静动态压缩下千枚岩长径比效应影响研究

为了研究长径比效应对层状千枚岩力学特性、能量耗散及破坏模式的影响,文中选用4种倾角(α=0°、30°、60°、90°)下不同长径比(L/D=0.5、0.6、0.8、1.0、1.2、1.6、2.0)的千枚岩分别进行了静载单轴压缩和分离式霍普金森杆(SHPB)试验。结果发现,静载压缩试验条件下,不同倾角下千枚岩随长径比的增大,峰值强度和峰值应变均减小。通过单轴动态压缩试验,发现4种层理倾角千枚岩动态抗压强度与试样长径比呈二次函数关系,随着长径比的增加,动态抗压强度出现一个峰值后逐渐降低;千枚岩峰值应变与试样长径比呈指数函数关系下降;对动态冲击压缩试验进行能量分析,发现不同工况的千枚岩在同一冲击气压下,入射能、反射能、透射能均呈现出先缓慢上升再快速上升最后趋于稳定的三段式变化;随着试样长径比增大,千枚岩反射能比先增大后减小,透射能比先减小后增大;采用能量比值法进行对比分析,发现在长径比L/D=1.2时,千枚岩的反射能比达到最大,透射能比达到最小;对千枚岩的宏观破坏模式进行分析,发现动态冲击压缩下千枚岩的宏观破坏模式受长径比影响较大,长径比越小破坏越完全;长径比越大,破坏越不充分。

基于大高宽比CD-AFM探针的设计与制备

针对传统原子力显微镜(AFM)探针和关键尺寸原子力显微镜(CD-AFM)探针受限于针尖有效扫描高度较低,无法对深沟槽和大悬垂侧壁结构进行精准扫描成像的问题,提出了一种大高宽比针尖结构的新型CDAFM探针设计与制备方案。开发的新型CD-AFM探针针尖有效高度为5.1~5.8μm,高宽比达到14,相较于传统硅基CD-AFM探针,其有效高度提升了约4倍。利用开发的探针完成了标称深度为2.3μm、深宽比为4.6的深沟槽样品测试。

垂直壁面附近单气泡运动特性可视化研究

为了明晰气泡在壁面附近的浮升行为及运动规律,采用高速摄影结合阴影图像处理算法,对水中近壁面气泡的迁移行为进行了可视化研究,探讨了不同初始离壁距离条件下气泡运动轨迹、形状和上升速度的变化规律。研究结果表明:在气泡上升的初始阶段,当气泡与壁面量纲一间距S^(*)≤1.4时,气泡趋向于壁面运动;当S^(*)≥2.05时,气泡远离壁面运动。在本研究的参数范围内,当S^(*)≤0.61时,气泡与壁面发生周期性碰撞,碰撞瞬间气泡水平速度发生反转,气泡形状由椭球形突变为球形;当S^(*)≥1.4时,气泡与壁面不再发生碰撞,气泡呈“之”字形振荡上升,上升轨迹近似于正弦曲线。随着气泡初始离壁距离进一步增加,气泡上升轨迹振荡的幅度减小,周期增大,壁面效应逐渐减弱;当气泡变形程度减小时,气泡纵横比的振幅变大。气泡水平速度呈现与气泡轨迹相同的变化趋势,振幅减小,周期增大;而气泡垂直速度基本不随初始离壁距离的改变而变化。当气泡与壁面不发生碰撞时,气泡垂直速度的振荡周期为水平速度振荡周期的1/2。

Magnus效应旋转圆柱水动力性能分析

为研究Magnus效应旋转圆柱水动力性能,采用大涡模拟(LES)模型对Magnus效应旋转圆柱进行数值模拟,分析旋转圆柱的长径比、转速比、雷诺数对其升力及三维流场的影响,模拟旋转圆柱升阻力变化趋势和尾部流场涡的脱落过程。结果表明:当转速比大于1.5时,旋转圆柱的升阻比随长径比一直增加;升阻比随转速比的变化规律是以1.7为界先升后降;旋转圆柱脱落的旋涡轨迹与来流形成一定的夹角,且角度会随转速比逐渐增大;当转速比大于1.75时,卡门涡街消失,旋转圆柱尾涡长度逐渐缩短,最终只有圆柱上表面发生涡旋脱落,下表面的涡不再脱落,附着在圆柱表面;雷诺数会改变旋转圆柱尾部流场,使升阻比先增加,达到峰值后以相反趋势下降。

一种大高宽比结构体系刚度提高机理与强震破坏模式分析及其设计策略

混凝土框架-核心筒超高层公寓式办公建筑高宽比大,自重大且刚度较低,当在全楼增设中柱及1-22层增设核心筒外剪力墙并将其置于靠近同方向核心筒翼墙附近时,可以有效提高结构的整体刚度。经结构构件受力分析及理论分析,结构整体刚度提高的原因主要在于核心筒内外构件协同作用增强,其机理具体包括增加的中柱与边框架柱形成的两侧单跨外框架或核心筒外剪力墙与翼墙发挥整体抗弯作用,以及其他外外框架柱被带动参与整体弯曲变形而提供额外抗弯作用。通过弹性及弹塑性时程分析,从理论分析、内力重分布分析、变形特点及损伤情况等方面综合分析得到结构在强震下的破坏模式及构件受力特性,进而对此类结构体系提出针对性的设计策略、内力调整建议及加强措施。

基坑开挖反压土截面特性对基坑性状影响的有限元分析

根据反压土和支护结构的相互作用机理,采用有限元计算分析了反压土宽度、高度、坡度、放坡级数、面积等截面特征对支护结构位移和内力的影响规律。计算表明,随着反压土宽度、高度、坡度的增长,围护结构内力和位移也随之减小,但当这些截面特性发展到一定值时,其内力和位移减小趋势也逐渐趋于稳定。反压土面积是决定围护结构受力和位移的决定因素,当反压土面积相同时,开挖完成后的围护结构内力和位移基本相同,但随着工后时间的增长,宽高比决定围护结构位移和弯矩变化率的发展趋势。通过对具体的工程实例的分析结果表明,当反压土面积相同时,放坡级数不会影响反压土的受力和位移,合理的放坡级数应根据现场施工难易程度选择。

一种改进的自动摔倒检测算法

摔倒检测是视频监控系统应用研究中的一个重要问题,快速有效地获得摔倒信息可使摔倒人得到及时救助,降低进一步的伤害.提出一种改进的自动摔倒检测算法,该算法在利用人体宽高比特征判断的基础上,采用有效面积比和中心变化率两个特征对判断结果进行修正,有效地防止误判,提高了检测结果的正确率.该算法计算复杂度低,易于实现.实验结果表明该算法具有较好的鲁棒性.

三种典型岩石单轴抗压强度的尺寸效应试验研究

尺寸效应是岩石力学领域研究的难点与热点。本文利用自主研发的大尺寸刚性试验机,开展了最大样品尺寸为400 mm×400 mm×800 mm大理岩、闪长岩和凝灰岩的单轴抗压强度试验,从等高宽比条件下岩石强度的尺寸效应和不同高宽比条件下岩石强度变化两个方面开展了岩石强度尺寸效应研究,结果表明:相同高宽比条件下,岩石强度随样品尺寸的增大呈对数形式减小,且逐渐趋于定值;不同高宽比情况,岩石长宽为200 mm×200 mm,高度分别为200 mm,400 mm,600 mm和800 mm,岩石单轴抗压强度随高宽比的增加表现出先减小后增大的变化规律,对应的破坏形式表现为复杂劈裂、劈裂和剪切破坏。本文试验结果为丰富岩石尺寸效应研究提供了基础数据,同时对实际工程中岩体强度尺寸效应的修正具有一定参考价值。

地效翼空气动力风洞试验

为深入研究地面效应机理及地面附近粘性流动对地效翼空气动力的影响,在同济大学上海地面交通工具风洞中心的空气动力-气动声学风洞内对地效翼模型进行了风洞吹风试验.风洞试验中利用移动带路面模拟系统模拟了机翼和地面的相对运动;通过改变地效翼展长、装配端板,研究了地效翼的三维效应和端板对空气动力的影响;分析了地效翼的失速特性及其影响因素.通过地效翼风洞试验研究揭示了地面效应机理及移动地面模拟的重要性,并深入分析了地效翼空气动力特性,为地效飞行器空气动力设计和研究提供了参考.

地面效应下的机翼失速数值模拟

采用计算流体力学的方法,对NACA0012二维翼型、三维机翼和带端板机翼在地面效应下的失速特性进行了数值模拟。通过对数值模拟结果的比较分析,揭示了地面效应下机翼的失速特性。研究结果为地效飞行器机翼的设计与优化提供了理论依据。

不同宽高比的V型随行波表面减阻仿真研究

为获得内壁具有不同宽高比的V型随行波的管道模型的微观流场及减阻规律,使用计算机软件对各模型进行了不同速度下的一系列数值仿真计算。在建模过程中为减小计算量,采用了二维管道剖面代替三维管道模型的方法,并选用了更适于旋转流和近壁湍流的湍流RNGK-ε模型进行计算。仿真结果表明:在流动中,管道内壁随行波产生有利于壁面减阻的旋涡,且旋涡疏密与随行波的宽高比有关。相同高度条件下,减阻效果会随着随行波宽高比的变大而增强。结果为减阻技术的工程化应用提供了重要依据。

CF／ABS树脂复合材料制备工艺对导电性能的影响及对屏蔽性能的理论预测

本文研究了使用溶剂法、密炼机和开炼机混炼碳纤维填充ＡＢＳ树脂复合材料的导电性能，得到了纤维填充量与复合材料电阻率的关系，对其导电机理进行了分析。通过比较，发现纤维长径比是决定复合材料导电性能的重要因素，其它如纤维在基体中的分布也对复合材料导电性能有影响。最后对复合材料的屏蔽性能进行了理论计算。

柱式负荷传感器的长径比对端部效应的影响

柱式负荷传感器的长径比对端部效应的灵敏度有重大影响。基于弹性力学理论引入两个位移函数解耦平衡微分方程,求解了长径比为0.6~1.0圆柱体的应变值分布规律。数值分析结果表明:长径比为1.0时,桥式应变输出与轴向应变分布趋势一致,远离端面时分布平缓;周向应变在远离端面约0.4h时不受端部效应影响,其绝对值分布呈现出两端大中间小的趋势。然而,在端面附近,灵敏度不受长径比的影响;远离端面时,灵敏度随着长径比的增大而减小并逐渐趋于稳定值;远离端面0.4h处,长径比为0.6对应的灵敏度相对于长径比为1.0所对应的灵敏度增大了59.3%。

高层隔震结构提离摇摆耦合理论模型及振动台试验验证

基于受力及变形方程的微分求解给出高层隔震结构考虑支座水平及竖向刚度衰减规律和结构摇摆效应的耦合动力理论模型,并给出摇摆角、压应力及剪应变对隔震层水平及竖向的力学性质影响规律。对高宽比为5及2.5的隔震结构进行振动台试验研究,试验结果表明大高宽比隔震结构动力特性出现明显振型二阶效应,地震动作用下大高宽比结构隔震层摇摆角响应比小高宽比结构大,在输入地震动峰值0.6g时两者差值达到5倍以上,且大高宽比结构出现明显的支座受拉现象。对隔震层水平、竖向及摇摆响应的理论计算值和试验实测值进行对比,结果表明理论和试验结果较为一致。进一步分析4种高宽比隔震结构的摇摆角响应,得到摇摆角随高宽比增加而增大的结果。大高宽比隔震结构更易产生摇摆响应,隔震层的摇摆角不可忽视,因此高层结构在隔震设计中应考虑隔震层的摇摆响应和支座受拉的情况。

不同高宽比带钢板暗支撑高阻尼混凝土核心筒抗震性能研究

提出了一种新型带钢板暗支撑高阻尼混凝土核心筒,为了研究这种新型核心筒的抗震性能,对2个高宽比分别为1.33(HCW1)和1.77(HCW2)的核心筒试件进行了低周反复荷载试验,得到了核心筒的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线等。试验结果表明,HCW1墙肢以斜裂缝为主,而HCW2水平裂缝居多。HCW2承载力及刚度较小,但是极限位移较HCW1有较大的提高且耗能能力增强。分析了翼缘墙肢的剪力滞后现象并与普通混凝土核心筒进行了对比,结果表明本文新型混凝土核心筒剪力滞后相对较小,整体空间作用更好,HCW2的剪力滞后较HCW1更小。利用有限元软件Open Sees模拟了2个试件的滞回曲线,并绘制骨架曲线,与试验结果吻合较好,在此基础上进行参数分析,研究不同高宽比核心筒屈服位移、延性系数等的变化趋势。

高层框架-防屈曲钢板墙体系方案布置研究

防屈曲钢板墙(简称BRSPSW)是一种适用于高层钢结构的新型抗侧力构件,具有塑性性能好、滞回特性稳定、可独立变化墙板承载力和刚度以及布置灵活等优点,可克服支撑框架易受建筑功能限制的缺点。以某34层钢结构住宅为背景,首先提出BRSPSW适用性布置方式,并对其进行比选分析。然后基于结构弹性层间位移角要求,通过6组算例对D形布置BRSPSW跨越门洞传力转换进行了分析,提出了有效高宽比概念与BRSPSW体系方案设计阶段参考建议。

声波地层因素公式在文留油田的应用

通过引进储层孔隙纵横比的概念,根据声学原理分析论证了决定储层声波时差(Δt)大小的因素是储层有效孔隙度(φ)、孔隙纵横比(h)和束缚水所占无效孔隙度(φwi)。建立了文留油田储层声波地层因素公式中参数m的确定方法,其公式的相关系数高达0.992,平均绝对误差仅为0.546%,公式的运用提高了计算φ的精度。根据声波地层因素公式对储层的描述,能够全面了解文留油田φ与Δt之间的变化规律,有利于提高测井解释符合率。

宽高比对矩形微通道内流动凝结的影响

基于VOF模型,建立了模拟矩形微通道内流动凝结的三维瞬态数值模型,速度进口采用分相流模型,并考虑速度与液膜厚度的进口段效应。通过对比参考文献流型图,验证了该数值模型。对R32在宽高比分别为2:3、1:1和3:2的三种矩形微通道内流动凝结进行了数值模拟,环状流、喷射流、泡状流和收缩泡状流沿着计算域依次出现。通过分析通道截面气液相分布与壁面热流密度分布规律可知:当矩形宽高比偏离1:1,通道截面液膜分布不均匀性增加,Gregorig效应增强,进而强化换热。换热强化使得环状流尾部气芯的Wev和Cav减小,导致喷射流更靠近入口,伴随更低的气弹脱离频率。计算结果表明:矩形宽高比显著影响流动凝结过程,与方形通道相比,严格矩形通道更有利于换热与抑制气液界面波动。

高层住宅建筑风荷载特性及风致响应

对某复杂体型高层住宅建筑进行了实际工况和三种不同高宽比单体工况下的刚性模型测压风洞试验,通过数据整理计算得到各工况下结构的轴向整体风力系数、加速度和位移响应值,进而研究了周边建筑干扰和高宽比变化对结构的风荷载及风致响应的影响。结果表明:干扰使得结构整体风力系数偏小,高宽比变化对整体风力系数的影响基本可以忽略,但由于结构体型复杂,值达1.52,超出规范对类似矩形结构建议值;干扰使得结构响应沿风向角变化较大,随着高宽比的增大加速度和位移响应增大,加速度响应主要体现在横风向,位移响应主要体现在顺风向;单体结构的风荷载与风致响应最不利风向角不一定为来流沿两个主轴的风向角,进行抗风设计时应注意与类似单体矩形结构的这种区别。

基于FDTD的环形孔缝电磁耦合规律研究

为提高电子设备及系统在复杂电磁环境下工作的稳定性,应用时域有限差分方法对不同脉宽电磁脉冲通过带有不同形状(方形环,圆环,矩形环)环形孔缝屏蔽腔体的耦合规律进行了分析。研究结果表明:电磁脉冲通过环形孔缝耦合现象明显,其通过圆环的耦合能量最小;对于矩形环,当入射波极化方向与环形孔缝的短边平行时,若矩形环孔缝纵横比越大,则耦合能量也越大,当极化方向与短边垂直时,则纵横比越大,耦合能量越小;入射电磁脉冲脉宽越短,电磁脉冲越容易耦合进入环形孔缝;腔体壁的反射及谐振会增强耦合效应。