基于一阶响应面法的铺层参数对叶片性能的耦合影响分析

风力机叶片性能随铺层参数的不同而不同.本文依据一阶响应曲面设计原理,设计了铺层参数不同水平的方案.以整体结构性能最优为目标,铺层参数为自变量,叶片强度、刚度为响应变量,采用Minitab中的田口设计法进行试验设计,模拟了叶片的静态结构性能;经多元线性回归构建了铺层参数与Tsai-wu失效因子、最大位移之间的一阶数学模型,进行了显著性检验;分析了铺层参数对叶片性能的影响,验证了方法的可行性和有效性.     

铺层参数对风力机叶片刚度的耦合影响分析

风力机叶片性能随铺层参数的不同而不同.本文结合工程实际,运用均匀试验设计法安排试验方案,结合有限元方法,采用多项式回归分析法,建立了以最大位移为因变量,铺层角度、±x°铺层厚度比例和铺层顺序为自变量的二次型数学模型,分析了铺层参数对叶片刚度的耦合影响;采用单因素均值法与交互项分析优化了铺层参数的取值域,为叶片铺层结构设计和优化提供了方法和技术支持.     

车轨路地耦合系统CA砂浆层劣化垂向动力传递特性的研究

车辆滚动循环载荷作用下CA砂浆层常发生劣化以致失效,为真实反映CA砂浆层在整体系统中的作用特性,建立车辆-轨道-路基-地基耦合系统,分析当CA砂浆层发生不同程度劣化时轨道子系统各层的垂向动力响应变化情况。仿真与信号分析结果表明,CA砂浆层服役性能的优劣影响轨道子系统的载荷传递性能,且劣化长度过长时会改变轨道板-CA砂浆层耦合层的模态特性,导致其各阶次固有频率前移更易发生共振,砂浆层约束能力的减弱叠加共振影响致使轨道板垂向位移在动态荷载作用下超过《高速铁路工程动态验收技术规范》对轨道结构动力性能评判标准的规定限值,轨道服役性能下降。     

方形超高层建筑风振轨迹及耦合效应试验研究

方形超高层建筑在2个水平方向的自振特性接近,强风作用下2个水平方向的风致振动会存在一定的耦合效应。为研究此耦合效应对超高层建筑风致振动的影响,进行了方形超高层建筑气弹模型风洞试验,分别测试了均匀流场和边界层风场下结构的风致振动响应。首先,通过限制结构顺风向位移,研究了结构顺风向振动对其横风向振动响应的影响;然后,分析了不同来流风向对结构顺、横风向风致振动的影响。结果表明,方形超高层建筑以横风向振动为主,结构顶部的振动轨迹为横风向占优的椭圆形;在限制了顺风向位移后,结构的横风向振动最大振幅并未相应减小;来流湍流会增大结构的顺风向最大位移响应,同时减小了结构的横风向最大位移响应。从振幅的概率分布来看,当来流垂直于结构立面时,方形超高层建筑的风致响应最大;相比均匀来流情况,边界层风场下的超高层建筑的最大风致响应更小。     

基于耦合计算的气体轴承-转子系统的动态特性研究

为探究转子运动与轴承特性的非线性对气体轴承-转子系统的影响规律,提高系统特性的计算精度,针对气体轴承-转子系统建立三维模型,将流体动力学与转子动力学结合,通过数值模拟对系统进行双向流固耦合分析。分别使用Fluent模块和Transient Structural模块对系统的流体场和固体场进行瞬态的耦合计算,并通过ANSYS中的System Coupling模块将流体动力学与转子动力学仿真结果进行双向数据交换。研究分析了特定供气压力时,不同阶跃负载及转速条件下的转子非线性运动和轴承特性之间的相互影响,得到了系统特定状态下瞬态响应和稳态响应下的转子轴心轨迹以及不同方向的位移变化曲线。通过时域参数分析得到结论:在一定条件下,提高转速、增加负载会使系统最大超调量降低,提高系统的平稳性,同时减小转子稳态响应下位移波动量,提高系统在稳态响应下的回转精度。     

基于响应面法的地震仪调整平台结构优化

为便于实现地震仪调整平台的无人化安装及其水平度的调节，课题组采用响应面法对调整平台进行结构轻量化的设计。在对地震仪调整平台进行静力学分析以及结构参数化基础上，借助参数敏感度分析获得影响其质量、最大等效应力和最大位移形变的关键参数；利用二次多项式响应面法对调整平台进行相关响应面拟合；并采用 MOGA遗传算法全局寻优；对优化前后的调整平台各指标进行对比分析。结果表明：优化后最大等效应力降低41%、薄弱方向的最大位移形变下降56%，同时质量降低了12.8%。该响应面优化设计不仅达到轻量化的效果，又提升了装置刚度和强度。     

基于应力吸收层的旧水泥混凝土加铺层结构耦合应力分析

通过三维有限元数值模拟方法,分析了沥青加铺层厚度、模量,基础模量与应力吸收层厚度、模量对破碎后的旧水泥混凝土路面加铺层结构的荷载-温度耦合应力的变化规律.计算结果表明:适当增加加铺层的厚度对防止反射裂缝的产生是十分有效的;但不能用提高加铺层模量的方法来防止反射裂缝;适当控制基础模量可以防止反射裂缝的产生;适当提高应力吸收层的厚度对预防反射裂缝效果明显;提高应力吸收层的模量对预防反射裂缝效果不明显.     

断簧对浮置板轨道结构振动特性的影响分析

为研究钢弹簧隔振器断裂对浮置板轨道结构振动特性的影响,通过有限元软件建立车辆-轨道耦合模型,利用有限元模拟方法,研究分析了钢弹簧断裂对轨道结构振动特性的影响规律。研究结果表明,不同数量和不同位置的钢弹簧失效对车体和浮置板振动加速度的影响较小且各种工况下的各个加速度指标皆满足规范要求。钢弹簧失效数量越多,浮置板垂向位移、钢轨垂向位移和钢弹簧支点力就越大。钢弹簧失效数量相等情况下,随着钢弹簧失效位置沿线路纵向距离的增加,浮置板垂向位移幅值就越小。板端钢弹簧失效时钢轨垂向位移比板中钢弹簧失效时的大,而板端钢弹簧失效时的钢弹簧支点力比板中钢弹簧失效时的小。     

电动汽车电池包底部锥状物冲击下的力学响应分析

为研究地面碰撞事故对电动汽车电池包的损伤,以某款电动汽车的电池包为研究对象。通过建立电池包的CAD模型,在Hypermesh中建立电池包的精细化有限元模型,随后通过模态实验与仿真证明了模型的准确性。动态速度下的侵入是地面碰撞过程中的主要故障模式。采用速度为1～5 m/s的锥形冲头对电池包进行动态冲击,得到冲击载荷作用下电池包结构的应力和应变分布情况及最大值,将结果与准静态作用下的结果进行比较,结果显示:不同速度作用下的电池包失效位移小于准静态下失效位移,且随着速度的增大,失效位移越来越小,但是失效的临界力却更大。进一步对不同锥形冲击物的顶角和顶端半径进行参数化研究,全面揭示电池包在地面冲击下的响应。研究结果对于动力电池包的地面碰撞分析及电池包的安全性能研究有参考意义。     

路基沉降对低地板有轨电车动力学性能的影响

路基沉降会导致轨道变形,进而改变轨面的几何平顺性,并最终影响车辆动力学性能。基于车辆-轨道耦合动力学理论,详细考虑各车辆之间的耦合作用,建立了考虑路基沉降的低地板有轨电车-轨道垂向耦合动力学模型,研究了路基沉降对低地板有轨电车动力学性能的影响。研究结果表明:路基沉降会明显增大低地板有轨电车系统的振动;车体垂向振动加速度、钢轨位移、轮轨垂向力受沉降波深和波长的影响,增大沉降幅值或减小波长均会加剧车辆系统的动力学响应。     

烟草净光合速率日变化与影响因子的PLSR分析

通过研究一天中不同时间段环境因子(光照强度、环境CO2浓度、气温、相对湿度)和生理因子(叶片温度、胞问CO2浓度、气孔导度和蒸腾速率)对烟草叶片净光合速率日变化的作用,为提高烟草的产量,改进大田栽培技术提供参考.利用Li-6400型光合作用测定系统,测定打顶后的烟草叶片净光合速率及其影响因子的日变化,利用偏最小二乘回归(PLSR)分析方法,分5个时间段讨论各个环境、生理因子对净光合速率日变化的影响.烟草的净光合速率日变化曲线为双峰,峰值分别在出现10:00和15:00,13:00出现低谷.PLSR分析发现,不同时间段,净光合速率所受影响因子存在很大差异;该方法有效地解决了各影响因子之间的多重相关性,合理地解释了不同时间段净光合速率的变化规律及其对影响因子的响应.     

基于Workbench的双层GF/PP层合板拉伸性能研究

针对显示动力学的分析方式技术上的困难，课题组提出了用静态结构分析的方式来代替显示动力学分析的方法。利用有限元分析模拟对双层GF/PP层合板的力学性能进行了探究，通过ACP（Pre）前处理模块实现了对GF/PP层合板的铺层设计，对双层单向GF/PP层合板采用静力学结构的分析方式表征其失效断裂，模拟得到的最大拉伸力和截面力相较于实际的拉伸力存在着误差率分别为7.76％和10.60％，在允许的误差范围内。通过对比双层单向GF/PP层合板静态结构分析和显示动力学分析的分析结果，验证了针对玻璃纤维增强聚丙烯层合板的拉伸失效断裂的模拟可以通过静态结构的分析方式代替显示动力学模拟的猜想。课题组的研究为初步探究多层单向层合板的拉伸失效断裂提供参考。     

多层复形法在摩擦消能支撑参数优化的应用

讨论基于结构弹塑性时程分析的摩擦消能支撑参数优化方法,通过约束条件限制结构体系在整个地震时程中的最大层间位移角和层间侧移延性比,用多层复形法对摩擦消能支撑参数进行优化。由于多层复形法全部优化过程都是在可行域内进行,所以得出的优化结果必然满足约束条件.     

α-Al_2O_3中三角Ru~(3+)中心的g因子研究

基于晶体场模型,采用三角对称下4d5离子各向异性g因子微扰公式,对α-Al2O3中三角Ru3+中心的电子顺磁共振实验结果进行了理论研究。计算中利用较新的Ru3+自由离子旋轨耦合参数,考虑了轨道缩小因子和旋轨耦合参数对杂质Ru3+中心g因子的影响,讨论了Ru3+中心的局部结构性质,结果表明理论与实验符合得很好。     

旧沥青路面上加铺水泥混凝土层荷载应力分析

根据有限元基本原理,采用通用三维有限元分析软件,分析了交通荷载、路面结构层厚度、材料参数等对旧沥青上加铺水泥混凝土路面结构的力学影响,探讨了加铺层结构的荷载应力变化规律。     

复合材料铺放成型工艺参数敏感性分析及优选

碳纤维增强复合材料铺放过程中,铺放工艺参数的选取决定制品的性能.本文利用单因素和多因素方法对铺放工艺参数的敏感性进行研究.采用设计试验方案,根据试验结果,应用响应面法建立层间剪切强度与工艺参数之间的数学模型,计算铺放主要工艺参数——压辊压力、压辊温度和铺放速度的相对敏感度,获得单因素敏感性曲线.通过分析得到每个工艺参数的稳定域和非稳定域.     

用有限元法研究复合材料层合板的热屈曲特性

用有限元法对复合材料层合板的热屈特性进行了分析研究.通过对几个算例的分析比较,表明本文的方法是精确的.给出了层合板屈曲的数值结果,并讨论了铺层方向、铺层数量、板的长宽比、温度分布等因素对复合材料层合板热屈曲特性的影响,由此得出了一些有用的结论.     

材料刚度匹配关系在地下结构减震原理中作用的研究

前期研究和工程实践证明,围岩、抗减震层和隧道衬砌等材料关于刚度、阻尼和密度之间的匹配关系,对隧道在地震过程中的动态响应有至关重要的影响。为更深入了解隧道动态响应与相关材料匹配关系之间的内在联系,利用动力学振动理论给出了关于地下结构位移传递系数的一个解析解,并首次提出关于地下结构综合位移传递系数的概念。对计算公式进行验证后表明：在隧道的抗减震设计中,当不考虑抗减震层的材料阻尼时,抗减震措施的材料刚度对地震波中的低频部分具有较好的减震效果,而对于地震波中的高频部分,抗减震层的减震效果不明显;无论是抗震层刚度的     

人行悬索桥吊杆的损伤识别

悬索桥中的吊杆会由于锈蚀和疲劳等原因发生损伤,影响桥梁的使用甚至安全性能,应及时对其进行损伤识别。以人行悬索桥为研究对象,分析了吊杆损伤和断裂对桥梁受力性能的影响,并研究了模态曲率及其变化因子对吊杆损伤识别的适用性。研究结果表明,吊杆损伤对其索力的影响很小,但会使损伤吊杆本身应力增大;吊杆断裂对其相邻吊杆的应力影响最大,在该吊杆位置使主梁位移、弯矩和主缆轴力发生较大变化。模态曲率差对人行悬索桥的吊杆损伤敏感,对其进行多阶融合后得到的损伤因子DF及其归一化参数DDF可对单根吊杆损伤时位置进行有效识别;多根吊杆同时发生损伤时,可根据DF值分层次进行有效识别,但对跨中区域的短吊杆效果一般。对于确定损伤吊杆的位置和损伤程度均具有较好的准确度。     

双稳态结构驱动的可变形机翼模型研究

探讨可变形机翼中使用双稳态复合材料层合壳结构驱动其变形的潜力。基于最小势能原理,采用有限元法对不同铺层形式、不同材料组分的反对称双稳态复合材料层合壳的力学模型进行了数值模拟和详细讨论,计算确定结构几何尺寸和材料参数对结构卷曲半径的定量影响程度。进而,运用研究得到的层合壳的结构性能,对三种机翼变形方式包括机翼的弯曲变形、平面变化和弦长改变采用双稳态结构驱动进行了分析和讨论,初步探讨其应用于可变形机翼的适用性,并给出一些有益的结果。