩石导电性的影响,将求得的等效混合流体介质电导率代入该方程中,从而建立基于等效岩石元素理论和有效介质对称导电理论的含泥特低渗透储层导电模型。利用清水洼陷沙三段储层的岩电实验测量数据对该模型进行精度分析,测量岩样电导率值与计算电导率值平均相对误差很小,说明提出的模型能很好地描述特低渗透储层岩石的导电规律。利用建立的模型及确定的模型参数值处理了清水洼陷沙三段储层实际井资料,结果表明,所建立的模型适用于清水洼陷沙三段特低渗透泥质砂岩储层评价。

基于等效斜压杆理论的RC框架填充墙承载力计算方法研究

系统总结了国内外基于等效斜压杆理论的RC框架填充墙承载力计算方法,综合考虑填充墙对结构整体抗震能力的有利和不利影响,并结合试验研究,提出了一种相对简单可行的计算方法。该方法考虑了填充墙开窗洞、开门洞的影响。为验证该方法的合理性,还进行了基于等效斜压杆理论的RC框架填充墙数值模拟研究。结果表明,RC框架填充墙承载力理论计算值与有限元模拟值均与试验值吻合良好,提出的计算方法可供既有框架填充墙结构承载力评估时参考。