网架模型日照非均匀温度场试验

为得到日照下空间钢结构非均匀温度场分布规律,给现有非均匀温度场模拟方法提供标准、可靠的试验验证依据,设计并制作了标准的三角形平板网架模型,对其均匀温度场试验进行了详细设计,完成了不同环境下三角形平板网架非均匀温度场的连续测量,得到了较为全面的网架结构非均匀温度场试验数据,并对其进行了详细分析,结果表明,网架结构杆件水平放置时,摆放角度对杆件温度变化影响不大,非水平放置时,摆放角度影响较大,不同杆件间温差最大可达13℃,网架模型非均匀温度场效应明显;最后建立了三角形平板网架非均匀温度场有限元分析模型,采用考虑阴影的数值模拟方法对试验进行模拟分析,并将模拟结果与实测结果进行对比,试验结果与数值模拟结果基本相同,全天平均误差率不超过6%.考虑阴影遮挡的非均匀温度场模拟方法可用于结构非均匀温度场分析,模型试验可为同类非均匀温度场模拟方法提供验证依据.     

FAST 30m模型健康监测系统

为了有效地评定结构安全性和使用性,研究并设计了大射电望远镜FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)30 m缩尺模型结构健康监测系统.针对FAST30 m模型结构特性,确定健康监测系统的组成、功能和监测内容;依据适用条件、性价比等对传感器优化选型,计算结构"热点应力"位置并采用概率灵敏度分析方法计算应力变化对结构刚度影响最大位置,以此优化应力传感器测点位置,采用有效独立方法优化计算加速度传感器测点位置;提出了FAST30 m模型结构的安全评定及预警方法;综合运用Matlab、Ansys和Labview等软件设计了健康监测系统.FAST30 m模型健康监测系统能协调运行,并应用于FAST30 m模型索网结构张拉成形施工过程中,实现了预期设计功能.     

FAST30m模型张拉成形健康监测研究和应用

FAST(five-hundred-meter aperture spherical telescope)是500m口径、具有主动反射面的巨型射电望远镜。作为先期验证模型,其30m缩尺模型采用整体索网结构作为反射面支承结构,为保证结构的安全性、苛刻的精度等要求,对其张拉成形过程进行健康监测。针对结构特点以及张拉方案,布设相应传感器,研究并提出了有效、实用的结构安全评定方法,在此基础上,综合运用Matlab、ANSYS、SQL2005等软件开发了结构健康监测系统,实现了可视化操作、自动安全预警、结构模型实时修正以及数据库等功能。最终该系统成功应用在FAST 30m模型索网张拉成形过程中,准确评估张拉各阶段的结构安全性,切实确保了安全施工,及时计算各阶段反射面成形精度,为精度控制提供了科学依据,为FAST原型结构健康监测和索网张拉施工积累了工程经验。     

小型仿人足球机器人控制系统

针对当前小型仿人足球机器人在足球比赛中的复杂任务背景,设计了可实时在线路径规划的小型仿人足球机器人控制系统。基于Robotis公司的Dynamixel系列AX-12型舵机和标准连接件设计了具有20个自由度的仿人足球机器人本体结构;基于运算速度较高的DSP芯片TM$320F2812设计了主控制器;应用CMUcam3视觉传感子系统进行图像采集和处理,将获得的目标位置反馈给主控制器,完成基于视觉伺服控制的实时路径规划任务。目前,该仿人足球机器人可以在实验室环境中完成稳定直走、转弯和准确踢球等运动规划任务。下一步将重点研究最小损伤下的跌倒控制、爬起和不同动作单元的动态切换等复杂任务和多个仿人足球机器人的协调控制。     

颗粒尺寸对微波烧结多孔NiTi合金的显微结构及力学性能的影响

以不同颗粒尺寸的Ni/Ti粉末为原料,采用微波烧结技术制备了多孔NiTi合金,并系统考察了颗粒尺寸对多孔NiTi合金的显微结构和力学性能的影响。结果表明,随着颗粒尺寸的减小,多孔NiTi合金中的Ti2Ni和Ni3Ti第二相减少而单质Ni相消失。同时,多孔NiTi合金的孔隙形貌由带尖角的不规则形状向近球形转变。此外,多孔NiTi合金的孔隙率和孔径随着颗粒尺寸的增大而增大,而洛氏硬度、抗压强度和抗弯强度均下降。因此,减小颗粒尺寸有利于获得理想的显微结构(纯净的物相和均匀的孔隙结构)和提高微波烧结多孔NiTi合金的力学性能。     

台山核电站反应堆外壳温度场模拟分析

为控制台山核电站反应堆外层安全壳(外壳)混凝土施工质量,模拟分析了外壳混凝土水化热温度场,探讨合理的保温养护措施。基于混凝土等效龄期和水化度概念,得到了外壳所用C55混凝土的等效龄期水化度曲线。在利用ABAQUS有限元分析软件模拟分析外壳温度场时,通过HETVAL子程序实现根据等效龄期水化度曲线确定混凝土水化生热率,以此考虑龄期和温度对混凝土水化放热过程的双重影响。模拟3个典型施工层的温度场,对比分析施工层高度和厚度、孔洞形状和尺寸、保温效果及养护时间对温度场的影响。分析结果表明:利用等效龄期水化度曲线可模拟龄期和温度对水化热温度场的影响;施工高度在2.35~3.60 m内时,可忽略高度的影响;施工层厚度的增加使得温度峰值提高;建议保温层对流换热系数控制在1.8~5.4 W/(m2·℃)范围内,并建议带模养护10 d。     

巨型射电望远镜(FAST)反射面支承结构参数敏感性分析

研究分析500m口径球冠状巨型射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,简称FAST)反射面支承结构参数敏感性问题。首先对目前所有敏感性分析方法进行综述,详细探讨基于回归和相关的参数全局敏感性分析方法,由于大规模结构输入参数(成千甚至上万)仍然是限制目前所有敏感性分析方法应用的瓶颈,提出具体预处理措施,在满足精度的基础上又使得计算变得可行。基于改进后的方法,科学合理地设定参数概率分布,系统地分析FAST反射面支承结构参数对其使用性能指标——反射面形状拟合精度RMS和安全性能指标——索网最大应力的敏感性问题,并统计分析、比较不同类型参数的总敏感性影响,结果指出,在所有结构参数中,索截面面积的不确定性对结构影响最大,其对RMS不确定性的相对贡献率占到了59%,为FAST反射面结构参数优化设计、施工质量的控制等提供有价值的信息,是指导FAST建造的参考依据。     

弯矩分布模式对约束PEC柱抗火性能的影响

在实际火灾中,结构中的柱子可能受到轴力和不同分布模式弯矩的共同作用。弯矩分布模式的不同将导致柱的抗火性能产生一定差异。考虑结构中柱的实际受力状态,建立了ISO-834标准升温条件下四面受火约束PEC柱有限元模型,分析了不同轴向约束刚度比、荷载比和偏心率等参数情况下弯矩分布模式对约束PEC柱抗火性能的影响。结果表明,荷载比和偏心率较小时,不同的弯矩分布模式对PEC柱的变形特征和轴力变化系数影响不大;随着荷载比和偏心率的增大,对弯矩分布模式的影响变大。在其他参数相同的情况下,均匀弯矩分布模式下柱的耐火极限最短;三角形弯矩分布模式和异号弯矩分布模式下PEC柱耐火极限差别不大。