基于热弹塑性有限元法的船体板极限强度研究

利用Abaqus软件,分析了热弹塑性有限元法在对接焊船体矩形板极限强度评估中的应用。首先,基于热弹塑性有限元法,直接获取船体板焊接残余应力与变形。进而采用非线性有限元法,评估了2块不同板厚(9.5 mm、11 mm)对接焊船体矩形板在轴向压缩载荷下的极限强度。研究表明,壳单元与实体单元计算所得温度场、残余应力场、变形结果相近,但前者计算效率显著提高。不同矩形板厚度对矩形板纵向残余应力的分布影响较小,但对其垂向挠度峰值影响较大。不同厚度矩形板通过数值模拟得到的极限强度值与Faulkner简化公式计算值误差分别为4.2%和5.1%,因此数值模拟值与公式计算值较吻合。

基于热弹塑性有限元法的双腹加筋板焊接顺序研究

为进一步研究双腹加筋板不同焊接顺序下残余应力和变形的分布规律,基于热弹塑性有限元法,采用有限元软件Abaqus对双腹加筋板进行了焊接数值模拟,分析了双腹加筋板不同焊接顺序下残余应力和变形的分布规律。分别采用壳单元和实体单元对双腹加筋板远离焊缝区及焊缝区建模,以提高计算效率,并建立了壳单元与实体单元自由度之间的线性约束。计算比较了双腹板同步焊接与连续焊接下的加筋板焊接残余应力与变形,共计17种焊接顺序。结果表明:相比于连续焊接,双腹加筋板采用同步焊接产生的残余应力与角变形较小,双腹加筋板同步焊接角变形的幅值比连续焊接角变形幅值减小了47.1%。

轴向循环载荷下扁钢加筋板极限强度研究

为分析带板厚度、加强筋尺寸及循环加载模式对扁钢加筋板极限强度的影响,采用有限元软件ABAQUS,基于初始变形、焊接残余应力和鲍辛格效应,针对不同带板厚度和加强筋尺寸的扁钢加筋板开展了3种轴向循环载荷模式下的极限强度数值模拟。研究结果表明:当扁钢加筋板的带板厚度相同时,经循环载荷后,加筋板的极限强度随加强筋尺寸的增加而下降,其下降程度减缓;当加强筋尺寸相同时,经循环载荷后,加筋板的极限强度随带板厚度的增加而下降,其下降程度加剧;当循环载荷的幅值由大到小时,扁钢加筋板的极限强度下降程度最大;在等幅循环载荷时,扁钢加筋板循环后的极限强度下降程度最小。

城市道路排水管顶管施工技术应用分析

城市道路排水系统是城市基础设施建设的重要组成部分,也是城市环境卫生保障的重要手段。在城市道路建设和污水治理中,排水管顶管施工技术是一种常见的排水管道敷设方法。该技术具有施工便利、造价低廉、工期短等诸多优点,并且能够在不影响道路交通的情况下进行施工。因此,该技术越来越被广泛应用于城市道路排水系统建设中。本文将对城市道路排水管顶管施工技术的应用进行分析,以期为相关专业技术人员提供一定的参考和借鉴。

基于车桥耦合理论的梁式桥阻尼比识别研究

提出一种基于车桥耦合动力学理论的梁式桥阻尼比识别方法.首先按照动力学理论将测试车设计为单自由度体系,然后利用安装在测试车上的传感器采集信号,从测试车与桥梁接触点响应信号中得到梁式桥响应的信号,基于车桥耦合动力学原理滤波处理得到包含梁式桥第一阶频率的信号,最后假定梁式桥阻尼比值,通过假定的梁式桥阻尼比值获取假定的梁式桥第一阶振型,不断循环直至假定的阻尼比值下计算的第一阶振型最大值点居中,即为识别的梁式桥真实阻尼比.本文首先从车桥耦合动力学理论推导上说明了该方法的可行性,然后考虑在不同车速与非恒定车速、路面粗糙度、环境噪音等影响因素下进行车桥耦合动力学模型分析,最后通过实桥试验进行了初步验证.研究结果表明:该方法能一定程度上克服外界不利因素的影响,达到识别梁式桥阻尼比的目的,为识别梁式桥阻尼比提供一种更优方法,其具有参数设置较少、操作简单方便以及更高测试精度等优点,同时有助于推动基于车桥耦合的车桥耦合动力学理论技术在梁式桥模态参数识别工作中的实际工程应用.

山地城市河岸人工湿地系统设计研究

为配合梁滩河上游河岸带修复,以解决山地城市的空间冲突和水环境、水安全及水生态等问题,尝试在河岸带建造人工湿地系统来辅助强化河流水质。设计适应山地城市空间场地约束和近远期城市需求变化,采用“反向设计”和“动态设计”因地制宜地确定设计参数,并对远期运行参数进行校核。湿地系统近期为河水旁路湿地,远期为海绵城市系统的末端雨水湿地。运行结果表明,旁路湿地能使劣Ⅴ类河水稳定达到Ⅴ类水水质,除TP外主要指标达到Ⅱ~Ⅲ类水质;经校核远期也能满足海绵城市系统雨水调蓄、净化需求。试点说明,河岸人工湿地系统对削减河流污染负荷特别是营养盐的输送具有显著的作用,并同时具有城市防洪、生态及景观过渡带功能,且具有可持续性。设计方法可为类似山地城市河流治理提供借鉴。

槽谷型山地城市尾水人工湿地设计研究

为解决槽谷型山地城市水资源短缺、水环境污染、水生态破坏等问题,尝试在河岸带建造尾水人工湿地系统,以强化污水处理厂出水水质。设计适应山地城市空间场地约束,采用“反向设计”方法因地制宜确定设计参数。运行结果表明,湿地出水基本达到Ⅲ类水质,其中NH4+-N达到I类水质。尾水湿地作为污水处理厂和河流之间的缓冲设施,可保证补给水质稳定,远期可作为再生水回用;湿地同时具有城市防洪、生态及景观过渡带功能;以白含污水处理厂尾水人工湿地为试点,试点成功后可推广至情况相近流域。设计方法可为类似山地城市河流治理提供借鉴。

基于车桥耦合振动的统计矩曲率梁式桥损伤识别研究

鉴于传统曲率指标桥梁损伤识别方法抗噪性能较弱和识别效率较低等问题,提出了一种基于统计矩曲率指标和车桥耦合振动理论的数据驱动桥梁损伤识别方法。首先,在牵引车的拖动下,利用2辆测试车静止时对相邻指定测点同步采集加速度响应信号,并计算相应信号的统计矩曲率,拖动2辆测试车重复该操作直至完成对整跨桥梁所有测点的采集及计算;然后对比前一状态下的桥梁各测点统计矩曲率值,将不同状态下的测点曲率值相减后绘制沿桥梁纵向变化的统计矩曲率差异曲线,基于曲线突出变化的测点即可获得桥梁损伤位置;进一步构建以统计矩曲率为参数的目标函数,实现桥梁模型修正,获取桥梁的损伤程度。首次推导了统计矩曲率与振型及其刚度之间的理论关系,并通过数值模拟研究了不同参数变化对该方法的影响,最后采用实桥测试验证了本文方法的实际可操作性。研究结果表明:与振型曲率和柔度曲率类指标相比,采用统计矩曲率指标识别损伤位置具有更好的抗噪性能和更高的识别效率;同时相对传统的传递率损伤识别方法,该方法对损伤的定位和损伤程度判断都具有更好的效果,且识别误差更小。

面内循环载荷下基于弹性安定临界状态的船体加筋板极限强度预测公式

[目的]为准确评估船体结构在循环载荷下的极限承载性能,需考虑载荷的循环属性对船体加筋板极限强度的影响。[方法]采用有限元软件ANSYS,对200块T型加筋板和扁钢加筋板开展面内循环载荷下达到弹性安定临界状态的极限强度数值模拟;细致考虑船体加筋板在面内循环载荷下的材料鲍辛格效应、焊接初始变形及残余应力;基于加筋板弹性安定临界状态的非线性有限元数值模拟结果,以加筋板无量纲极限强度作为目标函数,以带板和加强筋的柔度系数作为自变量,提出面内循环载荷下基于弹性安定临界状态的船体加筋板极限强度预测公式。[结果]与非线性有限元模拟结果的比较验证了所提公式的准确性。[结论]所做研究对循环载荷下船体加筋板的极限强度评估具有较好的理论与工程意义。

基于统计矩理论的梁式桥模态振型识别新方法

传统的桥梁模态振型识别方法往往存在费时费力、抗噪能力较弱等缺点,为改善传统识别方法的不足,提出一种新型的基于统计矩理论的桥梁模态振型识别方法,并结合新型间接量测技术,进行理论和数值试验分析。利用安装有加速度传感器的2辆测试车以固定间距在桥面预设测点处同步静止采集信号,采集约30 s后,测试车移动到下一个测点继续重复操作,直至完成对所有桥面测点的信号采集,然后利用采集的加速度信号,计算整跨桥梁各测点的统计矩值,最后利用统计矩值与桥梁第1阶模态振型值的对应关系,构造出整跨桥梁的第1阶模态振型曲线。首先从理论上首次推导了桥梁的统计矩比值与第1阶模态振型值的等价关系;然后在各种因素影响下进行数值模拟分析,对比了所提方法与现有模态振型识别方法的差异;最后通过实桥试验对所提方法进一步验证。研究结果表明:相比于传递率和随机子空间等传统模态振型识别方法,所提方法识别的桥梁第1阶模态振型误差更小、时间效率更高、操作便利、抗噪能力更强,且在识别过程中不存在预设参数等人为因素的干扰,可有效弥补直接量测中的传统模态振型识别方法的局限性。

设置碟形弹簧的自复位梁柱连接受力性能研究

为了降低框架结构的震后残余变形,降低结构震后维护成本,提出了设置碟形弹簧的梁柱连接,即弹性摩擦连接(resilient friction connector,简称RFC)。将RFC应用在梁端与柱连接形成弹性摩擦梁抗弯框架(resilient friction beam moment-resisting frame,RFB-MF)。基于RFB-MF的基本力学模型进行滞回曲线的理论预测;在ABAQUS软件中建立RFBMF三维有限元模型验证其自复位性能;参数分析研究摩擦系数、螺栓预紧力、碟形弹簧刚度和坡口倾角对RFB-MF受力性能的影响。结果显示:RFB-MF的自复位性能显著,预测和模拟的滞回曲线都表现为“旗帜形”;初始刚度的模拟值约为预测值的50%;摩擦系数的改变对滞回曲线影响较小,当摩擦系数从0.14增加到0.20,初始刚度、第二刚度、启动力、临界力的增长率都小于20%;提高RFB-MF启动力的最有效方式为增大螺栓预紧力;第二刚度的大小与碟形弹簧刚度、坡口倾角呈正相关,与螺栓预紧力大小无关。