浮式鲆鲽类网箱在波流场中动态响应的数值模拟

根据浮式鲆鲽类养殖网箱的结构特点,基于有限元方法对波流共同作用下网箱的运动受力进行数值模拟,并将数值模拟结果与水槽模型实验结果进行比较分析。结果显示:在3种工况条件下,计算机模拟值与实验值吻合较好,验证了程序及数学模型的可靠性。借助于计算机3D可视化技术,可对波流场中网箱结构的运动过程进行虚拟呈现。其中,当流速为26cm/s时,网箱底框架最大倾角可达9°;波浪作用下底框架最大倾角为12°。当波流联合作用时,底框架最大倾角与最大锚绳受力值均高于波浪或水流单独作用时。当水流入射方向与波浪成角度时,底框架最大倾角与锚绳受力随着夹角的增加而减小。今后将通过海上实测进一步对模拟结果进行验证,使数值模拟能够更加精确。     

近岸波浪破碎区污染物运动的数值模拟

波浪斜向近岸传播中由波浪破碎作用所引起的近岸波流体系是近岸非常重要的环境水动力因素,对该区域污染物的运动分布起着重要的影响作用。结合近岸波浪传播的抛物型缓坡方程、近岸波流场数学模型及污染物在近岸波流作用下运动的数学模型,对近岸斜向入射波浪破碎所产生的沿岸波流场中污染物的分布运动过程进行了数值模拟,并结合实验结果对数值模拟结果进行了分析验证。     

移动简谐载荷作用下层状地基-轨道耦合系统动力响应分析

采用格林函数方法求解层状地基-轨道耦合系统在移动简谐载荷作用下的动力响应问题。通过求解层状地基表面作用移动均布线载荷时的动力格林影响函数,由位移连续条件实现层状地基与轨道的耦合,求得移动简谐载荷作用下频率-波数域内的系统动力响应,最后通过傅里叶逆变换求得时间-空间域内的动力响应;与已有结果的比较验证了方法的正确性,并以均匀半空间地基和基岩上单一土层地基-欧拉梁耦合系统为模型,研究载荷振动频率、移动速度、地基刚度以及土层厚度对动力响应的影响。研究表明移动简谐载荷频率较高时与移动静载荷情况不同,不再具有跨音速时地表位移幅值最大的规律;成层地基-轨道耦合系统在移动简谐载荷作用下的动力响应与均匀地基情况存在显著差异,当载荷频率与层状地基固有频率接近时,地基表面位移幅值较大;另外随着基岩与土层剪切波速比的增大,载荷以超音速经过后地基表面位移振动更加剧烈,振动时间更长,随着土层厚度的增大,位移幅值逐渐向低频区域迁移。     

关于轴向流—固冲击杆动力塑性失效问题的实验研究

本文对轴向流-固冲击载荷作用下杆的动力塑性失效现象进行了实验研究,分析了轴向流-固冲击杆的弹塑性动力响应特征,观察了动力塑性失效模态。并且,从实验角度定义了临界塑性状态和临界动力塑性失效状态,确定了相应的临界冲击值。     

应力波作用下弹性直杆动力分叉屈曲研究

对弹性直杆在应力波作用下动力分叉屈曲进行分析与探讨,提出求解应力波作用下直杆动力屈曲数值方法。该方法统一双特征参数法与最优模态法思想,可用于解决时变动载荷作用下屈曲问题,且对阶跃载荷及时变动载荷引起的应力波作用下屈曲问题具有统一屈曲判别形式,与实验数据对比表明该方法准确、可行。     

深水管道在动力载荷作用下的局部压溃特性研究

管道在深水环境中易遭受外压和动力载荷的联合作用,该状态下结构的局部压溃特性还有待与深入探索。建立了管道数值模型,模拟结构屈曲过程并得到临界动力载荷幅值;对影响管道局部屈曲的动力载荷频率、外压大小、管道长度、初始椭圆度缺陷等敏感性因素进行了分析。结果表明,管道截面壳振动使管道承载能力下降是诱发局部压溃的主因,动力载荷对管道的危害大于静力载荷,动力载荷频率接近于截面壳振动频率最易引发局部压溃,管道长度降低可以大大降低动力作用下局部压溃的可能性。     

层板复合材料的疲劳剩余寿命预报模型

应用可靠性分析的方法 ,导出了层板复合材料在疲劳载荷作用下的疲劳剩余寿命的预报模型。该模型已用典型层板复合材料在恒幅疲劳载荷作用下的实验数据进行了验证。实验结果表明 ,理论预测结果与实验值的接近程度是合理的     

压杆应变式压力传感器在爆炸冲击波载荷测试中的应用

在容器内实施化学爆炸时，容器内壁上冲击波载荷的确定是进行爆炸容器结构动力响应分析、安全评估和工程设计的基础。获得比较准确、可靠的爆炸容器内壁上作用载荷的时间历程及分布情况，对研究结构动力响应意义重大。文章采用压杆应变式压力传感器来测量爆炸冲击波载荷，这种传感器解决了普通传感器在高频压力脉冲下频响低且容易损坏等问题。压杆应变式压力传感器为一细长弹性杆，爆炸冲击波作用在杆的一端，在杆中激发一维弹性应力波，通过测量杆上适当位置处的应变，利用一维弹性应力波理论可以计算出作用在杆端的爆炸冲击载荷。文章根据一维弹性波理论，设计了满足所需频响、上升时间、持续作用时间等参数要求的压杆应变式压力传感器，其材料为高强度钢，采用动态应变放大器和数据采集仪组成测量系统。通过实验，获得了比较完整的容器内壁上冲击波载荷曲线，测量结果的重复性和一致性很好。经分析表明，压杆应变式压力传感器能准确地测得容器内壁上冲击波荷载的幅值和比较完整的曲线，对爆炸冲击波载荷测试来说，是一种比较准确可靠的传感器。     

引射筒动态载荷识别研究

基于动态载荷的频域识别方法,对引射筒所受发动机试车产生的动态载荷进行识别。通过实验测量引射筒在试车过程中的动态响应;通过有限元计算方法获得载荷基函数对结构作用响应;采用最小二乘法获得引射筒所受动态载荷谱。计算识别所得载荷谱产生的动态响应,并与实验测量值比较,给出识别所得动态载荷谱误差,并分析误差产生原因。结果表明,频域载荷识别方法能较准确识别引射筒在发动机试车过程中所受动态载荷,可为工程研究提供参考。     

水下生产系统跨接管结构在地震作用下动力响应分析

研究水下生产系统跨接管结构在地震波载荷下的动力响应特性。分析中计及了地震波沿水平和竖向两个方向的载荷输入,采用非线性弹簧模型模拟跨接管与海床的耦合作用,同时考虑了地震作用下跨接管的动水作用效应。通过对不同影响因素下结构的动力响应结果分析表明：竖向地震波对跨接管结构水平响应幅值影响较小,但显著改变其响应频率;管土接触引起跨接管响应幅值变化明显,并激发跨接管高阶振型;地震下动水作用力对跨接管的响应幅值影响较大。所建立的分析方法对跨接管结构设计和安全性评估有一定借鉴意义。     

方形升降式网箱下沉过程防倾覆装置与技术的研究

针对方形升降式网箱在接近下沉临界状态时极易发生整体侧倾覆而导致下沉失败的关键技术难题,通过对升降式网箱下沉过程的动态变化研究,全面分析了引起网箱侧翻的内外影响因素,探明了风浪流作用和网箱水下配重导致的倾覆转动力矩是造成其侧倾覆的主要外内在原因;并采取相应技术手段,在原有方形升降式网箱的结构基础上,构建了网衣十字交叉网筋和网底刚性支撑杆组件组成的防倾覆装置系统,改变了网箱下沉倾斜过程的受力状态,实现了网箱在恶劣海况条件下的稳定下沉。试验与模拟结果显示,对于配置有防倾覆装置的正方体型升降式网箱系统,其下沉稳定倾角不大于27°,从而为方形升降式网箱动态下沉自平衡技术的创立和完善提供理论依据和方法。     

土中爆炸地冲击作用下埋地管线动应力的数值模拟

对于土中爆炸地冲击作用下埋地管线动应力如何计算及其是否安全,是一个值得研究的问题.利用LS-DYNA3D有限元程序,运用非线性动力学基本理论和算法,适当选取材料的本构关系,对半无限土介质中集团药包爆炸地冲击作用下埋地管线的动力响应问题,进行了数值模拟研究,得出了埋地管道的迎爆面上受到很大的轴向拉应力作用,且其为瞬态受力过程的结论.模拟计算结果与实验结果较为吻合,表明采用数值模拟方法研究土中爆炸地冲击对埋地管线的作用是可行的.     

考虑负载影响的阶梯形超声变幅杆动力特性

考虑与加工工件表面高频重复撞击对结构动力特性的影响,基于瞬态波传播理论,研究周期激励下阶梯形超声变幅杆重复撞击加工工件的瞬态动力响应,及负载对变幅杆放大特性的影响。首先,建立阶梯形变幅杆力学模型,采用瞬态波响应法分别对接触过程和分离过程动力控制方程进行求解,得到适用于任意级数的阶梯形变幅杆的特征项传递函数,和重复撞击系统的瞬态响应理论解。以工程中常用的三级阶梯形变幅杆为算例,分析了不同外载频率下变幅杆重复撞击动力特性和负载工件对变幅杆聚能效果的影响,得出考虑加工件撞击产生的瞬态响应下的变幅杆放大系数,小于自由振动空载的设计值。可为精细超声加工变幅杆的设计提供更为精确的理论依据     

板-网结构浮式防波堤消浪性能的试验研究

水深较大时,固定式防波堤不再适用,而相比之下,浮式防波堤具有轻便、机动、经济及良好的海水交换功能等特点。因此为保障深水养殖网箱在风浪中的安全,采用浮式防波堤进行掩护是唯一可行的工程措施。提出了一种新型的浮式防波堤结构型式——板-网浮式防波堤。通过实验室物理模型试验,研究波浪周期、平板宽度、网衣数目、平板刚度以及水流方向和速度对波浪透射系数的影响。试验采用规则波浪,水深为20m,波高为2.5m、4.5m和6.0m,周期为6s～10s。试验结果表明,采用该种浮式防波堤具有较好的消浪效果,但具体参数需根据当地波浪、水流条件而定。     

近场数值波动分析中地震波输入的一种简化方法

在显式有限元方法结合黏弹性人工边界的时域波动方法的基础上,建立了地震波垂直输入时的一种简化输入方法。将近场有限元模型沿高度方向进行分层,将地震动的入射运动转化为作用于人工边界底面及分层后每层侧面上的均布力,以实现地震动的输入。与以等效节点力的方式实现的地震动输入相比,施加均布力的方式简化了地震波输入的前处理工作,且又能保证与等效节点力方式相同的精度。自由场数值算例表明：当本文方法中的分层高度与波动有限元网格离散要求的最大尺寸相等时,本文方法与等效节点力方法具有相同的精度;当局部区域按网格离散要求的最大尺寸进行分层而在其它区域放大分层高度时,局部区域上的近场波动响应仍可保证具有相当高的精度。另外,某隧道结构地震响应算例的计算结果同样说明了本文方法的有效性。     

三叉式-球笼式双联万向联轴器的扭转振动特性分析

大型旋转机械传动系统的振动特性直接影响其运行平稳性,而万向联轴器是传动系统中必不可少的关键零部件。为此,以三叉式-球笼式双联万向联轴器为研究对象,对其扭转振动特性进行分析。首先,建立三叉式-球笼式双联万向联轴器的扭转振动模型,并基于拉格朗日方程建立其动力学方程。然后,利用Runge-Kutta算法对所建立的动力学方程进行数值求解,得到了三叉式-球笼式双联万向联轴器输入轴与输出轴之间转角差和角速度差随时间的变化情况。最后,利用MATLAB软件进行仿真验证,分析了三叉式-球笼式双联万向联轴器输入轴与中间轴的夹角和外激励对其扭转振动特性的影响。结果表明：三叉式-球笼式双联万向联轴器固有频率的理论计算结果与数值仿真结果相吻合;三叉式-球笼式双联万向联轴器输入轴与中间轴的夹角和外激励会对其输入轴与输出轴之间的转角差和角速度差的幅值产生不稳定的影响,从而导致联轴器产生扭转振动响应;随着输入轴与中间轴的夹角和外激励的增大,三叉式-球笼式双联万向联轴器产生的扭转振动响应增大。研究结果可为三叉式-球笼式双联万向联轴器的设计、制造和应用提供理论依据。     

考虑行波效应的大跨度矮塔斜拉桥耐震时程分析

耐震时程法（ETM）是一种采用幅值随时间不断增大的人工地震动作为输入的新型动力分析方法,其只需通过少量的数值运算便可得到不同地震强度下的结构响应。基于此优势,该文探索了在考虑行波效应下,耐震时程法预测大跨度矮塔斜拉桥地震碰撞响应的精确性和有效性。以一座两侧建有桥台的典型山谷地带矮塔斜拉桥为研究对象,通过与天然地震输入下的增量动力分析（IDA）结果进行对比,验证耐震时程法捕捉地震碰撞响应的可行性;并采用此方法参数化分析了不同地震动视波速对碰撞力、塔梁位移和墩柱曲率响应的影响。研究结果表明:耐震时程法能够高效地预测出考虑行波效应的矮塔斜拉桥地震碰撞响应;此外,行波效应对大跨桥梁地震碰撞响应的影响存在两面性,与结构是否进入非线性以及地震动强度和视波速大小有关。     

一类带有特异性免疫细胞钟形增殖率的慢性病毒感染模型的全局动力学性态

特异性免疫应答对控制宿主体内的病毒感染起着非常重要的作用.本文提出并研究了一类具有特异性免疫细胞钟形增殖率的慢性病毒感染模型.这里免疫细胞的钟形增殖意指当病毒载量足够大时其繁殖率会降低.病毒对免疫应答的损害也在本文的模型中被考虑.在找到该模型免疫应答基本再生数的同时,完整分析了其局部动力学行为.为了确定其全局动力学性态,应用中心流型理论对一些临界情形进行了分析,并通过构造适当的Dulac函数排除了该模型周期解的存在性.本文得到的结果显示在一定条件下模型会出现后向分支,这意味着模型的动力学性质会因初始状态的不同而改变.最后的数值模拟说明最终的单调和持续震荡对病毒种群和免疫应答都是有可能发生的.     

半正弦脉冲激励下考虑易损件的正切型包装系统冲击特性研究

研究考虑易损件的正切型包装系统在半正弦脉冲激励下的冲击特性.建立二自由度非线性产品包装系统模型,得到冲击动力学方程并数值求解.提出适合描述考虑易损件的产品包装系统三维冲击谱新概念,并进一步讨论了频率比、脉冲激励幅值和系统参数对易损件冲击谱的影响规律,结果表明,频率比、脉冲激励幅值和系统参数对易损件冲击响应峰值影响显著,研究结论为产品包装设计提供科学依据.     

基于高低压电源切换的双环恒流控制电磁流量计励磁控制系统

为了提高电磁流量计高频方波励磁性能,基于励磁恒流控制仿真分析,采用外环高低压电源切换和内环电流微调的双环励磁恒流控制方式,以保证电磁流量计高频方波励磁时一次仪表输出信号零点稳定、电源利用效率高。设计方波励磁控制系统,以实现高频方波精确励磁。仿真结果表明,高压源电压越高越有利于拓宽励磁频率范围。实验结果表明,系统在高频方波励磁时,励磁电流响应速度快且电磁流量计传感器输出信号零点稳定。