一种考虑薄壁散射效应的声学计算模型

采用薄壁边界元/FW-H理论混合方法建立了考虑薄壁声学散射效应的数值计算模型.这种声学计算模型可以预测存在薄壁如风扇机匣、蜗壳等条件下的声波的传播及散射问题.计算模型的建立主要包含噪声源的计算和声源的传播两方面:首先建立FW-H的频域方程,并采用计算流体力学方法计算流场,通过流场数据计算气动噪声源;然后采用薄壁面边界元法计算固壁对声波的散射,并计算声波在固壁散射后的声场分布.数值计算结果和实验结果及经典的叶轮机管道风扇噪声理论进行了对比,结果表明,这种计算模型与理论计算结果及实验结果吻合较好,可以准确的预测机匣壁的散射效应对声源传播的影响.     

一种钢管混凝土格构柱极限承载力的快速计算方法

采用半波正弦曲线模拟杆件的变形曲线,在考虑紧箍效应钢管混凝土应力-应变关系和剪切变形影响的基础上,建立了杆件中截面的平衡方程,提出了钢管混凝土格构柱弹塑性极限承载力数值方法,并编制了相应的计算程序。该方法不仅适用于两端偏心相等的偏压构件及两端偏心不等的偏压构件的弹塑性极限承载力的计算,而且,其收敛速度很快,比分段合成数值法更能适用于工程计算。利用提出的计算方法和编制的程序对国内已有两端偏心相同的四肢钢管混凝土格构偏压长柱的试验结果进行了计算,并与现有规程及分段合成法进行了比较,结果表明:规程计算方法结果偏于保守,计算误差大,本文方法的计算结果与试验结果吻合良好。     

板材多点成形过程的有限元分析

多点成形过程采用静力隐式格式进行数值模拟是比较合适的。本文建立了用于多点成形过程分析的静力隐式弹塑性大变形有限元方法 ,给出了对稳定迭代收敛过程效果较好的板壳有限单元模型、处理多点不连续接触边界的接触单元方法以及增量变形过程中应力及塑性应变计算的多步回映计算方法。基于这些方法编制了计算软件 ,应用该软件进行了矩形板的液压胀形过程及球形模具拉伸成形过程的有限元分析 ,数值计算结果与典型的实验结果及计算结果吻合很好。最后给出了球形、圆柱形目标形状的实际多点成形过程的数值模拟结果。     

以压力为基本求解变量数值模拟粘性超、跨音速流动

应用以压力为基本求解变量的SIMPLE方法 ,对一双喉喷管中的层流超音速流动和一扩压器中的紊流跨音速流动进行了数值计算。计算结果显示 ,本文的计算结果与文献数据及实验结果相符很好。表明本文方法对可压缩流动有很高的模拟精度。进而表明经过可压缩推广的SIMPLE方法适用于任何马赫数的流动计算     

计算含动边界非定常流动的无网格算法

在无网格算法中考虑了含动边界的流动问题,研究了可以计算处理包含一定位移及扭转动边界非定常流动的算法.创建了无网格算法的动点法则,并引入抗扭方法对弹簧方法进行改进来处理离散点运动,提高了方法的可用度及精度.发展了求解基于无网格的ALE方程组的算法,在点云离散的基础上采用曲面逼近计算空间导数及HLLC格式计算数值通量,运用四步龙格-库塔法进行时间推进.在跨、超音速条件下,计算模拟了典型翼型简谐振动流场,计算结果与实验结果及文献对比吻合,验证了该算法的正确性.     

弹塑性断裂的工程方法分析

本文简要地介绍了最近发展起来的弹塑性断裂分析的工程方法,对几种不同裂纹形态的大型试件的断裂过程进行了计算,分析了阻力曲线、极限载荷对计算结果及几何形状、受力状态对裂纹稳定扩展过程的影响.计算结果和实验及其它分析方法比较表明,工程方法较好地描述了裂纹体的起裂、稳定和不稳定扩展过 ...     

组合体超声速绕流的计算

本文给出了用作者发展起来的“分离奇性”的差分方法算得的无粘绕流的若干精确结果.计算的问题有:激波与激波相互作用、激波与切向间断相互作用的精确计算;悬挂激波的自动精确确定;熵层的精细计算以及多种组合体的流场计算.详细的计算方法及更多的结果见专著[1].     

钢-混凝土组合箱梁梁段有限元法研究

组合梁界面滑移将减小组合梁刚度,增大变形,影响构件性能;剪应力沿截面横向分布不均匀,造成其弯曲正应力的横向分布呈曲线形状,即剪力滞效应;同时组合梁往往重载,具有较小的跨高比,剪切变形不可忽略.根据虚功原理,建立了同时考虑滑移效应、剪力滞及剪切变形效应的组合梁单元刚度矩阵及等效节点力向量,并在此基础上编制了组合梁梁段有限元程序.利用本文程序对现有组合梁试件的混凝土顶板应力、钢梁底板应力、跨中挠度和梁端滑移进行了计算,并将本文计算结果与解析法计算结果及试验结果进行了比较.结果表明,本文计算结果与解析法计算结果及试验结果吻合良好;同时,本文计算结果具有较好的稳定性,验证了本文计算方法的正确性.本文所建立的梁单元刚度矩阵同时考虑了剪切变形、剪力滞及滑移效应的影响,符合工程实际,为有限梁段法分析组合箱梁提供了理论基础.     

用奇异函数法简化计算具有悬臂端环板的极限荷载

本文应用奇异函数简化计算具有悬臂端环板的极限荷载.文中分别以具有内悬臂或外悬臂的环板的塑性极限分析为例,给出简化计算的方法及结果.算例表明了本文方法的可行性及简便性.     

磁悬浮支承转子系统动力学特性计算与分析

介绍一种磁悬浮支承条件下的柔性转子系统临界转速及稳定性计算方法,并对其步骤予以详解.该方法基于传统转子动力学中的改进的传递矩阵法,并结合磁悬浮轴承刚度阻尼系数计算的特点,编制了完整的系统临界转速和稳定性计算程序.最后通过一个计算实例及其实验结果的验证,表明了该计算方法的有效性.     

用于聚合物驱油的抽油杆动力学分析

聚驱井与水驱井相比杆管偏磨更加严重,聚驱井采出液的法向力是加剧偏磨 的重要因素之一. 根据非牛顿流体力学理论,采用上随体Maxwell模型,建立了法向力计算 模型,确定了井筒内法向力的分布规律,并将此法向力施加在抽油杆的瞬态动力学 模型中; 考虑实际边界条件,采用有限元法对聚驱抽油杆进行了分析计算. 并对FU081801 井模拟计算进行验证,模拟结果与作业检测结果吻合较好,证明了该方法的可行性. 通过此 方法可预测出聚驱井杆管的偏磨位置以及聚合物浓度对抽油杆偏磨的影响程度.     

圆截面杆在曲线井中的屈曲问题

本文研究了线弹性的圆截面压杆在刚性井壁的曲线井中的屈曲问题。压杆两端为铰支，杆和井壁之间的摩擦力忽略不计，失稳前假设压杆位于曲线井的较低侧。分析了压杆屈曲时的几何变形条件，导出了压杆的曲率，变形能和各项外力势的表达式，用最小势能原理导出压杆失稳的微分方程和边界条件。引入梁单元，用有限单元法求得了压杆失稳时的临界压力和杆轴线状态。结果显示，临界压力随着压杆自重和曲线井半径的增加而增加。自重为零时，杆轴线为半个正弦曲线；自重不为零时，杆轴线为振荡的曲线，且振荡主要集中在压杆顶部。     

等直杆单元切线刚度矩阵的精确分析方法

为了有效完成大型铰接单层网壳结构的后屈曲分析,本文采用对杆单元杆端力函数求导的方法推导出了等直杆单元切线刚度矩阵的精确形式。该切线刚度矩阵不受结构小变形限制,适用于结构产生任意大结点位移情况。以六角星桁架、平面圆拱桁架和大跨K8单层网壳结构为算例,采用广义位移控制法进行非线性后屈曲分析,其中预测子采用本文杆单元切线刚度矩阵。算例分析结果表明,本文杆单元切线刚度矩阵在大型铰接单层网壳结构的非线性后屈曲分析中有很强的预测能力。     

考虑分布轴向力的细长杆横向振动与失稳分析

为量化梁、杆、柱的自重(下称分布轴向力)对静力失稳和动力横向振动的影响,在《材料力学》和《机械系统动力学》教材的基础上,建立了分布轴向力下的杆柱失稳和横向振动的力学、数学模型.采用有限差分法、伽辽金法和数值积分法获取计算结果.结果表明:考虑分布轴向力的杆柱横向振动固有频率随杆长增加而减小,杆柱失稳时一阶固有频率为0;分...     

液压节制杆式模拟汽车碰撞吸能装置研究

提出了一种新型液压节制杆式模拟汽车碰撞吸能装置，并对它的基本结构和工作原理进行了分析，给出较实用的力学模型和节制杆设计方法，试验结果表明，该吸能装置可以很好地再现实车碰撞过程中的速度和加速度变化过程，为车辆被动安全系统的研究提供实验手段，该方法也可用来设计其它缓冲控制装置。     

Solitary waves and chaos in nonlinear visco-elastic rod

The dynamics behavior of a nonlinear visco-elastic rod subjected to axially periodic load is investigated theoretically and numerically. The weak longitudinal periodic load is distributed uniformly along the rod. Firstly, equation of motion of the rod is derived. Utilizing perturbation technique, we acquire Kdv type equation describing strain wave in the rod. By use traveling wave method, the elliptic cosine wave solution and the solitary wave solution in the rod are provided. Then, Melnikov method is applied to analyze the dynamic behaviour of the rod qualitatively. The explicit conditions for the onset of chaotic dynamics are yielded. With the help of the Poincare map method, phase trajectory and time-displacement history diagrams, the theoretical results obtained are checked.     

定向井有杆抽油系统动态性能分析方法

由于杆管间库仑摩擦的影响,定向井有杆泵抽油系统动态参数预测模型是一个非线性的偏微分方程,求解复杂。鉴于此,提出了一种新的分析方法。该方法以定向井有杆抽油系统中的抽油杆柱作为研究对象,根据三次样条插值模拟得到的定向井的井眼轨迹,利用静力有限元法计算出了油管对抽油杆柱的支反力,进而得出了杆柱与油管之间的库仑摩擦力;给出了杆柱单元的受力分析;建立了有限元形式的杆柱系统动力学方程并利用状态空间法对其进行了数值求解,获得了悬点示功图。文末给出了两口油井的预测实例,并将预测结果与实测结果进行了对比。对比结果表明本文所提的分析方法是正确和有效的。     

用升降法求95连杆疲劳极限的探讨

为了较精确地求出95连杆的疲劳极限,本文将在材料疲劳试验中应用较广的升降法推广应用于连杆,给出了用升降法求构件疲劳极限的基本过程。文中首先选取了试验的控制因素并确定了连杆的控制点(应力被选定为控制应力的点定义为控制点)。然后在四级应力水平下进行了连杆的疲劳试验,并以最大应力幅点的应力为计算应力求出了连杆的疲劳极限。     

Wall proximity effects on the effectiveness of upstream control rod

Two dimensional flow over a circular cylinder with an upstream control rod of same diameter is simulated in unbound condition and in wall bounded conditions. The cylinders are placed at various heights from the wall and the inter-distance between cylinders is also varied. The control rod is subjected to different rotation rates. It is found that, in unbound condition, rotating the control rod decreases the critical pitch length (S/D_cr) and increases the drag and Strouhal number of the main cylinder. In presence of plane wall, the shielding provided by the separated shear layers from the control rod in cavity regime is deteriorated due to deflection of shear layers which results in higher drag and large fluctuation of lift coefficient. However, in wake impingement regime, the binary vortices from the control rod are weakened due to diffusion of vorticity and hence, the main cylinder experiences a lower drag and small lift fluctuations than that of unbound condition. The critical height of vortex suppression (H/D_cr) is higher in cavity regime than that of wake impingement regime due to the single extended-bluff body like configuration. The rotation of control rod energizes the wall boundary layer and increases the critical height of vortex suppression. Increasing the rotational rate of control rod decreases the drag force and reduces the amplitude of lift fluctuation. Analysis of the wall shear stress distribution reveals that it suffers a sudden drop at moderate height where the normal Karman vortex shedding changes to irregular shedding consisting of single row of negative vortices. Modal structures obtained from dynamic mode decomposition (DMD) reveal that the flow structures behind the main cylinder are suppressed due to wall and the flow is dominated by the wake of control rod.     

Experimental study of vortex–structure interaction noise radiated from rod–airfoil configurations

Vortex–structure interaction noise radiated from an airfoil embedded in the wake of a rod is investigated experimentally in an anechoic wind tunnel by means of a phased microphone array for acoustic tests and particle image velocimetry (PIV) for the flow field measurements. The rod–airfoil configuration is varied by changing the rod diameter (D), adjusting the cross-stream position (Y) of the rod and the streamwise gap (L) between the rod and the airfoil leading edge. Two noise control concepts, including “air blowing” on the upstream rod and a soft-vane leading edge on the airfoil, are applied to control the vortex–structure interaction noise. The motivation behind this study is to investigate the effects of the three parameters on the characteristics of the radiated noise and then explore the influences of the noise control concepts. Both the vortex–structure interaction noise and the rod vortex shedding tonal noise are analysed. The acoustic test results show that both the position and magnitude of the dominant noise source of the rod–airfoil model are highly dependent on the parameters considered. In the case where the vortex–structure interaction noise is dominant, the application of the air blowing and the soft vane can effectively attenuate the interaction noise. Flow field measurements suggest that the intensity of the vortex–structure interaction and the flow impingement on the airfoil leading edge are suppressed by the control methods, giving a reduction in noise.