二层刚架动静态综合性实验设计研究

 根据学科的发展并结合作者的实践，设计了二层刚架动静态综合性教学实验，包 括最大静态应力应变、最大动态应力应变的测试. 通过一组综合性实验作为示范，介绍二层 刚架的教学实验要求、实验把握、实验讨论等，说明了二层刚架具有使学生理论融会贯通、 培养学生思维形象化和综合分析能力及动手能力的特点，亦反映了二层刚架适合于教学实验 的特色.     

基于刚度相似原理的斜拉桥模型设计方法

模型试验是测定结构性能进行科学研究的重要手段之一,目前关于斜拉桥模型设计方法的系统研究还很少。本文提出了斜拉桥模型设计的总体思路,对结构静动力模型的相似关系进行了推导,并完全按照相似关系设计了一座三跨PC斜拉桥的理想模型桥,将其与实桥有限元数值模拟及原型成桥现场静动力测试结果进行比较分析。结果表明,对于斜拉桥这种组合体系结构,当存在两种弹性模量相似比时,采用刚度相似法处理相似关系是合理的。最后,阐述了实际中制作斜拉桥模型时应考虑的问题,为斜拉桥模型的设计制作提供指导。     

双塔联体分幅斜拉桥塔结构模型实验索力测试结果分析

以甬江特大斜拉桥为工程背景,对其整个联塔结构进行室内模型试验研究.针对模型试验中加载斜拉索的布置位置、数量及索力的确定,提出了最少索数的索力优化方法,编制了相应的数值程序.在满足预期目标的前提下,以最少斜拉索数量为原则,确定了试验中斜拉索的优化布置及相应的优化索力及各级加载索力,对优化索力和试验中的测试索力进行比较分析,结果表明索力优化方法可行,两联塔之间索力相互影响较小.     

大跨度斜拉桥非线性振动模型与理论研究进展

斜拉桥的非线性动力学问题一直都是力学、结构和桥梁领域的研究热点.随着新材料(如碳纤维增强聚合物索)和新施工工艺的发展,斜拉桥的跨越能力不断得到提高,从而在桥梁建设中更具有竞争力.然而,斜拉桥跨度的增大和新材料的应用使结构变得更轻和更柔,使结构的非线性振动问题比以往更为突出,可能危及桥梁安全.基于课题组近年来对斜拉桥非线性动力学的研究,围绕大跨度斜拉桥的非线性建模理论及动力学问题,较为详细地评述近十年来国内外的研究进展情况.主要从斜拉索非线性动力学模型、梁的非线性动力学模型、索-梁组合结构的非线性动力学模型、斜拉桥整体非线性动力学模型与理论、以及斜拉桥的非线性振动实验等几个方面对斜拉桥非线性建模方法、力学模型、数学模型、求解方法及相应研究成果进行评述和讨论.研究结果表明,斜拉桥由于多柔性索和大跨度梁的耦合问题,以及环境载荷的复杂性,导致其具有丰富的非线性动力学行为.同时由于高维非线性系统求解方法的欠缺,整体斜拉桥非线性动力学行为又相当复杂,深入研究面临很大困难.最后,基于未来斜拉桥的发展趋势和可能面临的突出问题,对斜拉桥非线性振动问题今后的发展方向进行了探讨和展望.      

斜拉桥主梁模型承载性能试验研究

通过对斜拉桥主梁模型在不同工况及施加横向预应力方案的电测试验,得出了主梁的应力分布规律。试验结果表明,箱梁的撑杆和横向预应力的设计,对箱梁顶板的应力状态有很大影响。施加斜索力后,箱梁顶板的横向拉应力均小于1MPa,除横向预应力作用区域外,箱梁顶板的纵向应力为均匀分布的压应力,若在所有撑杆截面施加横向预应力,则撑杆只出现压应力。文中的试验数据可为优化结构、不同设计方案的选择提供理论根据。同时设计了对模型施加预应力的方法,解决了模型预应力的模拟问题。     

青洲斜拉桥的基准动力有限元模型

讨论了斜拉桥有限元动力分析模型,给出了基于环境振动试验结果建立大跨度斜拉桥基准有限元模型的步骤;讨论了桥面初始平衡构型、几何非线性、桥面板、混凝土桥面板与钢梁的剪力连接和端部纵向约束对模型的影响。经通车前现场环境振动试验结果验证的青洲闽江斜拉桥三维有限元模型,反映了桥梁在运营前的真实动力行为,可作为该桥各种复杂响应分析和长期健康监测、使用状态评估的基准。     

环境随机激励下斜拉桥的模态分析

文章首先给出了利用环境随机激励实际工程结构输出响应自功率谱间接识别柔性结构模态参数的方法,并运用它对一斜拉桥现场测试结果进行了分析。然后建立了三维有限单元模型,得到了该桥自振频率和振型的理论值。脉动实验测得的结构自振频率和振型与用三维有限单元模型得到的理论值的对比发现,绝大部分模态吻合得较好,特别是竖向振型     

基于子模型法的大跨斜拉桥扁平钢箱梁应力分析

为了掌握扁平流线型钢箱梁应力水平及其分布,本文以润扬斜拉桥为工程背景,建立了整体有限元模型和局部有限元子模型。在对整体有限元模型进行分析的基础上,应用子模型法对润扬斜拉桥主梁各关键截面进行了有限元受力分析,运用试验结果验证了有限元结果的可靠性。在此基础上研究了主梁各关键截面的应力水平及其分布特点,并进一步总结了试验荷载下润扬斜拉桥扁平钢箱梁的受力特点。结果表明了子模型法应用于扁平钢箱梁局部应力分析的有效性和可靠性,其结果可为润扬斜拉桥扁平钢箱梁的安全监测提供科学依据。     

斜拉桥三维拉索风雨激振准两自由度模型

拉索风雨激振是当前桥梁工程和风工程界非常关注的研究课题。过去用于测量带人工水线的拉索模型都是二维的，所建立的理论模型也是建立在二维拉索气动力的基础上的。本文基于带人工水线三维拉索模型试验得到的气动力，建立了三维拉索风雨激振的准二自由度运动微分方程，讨论了运动方程中各种参数的取值，采用数值求解方法计算了拉索风雨激振振幅。计算结果和三维拉索人工降雨试验结果的对比表明，本文方法能较好地描述三维拉索风雨激振的特征。     

基于LS -DYNA公路桥车桥耦合的车辆模型研究

研究公路桥梁在移动车辆荷载作用下的动力响应,建立合理的车辆模型非常重要。为更真实地体现桥梁在车载作用下的动力响应,基于LS-DYNA程序,结合常用重型车辆的结构特性及参数,对车辆的橡胶轮胎、轮胎内气体压力、车轮转动和车辆悬架系统进行模拟,使车辆模型更接近实际车辆。通过车辆轴重和动力特性初步验证车辆有限元模型的有效性;同时,以一座混凝土简支空心板梁桥为算例,验证车轮转动和车桥相互接触力,并将LS-DYNA计算结果与桥梁实测结果进行对比,进一步验证车辆有限元模型的有效性。研究结果表明,基于LS-DYNA建立的三维车辆有限元模型是可行的,可以用于研究车桥相互作用。     

综合船桥系统的体系结构和信息流程设计

综合船桥系统是实施船舶导航和控制的集成系统,它通过相互连接以集中使用来自工作站的传感器信息、命令或控制以提高操作人员管理船舶的安全性和效率。分析了国外典型综合船桥系统的设备配置,研究了综合船桥系统的工作过程,分析了综合船桥系统的体系结构,在此基础上,提出了基于多功能台的综合船桥系统的体系结构和完全由标准组件组成的综合船桥系统的网络布局、设计了综合船桥系统的接口和信息流程。     

新型综合船桥系统

综合船桥系统是实施船舶导航和控制的集成系统,它通过相互连接以集中使用来自工作站的传感器信息、命令或控制以提高操作人员管理船舶的安全性和效率.文中分析了综合船桥系统设备配置,研究了综合船桥系统的关键技术,基于综合船桥系统的体系结构和信息流程开发了综合船桥系统,并进行了系统测试与联调.试验结果表明,综合船桥系统具有导航、驾驶、航行监测、避碰和报警等功能,通过系统集成对船舶周围的航行态势进行监控,保证了船舶的航行安全.     

综合船桥系统综述

综合船桥系统是实施船舶导航和控制的集成系统,它通过相互连接以集中使用来自工作站的传感器信息、命令或控制以提高操作人员管理船舶的安全性和效率。在分析了国际海事组织对综合船桥系统的定义及功能要求的基础上,阐述了国外综合船桥系统的发展及其应用状况,研究了世界船舶工业的形势、我国船舶配套设备的现状和国外主要综合船桥系统厂家的产品性能及市场份额,提出了发展国产综合船桥系统应采用的途径,对综合船桥系统的在国际船舶市场方面的前景进行了展望。     

Design and dynamic performance research of MR hydro-pneumatic spring based on multi-physics coupling model

Aiming at the problem that the damping coefficient of the traditional hydro-pneumatic spring cannot be adjusted in real-time, the magnetorheological (MR) damping technology was introduced into the traditional hydro-pneumatic spring with single gas chamber. A new shear-valve mode MR hydro-pneumatic spring was proposed. And its dynamic performance was analyzed based on multi-physical coupling simulation and mechanical property test. Firstly, a structural scheme of MR hydro-pneumatic suspension was proposed to ensure the original height adjustment function based on the working principle of traditional hydro-pneumatic suspension with single gas chamber. Secondly, based on the design requirements, the parameter of MR hydro-pneumatic spring damping structure was designed by using MR damper design method. Thirdly, the multi-physical coupling dynamic performance of the MR hydro-pneumatic spring damping structure was analyzed based on the electromagnetic field analysis theory, flow field analysis theory and thermal field analysis theory. The analysis results showed that the designed MR hydro-pneumatic spring has reasonable magnetic circuit structure and excellent working performance. Then, the mechanical properties of MR hydro-pneumatic spring were tested. The results showed that the maximum damping force can reach 20 kN, and the dynamic adjustable multiple can reach 6.4 times. It has good controllability and meets the design requirements. Finally, a nonlinear model of MR hydro-pneumatic spring was established based on the elastic force calculation model of the gas and the Bouc–Wen model. The simulation results of the established model agree well with the experimental results, which can accurately describe the dynamic properties of the hydro-pneumatic spring. The proposed design and modeling method of the MR hydro-pneumatic spring can provide a theoretical basis for the related vibration damping devices.

     

海洋重力图加密仿真实验研究

研究Krige插值算法在海洋重力数据加密中的应用。对已知海域内的重力数据进行等间隔提取,产生1′×2′、2′×1′、2′×2′、4′×4′间隔的重力数据,应用Krige算法及交叉检验的方式分析Krige算法执行能力。仿真结果表明采用Krige方法对重力实际测量数据进行插值处理可以获得高密度、规则网格化的数字重力图。     

运动参数惯性测量模拟弹设计与实验

在研制弹射式发射架的过程中,为了确保在高速飞行器上发射导弹的安全,需要预先在实验室内对发射架的弹射运动参数进行测试研究。而弹射分离过程时间短(仅为30～40 ms)、测量参数多(共18个运动和姿态参数),如何对其参数进行测量就成为一个研究重点。设计完成的弹射实验用模拟导弹是一种专用测试设备,它完全模拟真实导弹的机械特性,内部设计装有微型惯性测量系统(MIMS),可以在弹射过程中完全自主地对所有运动参数和姿态变化进行惯性测量,实验表明测量精度达到3%以内。其中应用的MIMS是惯性测量技术在该领域的创新型应用,具有测量范围大(±500(°)/s)、动态性能好(最高可达4 kHz)、操作简便等优势。     

船体与设备一体化抗冲击分析

从主从系统耦合振动理论出发,基于数值实验手段,分别以船用增压锅炉、齿轮箱为研究对象,设计多种冲击输入对非一体化与一体化抗冲击分析例证进行数值计算,并将计算结果进行对比。研究结果表明,非一体化抗冲击分析方法割裂了设备与船体结构之间的耦合效应,不能精确再现船用设备实船冲击环境,中远场水下爆炸时非一体化抗冲击分析得到的设备响应结果偏大,中近场时结果偏小。建议中近场水下爆炸时肋位跨度较大的船用大型设备抗冲击性能分析采用船体与设备一体化抗冲击分析方法,若条件所限尚无法进行一体化分析,则应对非一体化抗冲击分析结果进行修正。     

3-D PTV measurement of Marangoni convection in liquid bridge in space experiment

Microgravity experiments have been conducted on the International Space Station in order to clarify the transition processes of the Marangoni convection in liquid bridges of high Prandtl number fluid. The use of microgravity allows us to generate large liquid bridges, 30?mm in diameter and up to 60?mm in length. Three-dimensional particle tracking velocimetry (3-D PTV) is used to reveal complex flow patterns that appear after the transition of the flow field to oscillatory states. It is found that a standing-wave oscillation having an azimuthal mode number equal to one appears in the long liquid bridges. For the liquid bridge 45?mm in length, the oscillation of the flow field is observed in a meridional plane of the liquid bridge, and the flow field exhibits the presence of multiple vortical structures traveling from the heated disk toward the cooled disk. Such flow behaviors are shown to be associated with the propagation of surface temperature fluctuations visualized with an IR camera. These results indicate that the oscillation of the flow and temperature field is due to the propagation of the hydrothermal waves. Their characteristics are discussed in comparison with some previous results with long liquid bridges. It is shown that the axial wavelength of the hydrothermal wave observed presently is comparable to the length of the liquid bridge and that this result disagrees with the previous linear stability analysis for an infinitely long liquid bridge.     

基于EMD-PSO-LSTM组合模型的船舶运动姿态预测

由于船舶在海上航行时的高随机性和复杂性,单一模型预测能力有限,难以做出准确姿态预测。因此,提出一种基于经验模态分解(EMD)和粒子群优化(PSO)的长短期记忆神经网络(LSTM)的组合预测模型,对船舶运动姿态进行预测。首先通过EMD算法将由惯性导航系统在实时测量得到的船舶运动姿态数据进行分解,得到有限个本征模函数(IMF)。然后,利用PSO-LSTM模型学习各IMF分量的短期时序规律并进行预测,将各IMF分量的预测值相加得到最终的预测结果。基于实测数据进行仿真的结果表明,该组合预测模型分别比LSTM模型和PSO-LSTM模型在姿态角的预测中平均绝对百分比误差分别降低了约11%和7%,有效提高了船舶运动姿态预测精度。