双排高立式尼龙网阻沙障与草方格固沙障的优化配置及防沙效益

[目的]针对双排高立式尼龙网阻沙障与草方格固沙障联合应用,开展风洞试验研究,以优化联合沙障中尼龙网阻沙障孔隙度配置及探究各孔隙度下联合沙障的防沙效益。[方法]基于风洞模拟试验数据,开展不同孔隙度(40%,45%,55%)联合沙障,在不同风速下的风速流场、空气动力学粗糙度、摩阻风速、输沙率随高度和阻沙率方面的变化特征研究。[结果](1)相同风速下尼龙网阻沙障孔隙度40%时,联合沙障弱风区面积最大;(2)随着尼龙网阻沙障孔隙度的增大,空气动力学粗糙度和摩阻风速减小,相同风速和相同位置时,40%孔隙度下联合沙障空气动力学粗糙度和摩阻风速值最大;(3)风速增加地表输沙率也增加,联合沙障内部与背风侧输沙率随高度增加呈指数型递减,输沙主要集中在0~12 cm高度内;(4)风速大小与沙障阻沙率呈现负相关变化;阻沙率与孔隙度之间也呈负相关关系,孔隙度为40%的联合沙障具有较高阻沙率;双排高立式尼龙网阻沙措施与草方格固沙措施联合之间还存在阻沙率叠加。[结论]40%孔隙度的双排高立式尼龙网和草方格的阻固联合可以实现较优的配置与防沙效益。

高烈度区高速铁路多跨长联连续梁桥设计

高烈度地震区高速铁路跨越黄河特大桥,为满足黄河主河道防洪及通航要求,并综合考虑河床演变复杂多变的特点,兼顾标准化设计的指导思想,采用(64+3×110+64)m的多跨预应力混凝土连续梁桥跨越黄河主河道。设计采取合理的预应力钢束布置,减小梁体上下缘应力差等措施有效控制主梁徐变变形;通过选择合理的主梁合拢方案,在实现最优梁体线形同时最大化缩短施工工期。大桥桥址处地震动峰值加速度为0.34g,采用双曲面摩擦摆减隔震支座和粘滞阻尼器相结合的减隔震措施,合理优化墩身基础结构尺寸,并有效降低桥梁震后破坏程度,实现桥梁安全性和经济性的协调统一。

沙粒起动风速研究

在风沙流实验中，发展了设陷井捕集蠕移沙粒的方法来测量各种来流条件下的蠕移沙量，再外推得到流体起动风速．试验表明粗糙度不同的沙平面的流体起动风速相同．文中还给出实验段轴线风速与野外来流摩阻速度之间的对应关系．

盐池地区沙尘暴期间风沙运动若干特征研究

通过沙尘暴期间的实际观测资料,对宁夏盐池地区沙尘暴期间风蚀起沙的几个相关特性进行了研究。结果表明：当地10m高度的临界起沙速度为5.0m·s^-1,临界摩擦速度为0.32m·s^-1;采用凌裕泉提出的“最大可能输沙量”计算方法,得出盐池地区沙尘暴期间的输沙量为12.42kg·m^-1;当地沙尘气溶胶粒子传输距离为1.4×10^5～1.4×10^6km。

高速铁路列车轮轨粘着特性的理论探讨

首次建立了带函数型摩擦系数的滚动接触理论，使滚动体的运行速度成为可以被讨论研究的参变量，并以ＣＯＮＴＡＣＴ程序为基础，编制了相对应的计算程序。然后通过对各种蠕滑状态和运行速度下粘着情况的详细计算，得到了与实测的蠕滑力－蠕滑率曲线以及粘着率－运行速度关系相一致的计算结果。本文的工作既可以说是对Ｋａｌｋｅｒ理论的修正，也可以说是对Ｋａｌｋｅｒ理论的补充和完善。

大型模锻装备锻造过程建模与运行分析

大型模锻装备极低速稳定运行是制造高性能复杂整体锻件的一大关键。但复杂的非线性摩擦力、液压力与锻件变形力致使大型模锻装备在极低速运行时极易出现速度振荡甚至爬行,难以实现模锻压机极低速稳定运行控制。针对该问题,建立复杂锻造过程的非线性模型,提出基于非线性振动分析理论的模锻压机速度求解方法,实现了模锻压机速度的近似求解。在此基础上,推导大型模锻装备极低速运行规律,揭示极低速稳定运行、振荡与爬行条件。通过对模锻压机复杂锻造过程进行仿真与试验,结果表明了速度模型与运行条件的正确性与精确性,为大型模锻压机极低速稳定运行控制提供了理论基础。

塔里木盆地多种沙源类型沙通量异变特征研究

以塔里木盆地周边地区多种沙尘源地为研究区,通过塔中、肖塘、若羌、策勒四个风沙观测场获取的沙尘暴过程中贴地层风向、风速数据以及风蚀传感器实测的撞击颗粒数等数据计算出各地起沙临界摩擦速度,利用Gillette经典的垂直沙尘通量及Lettau水平沙尘通量公式对若羌、策勒、塔中、肖塘沙尘通量进行了估算,并通过各层实测的梯度风速作为背景值界定出塔里木盆地多种沙源类型沙通量变化比对特征,结果表明:垂直沙尘通量F量级为10-8kg/(m2.s),水平沙尘通量Q量级为10-4 kg/(m.s);风速相同情况下,F若羌最大,策勒次之,塔中、肖塘较小;Q若羌值最大,策勒次之,塔中第三,肖塘最小。垂直沙通量F与风速都表现出较好的线性相关,风速递增,垂直沙通量递增;风速递减,垂直沙通量递减。在风速递增幅度相同条件下,若羌Q值递增幅度最大,策勒次之,塔中、肖塘基本相同。

风沙流中蠕移粒子群动量分布特征的风洞实验研究

研究了风沙流中蠕移粒子运动过程,揭示了蠕移的新成因和蠕移粒子群动量分布的规律。利用改进的数字高速摄影技术同步记录了风沙两相流中蠕移粒子群的轨迹和粒径。约80%的蠕移粒子是由跃移粒子入射后动量衰减转化而来,是蠕移的主要成因。入射-反弹过程中的滚动粒子群、入射-滚动粒子群、跳跃滚动的粒子群、气力或冲击起动的滚动粒子群的动量分别集中于中值动量分别为0.5 mg ms-1,0.8 mg ms-1,3.7 mg ms-1,2.1 mg ms-1,标准偏差分别为2.43,2.15,2.34,0.95等正态分布模块。粒子群速度-粒度的反相关关系使得气力或冲击起动的蠕移粒子群的平均动量低于由跃移动量衰减转化的蠕移粒子群。由于复杂的粒度分布和速度分布的组合,导致蠕移粒子群动量分布符合多模块的正态分布模式。

沙粒蠕移运动速度测量及其统计分析

对大气边界层风洞中沙粒蠕移运动进行了高速光学测量并获取了数字图像序列。经过非负图像减法、自动阈值法及双向粒子追踪算法的依次运算,提取了足量的有效蠕移运动轨迹。从轨迹信息中获取了蠕移速度并进行统计分析,结果表明了以起动方式划分的两种蠕移运动的比重特性及其随摩阻风速的变化规律:流体起动蠕移代表整个蠕移运动的稳定变化部分,而碰撞起动蠕移代表动态变化部分;随着摩阻风速增大,前者比重减小,后者比重增大;在摩阻风速超过临界值之后,蠕移运动的主导形式从流体起动转化为碰撞起动。

内蒙古科尔沁沙地临界起沙阈值的范围确定

临界起沙阈值可表征地表土壤的可蚀性,是风蚀起沙研究中非常重要的物理量之一。基于微气象学方法,将沙尘浓度和垂直沙尘通量均开始增加且至少持续0.5 h所对应的摩擦速度(或风速)确定为临界起沙摩擦速度u_(*t)(或临界起沙风速U_t)。利用内蒙古科尔沁沙地地区2010—2013年春季大气环境综合观测资料,分析了不同沙尘天气过程(扬沙、沙尘暴和强沙尘暴)起沙阶段沙尘浓度和垂直沙尘通量随摩擦速度的演变特征,精细确定了该地区临界起沙摩擦速度(u_(*t))和临界起沙风速(U_t)的范围分别为0.45±0.20和6.5±3.0m/s,同时讨论了不同起沙判据对确定临界起沙阈值产生的影响。相比而言,采用的起沙判据尽可能地排除了沙尘输送和沉降过程的影响,适用于不同的沙尘天气类型,使沙尘粒子进入大气的起沙结果更趋于合理,其结果可为建立统一、合理的起沙判据提供参考。

空间有效载荷用长寿命中高速滚动轴承的润滑

运动部件的长寿命可靠性是空间有效载荷可靠性的关键,在空间高真空环境中使用的中高速滚动轴承的润滑是其中的难点之一。针对空间有效载荷用中高速滚动轴承的润滑问题,在比较各种润滑方案的基础上,详细介绍了液体油润滑系统,进行了相关理论分析,并介绍了其应用情况和技术发展方向。

大型模锻压机极低速稳定运行规律

高性能复杂整体模锻件的等温锻造要求大型模锻压机必须具备在极低速下稳定运行的能力,但巨大运动惯量、液压非线性与低速摩擦导致该装备在极低速运行时极易出现速度震荡,甚至产生爬行现象。针对这一问题,在考虑压机液压非线性与低速下特有的静-动交替变换的摩擦特性的基础上,建立大型模锻压机极低速下的非线性运动模型,并提出该模型的求解方法,获得系统的近似速度;通过对近似速度的分析,推导出极低速下压机3种工况条件:1)压机稳定运行的判断条件;2)压机速度震荡的判断条件以及速度震荡幅值计算公式;3)压机爬行的判断条件。最后通过仿真验证了这些规律的正确性,为控制大惯量装备极低速稳定运行提供理论基础与保证。

塔克拉玛干沙漠腹地起沙阈值计算解析

临界起沙风速是判别风沙活动能否发生的关键指标,其变化受到地表状况及大气环境的综合影响。为了进一步认识临界起沙风速在野外条件下的变化规律,选取塔克拉玛干沙漠腹地塔中作为研究区,在综合考虑地表土壤粒径、土壤湿度、空气密度等因素的基础上,利用经验公式计算了该地区每月的临界起沙风速。得出：（1）塔中地区2 m高度的临界摩擦速度值介于0.24～0.36 m/s,均值为0.31 m/s;（2）塔中地区2 m高度的临界起沙风速值介于3.9～5.9 m/s,均值为5.1 m/s;（3）塔中地区起沙阈值,最高值出现在夏季,次高值出现在冬季,春季最小。

基于有限元的高速列车车轮多边形磨耗成因分析

研究了中国高速列车车轮多边形磨耗的形成原因,考虑轮对的旋转惯量,建立了高速列车轮对-轨道-盘式制动系统有限元模型.基于轮轨系统摩擦自激振动的理论,采用有限元复特征值分析法研究了高速列车制动时轮对-轨道-盘式制动系统的稳定性.研究了饱和的轮轨蠕滑力和盘式制动系统摩擦力耦合作用对车轮多边形磨耗的影响,并调查了轮轨-轨道-盘式制动系统的参数敏感性.数值模拟结果表明:在饱和的轮轨蠕滑力和盘式制动器摩擦力耦合作用下,轮轨系统的摩擦自激振动导致高速列车车轮多边形磨耗的产生,其导致的21~22阶和23~24阶车轮多边形磨耗占主导地位,这与中国高速列车高阶车轮多边形磨耗最为符合.饱和的轮轨蠕滑力主要影响较低阶车轮多边形磨耗,盘式制动器摩擦力主要影响较高阶车轮多边形磨耗.制动压力为13 kN时,车轮多边形磨耗形成的几率最小,发展速度最慢.过高或者过低的垂向悬挂力均不利于抑制车轮多边形磨耗.垂向悬挂力为75 kN时,车轮多边形磨耗形成的可能性最小,发展速度最慢.

拐子湖地区二、三月份沙尘暴起沙浅析

在巴丹吉林沙漠北缘拐子湖地区属于戈壁与沙漠过渡地带,起廊道作用.研究目的是对拐子湖地区沙化治理研究提供科学的理论依据,通过沙粒撞击动能分析和表摩擦速度和粗糙度的等计算,野外观察和实验的方法.在沙尘暴加强观测实验场,纬度41°22'N,经度102°22'E,海拔为960m,选取2011年2～3月的沙尘暴过程的数据.经计算二、三月份中10cm处沙平均动能为0.77J,平均风速v为3.91m.s-1,沙粒平均质量m为0.100843克,摩阻速度u*平均值为0.2161m.s-1.

浅析京沪高速铁路双线整孔简支箱梁摩阻试验

通过对京沪高速铁路双线整孔简支箱梁施工实践的总结,综合介绍了双线整孔简支箱梁摩阻试验方法、计算过程及徐变控制,进而保证桥梁预应力施加的准确性,确保桥梁结构安全。

浅析京沪高速铁路双线整孔简支箱梁摩阻试验与徐变观测

对京沪高速铁路双线整孔简支箱梁施工进行了总结,介绍了箱梁设计、双线整孔简支箱梁摩阻试验方法、计算过程及徐变控制,为后期无砟轨道施工提供依据。

一种新型双轴差速式微量进给系统的建模与分析

常规驱动进给系统(Conventional drive feed system,CDFS)的低速运行动态性能对机床的跟踪及定位精度、零件表面加工质量等有着非常重要的影响。非线性摩擦使CDFS在低速运行时出现爬行现象,从而严重影响其低速性能。为了克服CDFS的精度极限,提出一种新型的双轴差速式微量驱动进给系统(Dual-axis differential micro-feed system,DDMS)。在DDMS中,将常规“丝杠旋转型”滚珠丝杠副替换为“螺母旋转主驱动型”滚珠丝杠副,丝杠和螺母均由伺服电动机驱动。两个驱动轴(电动机驱动丝杠和电动机驱动螺母)的运动方向一致,速度几乎一样,通过“螺母和丝杠复合驱动”的差速式传动结构进行合成,可以使被驱动件在极低速下获得均匀、稳定的微量进给。和CDFS相比,丝杠和螺母都在高速下旋转,所以滚珠丝杠副的非线性摩擦干扰会显著降低。系统的摩擦特性用Lu Gre模型来描述,而且对滚珠丝杠传动副和直线运动导轨处的摩擦分别进行建模。通过仿真和试验研究发现,和CDFS相比,DDMS可以使工作台在极低速下获得稳定的速度响应和极高的分辨率。并且,DDMS在低速下的位置跟踪精度也比CDFS高。因此,提出的DDMS可以有效降低摩擦对系统的不利影响,为低速下驱动进给系统动态性能提高建立了基础。

沙粒蠕移运动轨迹的光学测量及分析

采用高速数字摄影记录了大气边界层风洞中的沙粒蠕移运动.通过非负减法、自动阈值法以及双向粒子追踪法的组合,从图像序列中提取了蠕移运动数字轨迹,并由此计算得到用于蠕移轨迹类型划分的蠕移运动初速分布.对两种蠕移轨迹的速度增长率及历时进行了统计分析,结果表明:风曳力起动蠕移颗粒运动速度保持性较好,随着摩阻风速增大,其运动骤停性及骤停之前的加速性增强;而碰撞起动蠕移轨迹的速度增长率的分布稳定,基本不受摩阻风速变化的影响,且其主要范围为[0,1],表明碰撞起动蠕移颗粒更易于在运动过程产生速度衰减.两种轨迹的历时均为高斯分布,随着摩阻风速增大,床面运动随机性增强,轨迹历时趋于减小.

一种惯导测试转台摩擦力模型及其参数辨识方法

针对转台运动系统中存在的摩擦力环节及其特性提出了一种静态摩擦力模型及其参数辨识方法,该模型克服了库伦摩擦模型的不连续性,并利用该模型对摩擦力在转台伺服系统中的影响,进行了仿真分析及试验对比。结果表明,该摩擦力模型可充分描述摩擦力对转台伺服系统运动性能的影响,为进一步提高系统的运动性能提供了一个研究基础。