典型荷载条件下淤泥孔径分布特征核磁共振试验研究

模拟了淤泥地基加固工况对应的几种典型荷载效应,并利用核磁共振测试寻求典型荷载水平和速率下,淤泥孔隙及其孔径分布的变化规律,以探讨淤泥地基典型加固条件下微细观结构的三维响应.结果表明:在一定压力作用下,淤泥中最大孔隙数将会减少,应力水平越高,减少量越大,而当冲击荷载达到更高的某一水平时,淤泥中最大孔隙和最小孔隙所占比例均会减小,孔隙更趋于均匀;约束样品的侧限刚度将会增加淤泥土的总受力水平,进而更易减小大孔隙所占比例;当荷载水平680 kPa时,加载速率是决定相对最大孔隙占总孔隙数比例的关键因素,速率较小会使得该比例增大,速率较大则使得该比例减小,其界限值在0.8 MPa/s与1.6 MPa/s之间;一定的冲击荷载和速率水平下,随着作用次数即总能量的提高,淤泥中的相对大孔隙和最大孔隙部分会明显减少,而当间隔时间较短的作用次数再提高时,上述效应会降低;对于有效减少较大孔隙而言,淤泥受冲击的次数存在某个合适的量值.上述规律有助于从内部本质上寻求和掌握各种静动力排水固结法处理淤泥类软基的微观机理,为其科学设计及施工优化提供了进一步的依据.     

新型双通道Mach-Zehnder干涉仪多普勒测风激光雷达鉴频系统研究及仿真

Mach-Zehnder(M-Z)干涉仪可作为鉴频器件应用于多普勒测风激光雷达系统中.鉴于一般M-Z干涉仪的稳定性差,不易于调节的缺点,提出一种基于双棱镜结构的新型双通道M-Z干涉仪作为多普勒测风激光雷达鉴频器件.在进行探测原理分析的基础上,利用光学设计软件对其鉴频系统结构进行了参量优化设计和系统仿真.通过设定实验参量并进行光线追迹模拟仿真实验结果,应用反演理论获得了风速值.利用多普勒频移公式计算获得理论风速并与仿真结果进行了对比,结果表明反演仿真风速与理论风速值基本吻合,标准差为0.46m/s.此新型双通道M-Z干涉仪可以作为鉴频器件应用于多普勒测风激光雷达系统中,在光路的调节及提高系统稳定性上具有优势.     

一次风风速对高温预热空气下的煤粉MILD燃烧的影响

本文研究了一次风风速对高温预热空气下的煤粉MILD燃烧的影响。首先通过与国际火焰研究基金会(IFRF)的煤粉MILD燃烧实验数据对比,验证了数值模拟方法的可行性。然后在不同一次风入射角(0°、+5°和-5°)下,保持一次风风量不变,通过改变管径将风速从26 m/s增至48 m/s。研究发现,当一次风与二次风平行(0°)或背离(+5°)入射时,提高一次风风速会使炉内的峰值温度下降;当一次风朝向(-5°)二次风入射时,提高速度会使炉内温度峰值先下降后升高。总体而言,一次风与二次风背离入射时,温度峰值最低;一次风朝向二次风入射时,温度峰值最高。     

基于支持向量机的锈蚀混凝土梁承载力计算

采用电化学腐蚀的方法加速梁内钢筋锈蚀,使用分级加载方案对受腐蚀钢筋混凝土梁进行了抗弯承载力试验研究,获得了20根不同锈蚀率的钢筋混凝土梁承载力极限值.使用现有的试验数据构成训练样本对,供支持向量机进行预学习.在机理建模方法中,基于线性核函数分别获得了分段式和整体式的回归公式;在黑箱建模方法中,基于径向基核函数获得了黑箱预测模型.通过将预测结果和本文试验值进行对比,验证所提出的基于支持向量机的受腐蚀混凝土梁承载能力预测方法有效性;并将预测结果与其它回归公式对比,表明所提出的预测方法具有预测精度高、适用范围广和预测策略多等优点.     

变截面Timoshenko梁动力反应的半解析法

为研究移动荷载下截面剪切变形和转动惯量影响,在推导变截面Timoshenko梁振型正交性的数学表达式的基础上,建立了任意荷载作用下Timoshenko梁动力响应的模态叠加法.然后,将模态摄动法和模态叠加法结合起来,提出了变截面Timoshenko梁动力反应计算的公式.在此基础上,基于矩形截面梁,比较分析了简支Timoshenko梁理论和Euler梁理论动力反应随移动荷载速度、长细比和截面衰减率的变化规律的区别.计算结果表明:由于剪切变形和转动惯量的影响,Timoshenko梁的动力反应将大于Euler梁.当长细比小于10时,Timoshenko梁跨中位移比Euler梁增加25%以上,当长细比大于30后,可采用Euler梁理论进行简化分析.     

无限弹性土体中洞室在反平面冲击荷载作用下的瞬态响应

为了探讨无限弹性土体内圆柱形洞室在突加反平面冲击荷载作用下的瞬态响应,利用Laplace变换及围道积分逆变换,得到土体位移和应力的一般解析表达式,并给出了数值解。在时域内分析了无限弹性土体内圆柱形孔洞在轴向荷载作用下的动力响应,并将计算结果与采用拉普拉斯数值反变换得到的结果以及静力情况下的结果作了比较。研究结果显示:波到达后,该点土体的应力和位移均瞬间增大,随后慢慢减小,并逐渐趋于静力值;波向外发散传播,并沿半径方向衰减,衰减速度比静力情况的应力衰减慢。     

钢质圆柱壳在侧向爆炸荷载下的动力响应

将壁厚为2.75mm、外径为100mm的钢质圆柱壳置于75g裸装圆柱形压装TNT药柱产生的爆炸场中进行冲击实验,获得了不同装药条件下圆柱壳的变形破坏特征。实验表明:非接触爆炸条件下,壳壁迎爆面局部破坏呈现碟型凹陷,同时沿壳体轴线方向产生了整体屈曲变形,且装药距离较大或药柱轴线与壳体轴线垂直放置情况下对壳体损伤程度较大;而接触爆炸时,壳壁发生破裂形成破口及破片。利用动力有限元程序LS-DYNA及Lagrangian-Eulerian流固耦合方法对圆柱壳的非线性动态响应过程进行数值模拟,分析了壳壁的屈曲变形过程及迎爆曲面中心点速度、位移时程曲线,计算结果与实验吻合较好。并基于数值计算确定了壳壁发生破裂的临界装药距离。     

不同交通流状态下桥梁气动导数的风洞试验研究

为了考虑实际运营车辆对桥梁气动导数的影响,根据车辆密度模拟了三种交通流状态,基于强迫振动装置,分别对每个交通流和无车状态下的桥梁气动导数进行风洞试验研究,讨论了不同攻角下不同车流的车辆对桥梁气动导数的影响,探究了车辆对气动导数影响的百分比以及气动导数变化量的变化规律。研究结果表明:不同攻角下不同车流的车辆均对直接导数A*2、H*4和交叉导数A*4、H*2影响显著,A*2、A*3变化量随着折减风速有一定的变化规律。虽然不同攻角下不同车流的车辆对气动导数的影响程度及影响规律不同,并且车流的繁忙程度对大多数气动导数的影响规律不明显,但是车辆对桥梁气动导数的影响不容忽略。     

Study on the operational safety of high-speed trains exposed to stochastic winds

The characteristic wind curve （CWC） was com- monly used in the previous work to evaluate the operational safety of the high-speed trains exposed to crosswinds. How- ever, the CWC only provide the dividing line between safety state and failure state of high-speed trains, which can not evaluate the risk of derailment of high-speed trains when ex- posed to natural winds. In the present paper, a more realistic approach taking into account the stochastic characteristics of natural winds is proposed, which can give a reasonable and effective assessment of the operational safety of high-speed trains under stochastic winds. In this approach, the longitudi- nal and lateral components of stochastic winds are simulated based on the Cooper theory and harmonic superposition. An algorithm is set up for calculating the unsteady aerody- namic forces （moments） of the high-speed trains exposed to stochastic winds. A multi-body dynamic model of the rail vehicle is established to compute the vehicle system dynamic response subjected to the unsteady aerodynamic forces （mo- ments） input. Then the statistical method is used to get the mean characteristic wind curve （MCWC） and spread range of the high-speed trains exposed to stochastic winds. It is found that the CWC provided by the previous analyticalmethod produces over-conservative limits. The methodol- ogy proposed in the present paper can provide more signif- icant reference for the safety operation of high-speed trains exposed to stochastic winds.