浪流联合作用下箱型主梁水动力特性分析

为分析不同工况下箱型主梁水动力特性的变化规律,采用孤立波与海流联合模式模拟计算了极端海况。以某沿海近岸大桥为模型,利用Fluent仿真软件,结合SST k-ω湍流模型和VOF方法,对波流与桥梁结构在各种工况下的相互作用进行了数值模拟计算。通过绘制受力时程图、气液分布图、水质点速度云图等,对箱梁水动力特性进行了分析。结果表明:随着正向相对流速的增大,箱梁所受水平波浪力峰值逐渐增大,而竖直力峰值逐渐减小,且峰值对应的时间提前;同时,随着波高的增加,箱梁在水平方向和竖直方向所受波浪力峰值呈增大的趋势,并且波浪冲击下,箱梁截面迎波面一侧的水位差增大,导致箱梁迎波面所受竖直方向的抨击力显著增强。

小型音乐厅减振隔声改造实践

为解决邻近交通线路带来的振动与噪声干扰问题,采用“房中房”方案,对首都师范大学音乐厅开展减振隔声改造工程。在改造实践中,克服构造改动限制多、减振隔声难度大等难点,系统地采用浮筑地面、隔声墙、减振吊顶、隔音门窗等全方位的隔声与减振改进措施。改造后经过测量,音乐厅的室内声环境已符合相关标准要求,预期目标得以实现。所提出的减振隔声措施可为类似体量中小型音乐厅的改造实践提供参考。

基于去奇异边界元法的双箱型防波堤消波特性研究

基于Bragg反射共振采用双箱型水面防波堤加强波浪反射,提高消波性能.应用势流理论的去奇异边界元法,数值计算规则波浪与水面的箱型结构物的相互作用,计算了透射系数和反射系数,讨论了箱型结构物在两种间距下改变模型尺度对消波性能的影响.通过与解析解和试验结果的比较验证了构建的二维数值波浪水槽的有效性.设计了相同吃水3种不同宽度和相同湿表面积3种不同宽度的双箱模型,在两种间距下,数值计算了这6种模型与系列规则波的相互作用,分析了透射系数和反射系数随相对间距的变化规律.结果表明:在吃水和湿表面积相同两种情况下,均呈现出箱宽越大,一阶Bragg共振的反射系数越大,透射系数越小,且共振点发生了偏移.当间距小、波长大时,双箱消波特性与单体接近.

张紧式锚泊单浮箱水动力特性试验研究

为研究张紧式浮式防波堤的水动力性能,采用二维物理模型试验方法,研究系泊缆锚泊倾角、系泊缆预张力以及浮箱相对宽度等因素,在规则波作用下对迎浪面动水压力、系泊缆拉力以及透射系数等水动力特征的影响规律。结果表明:随着锚泊倾角增加,迎浪面动水压力呈先增加后减小的趋势,系泊缆拉力呈先增加后轻微减小的趋势,透射系数则呈明显的减小趋势;随着系泊缆预张力增加,迎浪面动水压力、系泊缆拉力呈增加趋势,透射系数呈先减小后增加趋势;随着浮箱相对宽度增加,迎浪面动水压力、系泊缆拉力和透射系数均呈减小趋势。该结果可为张紧式锚泊单浮箱浮式防波堤的设计和安全性评估提供参考。

高铁箱梁桥顶板纵向加筋对其声振特性的影响

伴随着高速铁路箱梁桥的大规模建设,列车经过时引起的高架桥低频声辐射问题已成为限制其发展重要因素之一。为了缓解列车经过箱梁桥时的声辐射问题,有必要开展桥梁降噪措施研究。以高速铁路箱梁桥为研究对象,对箱梁桥顶板增设纵向筋板,采用多体系统动力学软件UM及有限元-边界元方法建立车辆-轨道-桥梁耦合动力学模型和声学预测模型,对原结构箱梁桥和加筋板箱梁桥的振动加速度、辐射声功率、线性声压级和声场分布等进行分析,研究顶板纵向加筋对箱梁桥声振特性的影响。研究结果表明:增设纵向筋板后箱梁桥各个板件振动加速度都明显减小,在顶板处减幅最大;增设纵向筋板后箱梁桥的辐射声功率和声压级明显降低,降噪效果良好;其对桥上声场的降噪效果好于桥下和桥侧声场。

基于阻尼合金层的轴箱弹簧驻波效应抑制研究

高速列车轴箱弹簧是转向架结构传声的主要路径,其驻波效应会对转向架高频隔振特性乃至车内噪声产生显著影响。因此,基于弹簧驻波效应机理,采用有限元法建立轴箱弹簧有限元模型,探究轴箱弹簧在0~2000Hz频率区段内的模态应变能分布特点,提出在轴箱弹簧簧条内侧敷设阻尼合金层的结构设计方案,调查阻尼合金层厚度对抑制特性的影响。结果表明,由于轴箱弹簧质量分布惯性作用的影响,其高频段会产生明显的驻波效应,对轴箱弹簧隔振性能产生显著影响。在轴箱弹簧簧条内侧贴附阻尼合金层可以有效提升其阻尼性能,2 mm厚阻尼合金层可将轴箱弹簧模态损耗因子从0.001提升至0.005,峰值密集区和峰值稀疏区选取的振动峰值抑制量分别可达16.3 dB和13.4 dB,三分之一倍频段抑制量最高可达6.8dB。该研究结果可为高速列车振动与噪声控制提供指导和支撑。

基于盒维数与锚杆无损检测技术的杆体应力波特性研究

为了研究复杂岩层中剪切力与轴向载荷对反射信号特性的影响,将分形维数中的盒维数与应力波特性参数应用到锚杆无损检测之中。通过在锚杆自由端中间加载不同大小的集中载荷,分析了同一试件上加载不同的动态载荷力与不同试件加载不同剪切力对应力波特性的影响。使用MATLAB软件对检测信号进行盒维数计算,研究在不同情况下的盒维数变化规律;对检测信号幅值、有效值、标准差、幅频进行分析,判断其信号强度及其规律。研究结果表明:随着锚固结构轴向载荷与锚杆自由端剪力的逐渐增加,信号强度逐渐减弱;剪切力大小影响锚杆的极限承载能力,随着剪切力的逐渐增大,盒维数会不断增加,锚固结构的极限承载能力也会增加;随着轴向载荷的不断增大,盒维数先增大后减小,在盒维数最大值处锚固结构失效。

高速列车轴箱振动特性及功率谱密度归纳研究

针对我国动车组轴箱振动特性及实测加速度功率谱密(Power Spectral Density,PSD)不明确等问题,在我国多条线路上开展轴箱振动试验,获取各个线路轴箱振动加速度数据。通过滑窗计算并拟合峭度、偏斜度两个非高斯参数的分布形式。采用约翰逊拟合对非正态分布的PSD样本进行谱归纳,获得轴箱实测功率谱密度,与IEC 61373标准进行对比分析。结果表明:轴箱振动加速度信号有着明显的超高斯特性,其中峭度分布符合对数正态分布,且进行曲线平移后拟合效果较好;高斯混合模型对偏斜度分布有着较好的拟合。通过对5条线路实测功率谱密度的统计结果可知,标准值与实测功率谱密度差异较大,各线路在500~1000 Hz高频振动能量大于标准值;在5~300 Hz低频振动能量小于标准值。将统计结果作为轴箱附属部件的载荷输入,为轴箱附属部件进行考虑线路非高斯特性的疲劳可靠性设计和振动试验提供理论指导。

高架轨道箱梁C型弹簧动力吸振器减振研究

为有效控制高架轨道箱梁的振动,首先设计并建立轨道-箱梁、动力吸振器物理模型,通过理论计算和数值仿真,分析动力吸振器的移频特性,对其参数、尺寸及安装位置进行优化设计;然后对轨道-箱梁结构进行模态分析,通过振型贡献率确定结构的受控模态;最后基于列车-轨道-桥梁耦合模型,探讨列车荷载作用下动力吸振器对轨道-箱梁结构的减振效果。结果表明:动力吸振器可以通过C型弹簧的变形来改变弹簧刚度,进而改变自身固有频率以对不同频率的振动进行控制;根据振型贡献率,轨道-箱梁结构以2阶模态为控制模态进行减振设计;简谐荷载及移动荷载作用下,动力吸振器可以在宽频范围内有效抑制轨道-箱梁结构的振动,最大可减低3.2 dB。

一类高阶KdV类型水波方程的多辛Euler-box格式

高阶KdV类型水波方程作为一类重要的非线性方程有着许多广泛的应用前景.本文主要研究高阶KdV类型水波方程的多辛Euler-box格式.首先,通过正则变换,构造了高阶KdV方程的多辛结构,并得到该系统的多辛守恒律、局部能量守恒律和动量守恒律.然后,我们利用Euler-box格式对高阶KdV方程进行离散,并基于Hamilton空间体系的多辛理论研究了该系统的离散Euler-box格式.我们证明该格式满足离散多辛守恒律,并且给出该格式的向后误差分析.最后,数值算例结果表明该多辛离散格式具有较好的长时间数值稳定性.

大型箱体浮式结构拖带动力响应物理模型试验研究

为研究大型箱体浮式结构在海上运输过程中的作业安全问题,开展了正常作业条件下浮式结构拖带时的水动力响应物理模型试验,以不规则波浪荷载作用下浮式结构的六自由度运动量为主要研究对象,从各运动量谱的演变规律出发,探讨了在不同有效波高、平均波周期和拖带速度情况下浮式结构的运动响应。结果表明:迎浪拖带时,纵摇与垂荡两自由度对不规则波浪荷载响应较为稳定,且对平均波周期和拖带速度较为敏感;随着平均波周期增大,两者的运动量谱从多峰谱过渡为单峰谱,谱形逐渐规则且束窄,谱峰频率与波浪谱峰频率接近,相对谱峰频率在1左右且随着平均波周期增大而增大;随着拖带速度增大,垂荡运动量谱的谱形逐渐尖陡,谱峰密度、相对谱峰密度均增大,水动力响应加剧;垂荡最大可能距离和最大可能纵摇角度均随有效波高增大而增大,最大可能纵摇角度随拖带速度增大而减小。

爆炸冲击作用下不同材料箱型梁桥损伤分析

利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,采用三阶段耦合方法模拟了爆炸作用下某实际钢筋混凝土小箱梁桥局部毁伤与整体毁伤过程,得到了在35kg当量炸药下箱型梁桥关键构件的破坏模式与损伤机理,研究了爆炸作用下不同目标材料对箱型梁桥的损伤影响。基于靶板最大位移公式,得到了爆炸冲击作用下不同箱型梁桥材料强度与损伤Y向位移比值之间的联系。结果显示:当炸药当量为35 kg时,箱形梁桥整体未出现倒塌,顶板毁伤最为严重,出现贯穿损伤,混凝土剥落严重,出现椭圆形炸坑;腹板与顶板交界处出现裂缝,模拟过程印证了冲击波爆炸时先在表面形成环状向外扩散,随后水平扩散至翼缘板边缘再开始向下蔓延的理论;随着材料强度不断提高,箱型梁桥损伤面积不断减小,箱梁稳定性也逐渐提高。

变反激励力作用下齿轮箱减振降噪方法研究

从主动振动控制原理出发,通过改变反激励力的方式研究齿轮箱减振降噪效果。建立齿轮箱系统动力学模型,分析获取轴承支反力,采用有限元方法对齿轮箱进行振动特性分析,并建立箱体振动实验平台,结合有限元分析与实验测试结果确定次级力源布放位置;基于主动振动控制方法,在次级力源上施加不同激励力抑制其振动,分析在不同激励力作用下的减振效果;将获取的箱体表面振动数据作为边界条件导入LMS Virtual.Lab声学软件中计算齿轮箱向外声场辐射的噪声。研究结果表明:施加相位相反、振幅相同的反激励力减振效果最佳,相比于无控制状态平均位移减小0.18mm,施加抑制主导模态的反激励力时降噪效果最佳,在1191Hz处最高降噪量达到50.13dB。

应用于标准电容装置的高精度温控系统设计

在引力波探测的相关技术任务中,需要研究设计标准电容装置用于电容位移传感电路的标定测试。为了保证标准电容装置的高精度和高稳定性,设计了配套的大体积高精度温控系统。该系统由保温腔体、温控主机、上位机3个部分组成。温控主机是整套控制系统的核心,包含主控电路板、高精度线性电源、有机发光二极管(OLED)显示屏、通信接口、用户界面(UI)等,系统使用模糊PID控制算法进行温度控制。实验结果表明,温控系统的短期温度控制稳定性(24 h)能够达到±0.002℃。使用该系统给标准电容装置提供环境保障,能够实现10 h下2 aF(10-21 F)的短期稳定性。

极端波浪作用下跨海箱形桥梁上部结构流固耦合特性研究

跨海桥梁面临着海洋环境中极端波浪的巨大威胁,波浪-结构的耦合作用特性是跨海箱形桥梁上部结构的极端波浪设计中需考虑的关键问题。采用OpenFOAM程序基于有限体积法离散不可压缩流体的Naiver-Stokes方程,并结合SST k-ω湍流模型模拟极端波浪的生成、传播及冲击作用,以弹簧-质量-阻尼系统模拟箱梁上部结构运动体系,并基于动网格方法构建极端波浪与箱梁上部结构相互作用的多相流耦合模型。通过与模型水槽试验结果和已有文献的仿真结果的对比验证该耦合模型的有效性,随后利用该耦合模型探究了波浪参数、结构特性及约束刚度等参数对箱形桥梁上部结构波浪荷载、动力特性及支座力的影响规律。结果表明:结构与流体的耦合效应导致箱形桥梁上部结构所受波浪荷载的波动增大和极值减小,其中水平波浪力最大降低28%,竖向波浪力最大降低22.5%,考虑流固耦合能更为合理地反映极端波浪作用下跨海箱形桥梁上部结构的实际波浪荷载;随着结构自振周期的增大,箱形桥梁上部结构所受的水平弹簧约束刚度下降,进而导致箱形桥梁上部结构的水平位移增大;在跨海桥梁上部结构的支座设计中不仅需要考虑上部结构所受波浪荷载,还应考虑结构运动及流固耦合效应对支座力的影响。

箱式挡浪结构透空堤消浪性能数值模拟

本文基于CFD方法对箱式挡浪结构透空堤的消浪性能开展数值模拟研究,对比箱式和立板式结构的透射、反射及粘性流引起的耗散系数,重点分析波浪经过箱式结构时不同水平底板位置对透射、反射及耗散的影响、及波浪经过箱式挡浪结构时流场变化情况。研究结果表明,较之传统的立板式挡浪结构,箱式结构具有较小的透射系数、较大的反射系数;分析粘性流引起的耗散发现,立板式挡浪结构主要由波浪震荡引起耗散,箱式挡浪结构主要由平板约束水质点的竖向运动引起耗散;分析流场图得到,当波浪经过箱式挡浪结构时大部分被反射,少部分透射进入的波浪受到水平底板的约束,波高减小且趋于平稳,达到更好的消浪效果。

傅立叶红外光谱(ATR)法鉴别塑料食品包装盒

塑料食品包装盒是是人们生活中经常要用到的一种容器。塑料食品包装盒的材质有的安全无毒、耐酸耐高温,适合各种使用环境,有的存在安全隐患,比如使用温度高时会释放有毒物质等问题。该研究使用傅立叶红外光谱(ATR)法对两件塑料食品包装盒样品的材质分别进行定性鉴定。结果表明,使用傅立叶红外光谱(ATR)法分析塑料食品包装盒样品的材质,具有灵敏度高、检出速度快、所用试样量少、污染小、准确度高等优点。

基于ν-支持向量机的波浪中船舶操纵运动辨识建模

本文采用系统辨识方法对船舶在波浪中的三自由度操纵运动进行黑箱建模。以KCS船为研究对象,建模所需的数据由规则波中的船模回转试验获得。分别利用原始数据及经低通滤波处理后的数据,应用ν-支持向量机进行黑箱建模。进一步地,利用所建立的模型进行运动预报,并将预报结果与真实的试验值进行比较,对所提出的建模方法进行验证。结果表明,ν-支持向量机是一种可进行波浪中的船舶操纵运动辨识建模的有效方法。

涌浪海区滨海电厂引水箱涵的消浪试验研究

印尼芝拉扎三期扩建项目厂址直接面向印度洋,潮汐动力弱,波浪动力非常强,且存在明显的涌浪特征,外海波浪对滨海电厂水工结构的影响不容忽视,特别是取水泵房前池的水位波动。通过模型试验,研究了不同水位、波高和波周期条件下引水箱涵的透浪系数Kt,分析了引水箱涵透浪系数的影响因素。试验结果表明:引水箱涵透浪系数Kt主要取决于引水箱涵入口处的波浪周期T;波周期越大,透浪系数Kt越大。另外,将引水箱涵透浪系数结果应用至印尼芝拉扎三期扩建项目取水泵房前池的水位波动分析,为其取水口平面布置方案的确定和优化提供了科学依据。

地下箱形结构在爆炸地震波作用下动力响应的解析分析

基于平面弹性波动理论,建立了爆炸地震波作用下地下箱形结构动力反应的衍射模型,并与一维集中参数模型、一维弹塑性波动理论模型以及洛阳土中试验结果进行对比,验证了模型的正确性。研究了入射波角度、衬砌宽高比、围岩介质和爆炸距离的波动特性,结果表明:随着入射角度的增加,衬砌不同部位呈现明显的非一致分布特性,左侧墙位移大于顶板和底板;随着宽高比的增加,衬砌位移峰值增大,顶板和侧墙轴力减小;当阻抗比大于0.17时,围岩特性对衬砌动力的影响更加明显;衬砌各位置的应力幅值随爆炸距离增加而减小,距离越大,影响越弱。