湍流风场与地震激励联合作用下的风力机结构动力学响应

湍流风场与地震激励是影响风力机安全最主要的客观因素。为分析风力机在湍流风场及地震激励工况下结构动力学响应,以NREL实测数据为湍流风场数据源,结合相干湍流及地震激励,分别研究了多组工况下风轮、塔架和地基的动力学响应。结果表明:湍流风场对叶片载荷、叶尖位移和塔尖载荷影响较大,而地震激励影响可忽略不计;地震激励对地基载荷、地基位移和塔尖位移影响较大,而湍流风场影响可忽略不计;湍流风场与地震激励对塔基载荷均有一定影响,但后者影响更大,二者对风轮推力和功率影响均较大,且处于相同量级;相干湍流与地震激励对塔基载荷和塔尖位移影响相当,可达稳态风的2倍~15倍。     

柴油发电机组抗震分析

根据相关核安全法规的要求，核电厂中所有的抗震I类设备均应进行抗震鉴定，以保证能承受安全停堆地震和运行基准地震载荷，并保证在地震发生时和地震后均能履行其安全功能。本文采用分析方法对抗震I类设备柴油发电机组进行抗震鉴定，对包括柴油机、发电机、齿轮箱和公共底架在内的柴油发电机组建立有限元模型进行抗震分析，并根据相关规范和标准对柴油发电机组各部件进行应力评定和强度校核，对柴油发电机组在地震载荷下的结构完整性作出评定。在此基础上对不同模态数扩展下的谱分析结果和静力系数法的计算结果进行比较研究。     

汶川地震对普光气田开发影响分析

汶川地震前后,普光气田出现套管非正常变形,而常规理论无法解释这一现象。通过地震活动性和地震载荷分析得出,汶川地震是普光气田套管变形的一个重要因素,地震载荷引起静态应力变化和动态载荷,造成断层滑动、层间变形不协调和盐膏层蠕变加剧,从而套管变形。该研究还得到几点启示,不但应力大小会影响套管变形,应力的变化同样具有重要影响。在地震活动区钻井,须重视构造应力变化的影响。     

地震作用下风力机时频域动态响应特性分析

为研究地震载荷对大型风力机结构动力学响应的影响,基于Wolf方法建立风力机基础与土地的耦合模型,在FAST软件中仿真了NREL 5 MW风力机开机启动、正常运行、偏航和紧急停机等工况下的结构动力学响应。针对风力机气动弹性响应在地震和湍流风联合作用时典型的非线性和非平稳特点,通过希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform)分析风力机塔顶位移时频域响应特性。结果表明:地震载荷对塔顶位移的影响不可忽略,尤其是对侧向位移的影响,同时地震载荷是塔顶振动的主要激励,气动载荷影响几乎可以忽略;塔架一阶固有频率为塔顶振动特征频率,地震载荷明显增大固有频率响应幅值,且增大了其二倍频处的响应,塔架结构抗震设计时应考虑这一现象。     

湍流风与地震联合作用下风力机塔架振动非线性特征研究

为研究湍流风与地震联合作用下大型风力机塔架动力学响应非线性特性,以NREL 5 MW风力机为研究对象,基于模态截断法建立塔架模型,在考虑土体-结构耦合的基础上,通过开源软件FAST预留接口开发地震载荷计算模块。基于标准地震反应谱获得150组不同强度的地震,与额定风速的湍流风联合作用于风力机,研究发现:地震作用对塔架加速度影响较大,塔顶来流方向振动受湍流风影响较大,地震激励引起的振动能量可通过气动阻尼耗散,而塔顶侧向振动能量只能通过结构阻尼耗散,侧向塔顶振动频率主要为风力机结构一阶固有频率。此外,基于混沌理论,采用相图法和最大Lyapunov指数法从定性和定量两个角度分析了塔顶位移的非特性特征。结果表明:不同工况下塔顶位移时间序列的三维相图呈现出奇异性且最大Lyapunov指数均大于0,说明塔顶位移响应信号具有混沌特征。     

大功率风力发电机地震动力学建模及载荷计算

该文以大功率风力发电机组为研究对象研究整机系统在地震动力响应的动力学问题。基于Eurocode8 随机地震动物理模型生成地震动加速度时程,采用动态入流理论进行气动载荷计算。基于多体系统动力学理论建立风力发电机风轮-塔架结构动力学分析模型,基于此模型对风力发电整机系统进行了地震作用动力学分析。研究表明:地震作用引起的载荷远大于风载作用下的载荷。分析数据同风力发电权威计算软件GH Bladed数据比较表明,该分析模型可以较好的模拟地震作用下风力机的受力情况。     

大型空分设备冷箱的钢结构应力计算分析

介绍了48000m3/h空分设备冷箱所受主要载荷:珠光砂、风载荷和地震载荷的计算,分析了冷箱钢结构中的关键部位在组合应力作用下的受力情况及取材。     

双圆弧齿轮轮齿弯曲应力的研究

 用三维边界元法对GB12759—91双圆弧齿轮的轮齿弯曲应力进行了分析计算，并在此基础上得出齿根应力与法向载荷之间、齿腰应力与法向载荷之间、齿根应力与当量曲率半径之间及齿腰应力与当量曲率半径之间的关系曲线．研究表明，大螺旋角或小载荷时，齿腰应力大于齿根应力．因此，齿腰应力也是关键环节，需受到重视.     

金属圆柱壳参数变化对缓冲吸能的影响

根据能量守恒以及角度增量叠缩法研究得到了圆柱壳在采用不同的材料以及不同几何参数时的冲击块的速度位移曲线、圆柱壳的载荷以及瞬时载荷位移历程曲线，计算结果说明改变圆柱壳的材料以及几何参数可以确定合理的平均载荷以及瞬时载荷位移历程曲线，还可以通过增加圆柱壳的数量减少圆柱壳在塑性变形叠缩过程中的垂直位移。     

摩擦条件对Al2O3／Cu复合镀层耐磨性的影响

研究了用复合电沉积法制备的颗粒增强Al2O3／Cu复合材料在10～100N载荷下和0．5～5m／s滑动速度下的耐磨性能及其磨损机制。结果表明，随载荷增加，磨损率升高存在一临界值，在中载时，随滑动速度升高，磨损率在3～4m／s时出现极小值，不同速度载荷时，表现出不同的磨损机制。     

桁架结构材料非线性弹性问题的广义逆力法

通过回顾传统位移法和传统力法的思路,比较了两种传统方法,分别指出了它们在计算机求解材料非线性问题中的优缺点。从经典力法的求解思路出发介绍了用于桁架结构材料非线性弹性问题的广义逆力法(AforcemethodbasedonGeneralizedInverseMatrix,GIM),给出了该算法的推导思路及求解过程。特别指出了传统力法用计算机求解材料非线性问题所遇到的困难,对如何解决这些困难作了探讨,从而给出了结构力学计算的一个全新视角,也使得力法在计算机计算领域重新得到发展空间。广义逆力法是一种基于力法和广义逆矩阵理论的新的迭代解法,对于材料非线性问题,由于无需像传统的基于位移法的逐步增量法那样逐步递进计算,所以也称特大增量步算法(LargeIncrementMethod,LIM)。同时也指出了该算法在结构并行计算方面不同于传统的子结构并行计算的新的特点。做为一种新的迭代算法,也给出了该算法求解的唯一性和收敛性证明。     

使用单片机测频的四种方法分析——兼谈等精度测频法的实现

本文论述了使用单片机测频的四种方法,即直接计数法、周期测频法、混合测频法和等精度测频法。通过误差分析指出,直接计数法适于高频测量,周期测频法适于低频测量。在此基础上,提出具有通频带测频性质的混合测频法,并给出其测频最大相对误差和最大误差频率点的表达式。关于等精度测频法,提出利用软件查询实现同步的方法。并论证其测频精度可达10~(-6)     

提取脉冲响应函数的小波变换法及时域法分析

针对有关文献提出的利用小波变换来求取结构系统脉冲响应函数的方法,指出利用小波变换的方法与传统的基于Duharmal积分的时域法具有一致性,并且时域法具有更高的效率。文中简要地介绍了这两种方法的原理,并且在小波分解层数的意义上从多层分解到一层分解以及到时域法,详细分析了利用小波分解的实质,指出时域法是小波分解方法在层数上的延伸,因此是效率最高的。用矩阵广义逆的方法克服了时域法在对输入信号采样时存在的问题。用四自由度的弹簧-质量-阻尼系统进行了仿真,并且在悬臂梁上进行了实验,结果都表明本文得出的结论是正确的。     

基于核典型相关分析的非线性相关源盲分离方法研究

针对传统的相关源盲分离方法的不足,提出了一种基于核典型相关分析的非线性相关源盲分离方法。该方法是利用了核方法来处理数据之间的非线性问题,同时还利用信号源之间的相关性来进行分离。提出的方法与传统的相关源盲分离方法进行对比分析。仿真结果表明,提出的方法明显优于传统的相关源盲分离方法,并从分离性能指标上得到了充分的反映。最后,将该方法应用到转子不对中和碰摩故障的盲分离中,实验结果进一步验证了该方法的有效性。     

Combined interior‐point method and semismooth Newton method for frictionless contact problems

In the present paper, a solution scheme is proposed for frictionless contact problems of linear elastic bodies, which are discretized using the finite element method with lower order elements. An approach combining the interior‐point method and the semismooth Newton method is proposed. In this method, an initial active set for the semismooth Newton method is obtained from the approximate optimal solution by the interior‐point method. The simplest node‐to‐node contact model is considered in the present paper, that is, pairs of matching nodes exist on the contact surfaces. However, the discussions can be easily extended to a node‐to‐segment or segment‐to‐segment contact model. In order to evaluate the proposed method, a number of illustrative examples of the frictionless contact problem are shown. The proposed combined method is compared with the interior‐point method and the semismooth Newton method. Two numerical examples that are difficult to solve using the semismooth Newton method are solved effectively using the proposed combined method. It is shown that the proposed method converges within far fewer iterations than the semismooth Newton methods or the interior‐point method. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

A Numerical-analytic Method for Quickly Predicting Springback of Numerical Control Bending of Thin-walled Tube

Springback is one of important factors influencing the forming quality of numerical control （NC） bending of thin-walled tube. In this paper, a numerical-analytic method for springback angle prediction of the process was put forward. The method is based on springback angle model derived using analytic method and simulation results from three-dimensional （3D） rigid-plastic finite element method （FEM）. The method is validated through comparison with experimental results. The features of the method are as follows： （1） The method is high in efficiency because it combines advantages of rigid-plastic FEM and analytic method. （2） The method is satisfactory in accuracy, since the field variables used in the model is resulting from 3D rigid-plastic FEM solution, and the effects both of axial force and strain neutral axis shift have been included. （3） Research on multi-factor effects can be carried out using the method due to its advantage inheriting from rigid-plastic FEM. The method described here is also of general significance to other bending processes.     

The interpolating element-free Galerkin (IEFG) method for two-dimensional potential problems

In this paper, the moving least-squares (MLS) approximation and the interpolating moving least-squares (IMLS) method proposed by Lancaster are discussed first. A new method for deriving the MLS approximation is presented, and the IMLS method is improved. Compared with the IMLS method proposed by Lancaster, the shape function of the improved IMLS method in this paper is simpler so that the new method has higher computing efficiency. Then combining the shape function of the improved IMLS method with Galerkin weak form of the potential problem, the interpolating element-free Galerkin (IEFG) method for the two- dimensional potential problem is presented, and the corresponding formulae are obtained. Compared with the conventional element-free Galerkin (EFG) method, the boundary conditions can be applied directly in the IEFG method, which makes the computing efficiency higher. For the purposes of demonstration, some selected numerical examples are solved using the IEFG method.     

求解一类含阻尼的强非线性系统的改进多尺度方法

将改进LP方法参数变换思想直接应用到多尺度方法中,提出一种改进的多尺度方法,对含有阻尼的Duf-fing系统自由振动摄动解进行研究,得出了该类问题摄动解的显示表达式,这是使用MLP方法无法得到的。和数值计算比较的算例表明,所得方法计算结果与数值计算结果非常接近。     

密度法测定有机硅玻纤复合材料的树脂含量

灼烧法是玻纤复合材料树脂含量测定的常用方法,但是对于有机硅树脂类的玻纤复合材料,不能通过灼烧完全去除掉树脂基,无法采用此方法进行测试,通过测定玻纤、样品和树脂的密度可以计算出其树脂含量。本文采用密度法和灼烧法对同一批玻纤复合材料进行树脂含量的测定,通过比较两种方法的测量结果以及不确定度可以得到：密度法的树脂含量结果为40.8%,灼烧法树脂含量结果为38.6%,密度法较灼烧法偏高2.2%;密度法的扩展不确定度为1.2%,灼烧法的扩展不确定度为0.3%。灼烧法较密度法更加准确,但不适用于有机硅树脂的玻纤复合材料。密度法可以适用于有机硅树脂的玻纤复合材料并可以满足指标的测试要求,因此可以替代灼烧法对样品进行测试,需要严格把控实验过程提高测试结果的准确性。     

Reliability analysis of structures using neural network method

In order to predict the failure probability of a complicated structure, the structural responses usually need to be estimated by a numerical procedure, such as finite element method. To reduce the computational effort required for reliability analysis, response surface method could be used. However the conventional response surface method is still time consuming especially when the number of random variables is large. In this paper, an artificial neural network (ANN)-based response surface method is proposed. In this method, the relation between the random variables (input) and structural responses is established using ANN models. ANN model is then connected to a reliability method, such as first order and second moment (FORM), or Monte Carlo simulation method (MCS), to predict the failure probability. The proposed method is applied to four examples to validate its accuracy and efficiency. The obtained results show that the ANN-based response surface method is more efficient and accurate than the conventional response surface method.