FAST健康监测数据采集系统开发研究

对500m口径大射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope,简称FAST)健康监测系统基础组成部分—FAST健康监测数据采集系统进行开发研究.分析了FAST传感器选型影响因素,结合传感器自身适用标准进行具体选型,完成了基于所选传感器的硬件系统设计,运用Labview平台开发了与FAST监测系统相适应的采集软件系统,形成一套完整的基于虚拟仪器技术的FAST健康监测数据采集系统.FAST30m模型试验是FAST建设过程中的关键步骤,通过在模型试验中的成功应用,表明该系统可为将来FAST健康监测系统的完善提供重要支撑条件.     

广东台山核电站内安全壳穹顶施工阶段受力性能及稳定性分析

以广东台山核电站工程为研究背景，建立安全壳穹顶的复杂实体有限元分析模型，合理简化边界条件，以整体模型能量误差评估网格精度。该工程穹顶跨度近50 m、内衬6 mm厚的钢板。针对施工时变结构特点，考虑混凝土弹性模量随龄期变化的影响，采用重叠单元和生死单元技术，分析大跨度穹顶在混凝土浇筑成形整个施工过程中的结构变形和应力，并考虑初始几何缺陷和材料弹塑性的影响，分析施工关键阶段结构在新浇筑混凝土自质量及施工活荷载作用下的稳定承载力。结果表明：施工时变全过程分析结果与整体一次成型建模分析的结果差异显著，前者分析的结构最大挠度为3.2 mm，而后者分析的仅为1.2 mm；施工过程中结构稳定安全系数不小于3.4，满足要求。     

上海65m射电望远镜非均匀温度场及其效应

在最不利气候条件下（7月15日）研究了上海65 m射电望远镜的非均匀温度场及其效应,以掌握其主反射面面型精度在不同风速下受非均匀温度场的影响规律。研究了考虑构件尺寸效应的空气对流、天空辐射以及地面辐射等温度场关键影响因素的计算方法,并建立了温度场分析的有限元模型;对3种典型风速下的非均匀温度场进行分析,并将所得到的非均匀温度场施加到主反射面上,研究了不同风速下反射面精度受非均匀温度场的影响规律,即各节点实际坐标拟合抛物面误差均方根（RMS）随时间的变化规律。结果表明：在年平均风速3.2 m/s条件下,射电望远镜结构的RMS最大值为0.44 mm。当风速由1.0 m/s增大到10.0 m/s时,RMS最大值由0.56 mm减小到0.35 mm,且风速越大非均匀温度场对反射面精度的影响越小。该研究成果可为此类望远镜结构的温度场监测、传感器布设、以及热变形控制措施的选取提供参考信息。     

台山核电站反应堆筏基混凝土考虑施工过程的温度场模拟分析

为准确模拟台山核电站筏基混凝土温度场,在有限元模拟分析筏基混凝土水化温度场时,同时考虑了龄期、温度和施工过程的影响。基于混凝土等效龄期和水化度概念,利用绝热温升曲线,确定了混凝土等效龄期水化度曲线。利用ABAQUS有限元软件模拟筏基温度场,通过HETVAL子程序实现由等效龄期水化度曲线确定的混凝土水化生热率,以此考虑龄期和温度对混凝土水化放热过程的双重影响。根据筏基施工方法及形状特性,采用1/2模型,并结合ABAQUS软件中的模型改变交互功能实现模拟施工过程。结果表明:采用等效龄期水化度,可模拟温度和龄期对水泥水化放热过程的双重影响;采用1/2模型和ABAQUS软件中模型交互功能,可模拟筏基混凝土温度场对称分布并受施工过程影响的特性;考虑施工过程模拟温升起始时刻、模拟最高温度及其对应时刻均与实测值吻合较好。     

超高层施工监测系统的研发与应用

随着超大型结构的迅速发展,传统人工检测方法的工作效率与测量范围难以满足结构施工安全的需要,大量超限结构的施工安全缺少实测数据支持,有必要对大型施工监测系统进行深入研究。以京基金融中心为工程背景,对超高层施工监测系统进行研究,将施工全过程模拟技术运用于测点优化布置,依据施工模拟过程中的结构响应变化规律,制定合理的温度、竖向位移、应力测点布设方案;依据传感器和采集硬件的自身适用标准及相关选型原则,对二者进行具体的优化选型,并运用Labview平台开发超高层施工监测软件系统;将无线传输技术运用到系统监测中,制定无线分散式数据传输网络方案,解决复杂施工现场的数据实时传输问题;最后采用合理安装工艺及现场保护措施,对京基金融中心施工监测系统进行现场搭建,并进行现场数据采集。监测数据分析表明：系统工作稳定,数据趋势性良好,可以反映结构受日照及季节影响的温度变化规律,获得结构施工过程中的力学响应指标,为了解施工过程中的结构状态及相关工程决策提供实测依据,同时系统的建立与运行也为类似大型工程的高集成度及自动化施工监测的实施提供了参考。图19表2参17     

营口市奥体中心体育馆屋盖结构优化选型

为得到营口市奥体中心比赛用馆屋盖结构的合理形式,基于通用有限元软件ANSYS及自主开发的辅助接口程序,对双层网壳及弦支网壳的两种结构形式进行了细致的受力分析,通过结构位移、支座反力、杆件内力及用钢量等参数的对比,确定了屋盖结构采用下层索在同一斜平面内的弦支网壳形式;同时对此结构形式进行更全面更具体的优化设计,从结构的总体变形、内力响应、用钢量等方面验证了此结构形式的合理性及可行性.     

FAST 30 m模型整体索网结构试验研究

对500m巨型射电望远镜(FAST)的30m模型反射面整体索网支承结构从初始预应力态的形态确定、工作态的模拟及荷载态分析等角度对索网结构进行详细的性能研究与优化设计;为满足望远镜对反射面成形高精度的特殊要求,对模型反射面整体索网支承结构的加工、制作及安装采取一系列的保证措施,同时利用有限元数手段采用逆向分析法对索网结构张拉方案进行优化,并对成形全过程进行数值模拟,指导实际的成形过程;对最终试验结果进行分析,表明采用整体索网结构作为反射面的支承结构是切实可行的,其成形精度可以达到望远镜的功能要求,同时也证明本文所采取的初始形态分析方法、成形全过程模拟方法及成形方案是正确的,所采取的保证结构精度的系列措施是有效的.     

约束PEC柱轴力变化规律及影响因素

为考察火灾下相邻构件约束对PEC柱轴力的影响,应用有限元软件ABAQUS建立了标准升温条件下约束PEC柱的数值分析模型,并用试验数据验证该模型.应用模型分析火灾荷载比、轴向/转动约束刚度比、长细比、偏心率对约束PEC柱轴力变化系数的影响规律.分析表明:约束导致柱轴力出现不同程度的增长;轴向约束刚度比、偏心率越大,轴力变化系数的峰值越大;荷载比越大,轴力变化系数的峰值越小;长细比、转动约束刚度比对轴力变化系数影响较小.     

钢结构束柱的抗侧性能分析

将普通钢支撑和屈曲约束钢板剪力墙引入到束柱中,并选择2层的平面钢束柱,对比研究了不同支撑布置方式以及不同钢板剪力墙尺寸下束柱的承载力、抗侧刚度和延性。结果表明:钢支撑束柱的抗侧性能与支撑的数量及长细比密切相关;屈曲约束钢板剪力墙能够为束柱提供很大的抗侧刚度,同时也承担了绝大部分层间剪力;在相同缩进高度下,增加钢板剪力墙的缩进宽度对束柱抗侧性能的提升效果明显。     

巨型望远镜(FAST)反射面结构健康监测系统

为了保证结构安全性和实用性,研究并设计了500 m口径球冠状射电望远镜FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)反射面结构健康监测系统.针对其结构特点以及反射面特殊的主动变位工作状态,提出系统总体设计方案,研究了传感器与数据采集子系统,对传感器进行选型和测点优化布置,优化配置数据采集硬件系统并运用LabVIEW开发了专用数据采集软件系统;开发了数据管理子系统,采用SQL Server建立中心数据库,采用Delphi设计了数据管理操作界面;以Delphi为核心程序建立系统集成平台;提出了有效、适用的结构安全评定和预警方法.大部分系统功能已在FAST 30 m缩尺模型结构试验中成功应用.