超大跨劲性骨架拱桥缩尺模型试验方案设计研究

为对超大跨劲性骨架拱桥缩尺模型试验方案进行合理设计,以计算跨径600 m的劲性骨架拱桥——天峨龙滩特大桥为背景,围绕模型缩尺比、结构设计、材料及加载系统等关键环节,开展主拱圈缩尺模型试验方案设计研究。最终确定模型拱缩尺比为1∶10,劲性钢骨架采用单肋形式,采用与实桥主拱圈性能相近、便于施工的材料,采用阵列式滑轮组加载系统实现模型拱和实桥主拱圈的应力等效,还原外包混凝土分环分段浇筑施工,并简化劲性钢骨架与管内混凝土施工。将模型拱外包混凝土应力实测值、ANSYS建模计算得到的模型拱理论值及实桥主拱圈理论值进行对比,结果表明:模型拱和实桥主拱圈外包混凝土在施工阶段的应力变化趋势基本相同,最大绝对误差在2 MPa以内,模型拱应力实测值和理论值也吻合较好,缩尺模型试验方案设计合理。

考虑非线性行为相似的高层结构动力试验模型简化设计方法研究

随着物理试验技术的快速发展,结构模型试验可较准确获得结构在环境荷载作用下的动力响应,但在土-结相互作用、区域群体结构、大型复杂结构的风洞、拟静力及动力等模型试验问题研究中,简单、实用、准确的结构试验简化模型仍是研究的重点。针对现有模型简化方法中非线性力学参数标定复杂、试验可行性不足等问题,提出了一种考虑非线性行为相似的高层结构动力试验模型简化设计方法,将模拟高层结构的弯、剪恢复力模型分解为线性和非线性行为的组合,其中结构非线性行为采用库仑摩擦模型模拟,因其参数简单,具有一定物理意义,可直接适用于缩尺模型动力试验研究中。基于上述理论方法,将弯剪耦合模型和平扭摩擦装置有效结合,提出了用于缩尺动力试验的物理模型设计方法及等效刚度、屈服后刚度和承载力等参数的计算方法,并建立了对应的“层间双剪切、双弯曲弹簧”力学计算模型,可通过模型试验结果较好地预测原型结构弹性及非线性阶段的动力响应。以某高层结构为例,通过数值模拟和振动台试验验证了该方法的准确性和可行性。

水电站引水发电系统过渡过程整体物理模型试验探讨

水电站引水发电系统过渡过程是流体、机械、电气、甚至结构相互耦合的复杂的动态过程 ,现有的将水、机、电分开研究的方法及成果无法满足大型长输水道地下式水电站设计和运行的需要 ,所以需要开展水电站过渡过程整体性物理模拟。本文作为初步的探讨 ,着重介绍模型比尺、水机电整体模拟、控制测试以及大波动、小波动和水力干扰等过渡过程的试验结果 。

缩尺比例车辆-轨道垂向振动实验系统研究

在分析车辆-轨道垂向耦合振动模型基础上提出基于相似性原理的缩尺轨道垂向振动实验台,具体阐述其关键参数的计算方法;基于轨道车辆运行设计沿轨道纵向运行的加载小车,实现车辆载荷移动加载;基于虚拟仪器技术实现实验台控制及数据采集。通过对缩尺实验台动力学模型数值仿真、实验结果表明,该缩尺轨道垂向振动实验系统能模拟车辆-轨道垂向耦合振动的低频振动特性。

计及运行广义短路比的多时间尺度新能源并网调度计划模型

为了保障大规模新能源并网时电网系统的稳定运行,减少弃风、弃光,首先分析了平抑新能源并网功率波动的手段,引入了新能源以任意功率并网后能够评估交流系统电网强度的运行广义短路比。其次,给出了基于日前、日内、实时3个时间尺度新能源并网调度计划策略,建立了以运行调度成本最小、运行广义短路比最大、联合输出功率波动最低为目标函数的多时间尺度新能源并网调度计划模型。最后,以火电机组、新能源场站、储能电站和高载能负荷等所构成系统为例,仿真验证了所给策略和模型的有效性。

基于拓扑优化和缩尺试验的小宽厚比独柱式桥墩帽梁力学性能研究

由于小宽厚比独柱墩帽梁属于典型的应力扰动区构件,内部受力较为复杂,普通独柱墩帽梁的设计方法可能对其不适用。对小宽厚比独柱墩帽梁模型进行拓扑优化,分析小宽厚比独柱墩帽梁的空间受力特征,根据拓扑优化结果建立小宽厚比独柱墩帽梁的空间拉压杆模型基本构形,并根据最小应变能准则提出了确定其最优构型的方法。针对目前对小宽厚比独柱墩帽梁试验研究较少的现状,进行缩尺模型试验,研究其竖向静载作用下的受力特性。结果表明:在横桥向,帽梁顶部在双支座荷载下具有最大拉应力;在顺桥向,帽梁中间位置拉应力最大,帽梁的顶部拉应力低于中部,帽梁底部则表现出受压的趋势。由于未考虑顺桥向的力流扩散,根据相关规范中拉压杆模型设计方法计算得到的内力值与试验结果相差较大,说明规范法不适用于小宽厚比独柱墩帽梁的设计。试验结果的应力分布情况与根据拓扑优化结果提出的空间拉压杆模型一致,并且采用空间拉压杆模型计算得到的拉杆应力值相比规范法更加合理,证明本研究所提的空间拉压杆模型基本构形以及确定最优构型方法的合理性。

基于动网格的地铁活塞效应非稳态气流模拟

活塞效应是影响地铁隧道和站台气流非稳态流动的主要因素,为此采用现场试验和数值模拟的方法对气流进行分析.其中,实验选在装有安全门的运行车站,并记录列车运行时的测点风速.数值研究基于实验车站的全尺寸模型,并利用动网格技术对其模拟.研究结果表明,采用标准k-ε方程的模拟方法结果和实验数据吻合较好,证明其适用于高雷诺数的隧道模拟研究.研究同时发现,活塞风在站台前后两个联接处(迂回风道和活塞竖井)中表现出比较稳定的分流和吸风比率,且无论在开式系统还是闭式系统状态下,进入迂回风道和吹入站台的风量是成特定比例关系的.

钻地弹侵彻混凝土缩尺模型的研究

文中应用缩尺模型技术(相似定律)研究钻地弹侵彻混凝土的问题,在理论上阐明了钻地弹侵彻混凝土模型的相似比。以此作为选择缩尺模型的问题依据,并用大型有限元分析软件LS-DYNA进行数值模拟,证明了其合理性。

基于化学动力学的地层硫酸钡结垢模型研究

成垢离子在地层中发生沉淀反应的规律与普通水溶液中的不尽相同。多孔介质渗流过程中的扩散与沉淀反应的反应系数需要通过岩芯流动实验中所测得的出口端钡离子浓度拟合得到。在已有的岩芯结垢模型与地层结垢模型求解方法中,需要分别假设入口端与近井地带边界处的钡离子与硫酸根离子的浓度比远小于1,这一假设使模型有很大的局限性。采用罗巴托与牛顿法求解岩芯结垢模型,取消了关于离子浓度比的假设;并详细推导了地层结垢模型,修正了控制方程中的二阶项系数,研究了低硫酸根离子浓度的海水作为注入水的情况下,不同无因次扩散系数,无因次化学反应系数,边界浓度比对地层结垢模型中阻力系数的影响。结果表明,采用低硫酸根离子浓度注入水降低边界离子浓度比,阻力系数将大大降低;若离子浓度比与无因次反应系数降低相同的百分比,前者将导致更大的阻力系数减幅。

模型变率对潮流波浪作用下局部冲刷深度的影响

根据窦国仁波浪潮流共同作用下的全沙模型相似理论,设计5个变率分别为2.5、4、6、8 33和12 8的长江口深水航道北槽概化物理模型,进行潮流和潮流波浪共同作用下的丁坝坝头清水和浑水冲刷试验,研究不同动力条件和不同工程布置下变率对冲刷坑发展过程及冲刷深度的影响,给出了变态模型与正态模型冲刷坑稳定冲刷深度的关系式。

DEA方法在区域经济发展状况评价中的应用

探讨将 DEA理论用于经济系统的分析研究 ,提出投入冗余率等概念。并以深圳为例 ,从技术分析的角度回顾总结经济特区的发展 ,便于特区在以后发展中扬长避短 。

跨海桥梁圆端形基础波流力缩尺效应研究

为研究跨海桥梁圆端形基础在波流力作用下的缩尺效应,以西堠门公铁两用大桥圆端形基础为背景,通过流体计算软件Flow-3D模拟数值水槽,建立6种缩尺比(1∶1,1∶15,1∶25,1∶50,1∶75,1∶100)圆端形基础数值模型,基于RNG k-ε湍流模型、雷诺平均方程以及VOF自由液面捕捉法,计算各数值模型所受波流力及其周边水力特性并对比分析,并将1∶1的圆端形基础数值模型所受波流力与规范计算结果对比。结果表明:在波流作用下,圆端形基础周围会出现流速集中现象,缩尺比减小该现象不再明显,但周围流速分布特点大致相同;对于圆端形基础受到的水平波流力,1∶1模型结果小于缩尺模型结果,综合考虑峰值与谷值缩尺模型结果,建议在西堠门公铁两用大桥试验研究中采用1∶25缩尺比;依据现有规范用等效的圆形或矩形估算圆端形结构所受水平波流力,为1∶1圆端形结构数值模拟结果的1.60~1.77倍和1.49~1.70倍,据此进行设计仍可保证结构安全性。

复杂环境条件下超大型浮体水池试验中几个关键技术研究

复杂环境条件下超大型浮体水池模型试验的研究对象不仅涉及比常规海洋平台远为复杂的多模块浮体、连接装置、弹性结构的缩比模拟,还涉及复杂海洋地理与波流环境的缩比模拟,模型试验与测量技术更为复杂。论文针对复杂环境条件下超大型浮体水池模型试验,重点开展复杂环境条件与浮体耦合、极大型结构水弹性响应模型设计、大缩尺比条件下多模块连接系统模拟等几个方面的关键技术研究,从而为复杂环境条件下多模块超大型浮体水池模型试验、水弹性响应机理的认识及设计过程中的试验考核提供技术基础。

基于变压器缩比模型的绕组冲击电压分布

实际运行的电力变压器绕组无抽头引出线,无法直接测量其冲击电压分布。采用电气特性相似并带抽头的变压器缩比模型代替原模型进行绕组冲击电压分布研究具有重要的工程实用价值。首先在缩比模型和原模型各种物理特性常数和电场强度相同的条件下,根据物理量间的关系,推导了较简化的缩比准则;然后根据实际电力变压器原模型和缩比准则设计了一台相似比为1/20和型号为10 k VA、220 V/2 400 V且带抽头的变压器缩比模型;其次,用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics进行了缩比模型与原模型的电场、磁场和电磁场综合仿真对比分析,验证了该缩比准则的正确性。最后,搭建试验平台测量变压器缩比模型在纳秒脉冲下的绕组冲击电压分布。得出变压器绕组冲击电压分布极不均匀,高压端承受电压较大。

配重不足时结构试验模型与原型的相似关系

采用量纲分析法,推导在配重不足条件下模型和原型的相似关系。通过对一个1/2.8和一个1/3.0剪力墙模型试验结果的分析,验证相似关系的正确性,并对配重不足时一些物理量的偏差进行讨论,提出修正方法。

现浇X形桩竖向承载特性足尺模型试验研究

X形桩是一种利用截面形如X形的钢模,经过沉管、浇注混凝土、养护成形之后所形成的现浇混凝土桩。该桩具有承载力高、经济适用、施工方便等优点,对于高速公路、铁路等工程中的软土地基处理具有较好的适用性。采用河海大学自行研制的大型桩基模型槽试验系统,通过竖向静载试验,研究了X形桩与圆形桩的极限承载力、桩身侧摩阻力、桩端阻力与桩侧摩阻力的荷载分担比的变化规律。结果表明:与圆形桩相比,X形桩在相同混凝土用量下能够显著提高截面利用率及承载力水平。研究成果可为进一步研究X形桩的各种工程特性提供重要依据。

英国高校大型仪器共享模式的启示

通过对英国高校大型科研仪器三级共享平台的建设及管理模式的介绍和总结,借鉴英国在大型仪器的管理、共享使用、维护及技术支持等方面行之有效的经验,结合我国科研的实际情况,为建立适应我国科研环境的大型仪器共享平台、完善共享平台的开放管理制度,提高大型仪器的科研产出比提供思路和方法,从而促进我国的科技发展。

制造商生产成本结构对其线上销售模式选择的影响

考虑制造商生产成本呈线性和非线性2种情形,探究不同生产成本结构下的制造商对线上销售模式的选择策略。构建制造商和电商平台的Stackelberg博弈模型,运用逆向归纳法得出双方不同策略下的最优利润,进而得到双方实现共赢的条件。研究发现,无论制造商生产成本结构如何,制造商对销售模式的偏好均与佣金比例有关,当佣金比例较低时,制造商选择网上代销模式;当佣金比例较高时,制造商选择网上分销模式。而且,制造商和电商平台的利益并不总是对立的,当佣金比例适中或较高时,双方可以实现共赢。此外,在规模不经济情况下,2种销售模式的消费者剩余和社会福利均与规模不经济系数负相关,网上代销模式受规模不经济系数影响的程度更大。

动床模型泥沙运动相似问题

根据阻力相似要求,导出泥沙运动相似比尺,如床沙起动粒径比尺,悬沙粒径比尺,推移质输沙率比尺和悬移质含沙量比尺等。使得用起动流速和起动拖曳力来演绎的上述比尺异途同归,得到统一。指出阻力相似是泥沙运动相似的必要条件,动床模型因加减糙困难,阻力相似与弗氏数相似一般难以同时满足,弗氏数相似适当偏离是不可避免的。

输电线路防舞电涡流阻尼器参数优化试验研究

基于动力相似关系,以某1000 kV八分裂输电线路为工程原型,设计了输电导线-电涡流阻尼器系统的1∶17大比例缩尺试验模型。通过导线-阻尼器系统的自振试验测定系统的等效阻尼比,并对电涡流阻尼器的安装位置、刚度系数、阻尼系数以及导线初始张力等设计参数对系统等效阻尼比的影响进行了相关研究。为了验证由自振试验所确定的阻尼器最优参数下的真实防舞效果,在易舞风攻角下,对安装阻尼器前、后覆冰导线-阻尼器系统的线性化运动方程的特征值实部进行了计算,发现安装阻尼器将明显提高导线起舞风速;利用ANSYS软件对易舞风攻角下的导线舞动响应进行仿真模拟研究,安装阻尼器后覆冰导线不再激发舞动,防舞效果非常明显。试验表明:导线系统的一阶等效阻尼比将随着阻尼器阻尼系数的增大呈现先增大后减小的趋势,存在一个最优阻尼系数C_(opt),而阻尼器刚度的存在不利于阻尼器发挥减振效果;阻尼器的安装位置越靠近跨中,导线系统的一阶等效阻尼比提升越明显,阻尼器的减振效果越好;导线初始张力越大,导线系统的等效阻尼比的最大值(ξ_(max))也会相应提高。