屋面雪荷载分布风洞试验研究

为了预测屋面雪荷载分布,采用细石英砂粒子模拟风吹雪进行风洞试验研究,通过降雪模拟和均匀重分布试验,获得了几种典型屋面的积雪系数分布,并与中国荷载规范进行了比较。结果表明:当试验风速达到阈值风速后,测量的风洞流场有效气动粗糙长度随着风速增加而增大,显示出风吹雪边界层流场的典型特性;试验获得的阶梯形屋面积雪系数均小于中国荷载规范值;单跨双坡屋面的迎风屋面积雪系数可能会超过荷载规范值,特别是20°屋面,而10°屋面积雪系数随时间发展逐渐减小,并最终在规范值之内。在模拟降雪试验中,双跨双坡屋面的第一个迎风屋面积雪系数相对较大,但小于荷载规范值;在均匀重分布试验中,双跨双坡屋面的最大积雪系数均在第一个背风屋面的屋脊后方,其值接近1.5,超过了荷载规范值。

气候环境实验室降雪环境模拟技术研究

目的建立实验室降雪环境模拟技术,为飞机等武器装备降雪环境适应性试验验证提供技术支持。方法基于对自然降雪和实验室模拟降雪机理的对比与分析,提出影响实验室内模拟降雪的关键因素,并结合理论分析和试验研究,得出实验室内模拟降雪环境的冷负荷计算方法和最优成雪的水粒直径。结果建立了实验室降雪环境模拟技术,采用该降雪环境模拟技术,降雪强度及降雪品质均满足飞机等武器装备降雪环境适应性试验验证需求。结论建立的降雪环境模拟技术切实有效,可用于实验室飞机等武器装备降雪环境适应性试验研究。

拱形充气结构承载特性分析

为了验证充气结构的承载特性,进行了气肋模块荷载试验,得到了同一模块在不同内压下的承载极限以及拱顶高度的变化量,内压为5kPa时,气肋模块最大可承重1 760kg。建立了充气机库的三维模型,并用FLUENT计算了不同迎风角下,机库表面风压分布,得到在迎风角为60°时,为机库最易坍塌,并将表面风压导入ABAQUS中分析机库应力分布,结果表明,机库在10级风下仍能运行良好。

某MPV车型顶盖屈曲性能分析及试验

文章以某MPV为例,研究MPV车型顶盖雪载性能和抗压性能。根据有限元模型,从板壳稳定性理论和屈曲分析理论出发,进行汽车顶盖雪载性能分析。通过线性屈曲分析确定临界屈曲载荷,并在此载荷下进行非线性屈曲分析。通过汽车顶盖雪载试验,记录顶盖各级载荷下的变形数据并与仿真分析结果对比,为新车型开发提供基本性能数据和设计方向。

典型单跨低坡度双坡屋面的风致雪堆试验研究

为研究低坡度双坡屋面的风致积雪分布特性及雪荷载分布模式,设计研发了一套风吹雪联合试验装置,以高密度的石英砂颗粒模拟雪粒子,分别开展有无降雪条件下6种来流风速(有降雪1.5~2.5 m/s,无降雪4.6~6.1 m/s)、4种屋面坡度(5°、10°、15°、20°)的风吹雪风洞试验,共计24个试验工况,并就屋面中剖面积雪深度系数、积雪深度系数最大值及所在位置、雪荷载不均系数和雪颗粒净捕获系数等展开分析。结果表明:在多数工况下,低坡度双坡屋面积雪分布仍然呈明显的非均匀性,且降雪会显著影响积雪形态。对于迎风屋面,有无降雪条件下积雪深度系数均随来流风速的增大而减小,随坡度的增大而增大;积雪深度系数最大值点位置随风速增大逐渐远离屋檐,随屋面坡度的增大则呈近似线性移近屋檐。对于背风屋面,屋脊遮蔽效应容易导致积雪堆积,且积雪深度系数随风速增大而增大。随着坡度增大,背风屋面的雪颗粒净捕获系数增大,表明迎风屋面被输运的雪颗粒更容易在背风面沉积,从而加重屋面积雪分布的不均匀性。基于分析结果,归纳有无降雪影响下屋面雪荷载的典型不均匀分布模式,可为类似屋盖的抗雪设计提供参考。

风致屋面积雪分布风洞试验研究

为了预测屋面积雪分布,对一典型阶梯形屋面和两种双坡屋面进行了积雪分布风洞试验研究。首先对流场进行了测量,然后进行屋面积雪分布试验,测量了不同时间内屋面雪深分布,考察了风速、风向对屋面积雪分布的影响,并对屋面上粒子质量流率进行了分析。结果表明,运动粒子使表面附近的流场湍流度降低,流场有效气动粗糙长度与摩擦速度平方成正比;阶梯形屋面在风向角为0°时,雪深分布与观测结果基本一致,斜向风时,雪深分布严重不均匀,特别在风向角135°时,最小雪深系数为0,最大雪深系数达1.7;双坡屋面在风向角0°时背风屋面局部产生较多沉积,坡度10°的双坡屋面最大雪深系数达1.6,坡度20°的双坡屋面最大雪深系数为1.2;屋面上平均质量流率与风速呈线性关系,表明屋面上粒子质量输运率按摩擦速度三次方增加。

雪荷载规范比较与风致雪漂移风洞试验方法研究

风致雪飘移在复杂屋面上产生的不均匀雪荷载是多雪地区结构设计中需要重点考虑的问题之一。该研究对比了我国和美国、加拿大、欧洲四本关于雪荷载的规范,比较了雪荷载的计算表达式、屋面形式等内容,通过风洞试验,采用食用盐、硅砂、明矾、干松木屑等材料,对雪飘移问题进行了试验研究。结果发现:四本规范中都是将基本雪压与各种系数的乘积作为雪荷载;相对其他三本规范,我国规范对影响雪荷载的各种环境参数考虑相对较少;明矾因为颗粒间作用力较大,在风洞试验中不易产生连续的漂移运动;干松木屑因为密度太小,模拟效果也不佳;大密度的食用盐颗粒和硅砂的模拟效果相对较好;为了在实际工程中应用风洞试验的方法,需要进行多参数的现场观测、收集完整的气象资料、研究试验的相似关系和试验参数。

风雪耦合作用下单层柱面网壳的动力稳定

强风带动积雪漂移可能使结构处于稳定最不利状态,而目前在这方面的研究很少。该文研究一单层柱面网壳在风雪耦合作用下的动力稳定性。首先阐述风雪耦合作用下动力稳定性的研究方法,然后介绍风雪耦合作用的数值模拟,并通过风洞试验获得网壳表面的非定常气动力,最后分析了风雪耦合作用下单层柱面网壳的动力稳定。研究表明,斜风作用和不均匀分布积雪使单层柱面网壳更易于动力失稳,按荷载规范中雪荷载标准值来分析动力稳定得到的结论偏于不安全。