• 2018年第06期文章目次
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    • >土木工程与建筑学
    • 脉动风速随机傅里叶谱模型的参数聚类分析

      2018, 46(06):0715-0721. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2018.06.001

      摘要 (1208) HTML (14) PDF 890.33 K (617) 评论 (0) 收藏

      摘要:脉动风速随机Fourier谱模型为脉动风速模拟提供了一条基于物理的建模途径.为了实现对这一模型基本参数概率分布的合理建模,阐述了模型基本参数的物理含义,利用实测风速记录识别了基本参数的概率分布.分析发现,分界波数的统计分布出现典型的双峰形态;由原始识别结果的统计分布导出的功率谱与Kaimal谱在中、低频段有较大差别.深入研究表明,分界波数有显著的聚类特征.基于此,采用kmeans函数聚类方法分析了分界波数的数据结构,指出上述异常现象与参数的聚类结果密切相关.根据聚类结果,合理地筛选实测风速记录,进行了分界波数的建模.

    • 高度非线性弹塑性模型的改进显式算法数值实现

      2018, 46(06):0722-0728. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2018.06.002

      摘要 (1180) HTML (36) PDF 939.77 K (346) 评论 (0) 收藏

      摘要:当采用传统的全显式算法对高度非线性的弹塑性本构模型进行数值实现过程中,存在计算效率低、误差积累、精度较低的缺点.为提高计算效率和改善计算精度,采用四阶的Dormand and Prince RungeKutta法代替传统的全显式算法中的向前Euler法,并结合切平面算法形成了改进显式算法.以考虑土体结构性的SANICLAY模型为例,对传统的全显式算法、改进显式算法和隐式算法在计算收敛性、效率和精度方面进行对比.将改进显式算法用于隧道开挖工程多单元计算中.结果表明,与隐式算法相比,传统的全显式算法的计算精度和计算效率均比较低,改进显式算法计算效率和计算精度均比传统的全显式算法高很多.

    • 大断面类矩形盾构衬砌结构横向刚度有效率

      2018, 46(06):0729-0736. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2018.06.003

      摘要 (900) HTML (8) PDF 1.12 M (290) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于大断面类矩形盾构隧道衬砌结构原型加载试验,通过在原型试验管片领域引入三维激光扫描设备获取管片内弧面三维形变数据,对类矩形盾构管片形变、横向和水平向横向刚度有效率进行研究.给出了自重状态和设计状态下类矩形盾构管片横向刚度有效率值,分析了类矩形盾构管片形变和横向刚度有效率随覆土埋深和侧压力系数增加的变化规律,揭示了极限破坏工况条件下管片结构形变和横向刚度有效率的两阶段线性特征.通过壳弹簧模型详细对比了类矩形和圆形管片形变和横向刚度有效率的异同点,证明了结构自重在反映类矩形盾构管片整体结构刚度上的重要影响.

    • 再生骨料混凝土梁的阻尼性能及其机理分析

      2018, 46(06):0737-0743. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2018.06.004

      摘要 (1048) HTML (25) PDF 1.03 M (420) 评论 (0) 收藏

      摘要:混凝土构件的阻尼性能与其混凝土骨料组分的特性密切相关.以不同再生骨料取代天然砂石,采用悬挂梁自由振动衰减法测试再生骨料混凝土梁弹性阶段一阶阻尼比,并探讨其与混凝土强度、弹性模量间的关系;通过氮气吸附法和扫描电镜测试再生骨料混凝土的孔隙结构与界面特征,分析其阻尼机理.结合文献数据的对比分析表明:相比于天然骨料混凝土梁,再生骨料混凝土梁的阻尼比显著增大,阻尼比随混凝土强度、弹性模量的减小而增大,骨料特性尤其是骨料表面改性对混凝土阻尼性能影响显著.再生骨料取代天然砂石,增大了混凝土的总孔体积、平均孔径,增加了薄弱界面过渡区,界面过渡区的滑移摩擦及孔隙的柔性缓冲作用,是再生骨料混凝土梁阻尼增加的主要因素.

    • 高应变强化超高性能混凝土T形梁抗弯承载力

      2018, 46(06):0744-0750. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2018.06.005

      摘要 (1176) HTML (36) PDF 925.43 K (378) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究配筋高应变强化T形超高性能混凝土(UHPC)梁的抗弯承载力计算方法,对5根梁试件进行了三分点加荷纯弯试验,试件变化参数为配筋率和配筋强度.绘制了钢筋与高应变强化UHPC的荷载挠度曲线,将T形梁破坏过程分成3个阶段:弹性阶段、裂缝发展阶段、持荷至破坏阶段.与普通混凝土梁不同的是,在高应变强化UHPC梁体达到极限承载力时,受拉区UHPC对抗弯承载力有贡献作用;同时,受压区UHPC应力应变依然为线性关系.在考虑受拉区UHPC开裂后抗拉强度的基础上,提出了受拉区UHPC等效矩形应力系数,在平截面假定基础上推导出了配筋高应变强化T形UHPC梁抗弯承载力计算公式,并与国外提出的计算方法进行对比,分析各计算方法的准确性.结果表明,所提出方法的计算值与试验值有较高的吻合度,可为配筋高应变强化T形UHPC梁理论分析和设计提供参考.

    • 自调频调谐质量阻尼器及其减振性能试验

      2018, 46(06):0751-0758. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2018.06.006

      摘要 (866) HTML (24) PDF 1.07 M (290) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了改善调谐质量阻尼器(TMD)对频率调谐敏感和使用过程中TMD的频率难以调节的缺陷,利用可调节质量的箱体代替TMD的质量块,并附加上伺服控制系统和驱动装置,即为自调频TMD.在特定的外界激励作用下,伺服控制系统能够自发地启动驱动装置改变TMD的质量,调节TMD频率至控制结构频率附近.通过对比自振频率偏离TMD频率的单自由度简支桥梁模型,在TMD启动变频率调节前、后两种情况下的自由振动和受迫振动,以等效阻尼比、加速度峰值和均方根值等作为评价指标,测试了该自调频TMD对原TMD的改良效果.结果表明:变频率调节有较好的收敛性,且相比启动变频率调节前,启动后能提高模型结构的等效阻尼比;多种人行荷载工况下,相比启动变频率调节前,启动后均能提高减振率.

    • 可液化河谷场地不同形式梁式桥的地震反应

      2018, 46(06):0759-0766. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2018.06.007

      摘要 (1149) HTML (41) PDF 1.14 M (284) 评论 (0) 收藏

      摘要:场地液化对河谷场地中不同结构体系、不同基础形式的梁式桥的地震反应可能具有不同程度的影响.针对该问题,以典型可液化河谷场地三跨梁式桥为背景,建立了二维场地桥梁结构一体化有限元模型,包括群桩基础简支梁桥、群桩基础连续梁桥和桩柱式基础简支梁桥3种桥型,并进行非线性地震反应分析.从场地和桥梁震后变形、桩基础变形分布、桥墩漂移率、滑动支座位移和桥台伸缩缝位移等方面,探究不同形式梁桥的地震反应规律,重点揭示场地液化对不同形式梁式桥地震反应的影响规律.结果表明:场地液化会显著增大群桩基础简支梁桥的落梁风险,群桩基础连续梁桥受场地液化的影响次之,桥台处的落梁、台梁碰撞风险也较大,而桩柱式基础简支梁桥受场地液化的影响较小.

    • 套筒连接的预制拼装桥墩抗剪性能试验

      2018, 46(06):0767-0775. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2018.06.008

      摘要 (1242) HTML (18) PDF 1.24 M (347) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究采用灌浆套筒连接预制拼装桥墩的抗剪性能和影响因素,对拼接缝位置、截面中心增设无黏结预应力筋、拼接面增设剪力键齿的预制拼装桥墩试件及现浇混凝土桥墩试件进行了拟静力试验.分析比较了试件的损伤发展过程和最终的破坏模式.从滞回曲线、极限剪切承载力、变形等方面探讨了试件的抗剪性能,并与现浇混凝土试件的抗剪性能进行了比较.试验结果表明,采用灌浆套筒连接构造的预制拼装桥墩主要表现为弯剪破坏模式,变形能力和耗能能力良好,且与现浇试件抗剪性能相近.截面中心增设无黏结预应力筋的试件,可提高抗剪承载力,并降低了残余变形.

    • 超高韧性水泥基材料桥面连续构造的疲劳试验

      2018, 46(06):0776-0783. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2018.06.009

      摘要 (1137) HTML (21) PDF 1.13 M (343) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过3个桥面连续构造节点的疲劳试验,分析不同材料(普通混凝土和超高韧性水泥基材料(UHTC))和配筋下桥面连续构造的疲劳性能.试验结果表明:在疲劳荷载作用下,UHTC材料表现出了明显的多缝开裂和延性破坏特征;在同等应力条件下,UHTC材料桥面连续构造节点的疲劳寿命是普通钢筋混凝土试件的3倍以上;相同荷载作用下,相比于普通混凝土,UHTC能有效减缓钢筋应变幅的增长,减缓桥面连续构造在疲劳荷载作用下的刚度退化,从而大大提高了桥面连续构造的疲劳寿命.

    • >交通运输工程
    • 基于土基反演模量一致性的刚性层设置方法

      2018, 46(06):0784-0789. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2018.06.010

      摘要 (944) HTML (35) PDF 811.32 K (332) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了合理设置路面结构刚性层深度,提高模量反演结果的合理性,依托足尺环道试验路,利用落锤式弯沉仪(FWD),进行了路面各结构层逐层弯沉盆检测,分析了刚性层设置深度和荷载水平对逐层土基模量反演值的影响,建立了基于逐层土基反演模量一致性的刚性层深度设置模型.实例验证表明:与荷载水平相比,土基模量反演值受刚性层设置深度的影响较大;刚性层设置深度与路面等效厚度二者呈现指数相关性;与既有刚性层深度设置方法相比,该模型显著提高了土基反演模量一致性,逐层土基反演模量变异系数由12.9%以上降低为6.9%.

    • 重载钢轨磨耗预测模型及接触斑网格密度研究

      2018, 46(06):0790-0795. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2018.06.011

      摘要 (1036) HTML (23) PDF 812.55 K (307) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于车辆-轨道耦合动力学及轮轨滚动接触分析,结合材料磨损理论建立了钢轨磨耗预测模型,编制了计算程序,可实现钢轨磨耗具体分布及发展的定量预测分析.鉴于轮轨接触斑离散化网格密度在预测模型中的显著影响作用,从接触力、磨耗分布等方面对这一因素的影响机理进行分析,探讨合理的接触斑网格密度.研究结果表明:网格密度不影响计算结果的正确性,但是稀疏的网格密度得到的蠕滑力及磨耗分布存在较多尖锐形状突变,增大密度可提高精度及磨耗分布平滑性,但会成倍增加计算代价;网格密度20×20时,钢轨磨耗速率变化由剧烈趋于稳定,继续增大密度改善效果已不明显,建议预测模型中接触斑网格密度取20×20,在确保精度的同时尽可能拥有较高计算效率.

    • 共享汽车用户及出行时空特征分析

      2018, 46(06):0796-0803. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2018.06.012

      摘要 (1542) HTML (21) PDF 1.05 M (512) 评论 (0) 收藏

      摘要:共享汽车在中国是一种重要但尚存争议的新型出行方式.因管理部门尚未明确其对道路交通的影响,而无法确定合理的管理导向.针对这一问题,研究基于上海最大的汽车共享公司EVCARD的订单及用户数据,通过描述性统计分析出行总量、需求时空分布,分别用多元线性回归和二项logistic回归分析高频用户和通勤时段出行用户的特征.结果表明,当前EVCARD用车需求和高峰时段出行主要发生在城市外围区域,城市中心区域无通勤特征;高需求用户与通勤时段高频出行者特征并不一致且部分特征相异.因此,上海EVCARD出行不会对城市道路交通拥堵产生显著负面影响.

    • >机械、 车辆与能源工程
    • 近地鱼形钝体气动阻力特性研究

      2018, 46(06):0804-0810. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2018.06.013

      摘要 (985) HTML (19) PDF 943.62 K (410) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用数值模拟与风洞试验两种方法,研究以粒突箱鲀为仿生原型的近地鱼形钝体气动阻力特性.结果表明,近地鱼形钝体确为气动低阻形体,其尾部大收缩角的形态特征及尾迹区相对简单的流场结构共同决定了该形体的气动低阻特性;从气动阻力系数、表面压力系数及尾迹区流场结构三方面对比分析,SST湍流模型的预测值与试验值较为接近.

    • 类车体气动性能的大涡模拟

      2018, 46(06):0811-0818. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2018.06.014

      摘要 (937) HTML (17) PDF 1016.13 K (332) 评论 (0) 收藏

      摘要:以MIRA车体气动性能的风洞试验数据为基础,对采用大涡模拟方法解算非定常特征显著且具有大分离流动结构的近地钝体外部绕流场所涉及的迭代步数、时间步长、网格方案等影响因素开展研究.采用对比分析方法对3种亚格子湍流模型的计算准确性进行研究.提出适用于三厢车型的大涡模拟数值仿真策略.

    • 基于混合搜寻法的车用涡轮增压器多目标优化

      2018, 46(06):0819-0827. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2018.06.015

      摘要 (994) HTML (21) PDF 1.13 M (315) 评论 (0) 收藏

      摘要:选取压气机等熵效率、叶轮最大应力和最大形变为优化目标,基于ANSYS Workbench建立了涡轮增压器压气机流热固多物理场耦合仿真模型,利用试验设计方法中的正交矩阵法和2k(k表示试验有k个因子)法混合搜寻出压气机关键设计参数,运用径向基函数及非支配排序遗传算法解决全局寻优问题,最终获取叶轮结构设计最优方案.计算结果表明:叶轮最大形变优化效果最显著,降低28.09%,最大应力减小16.34%,压气机等熵效率提高2.83%.

    • 辅助加温对柴油机变海拔起动性能的影响

      2018, 46(06):0828-0833. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2018.06.016

      摘要 (1049) HTML (17) PDF 799.42 K (291) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用高原环境模拟试验台,以一台压缩比为14.25的增压直喷柴油机为试验对象,在0、3 000、4 500 m海拔条件下进行了冷态(20 ℃)、30、40、50、60 ℃不同冷却液辅助加温起动、以及进气加热辅助起动试验,研究不同海拔条件下冷却液加温和进气加热辅助措施对柴油机起动性能的影响.结果表明:随着海拔的升高,低压缩比柴油机起动升速期出现做功能力差的子孕峰循环和做负功的失燃循环,降低了燃烧做功能力,升速期时间迅速延长,起动性能恶化.冷却液加温和进气加热可明显减少升速期子孕峰和失燃循环个数,恢复燃烧做功能力,改善起动性能.当冷却液温度达到某个温度界限后,进一步升高冷却液温度不能进一步改善子孕峰和失燃循环的出现机率,起动性能改善效果不明显.与进气加热比较,冷却液加温辅助起动措施在增加压缩终了温度的同时降低了摩擦阻力,对起动性能的改善效果优于进气加热.

    • 重型柴油机预热器结构改进分析

      2018, 46(06):0834-0841. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2018.06.017

      摘要 (1145) HTML (33) PDF 1.10 M (264) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对两款预热器进行台架试验和对比分析,提出了燃油预热器结构对其工作效率提高具有重要影响,同时提出了燃油预热器结构改进的方向,即在燃烧室内加装扰流板.利用CFD软件对加装了扰流板的燃烧室进行仿真分析,分别得到了不同的扰流板位置和不同扰流板尺寸下燃烧室的温度分布云图、CO分布云图以及O2分布云图.通过对比分析发现:扰流板的最佳直径为70 mm,与无扰流板的设计相比,燃油预热器效率提高了17%;扰流板的最佳位置为距离底部80 mm,与原扰流板距离底部60 mm的旧设计结构相比,燃油预热器的效率提高了11.4%.

    • 可控热氛围中喷雾的雾化特性和粒径分布

      2018, 46(06):0842-0847. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2018.06.018

      摘要 (869) HTML (16) PDF 867.56 K (289) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于可控热氛围燃烧器提供的均匀温度场,使用高速摄像机和激光衍射粒度仪对300~673 K协流温度范围内的柴油喷雾进行测量.结果表明,随协流温度升高,相同时间内的喷雾贯穿距减小,喷雾锥角先增大后减小.在300 K协流下,索特平均直径处于10~20 μm之间,随轴向高度升高而略有增加,大尺寸液滴的直径在离开喷孔20~40 mm过程中下降了17%.各粒径参数随径向距离的增大而减小.粒径一致性随着轴向和径向距离的增加而提高.在协流温度从300 K上升至673 K的过程中,索特平均直径从15 μm上升到24 μm,粒径一致性提高,蒸发使得小尺寸液滴大量消失.

    • 废气再循环阿特金森汽油机经济性优化算法

      2018, 46(06):0848-0853. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2018.06.019

      摘要 (1191) HTML (43) PDF 771.58 K (292) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于一维整机模型在3 000 r?min-1部分负荷工况下对Atkinson汽油机性能进行仿真分析.结果表明,在保持节气门位置、空燃比与点火提前角不变的情况下,随着废气再循环率提升或随着LIVC(late intake valve closing)增大,发动机的油耗均呈现增大趋势.为进一步优化Atkinson发动机燃油经济性,在节气门全开条件下搭建了GTpower与MATLAB联合仿真模型,通过改进的遗传算法,对废气再循环率、进气门晚关角、点火提前角、空燃比等参数进行优化迭代,并对历代种群进行了模糊聚类分析,得出了不同负荷工况点的油耗最优值及对应的控制参数.

    • 基于负刚度的高速动车组二维动力吸振器研究

      2018, 46(06):0854. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2018.06.020

      摘要 (1106) HTML (16) PDF 893.94 K (272) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究基于加速度的二维动力吸振器的理论模型,提出基于车体刚性振动的二维动力吸振器控制方法,设计同时吸收车体点头、浮沉振动的二维动力吸振器.针对二维动力吸振器安装所需低动刚度要求,利用碟形弹簧的负刚度特性,设计了用于安装二维动力吸振器的高静刚度低动刚度减振元件.建立高速动车组垂向动力学非线性模型,分析二维动力吸振器对车体振动的作用.研究结果表明,二维动力吸振器可以有效抑制车体浮沉、点头振动,提高运行平稳性.

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