光滑环形液体密封流态演变规律及静态稳定性研究

光滑环形密封静态刚度系数直接影响转子系统稳定性。为探究影响光滑环形液体密封的静态失稳机制及影响因素,应用计算流体力学方法建立光滑环形液体密封模型,研究密封在不同流动状态(层流、过渡流和湍流)、偏心率、进出口压力和转速下流动特性。结果表明:黏性效应是导致层流到过渡流状态下直接静态刚度先减后增主要原因;在过渡流和湍流中,黏性和惯性效应会使高偏心率下密封产生的气流力和刚度系数均为负值;随雷诺数增加,密封静态稳定性降低。

拟静力法在基坑抗震中的应用探讨

基坑工程作为项目建设的重要环节,其稳定性关系城市安全。随着地下枢纽、立体交通等理念的提出,部分基坑呈现规模大、周期长、周边环境复杂等特点。此时,不能简单将其视为一种临时结构,需要考虑地震等偶发灾害的影响。为了计算地震工况下的安全性,将拟静力法引入到基坑的稳定性分析中。汇总归纳了现有规范中的拟静力法,基于各规范的特点讨论了折减系数和放大系数取值原则。通过时程分析法,从剪力、弯矩和位移等方面进行验证。结果表明:在应用拟静力法时,应该考虑基坑工程的特点。区别于边坡工程,基坑工程加速度小于或接近地表设计地震。因此,加速度放大系数可取为1。折减系数取0.25时,拟静力法计算结果略大于时程分析法,可以达到包络设计的目的。

基于试验设计方法的液相孔型-迷宫密封几何参数敏感性分析

为了评估新型液相孔型-迷宫密封在转子偏心下的泄漏特性,提高其运行稳定性,提出了中心组合设计的试验设计方法。对新型液相密封中影响泄漏特性和静态转子动力特性的关键几何参数(迷宫腔室深度、宽度、孔深和孔径)进行敏感性分析;采用基于动网格技术和稳态RANS方程的数值计算方法求解25种几何参数组合的新型液相密封在2种偏心率(0.1、0.2)下的泄漏量、静态气流激振力和静态刚度系数;分别以泄漏量、静态气流激振力和静态刚度系数为响应,以4个几何参数为变量获得主效应图。结果表明:偏心率对泄漏量的大小以及其几何参数敏感性影响很小,当腔室深度、宽度、孔深和孔径分别在40%、24%、56%、44%水平时,泄漏量最小;在转子偏心下,切向力随着迷宫腔室深度与宽度的增加而单调递减,随着孔深与孔径的增加先增加后减小;径向力随着腔室深度的增加而增加,随着腔室宽度的增加先减小后增加;当偏心率增加到0.2时能找到使静态直接刚度最大的几何参数组合,此时腔室深度、宽度、孔深和孔径分别在24%、48%、40%和64%水平。在转子偏心与不偏心工况下,腔室深度与宽度的增加均会造成静态交叉刚度的单调递减;转子偏心时静态交叉刚度随着孔深与孔径的增加先增加后减小。该研究结果可为液相孔型-迷宫密封的性能分析和结构设计提供参考。

基于变桨与襟翼协同的降载特性研究及机理分析

研究了尾缘襟翼长度、偏转角和攻角对翼型降载特性的影响,并分析其影响机理。结果表明:变桨与尾缘襟翼的协同控制可有效实现挥舞方向上的降载;尾缘襟翼长度越大,尾缘偏转角越小,攻角越远离临界值,降载性能越佳;偏转角增大会导致临界攻角位置前移;为实现快速降载,在正偏转角、大攻角下优先选择尾缘控制,其他情况下均优先选择变桨控制;降载特性与翼型及翼缝流体分布密切相关,压差越小,降载性能越好。

分离式路线段高墩桥梁施工用大跨度桁架通道设计与施工

对某分离式路线段高墩桥梁间的桁架通道进行受力分析,通过有限元软件进行模拟研究,计算在不同荷载组合作用下结构的极限受力状态是否满足强度、刚度要求,并通过荷载试验进行校核,为桁架通道结构安全评定建立指导依据。介绍施工工艺流程与注意要点,提出桁架通道一般性施工方法。

静态均布人群对大跨人行悬索桥气动参数的影响

以某大跨人行悬索桥为例,利用ANSYS建立了有限元模型,并进行了动力特性分析.再根据德国《人行桥设计指南》(EN03-08)的行人交通级别,按照不同工况的静态均布人群密度(μ)将人体模型布置在节段模型上,以设计人-桥系统的节段模型,并通过测力和测振的风洞试验获得了不同μ的静力三分力系数和气动导数,进而研究了μ对大跨人行悬索桥的静力三分力系数(阻力系数CD、升力系数CL和扭矩系数CM)和气动导数[H_(i)^(*)、A_(i)^(*)(i=1,2,3,4)]的影响.结果表明:1)随着行人数量的增加,CD和CM都逐渐增大,C_(L)则逐渐减小;2)人群密度对直接气动导数(H_(1)^(*)、A_(2)^(*)、A_(3)^(*)、H_(4)^(*))和间接气动导数(A_(1)^(*)、H_(2)^(*)、H_(3)^(*)、A_(4)^(*))的影响都十分显著;3)静态均布人群在改变了主梁的气动参数后,会显著影响大跨人行悬索桥的侧向和扭转的抖振响应.

电气化铁路接触网整体吊弦受力试验研究

针对电气化铁路接触网整体吊弦受力测量存在的不足,采用自行设计的受力测量装置测量实际线路整体吊弦的静态力和动态力。试验研究结果表明,一跨内6根整体吊弦的受力基本是对称分布的,整体吊弦的位置和初始长度对其受力影响较大;吊弦受力与吊弦长度成反比,其动态力变化与抬升量为正相关,而单位抬升量下的动态力变化则与抬升量表现出负相关性;并通过动态系数量化不同抬升量下的动态力增长幅值大小,发现对称位置的吊弦长度差异导致动态增长幅值不同。试验研究结果为深入分析列车运行时整体吊弦的受力并验证有限元模型准确性奠定技术基础。

深厚覆盖层上高心墙坝地震惯性力动态分布系数研究

对于强震区坐落在深厚覆盖层(深度超过50 m)上的高土石坝,通过拟静力稳定分析结果初步判定其抗震稳定性是抗震设计的主要内容,其中水平向地震惯性力沿坝基覆盖层至坝顶的动态分布系数是关键。然而,现行《水工建筑物抗震设计标准》(GB 51247—2018)中地震惯性力动态分布系数多基于坐落在基岩上的高土石坝的动力响应规律确定,现有动态分布系数忽略了深厚覆盖层和地震动强度对地震动传播规律的影响。因此,以坐落在深厚砂砾石覆盖层上150 m级高黏土心墙堆石坝为研究对象,结合现行土石坝设计规范和国内已建高土石坝实例,基于统计平均的方法确定了坝顶宽度、坝料分区、坝坡坡比、覆盖层材料的静、动力特性等关键参数,深入探讨了150 m级高黏土心墙堆石坝在小震(0.1 g)、中震(0.2 g)和大震(0.4 g)规范谱地震动作用下不同深度砂砾石料覆盖层的动力响应分布规律,进而总结归纳出不同深度覆盖层下150 m级高黏土心墙堆石坝的水平向地震惯性力的动态分布系数,将其引入到拟静力法稳定分析中,最后基于最危险滑动面和最小安全系数与现行规范所得结果进行对比分析。研究结果表明,小震(0.1 g)和中震(0.2 g)下采用文中推荐的考虑深厚覆盖层和地震动输入强度影响的水平向地震惯性力动态分布系数时将得到更符合工程实际的评价结果。研究成果可为深厚覆盖层上的高土石坝抗震设计提供参考依据。

不同摩擦因数胎面胶对轿车子午线轮胎性能的影响

研究不同摩擦因数胎面胶对轿车子午线轮胎的滚动阻力、静态刚性、接地印痕、六分力特性及整车性能的影响。结果表明:使用3种胎面胶的轮胎的滚动阻力接近;随着胎面胶摩擦因数的减小,轮胎的纵向刚性和扭转刚性变化较大,径向刚性和横向刚性变化不大,轮胎的包络刚性随胎面胶硬度的增大而增大;采用较大摩擦因数胎面胶的轮胎的接地面积及矩形比较大,3种方案轮胎其他接地特性参数差异较小;采用较小摩擦因数胎面胶的轮胎的侧偏刚度、回正刚度和纵滑刚度最大,成品轮胎的摩擦因数与胎面胶的摩擦因数呈正相关,但数值差异略大,轮胎的侧向力峰值、回正力矩峰值、纵向力峰值随胎面胶摩擦因数的增大而增大;轮胎干地刹车距离与胎面胶摩擦因数呈负相关,操控稳定性受轮胎侧偏刚度和回正刚度的影响较大,舒适性受胎面胶硬度的影响较大。

独塔斜拉桥最大双悬臂施工阶段桥塔干扰下非线性静风稳定性分析

【目的】与传统多跨斜拉桥相比,独塔斜拉桥具有工期短、经济性强和美观等优点。然而,由于其结构刚度小,其双悬臂施工阶段风致振动问题更为突出。为了充分评估其抗风能力,依托广东韶关的曲江大桥,在桥塔干扰的情况下模拟双悬臂斜拉桥施工阶段和桥塔主梁联合施工阶段在不同风攻角下的静风作用。【方法】分别建立最大双悬臂施工阶段无桥塔主梁节段和有桥塔主梁节段三维CFD模型,求得不同来流风向下不同主梁位置处的流场分布和三分力系数。建立有限元模型,编写主梁非线性静风失稳临界风速求解程序,对独塔斜拉桥施工过程中的静风稳定性进行全过程求解。【结果】考虑桥塔干扰效应后,随着风攻角角度的增大,独塔斜拉桥最大双悬臂靠近桥塔区域的三分力系数会发生变动。【结论】有桥塔干扰下施工阶段静风响应更危险,随风速变化位移响应中没有出现骤变现象,但在实际施工阶段中应充分考虑此影响。

金属材料表面静摩擦学特性的预测研究-理论模型

对分形几何理论进行了改进,在此基础上建立了法向载荷、最大静摩擦力、静摩擦系数的改进分形模型。通过中间自变量实际接触面积,构建了金属材料结合面静摩擦学特性的预测模型。计算和分析表明:静摩擦系数随着法向载荷或材料特性的增大而微凹弧式增大,但随着分形粗糙度的增加而微凹弧式减小;当分形维数较小时,静摩擦系数随着分形维数的增加而增加;但当分形维数较大时,静摩擦系数随着分形维数的增加而减小;在双常用对数坐标系统下,最大静摩擦力与法向载荷大多呈现出线性正比的关系;分形几何理论适用于法向载荷极小的情况。

金属橡胶非线性干摩擦副的接触作用机理及其仿真结果分析

从金属橡胶材料的干摩擦阻尼产生的机理入手,提出了一种全新的金属橡胶非线性干摩擦结构单元力学模型,该结构单元由一对带有轴向和径向两个方向的弹性元件构成,它们既表示了金属丝之间的摩擦特性,同时也表示了螺线卷线匝在受力变形时的弹性特征。以建立的金属橡胶材料力学模型为基础,采用多个摩擦副单元串联组成的结构,深入研究了线匝的摩擦接触,通过对结构单元组成系统的计算机模拟仿真,对金属橡胶元件在不同载荷作用下的滞迟回线进行了深入地分析和研究,在静态载荷作用下,研究了结构单元的摩擦系数、结构单元的摩擦角对金属橡胶结构摩擦耗能的影响,在动态载荷作用下,研究了载荷的幅值、载荷的频率、载荷的初始相位对摩擦耗能的影响,此项研究工作大大减少了静态和动态试验方面的工作。

基于CFD方法的高墩大跨箱梁桥静风力系数参数影响研究

基于计算流体力学（CFD）对某连续刚构桥主梁不同截面、不同工况下的风场特征进行了数值仿真分析,研究了梁高、风攻角、桥梁横坡等参数对桥梁主梁截面静力三分力系数（阻力系数、升力系数、扭矩系数）的影响,并结合气动流场特征分析了不同截面及攻角下的压强和速度分布。研究结果表明：梁截面高度、风攻角、截面横坡均对桥梁静力三分力系数有较大影响,但三者对三分力系数影响的侧重点不同：梁截面高度对阻力系数影响最大,变化幅度达0.494;攻角对升力系数影响最大,变化幅度达0.382;截面横坡主要体现对阻力系数的影响,变化幅度为0.17。静力三分力系数对梁体截面的形状及尺寸变化较敏感,梁体截面左右侧迎风时,阻力系数相差0.04~0.21,升力系数相差0.009~0.2,扭矩系数相差0~0.07;梁高越大,截面钝体特征越明显,周围的流场分布越复杂。

宽体扁平钢箱梁气动力特性及涡振性能研究

针对宽体扁平钢箱梁对风作用比较敏感的情况,以寸滩长江大桥主桥[(250+880+250)m双塔单跨悬索桥,加劲梁宽高比为12]为背景,采用风洞试验和数值模拟相结合的方法对其钢箱梁气动力特性和涡振性能进行研究。通过节段模型风洞试验测试其在不同风速和风攻角下的静力三分力系数变化情况及0°、±3°、±5°、±7°7种风攻角下的涡振响应,并通过软件模拟加劲梁断面周围压强随风攻角的变化情况。结果表明:该宽体扁平钢箱梁在不同风速下的静力三分力系数十分接近,雷诺数对其影响较小,加劲梁断面具备气动稳定的必要条件,气动性能良好;风攻角的变化在一定程度上改变了断面迎、背风侧及上、下方压力差,导致静力三分力系数变化;该梁对风攻角变化敏感,大风攻角作用下扭转涡振响应变化幅度大于竖向响应变化幅度,更容易发生大范围大振幅涡振。

驸马长江大桥非线性静风响应研究

驸马长江大桥为主跨1 050m的单跨简支梁悬索桥,主梁采用流线型钢箱梁。为研究该桥非线性静风响应,考虑静风荷载非线性和结构几何非线性,采用增量法与内外双重迭代相结合的方法,分析加劲梁初始攻角、附加攻角、缆索风荷载等因素对静风位移、静风失稳风速及结构动力特性的影响,并将计算结果与1∶80全桥气弹模型风洞试验结果进行比较。结果表明:静风位移计算值低于风洞试验实测值,这是静三分力系数的雷诺数效应造成的;缆索风荷载约占结构总体风荷载的15%,不考虑会低估风荷载;不考虑加劲梁附加攻角会高估静风失稳风速;初始攻角、附加攻角、缆索风荷载对加劲梁静风位移响应影响较大;结构动力特性会随风速改变而改变。

大跨度钢管混凝土拱桥静风稳定性计算分析

三门口跨海大桥北门大桥为主跨270 m的钢管混凝土中承式拱桥,对该桥静力系数进行试验和数值分析,并对拱肋三分力系数进行雷诺数修正。验算大桥静风稳定性,结果表明,无论在施工阶段,还是在成桥状态,抗风稳定性均满足要求。

附属构件及桥面粗糙度对近流线型宽体箱梁气动静力系数的影响

针对高宽比为1/12的近流线型宽体箱梁进行了一系列参数化的三分力测力试验,研究了栏杆透风率、检修车轨道位置、桥面粗糙度对三分力系数的影响。运用CFD工程软件Fluent 15.0模拟二维风场,对三分力系数变化的可能机理进行讨论。结果表明,对于近流线型宽体箱梁:(1)随迎角由负到正加大,C_D先降后升,C_L与Cm总体趋于升高,但均不关于零迎角对称或反对称;(2)栏杆透风率的减小一方面加大了断面挡风面积,使尾流变宽,C_D升高;另一方面扩大了断面上方负压区范围(正迎角工况),提高了上表面压力系数(负迎角工况),使正、负迎角下的升力均增加,即C_L绝对值升高;(3)正迎角来流时,检修车轨道的内移使断面下方的负压区缩小、压力系数减小、尾流变窄,则C_D、C_L均降低;但负迎角来流时,其位置的移动未对分离区造成明显影响,则C_D与C_L均未出现显著波动;(4)正迎角来流时,桥面粗糙度的提高减小了上表面的分离角,使负压区缩小、尾流变窄,则C_D降低;且负压区的缩小使得朝上的升力减小,即C_L降低。负迎角来流时,粗糙度的提高使上表面的阻力与压力系数均增加,则C_D升高、C_L的绝对值升高;(5)栏杆透风率、检修车轨道位置及桥面粗糙度对Cm的影响可以忽略不计。

铁路简支梁桥制动力有效系数的静力分析

本文建立了线桥结构承受列车制动力的静力分析模型,通过对不同桥长、不同的道床-桥墩综合刚度条件下的静力分析,研究了PC简支梁铁路桥制动力有效系数与桥长、综合刚度之间的关系。明确了有效系数的动、静力分析方法上的差异,避免了动力分析计算的复杂和繁琐,用简便的方法给出了可信的计算结果。

S形曲线斜拉桥非线性静风稳定性分析

跨越复杂地形且满足结构受力要求,曲线斜拉桥由于其特殊的空间几何结构形态使其结构受力与直线斜拉桥有较大不同.为判断其抗风性能,依托大连滨海大道曲线斜拉桥工程,对S形曲线斜拉桥的非线性静风稳定性展开研究.验证数值模拟准确性后通过WORKBENCH平台建立主梁断面数值模型并划分结构网格,导入FLUENT中分别求得五类风攻角作用下主梁三分力系数,并分析其流场分布.采用ANSYS建立全桥模型,通过ANSYS中程序设计语言(APDL)编写桥梁非线性静风失稳临界风速求解程序,对曲线斜拉桥静风失稳动态进行全过程求解.结果表明:随着风攻角的增大,曲线斜拉桥主跨扭转变形逐渐增大至发散,具有较高的风荷载敏感性.

标定偏心下压电力传感器测试精度研究

面向大型薄壁构件自寻位加工检测一体化测控原理,研发了一种小型化多维压电力传感器并进行标定研究。分析静态标定时,偏载对压电传感器多维力测试精度的影响。通过对静态标定加载有偏差时传感器受力的理论推导得到,加载偏差使传感器的转换系数改变,导致向间干扰补偿系数失真,影响了横向干扰输出,降低了测试精度;分析了偏载程度对传感器测试精度的影响,提出了衡量加载点偏差程度的判别方法,发现微小加载偏心带来的附加干扰会超出传感器自身向间干扰指标规定的5%;针对机械连接偏载不可避免事实,找到了克服偏载对转换系数影响的输出比例归一化法,将向间干扰降到5%内。