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2012年  第29卷  第1期

基本方法
蚁群算法求解弹性本构参数区间反问题
郭红玲, 杨海天, 赵潇
2012, 29(1): 7-12,1.
摘要:
建立了弹性本构参数区间反问题的数值模型,利用区间参数摄动有限元方法和基于网格划分策略的连续域蚁群算法进行求解,探讨了非均质、不确定区间半径、初值选择及数据噪音对反演结果的影响,数值验证给出令人满意的结果。
利用子空间法识别统计能量分析参数
张红亮, 孔宪仁, 张国威
2012, 29(1): 13-19.
摘要:
利用统计能量分析进行高频动力学环境响应预示的关键步骤之一是确定可靠的统计能量分析参数。该文研究了基于子空间的统计能量分析一阶功率流模型辨识和模型修正理论,基于多变量输出误差状态空间(MOESP)算法和约束优化思想,提出一种利用子空间法识别统计能量分析参数的新方法。通过算例对该方法进行了仿真验证,结果表明方法可行并具有较好的抗噪性能。最后,对L 型板结构进行了实验统计能量分析,比较了子空间方法和功率输入法结果,两者吻合很好,从而进一步验证了子空间方法的正确性。该文验证了利用瞬态时域数据进行统计能量分析模型修正和参数识别的可行性,也是对实验统计能量分析的补充和发展。
参数激励下粘弹性圆柱壳的混沌行为
韩志军, 王建军, 路国运, 张善元
2012, 29(1): 20-26.
摘要:
基于大挠度薄壳的Donnell-Kármán理论和Kelvin-Voigt 粘弹性本构关系,研究了参数激励下粘弹性圆柱壳的混沌行为。导出了关于挠度和应力函数的控制方程,借助Galerkin原理将粘弹性圆柱壳的控制方程转化为二阶三次非线性微分动力系统。当轴压载荷与圆柱壳的材料参数满足a > 0时,用Melnikov 函数给出了系统发生混沌的临界条件,数值分析了轴压载荷和粘性阻尼系数对混沌运动的影响。用Runge-Kutta 法给出分岔图、位移时程曲线、相平面图和Poincaré映射分析了系统运动行为,给出了a > 0和a < 0情况下系统定常运动和混沌运动的特征。
微极饱和土波动分析中的变分原理
付兵, 王振宇
2012, 29(1): 27-31,3.
摘要:
主要给出饱和多孔微极介质波动方程变分所对应的泛函表达式和有限元离散化方程。首先对u-U形式的饱和多孔微极介质波动方程和边界条件进行Laplace 变换,形成力学中的非齐次边值问题,然后构造变分后满足波动方程和边界条件的泛函,最后将有限元插值形式代入泛函表达式得到单元体的有限元离散方程。此方程对微极饱和多孔介质的动力固结问题数值分析具有重要意义。
一种基于修正SSPH近似的无网格局部Petrov-Galerkin 法
肖毅华, 胡德安, 韩旭, 龙述尧
2012, 29(1): 32-38.
摘要:
首先采用奇异权函数对对称光滑粒子流体动力学(SSPH)近似进行了修正,使其构造的形函数近似满足d函数性质,方便无网格法中本质边界条件施加;然后应用修正的SSPH 近似法构造试函数,结合以Heaviside 函数为权函数的局部弱形式,提出了一种新的求解弹性静力问题的无网格局部Petrov-Galerkin 法;最后应用新的无网格法计算了一系列数值算例,结果表明:该方法具有良好的精度和收敛性。
钢筋混凝土剪力墙应变率效应试验与基于动力塑性损伤模型的模拟
许斌, 陈俊名, 许宁
2012, 29(1): 39-45,6.
摘要:
应变率对混凝土材料的力学性能有着重要影响。该文在对2 片剪力墙构件进行快速加载试验的基础上,在混凝土塑性损伤模型中引入应变率效应,建立了考虑应变率效应的塑性损伤模型。应用该模型对该文所描述的快速加载下的剪力墙构件以及在拟静力作用下的另外3 个构件进行了有限元模拟,结果表明考虑应变率效应的混凝土塑性损伤模型较好地描述了钢筋混凝土剪力墙在快速加载下的非线性行为。最后,运用所建立的考虑应变率效应的混凝土塑性损伤模型对不同轴压比和加载速率下剪力墙构件的非线性性能进行了模拟与分析。
围压下岩石的冲击力学行为及动态统计损伤本构模型研究
刘军忠, 许金余, 吕晓聪, 王泽东, 张磊
2012, 29(1): 55-63.
摘要:
采用改进后具有主动围压加载装置的f100mm 分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置,研究了斜长角闪岩在不同围压等级(0MPa~6MPa)和不同应变率(50s-1~170s-1)下的冲击压缩力学性能。试验结果表明:在相同围压下,斜长角闪岩的动态抗压强度随应变率的增加而近似线性增加,动态增长因子与应变率的对数呈近似线性关系,体现了显著的应变率相关性;在同等级应变率范围内,随着围压的增加,岩石的增强效果逐渐增强,显现出较强的围压效应。采用组合建模的方法,将统计损伤模型和粘弹性模型相结合,建立了基于Weibull 分布的动态损伤本构模型。验证发现,修正后的模型曲线和试验曲线吻合较好,表明所构建本构模型是合理的,可为进一步研究和工程应用提供一定的参考。
土木工程学科
基于ABAQUS的钢-混凝土组合结构纤维梁模型的开发及应用
聂建国, 王宇航
2012, 29(1): 70-80. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2010.04.0278
摘要:
在大量已有研究成果的基础上,基于大型通用有限元软件ABAQUS提供的用户子程序UMAT开发了一组适用于组合结构构件的单轴材料滞回本构模型,并编制了可用于组合截面纤维自动离散的前处理程序,由此集成了钢-混凝土组合结构纤维梁模型,可用于完全剪力连接的组合框架体系在竖向荷载及水平往复荷载作用下的整体弹塑性分析。与国内外大量试验的对比结果表明,该文开发的钢-混凝土组合结构纤维梁模型具有较高的精度和较为广泛的适用性。纤维梁模型虽然不能考虑钢梁与混凝土板之间的滑移效应,但与试验结果的对比表明是否考虑滑移效应对结构体系整体计算结果的影响不大,但建模工作量大大减少,计算效率显著提高,在分析组合框架体系在地震往复荷载作用下的受力性能时具有较大的优势。
钢筋混凝土柱基于易损性曲线的地震损伤评估
丁阳, 伍敏, 徐龙河, 李忠献
2012, 29(1): 81-86.
摘要:
为评估地震作用下结构构件的损伤程度,建立基于竖向剩余承载力的损伤指标,提出钢筋混凝土柱基于易损性曲线的地震损伤评估方法。该方法对钢筋混凝土柱采用精细化分析模型,避免单自由度体系假设,通过增量动力分析获得对数正态分布形式的易损性曲线,进行地震损伤程度评估。研究表明:所提出的地震损伤评估方法,计算简单,能有效评估钢筋混凝土柱在不同地震动强度指标下的损伤程度,为震后钢筋混凝土结构的安全评估和修复加固提供了理论依据。
框筒结构简化非线性单元模型
谢凡, 沈蒲生
2012, 29(1): 87-92.
摘要:
框筒结构因能够利用结构的整个宽度抵抗侧向荷载引起的倾覆弯矩在高层建筑中得到了广泛的采用。按照三维空间框架结构对框筒结构进行非线性分析需要很大的计算量。将结构作为整体考虑能够减少计算量,但由于梁柱构件的柔性,结构中出现的剪力滞效应使得分析变得复杂。该文通过采用等效连续化方法得到的剪力滞系数,在Timoshenko 梁理论及多垂直杆单元模型的基础上,提出一个框筒结构简化非线性单元模型。该模型能够考虑腹板和翼缘板的剪力滞效应,计算量大为减少,可用在初步设计对框筒结构的非线性性能进行快速的评估。
超高层建筑等效静力风荷载的反演法
黄东梅, 朱乐东, 丁泉顺, 陈伟
2012, 29(1): 99-105.
摘要:
该文根据刚性模型测压风洞试验结果,给出了确定等效静力风荷载的反演法,其中,位移等效静力风荷载是在已知最终位移的基础上,运用虚拟广义坐标的概念,根据线性最小二乘法进行反推,而内力等效静力风荷载则在最终截面内力已知的基础上,根据悬臂梁静力平衡法进行反推。值得注意的是,计算等效静力风荷载所需的最终响应是根据完全二次型组合方法(CQC)求出的,不再分成背景分量和共振分量,而且还可以考虑多振型的耦合。以陆家嘴X3-2 地块办公楼为例进行刚性模型测压风洞试验,根据反演法计算出位移等效静力风荷载和内力等效静力风荷载,然后由静力法求出最终响应,通过与CQC法直接计算的结果对比来说明其有效性。
高性能PVA 纤维增强水泥基复合材料常规三轴受压本构模型
李艳, 梁兴文, 邓明科
2012, 29(1): 106-113.
摘要:
对PVA 纤维体积率从0%~2%的高性能水泥基复合材料(HPFRCC)圆柱体试件进行了6 种不同围压下的常规三轴受压试验,研究其三轴受压性能,测得了极限抗压强度、峰值应变、极限应变以及应力-应变曲线。根据试验结果得出HPFRCC 的极限抗压强度、峰值应变以及极限应变与侧向围压之间的关系。基于实测圆柱体应力-应变曲线的特点,提出了HPFRCC材料常规三轴受压本构模型。计算结果与试验数据的对比表明,根据该文模型所得的计算曲线与试验曲线吻合较好,研究成果可为HPFRCC结构非线性有限元分析提供依据。
基于改进直接刚度法的加州某桥梁结构损伤评估研究
阳洋, Khalid M Mosalam, 金国芳, 刘荷
2012, 29(1): 114-120,.
摘要:
利用OpenSees有限元软件对美国加州地区的Truckee-I80/Truckee River Bridge (TRB)桥梁结构进行了数值模拟。然后应用改进的直接刚度法对该模型进行了有无测量误差下的单处、多处损伤评估;同时对该桥进行了相应的推覆分析以及地震动输入下的非线性损伤评估。评估结果表明:改进的直接刚度法对以弯曲变形为主的桥梁结构的损伤评估是有效和可行的。
混凝土Johnson-Holmquist 本构模型关键参数研究
熊益波, 陈剑杰, 胡永乐, 王万鹏
2012, 29(1): 121-127.
摘要:
在防护工程的定量分析中,确定合理的混凝土本构参数是提高计算和设计可靠度的基础。为此,采用理论分析、实验和数值模拟的方法研究了混凝土Johnson-Holmquist (JH)模型的参数取值问题,运用灵敏度分析识别了JH 模型的关键参数,通过总结相关文献提供数据并进行统计分析确定了三段式经验状态方程,提出了通过假三轴实验获取极限面参数ABNSmax的方法,并结合实验与文献数据确定了不同强度类型混凝土的极限面参数组,分析了被动围压SHPB实验中的应变率效应,拟合了应变率200s-1~500s-1范围的率相关参数。最后对工程计算中JH模型参数的取值提出了建议,并给出了3个数值计算案例。
轻钢龙骨框格密肋复合墙体抗震性能试验研究
刘佩, 郭猛, 李挺, 姚谦峰
2012, 29(1): 128-133.
摘要:
轻钢龙骨框格密肋复合墙是在普通RC 密肋复合墙的基础上,以轻钢龙骨代替肋梁肋柱中钢筋龙骨而形成的一种改进型密肋复合墙,为使密肋结构在大开间、中高层建筑结构中的应用成为可能,对轻钢龙骨框格密肋复合墙体抗震性能开展试验与理论研究十分必要。设计进行了1/2 比例轻钢龙骨密肋复合墙体与标准RC 复合墙体的低周反复荷载试验,对比研究改进前后密肋复合墙在破坏形态、承载力、刚度、延性等主要抗震性能方面的差异。试验结果表明,轻钢龙骨复合墙与普通RC复合墙均呈整体剪切型破坏,遵循砌块-框格-外框的破坏顺序;在用钢量增加17%的条件下,前者屈服荷载较后者提高了54.3%,极限荷载提高了53.1%,刚度及耗能性能亦明显优于后者;延性方面两者表现基本一致。该文研究工作为轻钢龙骨框格密肋复合墙在密肋结构中的应用提供了试验数据与基础。
多室式钢管混凝土T 形短柱的非线性分析
屠永清, 刘林林, 叶英华
2012, 29(1): 134-140.
摘要:
通过定义等效方形截面和改变混凝土强约束区、弱约束区界线底角来衡量多室式T形截面内钢材对混凝土的整体约束作用,依据轴压试验结果修正了Mander 约束混凝土模型中有效侧向约束力及下降段的表达式,建立了核心混凝土的本构关系。应用ABAQUS 对8 个多室式钢管混凝土T 形短柱试件的轴压性能进行了模拟,模拟结果与试验数据的对比表明,该本构关系能较好地适用于对构件性能的非线性分析。在此基础上探讨了构件中钢材和混凝土的共同工作情况,发现其工作机理与其它截面形式的钢管混凝土柱较为一致。将多室式钢管混凝土T形柱视为由3个矩形钢管混凝土部件折减钢板后组成,应用叠加原理得出了构件的强度承载力公式,可供实际应用参考。
高强箍筋约束高强混凝土轴心受压力学性能试验研究
史庆轩, 杨坤, 刘维亚, 张兴虎, 姜维山
2012, 29(1): 141-149.
摘要:
通过31 根高强螺旋箍筋约束高强混凝土方形截面柱的轴心受压试验,对该类型柱的破坏形态、应力-应变关系曲线等进行了研究,分析了箍筋强度、箍筋间距、箍筋形式及截面尺寸对其性能的影响。结果表明:采用高强箍筋约束是防止高强混凝土应力-应变曲线陡然下降的有效措施;箍筋间距较小、强度较高、形式较复杂的约束混凝土试件,其应力-应变曲线的下降段较为平缓,显示出良好的延性性能;体积配箍率对约束混凝土强度和延性提高程度的影响要明显大于箍筋强度,当ρv · fyv相近时,高配箍率低强度箍筋试件的性能要好于低配箍率高强度箍筋试件;约束混凝土达到峰值强度时,高强箍筋并未屈服,其强度的富裕量可保证约束混凝土试件在达到极限破坏状态之前具有良好的延性性能。在该文试验的基础上,结合国内外试验数据,通过回归分析提出了高强箍筋约束高强混凝土峰值强度和极限应变的计算公式。
短切纤维增韧泡沫夹芯复合材料梁界面断裂过程的物质点方法模拟
王灿, 陈浩然
2012, 29(1): 150-154.
摘要:
对短切纤维增韧泡沫夹芯复合材料梁界面韧性试验结果进行了分析讨论并基于物质点方法(material pointmethod, MPM)对试验过程进行了数值模拟。在MPM方法中,通过可视准则引入不连续性来处理裂纹问题,发展了包含裂纹的MPM 算法,模拟了泡沫夹芯复合材料梁界面断裂试验过程,数值分析结果和试验数据取得了良好的一致性。研究结果表明短切纤维增韧工艺能够显著提高泡沫夹芯复合材料结构的界面韧性和承载能力,同时表明该文推导的包含裂纹的MPM方法处理断裂问题的精确性和有效性。
土-结构三维动力分析的线性-非线性混合子结构法
王菲, 姜南
2012, 29(1): 155-161.
摘要:
为提高土-结构三维非线性动力分析问题的计算效率,根据结构存在局部塑性区域的特点,提出了适合于非线性子结构与多个线性子结构存在边界耦合情况的线性-非线性混合约束模态综合法。该方法将整体体系划分为线性和非线性两类子结构,对线性子结构依照势能判据截断准则进行自由度的缩减,并最终与非线性子结构进行综合,进而获得非线性体系的动态响应。进一步将该方法应用到土-高层建筑相互作用体系的三维动力分析算例中,针对两种不同的土体边界条件分别进行了多组地震动激励作用下的动力时程分析,验证了该方法的精确性与有效性。最后,针对非线性土体区域范围的多种不同取值进行了多组数值试验,结果表明:对于该文算例,当非线性土体区域的范围取为上部结构水平尺寸的3倍时即可获得满意的计算结果,进一步说明了该方法的有效性。
大初始缝高比混凝土试件双K断裂参数的试验研究
荣华, 董伟, 吴智敏, 范兴朗
2012, 29(1): 162-167.
摘要:
K 断裂准则能够定量描述混凝土裂缝的起裂、稳定扩展和失稳断裂。该文采用混凝土三点弯曲梁试件,通过在试验中测得的起裂荷载Pini、最大荷载Pmax及临界裂缝口张开位移CMODC计算了初始缝高比为0.3~0.9共7组试件的起裂断裂韧度KICini 和失稳断裂韧度KICun 。结果表明,当初始缝高比为0.3~0.7时,混凝土裂缝扩展经历起裂、稳定扩展和失稳破坏3 个阶段,双K 参数均是与初始缝高比无关的材料参数;当初始缝高比大于或等于0.8 时,混凝土裂缝起裂后便进入失稳扩展阶段,起裂荷载即为最大荷载,且计算得到的KICini 仍与初始缝高比无关。因此,在确定KICini 时,仅需测得初始缝高比大于或等于0.8试件的Pmax,将Pmax作为Pini直接计算得到KICini。同以往的试验方法相比,其结果更为准确且试验方法简单。
PBL剪力连接件粘结滑移性能的静载推出试验研究
石宵爽, 王清远, 欧阳雯欣, 陈宜言
2012, 29(1): 168-175.
摘要:
PBL 剪力连接件是组合梁桥中波纹钢腹板和混凝土上下翼缘板连接的关键构造,研究PBL 剪力连接件的粘结滑移性能是连接件设计的关键环节。该文简要介绍了PBL剪力连接件的发展和研究现状,结合波形钢腹板PC 组合箱梁桥工程背景,进行了4 个PBL 连接件的静载推出试验,分析了腹板厚度和孔径大小对连接件粘结滑移性能、极限承载能力和破坏机制的影响。实验结果表明,各个试件有相似的滑移趋势并表现出一定的延性,随着腹板厚度和连接件孔径的增大,极限承载能力增强。同时,通过对荷载和水平位移关系的分析,得到连接件的受力机理为:在受力初期,混凝土受到剪力件的力传递发生变形向外膨胀;随着荷载的增大,剪力件发生明显滑移,混凝土发生向外侧的位移。剪力连接件腹板、翼缘和钢腹板上的应变发展趋势符合加载受力的传递机理。最后,对比和分析了连接件极限承载力的理论结果和试验结果,阐述了影响极限承载力的主要因素,并且在考虑安全实用意义的基础上,提出了一个新的估算公式,可以较好地估算本次试验结果。
其他工程学科
大长细比钝体构件涡激共振与驰振的耦合研究
周帅, 张志田, 陈政清, 牛华伟
2012, 29(1): 176-186.
摘要:
当细长结构的驰振临界风速位于涡激共振风速锁定区间内或者接近时,存在涡激共振与驰振两种不同类型风振现象耦合的可能。该文对这两种振动耦合进行了理论推导并建立了相关的耦合振动预测模型;根据3个大长细比钝体构件的工程实例,通过数值模拟和风洞试验等手段获得的相关风振参数分别估算了两类振动的临界风速与锁定区间。由风洞试验测得的构件实际振动曲线与预测模型吻合良好,从而证实了一定条件下构件涡激共振和驰振存在耦合的可能,定性地说明了在两种不同振动机理下产生的气动负阻尼会相互叠加并共同抵消结构机械阻尼,使涡激共振幅值增大,驰振临界风速提前。
波形齿夹具张拉CFRP 带的力学性能试验研究及夹具体系设计
陈小英, 李唐宁, 黄音, 陈明政
2012, 29(1): 187-194,.
摘要:
对波形齿夹具在张拉CFRP 带时的受力状态的分析,理论上提出了CFRP 带理论伸长值的修正以及波形齿夹具配套螺杆的轴力、剪力验算。针对这3 个方面的问题,共设计了两大类试验来研究张拉CFRP 带时的波形齿夹具:一类是钢梁台座上仅张拉CFRP 带的试验;另一类是张拉CFRP 带加固钢筋混凝土T 形梁的试验。试验表明:以折减率来考虑波形齿夹具张拉CFRP 带的理论伸长值的修正;在张拉时螺杆轴力与CFRP 带的预拉力值呈定值比例,在工程实际中可以通过螺杆轴力值对CFRP 带预拉力值的监控。并提出了单个螺杆的轴力值与剪力值的计算公式。
考虑摆动效应的覆冰导线两自由度驰振稳定性分析
马文勇, 顾明
2012, 29(1): 195-201.
摘要:
该文推导了考虑覆冰导线摆动的水平竖向耦合两自由度驰振模型,结合覆冰导线模型高频天平测力试验结果,采用劳斯判据分析了基于导线自振特性的广义两自由度准椭圆形覆冰导线的驰振稳定性。分析结果表明:在进行准椭圆形覆冰导线两自由度驰振稳定性分析时,气动力系数需采用七阶以上多项式描述;导线摆动对稳定性分析影响较大,不考虑导线摆动影响分析得到的不稳定风向角范围偏小,临界风速偏大;提高结构阻尼可以有效的提高驰振临界风速。最后得到了准椭圆形覆冰导线两自由度驰振稳定性分析的一般结论。
矿井煤与瓦斯突出数学模型的建立
李坤, 由长福, 祁海鹰
2012, 29(1): 202-206.
摘要:
为研究煤与瓦斯突出的特点及危害,同时为进一步研究其诱发瓦斯爆炸继发性灾害发生规律提供基础,运用气体动力学和瓦斯在煤层中流动的基本理论,建立了煤与瓦斯突出的数学模型。同时,为考察模型的准确性,在不同工况下,将模拟计算结果与文献中的实验室实验数据进行了对比。结果表明:模型计算与实验结果符合良好,可预报煤与瓦斯突出整个发生、发展和衰减过程中的突出压力及瓦斯量等参数变化趋势。
结构参数对截锥弹低速正侵彻装甲靶的影响
余庆波, 王海福, 俞为民
2012, 29(1): 207-213.
摘要:
采用数值模拟和实验研究相结合的方法,对截锥形动能弹低速正侵彻装甲靶作用行为进行了分析,获得了弹头锥角、前级半径和着靶速度对侵彻性能的影响特性,并对目前常用的侵彻理论模型进行了验证。数值模拟结果表明,弹头锥角和前级半径是影响截锥形动能弹侵彻性能的重要因素;着靶速度对侵彻深度和侵彻过载有显著影响,对弹体变形也有一定影响。实验结果与数值模拟结果吻合较好,而侵彻理论模型与实验结果有较大差别,侵彻模型并不适合分析存在一定变形的弹靶侵彻问题。
髋关节含库伦摩擦被动行走器动力学建模与仿真研究
郭闻昊, 王琪, 王天舒
2012, 29(1): 214-220.
摘要:
被动动力行走是当今双足步行机器人研究的重点之一,学者对被动行走器髋关节的摩擦对其步态影响还存在分歧。该文对髋关节含库伦摩擦的直腿被动动力行走器的建模和仿真,以及摩擦对行走器步态的影响进行了研究。首先推导了髋关节含库伦摩擦的被动行走器的动力学方程,该动力学方程为非线性非光滑的隐式常微分方程组;然后给出了一种基于试算法求解该动力学方程的数值计算方法;最后通过数值仿真分析了髋关节的摩擦对被动行走器步态的影响。研究成果为以后被动动力行走研究提供了一个更接近实际的模型,为数值仿真分析其动力学特性提供了一种工具。
基于CT 断层扫描的腹主动脉夹层的数值计算
王鹏, 张锡文, 范占明
2012, 29(1): 229-234.
摘要:
基于CT 断层扫描得到的527 张主动脉夹层的切片图,通过医学处理软件3D-Doctor 和逆向重构软件Geomagic 重构出真实的腹主动脉夹层(Abdominal Aortic Dissection, AAD)的真腔(True Lumen)及假腔(FalseLumen)。利用流体计算软件Fluent 数值解析了腹主动脉夹层的真腔及假腔的流场特征,得出了真腔及假腔壁面受到的血液的切应力、静态压力及管壁的危险位置;利用流体动力学软件ANSYS-CFX进行流固耦合计算,得到了夹层真腔及假腔管壁的变形分布。采用的计算模型是真实的,边界条件是临床上通过核磁扫描得出的真实的速度、压力边界条件。数值计算结果表明:腹主动脉夹层的破口附近切应力急剧变大,假腔顺向扩展的趋势强于逆向扩展的趋势;弹性壁面的变形比刚性壁面大,而壁面切应力却比刚性壁面要小得多。
车辆蛇形运动状态下重载铁路轮轨系统振动特性
王开云, 刘鹏飞
2012, 29(1): 235-239.
摘要:
该文针对重载铁路货车车辆,从大系统角度,研究了蛇形失稳时的轮轨动态相互作用特征,仿真计算了当货车车辆以高于其非线性临界速度运行时的轮轨系统振动姿态。理论分析结果表明,轮对蛇形运动时,轮轨接触点在车轮踏面与轮缘根部交替变化,导致轮轴横向力变化非常剧烈,最大值接近正常值的10 倍。在轮轨横向力的作用下,轮对以11.25Hz 频率在轨道中心线左右横向运动,幅度达到了15mm,且摇头角位移较大,轮对蛇形运动波长为3.4m;钢轨横向振动也非常明显,将进一步加剧轮对横向运动。另外,轮轨横向相互作用力及钢轨横向振动位移的主频与轮对蛇形频率一致。
基于改进遗传算法的半主动悬架系统模糊控制优化研究
高瑞贞, 张京军, 赵子月, 孙扬
2012, 29(1): 240-248.
摘要:
该文利用ADAMS 软件建立了汽车半主动悬架系统多体模型,通过ADAMS/Control 模块将悬架模型从ADAMS/View中导入MATLAB/Simulink 环境中,然后,完成模糊控制器的设计。模糊控制器的模糊规则由Matlab语言编写的改进遗传算法进行优化,实现汽车半主动悬架系统多体模型模糊控制器的改进遗传算法优化设计。为了检验模糊控制器的控制效果和改进遗传算法的优化性能,在C级路面下,以25m/s和35m/s两种不同车速对半主动悬架系统和被动悬架系统进行对比分析。仿真结果表明:基于改进遗传算法的半主动悬架系统模糊控制能够显著改善汽车的行驶平顺性。
压电材料中螺型位错偶极子与圆弧形界面裂纹的电弹干涉效应
冯慧, 宋豪鹏, 刘又文, 方棋洪
2012, 29(1): 249-256.
摘要:
研究了在无穷远力电荷载作用下广义螺型位错偶极子与圆弧形界面裂纹的电弹干涉作用。运用复变函数方法,导出了该问题的一般解答,并获得了界面上只有一条裂纹时的封闭形式解,求得了基体及夹杂区域复势函数、广义应力场、裂纹尖端的广义应力强度因子以及作用在螺型位错偶极子上的位错力和力偶矩。讨论了裂纹长度、压电材料电弹常数以及位错偶极子的位置对裂纹尖端应力强度因子、偶极子中心的位错力和像力偶矩的影响。