荥阳秦氏旧宅堂楼结构性能研究

为了保护现存的文物建筑并对其进行修复,以荥阳秦氏旧宅堂楼砖木结构房屋为研究对象,建立有限元模型并进行结构分析,探讨秦氏旧宅堂楼在正常使用条件下的受力和变形规律。结果表明：堂楼底层前纵墙中部、底层纵墙与横墙交接处、门窗洞口、木构件与墙体连接处、砖拱楼盖跨中及拱脚位置为结构的薄弱部位,容易在这些部位首先产生破坏。所得研究成果可为秦氏旧宅堂楼的修缮提供技术支持,同时可为豫中地区同类传统民居的维修提供参考。     

唐代殿堂型木构架抗侧力性能影响参数分析

唐代殿堂型木结构是中国最早的木结构建筑遗存,具有极其珍贵的历史文化和科学研究价值。为深入研究此类木构架的抗侧力性能,建立了经模型试验验证的唐代殿堂型木结构单间四柱空间木构架精细化有限元模型,探究斗栱-梁架一体化铺作层构造,柱脚管脚榫、柱头馒头榫等弱连接节点形式以及竖向荷载大小和位置对木构架滞回耗能及抗侧力性能的影响。结果表明:水平往复荷载作用下,唐代殿堂型木构架表现为摇摆抬升,其水平位移以柱架层的水平位移为主,滞回曲线呈"S"形,具有明显的"捏缩"效应,两端较饱满,正反接近对称。木构架初始抗侧刚度最大,随位移增大退化明显。铺作层为刚度较大的水平结构层,其横梁联系存在一定的冗余度。柱脚管脚榫及柱头馒头榫均可增强木构架的滞回耗能及抗侧力,但两者发挥作用的阶段不同。竖向荷载越大,木构架的滞回耗能越大,水平抗侧力也越大;其作用位置在一个柱径长度内偏移对木构架的滞回耗能及抗侧力性能无明显影响。     

江南地区抬梁木构建筑馒头榫节点受力性能研究

为研究江南地区抬梁式木构建筑馒头榫节点的受力性能,通过节点试验获取该种榫卯节点在低周反复荷载作用下的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、转角刚度。综合考虑馒头榫节点的接触非线性和木材的材料非线性,采用ANSYS非线性有限元方法对其受力性能进行理论分析。结果表明：该种榫卯节点的滞回曲线基本上都呈Z形,具有明显的捏拢特性。该种榫卯试件均经历了弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段。此外,ANSYS有限元分析结果和试验结果较为吻合,通过分析,获取了馒头榫节点的平面内（竖向）转角刚度K1、平面外（水平）转角刚度K2和扭转刚度K3的相互关系,可近似归纳为12:1:2。研究结果可为江南地区抬梁式木构建筑的计算分析及保护修缮提供理论基础。     

传统民居抬梁式木构架抗侧力性能试验研究

为了解北方地区传统民居抬梁式木构架的抗震性能,制作了三榀足尺木构架模型,开展了低周往复的拟静力抗侧试验,研究木构架的受力特征、滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度的退化、耗能规律等,揭示不同柱基础及荷载条件对木构架抗侧力性能的影响.研究结果表明:馒头榫连接的木构架是一种变刚度的摇摆体系,主要的表现形式为柱脚翘起,馒头榫节点的拔榫量;木构架竖向荷载下存在明显的P-△二阶效应,该影响不可忽略;在大变形下由于二阶效应不能自己复位,主要借助外部荷载进行复位;允许柱脚滑移使木构架在低周往复水平荷载下表现出更为明显的摇摆特性,相比柱脚限制的情况耗能能力减弱,捏拢效应更为严重,但在一定程度上保护馒头榫节点;竖向荷载增大有助于提升木构架的抗侧性能;作为山墙位置的木构架竖向荷载偏小,容易导致木构架的抗侧承载力与耗能能力不足.研究成果将为北方传统村落"四梁八柱"木结构民居抗震性能的评估、修缮与加固提供科学依据.     

土钉支护结构体系动力性能的振动台试验研究

为研究永久性土钉支护结构体系的抗震性能,设计并完成了土钉支护边坡1∶12比尺的振动台试验,研究了在不同支护条件(如土钉倾角、土钉长度、土钉间距等)下边坡的动力反应特征和规律.结果表明:土钉支护边坡在振动过程中,最大变形出现在边坡坡腹位置,坡趾处的位移较小;土钉支护最大作用带位于土钉支护区的中前部,呈折线形;最下面一排土钉发生最大应变的位置靠近坡面;边坡土体中部和下部的加速度放大系数较小而且比较接近,边坡上部土体的加速度放大系数较大.     

前驱液压混合动力汽车制动性能分析

首先阐述前驱液压混合动力汽车的工作原理,并应用SimulationX软件对其制动过程进行了仿真,然后引入能量回收强度的概念,对汽车的制动性能进行了理论分析.结果表明:该液压混合动力汽车能短时间内有效地回收车辆的制动能量,且制动过程平稳;相对于传统车辆,液压混合动力汽车具有较大的同步附着系数,提高了车辆制动时的方向稳定性,在较大附着系数路面上制动时,路面的附着条件发挥得更充分,但在附着系数小于γ₀的极端路面上,不适合采用液压系统回收车辆的制动能量.     

古建嵌固墙体对木构架抗震性能的影响分析——以太和殿为例

现有的古建筑木结构抗震分析模型很少考虑嵌固墙体。为探讨嵌固墙体对木构架抗震性能的影响,采用数值模拟方法,以故宫太和殿为例进行了对比分析。基于榫卯节点及斗拱的力学特性,建立太和殿的2种有限元模型—包括/不包括嵌固墙体。通过模态分析,研究了嵌固墙体对木构架基频及主振型影响;通过时程响应分析,研究了8度常遇地震作用下嵌固墙体对典型节点位移及加速度响应影响;通过谱分析,研究了8度罕遇地震作用下嵌固墙体对木构架整体变形及内力分布的影响。结果表明：考虑嵌固墙体后,太和殿结构基频变大,在墙体部位的振动不明显;8度常遇地震作用下,所选节点位移响应峰值明显减小,且在跨中位置加速度响应峰值明显增大;8度罕遇地震作用下,太和殿结构变形峰值偏小,有利于避免木构架产生整体倾覆,但结构内力普遍增大。     

附鳍吊舱推进器的水动力性能分析

为了分析鳍对吊舱推进器水动力性能的影响,用基于速度势的低阶面元法预报附鳍吊舱推进器的定常水动力性能.螺旋桨和吊舱及鳍之间的相互影响通过迭代计算来处理,螺旋桨的诱导速度及吊舱和鳍的诱导速度均进行周向平均.采用关于扰动速度势的基本积分微分方程,并采用双曲面形状的面元以消除面元间的缝隙.Newton-Raphson迭代过程被用来在桨叶随边满足压力Kutta条件.用柳泽(Yanagizawa)方法求得物体表面的速度分布.计算了无鳍、单鳍和双鳍拖式吊舱推进器的水动力性能.计算结果表明,鳍可以回收螺旋桨尾流的旋转能量,使附鳍吊舱推进器的水动力性能提高,双鳍时效率最高,单鳍次之,无鳍最低.     

110kV输电钢管杆的动力性能分析

利用ANSYS软件对110kV直线型输电钢管杆进行模态分析、谱分析和瞬态分析,得到其振动特性、地震作用响应和脉动风振响应,并分析了横担对主杆动力响应的影响。结果表明,钢管杆的变形随着高度而增大,应力水平较低,抗震抗风性能良好;钢管杆具有较大的柔度和强度富余,位移是其设计的控制因素;主杆和横担的联接处局部应力过大,需通过构造措施予以加强;对横担的截面、质量和位置进行合理优化布置可以减小主杆的动力响应。     

预应力自平衡索桁架的动力性能分析

预应力自平衡索桁架作为点支玻璃幕墙的支承体系有着广泛的应用,该文研究了这一结构形式的自由振动和强迫振动。考虑温度变化及几何非线性影响,采用连续化理论导出了点支式玻璃幕墙预应力自平衡索桁架支承体系非线性振动方程。通过Galerkin方法,将偏微分程转化为常微分方程,并采用L—P法及KBM法对常微分方程进行了求解。结合工程实例分析了温度变化、振幅、外激励等因素对点支式玻璃幕墙预应力自平衡索桁架支承体系非线性振动的影响。结果表明,点支式玻璃幕墙预应力自平衡索桁架支承体系固有频率随着温度的升高而减小,其非线性振动呈现“硬弹簧”特性。     

冰临近过程中螺旋桨的水动力性能计算分析

为了研究非接触工况下的冰桨干扰水动力载荷,以粘性流体力学为基础,运用重叠网格技术,开展了冰桨干扰的定常计算方法的研究。首先,通过与实验结果的对比,验证了方法可行性;其次,基于重叠网格技术,研究了干扰冰运动到不同空间位置时,螺旋桨水动力性能的变化趋势和规律;计算时,各计算域均采用切割体非结构化网格,各域之间通过重叠网格的嵌套进行数据的传递。为了更好地捕捉桨前流场的细节,在冰桨间隙处进行了多层网格的局部加密,同时结合SSTk-ω湍流模型进行冰桨近场水动力计算。总结出冰对螺旋桨的影响是由冰在桨前产生的干扰伴流区域位于桨盘面以内的面积以及与桨的相对位置共同决定的。计算结果具有一定的可靠性,可为冰区螺旋桨的设计与性能计算提供参考。     

聚氨酯夹芯屋面板的风致动力性能分析

聚氨酯夹芯屋面板广泛应用于大跨度结构的屋盖系统中,其有限刚度及聚氨酯芯层的阻尼性能会对屋面风压传递过程的脉动特性造成影响.试验测定了屋面板常用聚氨酯泡沫夹芯材料的基本力学参数和反映材料阻尼特性的损耗因子.以一典型檩距的四角点简支矩形屋面板为算例,采用模态应变能法对该屋面板的结构损耗因子进行了计算.进一步对该屋面板模型施加人工模拟的风压时程,并与无阻尼刚性板和低阻尼柔性板模型的反力时程及其功率谱进行对比,考察了屋面板刚度和阻尼性能对风压脉动特性的影响程度.结果表明:屋面板的实际有限刚度对风压的脉动分量有放大作用,且改变了脉动风压的频谱特性,而聚氨酯夹芯的阻尼性能却能有效降低脉动风压的放大幅值.     

基于增量动力分析的隧洞结构抗震性能评估

近年来随着地震灾害的频繁发生,强震区的地下结构屡屡遭受破坏。长大隧洞作为中国实施西部大开发战略的重要基础工程,其抗震安全问题尤为突出。通过引入增量动力分析（IDA）,结合地震易损性分析方法,提出基于损伤系数指标的隧洞结构抗震性能评估方法。该方法以震后衬砌结构特征部位的损伤系数为性能参数,以地震峰值加速度为强度参数,并建议了适用于隧洞结构抗震安全评价的5级震害划分标准和4级抗震性能水平。针对某隧道工程实例,通过大量非线性动力时程计算,得到了各抗震性能水平下衬砌结构特征部位的地震易损性曲线,进而分析了不同抗震设防水准下衬砌结构发生破坏的概率。结果表明：在8度多遇地震作用下,衬砌结构基本无破坏;在8度设防地震作用下,拱腰处于基本完好状态的概率为87.6%,处于轻微破坏状态的概率为10.72%;在8度罕遇地震作用下,拱腰处于轻微破坏状态的概率为68.7%,处于中等破坏状态的概率为20.8%。在横向和竖向地震动输入下,衬砌结构特征部位的抗震性能由小到大依次为拱腰、拱肩、拱脚、顶拱和仰拱,拱腰、拱肩和拱脚为抗震设计的薄弱部位。该方法较好地考虑了地震动的随机性,可为隧洞结构抗震安全评价提供一种有效思路,研究成果也能为隧洞结构的抗震减震设计提供参考。     

点支式玻璃建筑单层索网体系的动力特性分析

点支玻璃建筑单层索网体系是一种几何非线性较强的柔性张拉结构,其刚度受索中预应力影响较大。目前专门针对该结构动力特性方面的研究尚不多见。阐述了索网这种柔性预应力结构动力特性分析的特点,编写了相应的有限元程序,对索网自振特性的重要影响因素即几何非线性和预应力进行了研究,表明忽略几何非线性会使结构计算结果产生极大偏差。索网的自振频率与预应力呈非线性关系,几何非线性和预应力对索网的自振特性的影响具有协同性。     

385 m超大型长江大跨越输电塔线体系抗震性能分析

以在建的385 m超大型长江大跨越工程为例,基于SAP2000建立了单塔和塔线体系的有限元模型,通过模态分析、静力弹性分析、静力弹塑性分析、动力时程分析分别研究了单塔和塔线耦合体系的抗震性能.研究结果表明：塔线体系跨越塔自振频率小于单塔;跨越塔主材混凝土的灌注高度对结构自振频率、应力比及杆件最不利位置都有影响;地震作用下斜材应力比较大且较早出现塑性铰,是抗震设计中的薄弱位置;一致激励地震作用下,塔线体系位移普遍大于单塔,加速度响应则小于单塔结构,轴力最大增幅在11%左右;非一致激励地震作用下,不同视波速对结构响应有较大影响,应以予考虑.     

装配式钢板剪力墙自复位平面钢框架动力性能的影响因素分析

运用ABAQUS有限元软件建立装配式钢板剪力墙自复位平面钢框架模型进行变参数分析,研究钢材等级、板件厚度、宽度、板件开缝情况对结构动力性能的影响,分析结果表明:提高钢材强度等级能够增加结构抗侧刚度,控制层间位移角;增加钢板剪力墙板件厚度能够使结构位移响应减小,耗能能力增强;增加板件宽度使结构最大开口转角和最大残余转角增加,对结构整体耗能能力以及抗侧刚度影响不大;开缝钢板剪力墙相较于不开缝钢板剪力墙虽对结构抗侧刚度提高较小,但耗能能力更强,能够保护框架主体结构,有效减缓柱脚塑性发展,减少结构塑性损伤.     

波能装置浮子选型及水动力性能分析

为了提高波能浮子的转换效率,本文对浮子不同外形的水动力性能进行研究,得到最优的浮子外形.基于势流理论,利用CFD软件模拟自由衰减的方法对浮子粘性力进行估算,进而对浮子进行粘性修正.首先对不同直径吃水比的平底圆柱浮子进行水动力性能分析,得到大直径吃水比的浮子有效频率宽度更大,更加有利于波浪能量的吸收;分析了不同锥底角度浮...     

推进叶轮的水动力性能数值模拟与变参数分析

为了研究运转工况和几何参数对叶轮水动力性能的影响,本文建立了有限流域内叶轮水动力性能的计算方法,开展了大型循环水槽驱动叶轮的水动力分析.基于面元法建立数值计算方法,在循环水槽壁面上以反余弦方式布置轴向面元,并均匀布置周向面元;在叶轮叶片上径向和弦向均采用余弦方式布置面元,计算过程中用压力库塔条件进行迭代至收敛.结果表明...