基于振动台试验的鱼线固定梅瓶文物响应规律性研究

为了探索鱼线固定梅瓶文物在实际博物馆的地震响应以及抗震效果,首先选取了典型梅瓶文物,并在三层钢筋混凝土框架结构中开展了24种地震工况的振动台试验,然后建立了上述试验所用梅瓶文物的有限元模型,验证了有限元模型的准确性,最后采用增量动力分析法分析了该文物在两种常见直径鱼线保护措施下的运动响应。结果表明:鱼线固定梅瓶文物在地震作用下会产生滑移、摇摆、倾覆以及鱼线断裂等现象;不同楼层下的文物响应差别较大,尤其在大震作用下,高楼层的鱼线固定梅瓶文物易发生倾覆和鱼线断裂破坏,要重视高楼层文物的震前保护措施;在较强的地震作用下,仅依靠增大鱼线直径有时对控制文物的倾覆情况起不到关键性决定作用,需要进一步采取其它措施对文物进行保护。

基于ISM模型的邮轮航线要素分析及优化研究

在全球经济增长乏力的情况下,我国邮轮产业方兴未艾,围绕着南海开发,中国—东盟合作前景一片广阔。本文以粤港澳大湾区为邮轮母港出发地,以邮轮航线优化要素为影响因子,建立要素解释结构模型,分析邮轮航线要素对优化方案的重要性程度,以及各个要素之间的影响关系。

基于改进Line-Pack模型的综合能源系统优化调度

针对Line-Pack模型无法考察天然气系统内部不同规模管道的动态特性问题,在分析输气管道压力与质量流动态平衡过程差异性的基础上,将输气管道分解为有限多个小规模等长管元,在每个管元上计及压力与质量流平衡时间差,将天然气在输气管道内的复杂运动过程近似等效为有限个管元的气体稳定运动,构建了计及气网多规模长输气管道的改进Line-Pack模型以融入优化调度模型,并给出了线性化处理方案以便于适应大规模问题求解。基于修改的比利时20节点天然气系统和IEEE 39节点电力系统构建了算例系统,采用Pipeline Studio商业油气仿真软件对所提模型计算得到的调度方案进行分析,验证了所提改进模型的合理性和有效性。

压力隧洞钢筋混凝土衬砌水-力相互作用分析

在高内部水压力下,混凝土衬砌压力隧道需要铺设钢筋承受破坏.由于水流是通过衬砌到达岩体,需要合理的布置钢筋以最大限度地减少隧道的水量损失.本文利用开发的子程序以评估内部水压力对多孔介质渗透系数变化的影响,分析了衬砌中的钢筋分布对隧道水量损失的影响.为了验证所提出的模型,根据介质的弹性特性对数值解和解析解进行了比较,得到了比较一致的结果.在相同的配筋率下,小直径和小间距的钢筋布置方式的钢筋混凝土衬砌隧道水量损失较小.

基于TLE数据的大气密度反演与校正

用于航天器轨道预报的热层密度模型普遍存在30%左右的误差,影响LEO卫星的精密轨道确定和载荷控制。基于低轨航天器平运动变化与大气密度的关系,使用GRACE(gravity recovery and climate experiment)卫星TLE数据反演2003、2007年沿轨大气密度,通过比较反演值、模型值和实测值的关系分析误差产生原因,使用对数正态分布拟合密度比值。通过分析太阳辐射、地磁指数对大气密度变化的影响,提出一种基于空间环境指数的热层大气密度模型校正与预报方式。使用该方法对2003、2004、2007、2008年的MSIS86模型计算密度进行修正,将模型平均相对误差从33.33%~59.62%降低到11.55%~15.13%,太阳活动低年改进量是高年的1.5~2倍。对2009年经验模型结果进行预报校正,将预报误差降低36.49%,提高了模型精度。

机械法联络通道特殊衬砌环结构的有限元计算分析

随着我国轨道交通建设的规模不断扩大,待建联络通道超7000座。机械法施工联络通道的方案,因安全系数高、地层扰动小、施工速度快等优点逐渐被接受。但相对冷冻法,机械法施工联络通道的设计计算理论研究及工程经验相对滞后。基于此,文章以某机械法联络通道项目为基础,建立联络通道地层-结构有限元分析模型,对特殊衬砌环的强度、裂缝、变形进行分析验算,结果表明,采用Q235B钢管片+C50混凝土管片+C50洞门封堵形成的特殊衬砌环能够满足强度与变形要求,采用该设计能够进行联络通道的安全施工。

基于有限元模型的谐波对钢芯铝绞线载流量影响的定量分析

伴随着新能源与电力电子设备的广泛接入,输电线路的谐波问题愈发突出。针对谐波对输电线路载流量的影响机理不清,定量分析手段匮乏等突出问题,提出了一种评估谐波对钢芯铝绞线(aluminum con-ductor steel reinforced,ACSR)载流量影响的新方法。首先,通过使用贝塞尔函数求解ACSR的麦克斯韦方程组,推导ACSR内部电流密度分布的表达式,从而解析化的表征谐波与ACSR载流量间的作用机理。基于此,进一步利用热平衡方程建立输电线路载流量的解析表达式,从而定量评估谐波热效应对载流量的影响。理论分析结果表明:谐波的存在会降低ACSR的最大载流量,其作用机理为谐波下的交流电阻会使线路电阻增大,导致在同等线路温度下基波所产生的热量极值减小,从而使得最大载流量进一步降低。最后,在COMSOL软件中建立了ACSR的二维有限元模型,通过注入不同分量的谐波来验证该方法的有效性和准确性。

逆断层作用下复合衬砌输水隧洞损伤演化分析

复合衬砌是一种新型可承受高内压的输水隧洞衬砌结构,在穿越断层带时会由于断层错动作用发生破坏。因此,对复合衬砌输水隧洞穿越逆断层的损伤演化分析具有现实意义。通过考虑多重荷载和不同结构层间的分离模式,建立复合衬砌输水隧洞‑断层三维有限元模型,研究逆断层不同错动位移下复合衬砌结构损伤演化的过程,并对损伤状态进行量化评估。结果表明:逆断层作用下复合衬砌结构的损伤分为剪切损伤、拉伸损伤和失效破坏三个阶段。滑动面拱腰边墙处钢管受弯曲变形和局部屈曲耦合作用发生破坏是复合衬砌结构的最终破坏形式,破坏范围与滑动面呈“X”型分布向两盘延伸。由于不同材质性能和黏结特性的差异,断层作用导致不同结构层间发生脱离现象,脱离距离与错动位移呈正相关性。混凝土-钢管间脱离不同于混凝土-围岩间呈连续性分布,主要集中在钢管加劲肋附近。钢管内衬降低了混凝土开裂造成的内水外渗风险,增强了复合衬砌结构抵抗断层错动作用,提高了输水隧洞结构的安全裕度。

基于有限元法的架空线路温度计算与仿真分析

提出了一种有限元法求解输电线路温度分布的方法,建立了输电线路温度场数学模型和铜导线输电线路有限元模型。通过ANSYS有限元软件仿真得出不同载流量条件下,输电线路温度场的分布情况。仿真结果表明,导线通入电流越大,导线的径向温度温差增大,环境温度变化与导线外表面的温度变化规律近似为线性关系。该方法可以预测输电线路最大承受的载荷量,为实现输电线路动态增容提供了理论依据。

利用磁环构造配电线路边界的单端量全线速动保护(1):磁环边界特性及模型

针对含多换流器配电网灵活多变拓扑结构导致的单端量保护配合难等问题,提出了利用铁氧体磁环构造线路边界的单端暂态量全线速动保护方案。该文首先介绍了铁氧体磁环的特性,在此基础上对磁环的阻抗特性进行了测试,测试结果表明磁环工频和直流下阻抗很小但高频下阻抗较大,所以充当线路边界时具有不影响系统正常运行的优点;提出了磁环的宽频建模方法,具体包括磁环阻抗频变参数的拟合、电路综合方法以及饱和特性的模拟,最后给出了不同尺寸和磁环个数下仿真模型的参数修正方法。实验和仿真结果的对比验证了所建等效模型的有效性,为后续的理论分析和仿真验证奠定了基础。

基于地层结构法的石子崎隧道施工过程模拟分析

文章基于地层结构法,利用Midas GTS NX有限元软件,模拟了仁新高速公路上覆废弃建筑物的石子崎隧道开挖过程,对比分析了有无上覆建筑物两种工况下,隧道开挖过程中的沉降及衬砌内力分布规律,提出了隧道衬砌的重点监测位置,对隧道的施工及监控量测具有一定的参考价值。

同塔双回线路大档距导线随机脱冰跳跃特性研究

为了掌握同塔双回线路大档距导线非均匀脱冰跳跃特性,以某220 kV同塔双回线路为研究对象,考虑导线、绝缘子串和间隔棒等构件的力学特点,设置导线阻尼和边界条件,建立五档同塔双回线路大档距二分裂导线覆冰有限元模型,分析脱冰档随机脱冰时导线脱冰跳跃高度时程变化,研究脱冰率、导线型号、脱冰档、风速对导线脱冰跳跃高度的影响规律,校核双回线路的动态脱冰电气间隙。结果表明:线路脱冰率越大,导线脱冰跳跃高度越大,但相同脱冰率下,随机脱冰位置不同,导线跳跃高度并不相同;双回线路导线脱冰跳跃稳态值与峰值呈现一定的线性关系,脱冰跳跃峰值约是稳态值的1.70倍;线路导线直径越大,导线脱冰跳跃高度越小;相比于边档脱冰,五档双回线路中档脱冰时导线脱冰跳跃高度峰值最大;风速越大导线跳跃高度越大,但是导线跳跃高度增幅有限;该220 kV同塔双回线路脱冰动态间隙满足要求。

不同轴压比下叠合板式剪力墙结构抗震性能分析

叠合板式剪力墙结构是一种新型的装配式结构,它吸收了现浇混凝土结构与预制混凝土结构的优点,已经在国内中低层建筑中推广应用。目前的研究只是针对低轴压比下的抗震性能,将其推广应用于高层建筑中必然要开展高轴压比下抗震性能的研究。首先从理论上推导了在高轴压比下叠合板式剪力墙的极限承载力,结果表明叠合板式剪力墙由于预制层中混凝土强度等级高于现浇层的混凝土,在高轴压比下叠合剪力墙的极限承载力达到甚至超过了现浇整体剪力墙。基于OpenSEES采用两种不同模型对叠合板式剪力墙在不同轴压比下的受力性能进行模拟。第一种是多垂直杆单元模型,第二种是模型是纤维截面模型。模拟结果验证了理论推导的正确性,边缘构件预制的叠合剪力墙的极限承载力在高轴压比下要高于边缘构件现浇的叠合剪力墙,而且边缘构件预制的叠合剪力墙施工更加方便。因此预制边缘构件的叠合剪力墙推广价值更大。

基于模型识别的VSC-HVDC直流输电线路方向元件

电压源换流器型直流输电(Voltage Source Converter HVDC,VSC-HVDC)直流线路两侧并联了大电容,在高频下系统侧阻抗可等效为并联电容阻抗。根据VSC-HVDC特有的系统结构,结合模型识别的基本思想,提出了一种VSC-HVDC直流输电线路方向元件方向判别原理。在高频范围内,采用时域算法,通过两种模型的模型误差、识别的电感值和电容值与实际值的差异构成方向判据。理论分析和仿真实验表明,该方法不受故障类型、过渡电阻以及故障点位置影响,在各种工况下均可快速可靠地判别故障方向。

施工缝模型及在钢筋混凝土柱非线性分析中的应用

提出用零长度截面单元模拟施工缝,并基于纤维模型推导了单元刚度矩阵,给出完整的单元描述。在此基础上,进一步提出用以模拟带缝柱的纤维杆元模型,即由一个非线性梁柱子单元端部附加零长截面子单元组成。通过OPENSEES非线性分析软件平台,建模分析了钢筋混凝土带缝柱在拟静力试验下的非线性反应行为,计算结果与试验结果吻合较好,验证了该模型的有效性,为以后在混凝土结构或构件的非线性分析中考虑施工缝的影响提供依据。

双向压弯钢筋混凝土柱的非线性分析

在指出现有多弹簧模型存在问题的前提下,结合现有分析剪力墙的多垂直杆单元模型,提出了一种拓展的多垂直杆单元模型,这种模型可适用于各种截面形式的柱、墙肢和梁。另外,本文也提出了考虑刚度下降段的简化方法,最后提供了一个算例,算例结果表明本文模型的合理性。

钢筋混凝土剪力墙多竖杆模型的应用和讨论

介绍了自编的框架-剪力墙非弹性动力反应分析程序,其中剪力墙采用多竖杆模型,框架梁、柱采用修正的单分量模型;并利用国外知名研究机构完成的 3层剪力墙结构模型的振动台试验结果,对该程序的剪力墙部分模型化的有效性进行了验证。结果表明,该程序能有效预测钢筋混凝土剪力墙在随机地震作用输入下的非弹性动力反应。最后对剪力墙模型化的一些关键问题进行了初步的讨论,提出了在单元弹簧组件恢复力模型方面进一步改进和完善多竖杆模型的基本思路。

纤维杆元模型在框架结构非线性分析中的应用

本文基于Fiber模型,结合分段变刚度概念,推导建立了便于框架结构非线性分析应用的纤维杆元模型,即由杆件两端弹塑性区的纤维子单元及杆件中部弹性区的弹性子单元组成。弹塑性区由于受力较大,采用精细的纤维子单元模拟,中间弹性区受力相对较小,直接采用弹性子单元代替;同时,应用增分理论,分别推导了三维纤维子单元及弹性子单元的单刚矩阵,并采用静力凝聚方法,集成了三维纤维杆元模型的刚度矩阵。另外,直接应用混凝土及钢筋的本构关系,利用该计算模型对一栋12层框架结构进行了时程非线性分析,计算结果与振动台试验结果进行了比较,比较结果表明两者在结构动力特性,位移响应方面等均吻合较好,验证了该模型的有效性,可为推广使用提供参考。

钢筋混凝土剪力墙非线性单元模型的研究

本文首先对等效框架模型、多竖直杆单元模型作了改进。然后应用改进等效框架模型、改进多竖直杆单元模型及分层壳单元模型,对不同轴压比的三片剪力墙构件模型与一个14层筒中筒结构模型进行了计算分析,并与实验结果作了比较。结果表明:改进多竖直杆单元模型在所有情况下均可取得较好结果,是适用性较强的剪力墙非线性单元模型;多层壳单元模型在轴压比较大时可取得很好的结果,当轴压比较小时,应用多层壳单元模型应慎重;改进等效框架模型只在轴压比适中时可取得较好结果,其他情况下可能会引起较大的计算误差。