2018年 第35卷 第4期
2018, 35(4): 1-15.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.ST10
摘要:
建筑结构水平构件混凝土用量较大，且对混凝土力学性能要求相对不高，更适合再生混凝土的结构化应用。本文总结分析了国内外学者及笔者所在课题组近年来在再生混凝土材料性能、钢-再生混凝土黏结性能以及钢筋再生混凝土板、梁和钢-再生混凝土组合板、组合梁等水平受力构件力学性能方面的研究成果。结果表明：研究学者针对再生混凝土的材料性能进行了三十余年的试验研究与机理分析，积累了充足的试验数据，并提出了相对可靠的预测模型，为其在建筑结构中的应用奠定了基础；通过对钢筋再生混凝土板与梁的受弯、受剪以及长期性能的试验研究与理论分析，提出了成套的钢筋再生混凝土水平受力构件设计方法，现已纳入了再生混凝土结构技术规程；近十年来，研究学者对钢-再生混凝土组合板与组合梁的受弯、受剪以及长期性能进行了试验研究与有限元分析，发现再生混凝土在组合结构中的应用是可行的，但相关研究尚待深入。未来仍需对再生混凝土水平受力构件设计方法的可靠度进行系统研究，并拓展再生混凝土水平受力构件的疲劳性能、耐久性能及抗火性能等研究。
建筑结构水平构件混凝土用量较大，且对混凝土力学性能要求相对不高，更适合再生混凝土的结构化应用。本文总结分析了国内外学者及笔者所在课题组近年来在再生混凝土材料性能、钢-再生混凝土黏结性能以及钢筋再生混凝土板、梁和钢-再生混凝土组合板、组合梁等水平受力构件力学性能方面的研究成果。结果表明：研究学者针对再生混凝土的材料性能进行了三十余年的试验研究与机理分析，积累了充足的试验数据，并提出了相对可靠的预测模型，为其在建筑结构中的应用奠定了基础；通过对钢筋再生混凝土板与梁的受弯、受剪以及长期性能的试验研究与理论分析，提出了成套的钢筋再生混凝土水平受力构件设计方法，现已纳入了再生混凝土结构技术规程；近十年来，研究学者对钢-再生混凝土组合板与组合梁的受弯、受剪以及长期性能进行了试验研究与有限元分析，发现再生混凝土在组合结构中的应用是可行的，但相关研究尚待深入。未来仍需对再生混凝土水平受力构件设计方法的可靠度进行系统研究，并拓展再生混凝土水平受力构件的疲劳性能、耐久性能及抗火性能等研究。
2018, 35(4): 16-23,51.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.ST06
摘要:
为探究CRTS Ⅱ板式无砟轨道结构建模精细化程度对高速铁路连续梁桥地震易损性曲线的影响，以一座48 m+80 m+48 m高速铁路预应力混凝土连续梁桥为例，采用有限元分析软件OpenSEES分别建立四个轨道结构建模精细化程度不同的线桥一体化模型，进行了非线性时程分析和易损性分析，构造了桥梁各关键构件和轨道结构各部件的易损性曲线。计算结果表明，在建立轨道-桥梁一体化模型研究高铁连续梁桥抗震性能时，轨道结构建模精细化程度对滑动层的地震易损性曲线影响很大。随着轨道结构建模的精细化程度降低，滑动层发生地震破坏的概率变大。同时，轨道结构建模越简单，滑动支座发生破坏的概率略微增加，桥墩发生破坏的概率略微减小。此外，轨道结构建模的精细化程度对CA层、扣件、桩基等构件的地震易损性曲线基本上没有影响。
为探究CRTS Ⅱ板式无砟轨道结构建模精细化程度对高速铁路连续梁桥地震易损性曲线的影响，以一座48 m+80 m+48 m高速铁路预应力混凝土连续梁桥为例，采用有限元分析软件OpenSEES分别建立四个轨道结构建模精细化程度不同的线桥一体化模型，进行了非线性时程分析和易损性分析，构造了桥梁各关键构件和轨道结构各部件的易损性曲线。计算结果表明，在建立轨道-桥梁一体化模型研究高铁连续梁桥抗震性能时，轨道结构建模精细化程度对滑动层的地震易损性曲线影响很大。随着轨道结构建模的精细化程度降低，滑动层发生地震破坏的概率变大。同时，轨道结构建模越简单，滑动支座发生破坏的概率略微增加，桥墩发生破坏的概率略微减小。此外，轨道结构建模的精细化程度对CA层、扣件、桩基等构件的地震易损性曲线基本上没有影响。
2018, 35(4): 24-32.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.12.1008
摘要:
该文希望得到正交各向异性圆柱壳在弹性基础暨一般边界条件下自由振动频率的半解析解，以便为这类典型工程结构的参数化分析与设计提供可靠的理论基础。所提方法包含3项关键内容：1）依据Donnell-Mushtari柱壳理论和Hamilton原理，导出了弹性基础上有径向预压力作用的正交各向异性圆柱壳的振动微分方程；2）指出该微分方程存在9种不同组合形式的解，澄清了有关文献中的错误，避免了可能的漏解；3）采用二分法得到了圆柱壳振动频率的解，所提出的方法与经典文献结果对比吻合良好，验证了所提出方法的适用性。将该方法应用于两端支撑弹簧圆柱壳振动频率的参数化分析，发现弹簧刚度和内压力对固有频率的影响都呈现非线性规律。该文所提出的方法适用于一般边界条件下的圆柱壳振动问题，避免漏解，精确可靠，适用性强，为这类工程结构的振动分析提供了可靠的方法。
该文希望得到正交各向异性圆柱壳在弹性基础暨一般边界条件下自由振动频率的半解析解，以便为这类典型工程结构的参数化分析与设计提供可靠的理论基础。所提方法包含3项关键内容：1）依据Donnell-Mushtari柱壳理论和Hamilton原理，导出了弹性基础上有径向预压力作用的正交各向异性圆柱壳的振动微分方程；2）指出该微分方程存在9种不同组合形式的解，澄清了有关文献中的错误，避免了可能的漏解；3）采用二分法得到了圆柱壳振动频率的解，所提出的方法与经典文献结果对比吻合良好，验证了所提出方法的适用性。将该方法应用于两端支撑弹簧圆柱壳振动频率的参数化分析，发现弹簧刚度和内压力对固有频率的影响都呈现非线性规律。该文所提出的方法适用于一般边界条件下的圆柱壳振动问题，避免漏解，精确可靠，适用性强，为这类工程结构的振动分析提供了可靠的方法。
2018, 35(4): 33-40.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.01.0007
摘要:
大规模结构接触非线性问题的求解是当前工程界研究的热点和难点。该文基于传统的Lagrange乘子法提出了一种新的分步接触算法。该算法的基本原理是将接触问题分两步求解，第一步求解由整体系统力系平衡方程构成的控制方程，第二步求解接触局部区域的约束方程。该算法利用Lagrange乘子来精确模拟接触约束条件，同时对传统的Lagrange乘子法进行了解耦降维处理，所需存储量小、易于实现并行化，且通过引入缩放因子进一步提高了其求解效率，故非常适合高效求解大规模结构的接触问题。经典Hertz接触算例和平面双缝坝算例的结果验证了该算法的正确性，考虑内外衬接触非线性的穿黄隧洞整体模型工程应用算例说明了该算法的有效性。
大规模结构接触非线性问题的求解是当前工程界研究的热点和难点。该文基于传统的Lagrange乘子法提出了一种新的分步接触算法。该算法的基本原理是将接触问题分两步求解，第一步求解由整体系统力系平衡方程构成的控制方程，第二步求解接触局部区域的约束方程。该算法利用Lagrange乘子来精确模拟接触约束条件，同时对传统的Lagrange乘子法进行了解耦降维处理，所需存储量小、易于实现并行化，且通过引入缩放因子进一步提高了其求解效率，故非常适合高效求解大规模结构的接触问题。经典Hertz接触算例和平面双缝坝算例的结果验证了该算法的正确性，考虑内外衬接触非线性的穿黄隧洞整体模型工程应用算例说明了该算法的有效性。
2018, 35(4): 41-51.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.01.0045
摘要:
基于非线性软质芯材位移模式的高阶剪切变形Zigzag夹层板理论，运用有限元方法分析了木质芯材-玻璃纤维增强聚合物（Glass Fiber Reinforced Polymer，下文缩写为GFRP）面板增强层、木芯材-GFRP竹混合增强层、以及泡沫芯材-GFRP面板增强层三种由真空导入工艺制作的复合材料夹层板；以米塞斯应力屈服准则为依据计算了特征点极限荷载，提出层间应力差作为树脂层的计算依据；考虑到根据本构模型直接由有限元法求得的位移获得的横向剪应力精度较低，采用基于应力平衡方程的最小二乘法计算了夹层板横向剪应力。对比实验和等效截面法的分析结果表明，基于非线性软质芯材位移模式的高阶剪切变形zigzag理论有限元分析法对于硬质和软质芯材复合材料夹层板都是十分有效的、实用的分析方法，适合于精细化分析和设计；等效截面法对于硬质芯材复合材料夹层板具有一定准确性，适合于初步分析和设计。
基于非线性软质芯材位移模式的高阶剪切变形Zigzag夹层板理论，运用有限元方法分析了木质芯材-玻璃纤维增强聚合物（Glass Fiber Reinforced Polymer，下文缩写为GFRP）面板增强层、木芯材-GFRP竹混合增强层、以及泡沫芯材-GFRP面板增强层三种由真空导入工艺制作的复合材料夹层板；以米塞斯应力屈服准则为依据计算了特征点极限荷载，提出层间应力差作为树脂层的计算依据；考虑到根据本构模型直接由有限元法求得的位移获得的横向剪应力精度较低，采用基于应力平衡方程的最小二乘法计算了夹层板横向剪应力。对比实验和等效截面法的分析结果表明，基于非线性软质芯材位移模式的高阶剪切变形zigzag理论有限元分析法对于硬质和软质芯材复合材料夹层板都是十分有效的、实用的分析方法，适合于精细化分析和设计；等效截面法对于硬质芯材复合材料夹层板具有一定准确性，适合于初步分析和设计。
2018, 35(4): 52-60,86.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.03.0236
摘要:
与远场地震动相比，近断层地震动长周期成分丰富、存在速度大脉冲效应，对柔性结构桥梁具有更高的震损能力。高架连续梁桥是一种常见的桥梁结构型式，距离断层较近时在地震中可能会发生更为严重的破坏。以一座典型四跨高架连续梁桥为例，对比了远场地震动和含速度脉冲近断层记录输入下的地震易损性规律，并通过缩尺模型振动台试验得到了典型近断层地震动输入下的动力响应。结果表明：与远场或设计地震动相比，含速度脉冲的近断层地震动输入下高架连续梁桥的地震易损性更高，在分析桥梁系统易损性时应综合考虑桥墩和支座的损伤指标，振动台试验结果验证了典型近断层地震动输入下高架连续梁桥动力响应更大。
与远场地震动相比，近断层地震动长周期成分丰富、存在速度大脉冲效应，对柔性结构桥梁具有更高的震损能力。高架连续梁桥是一种常见的桥梁结构型式，距离断层较近时在地震中可能会发生更为严重的破坏。以一座典型四跨高架连续梁桥为例，对比了远场地震动和含速度脉冲近断层记录输入下的地震易损性规律，并通过缩尺模型振动台试验得到了典型近断层地震动输入下的动力响应。结果表明：与远场或设计地震动相比，含速度脉冲的近断层地震动输入下高架连续梁桥的地震易损性更高，在分析桥梁系统易损性时应综合考虑桥墩和支座的损伤指标，振动台试验结果验证了典型近断层地震动输入下高架连续梁桥动力响应更大。
2018, 35(4): 61-68.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.02.0147
摘要:
国内外学者对钢结构的焊缝连接在名义正应力荷载条件下的疲劳性能进行了广泛的研究，但是所见文献中对焊缝在名义剪切应力下的疲劳性能研究较少。为此，以Q345B钢材制作了原状处理的侧面和正面角焊缝连接的2组板材试件，采用高频疲劳试验机进行常温剪切疲劳试验，并进行数据拟合。试验结果发现：该文试验中的2类焊接试件的疲劳试验结果具有非常大的离散性。由中国钢结构规范GB 50017-2017得到的200万次下的疲劳强度值比侧面角焊缝试验拟合曲线计算得到的值小，两者曲线吻合较好；正面角焊缝试验所得疲劳强度高于各国规范；正面角焊缝接头抗剪切疲劳强度高于侧面角焊缝接头；正面角焊缝疲劳破坏形式为贯通焊缝裂纹，侧面角焊缝为焊趾向热影响区延伸裂纹。研究结果表明：现有中国规范评价侧面和正面角焊缝剪切性能都偏于安全，但是使用规范推荐的曲线评估侧面角焊缝剪切疲劳性能较为合适。
国内外学者对钢结构的焊缝连接在名义正应力荷载条件下的疲劳性能进行了广泛的研究，但是所见文献中对焊缝在名义剪切应力下的疲劳性能研究较少。为此，以Q345B钢材制作了原状处理的侧面和正面角焊缝连接的2组板材试件，采用高频疲劳试验机进行常温剪切疲劳试验，并进行数据拟合。试验结果发现：该文试验中的2类焊接试件的疲劳试验结果具有非常大的离散性。由中国钢结构规范GB 50017-2017得到的200万次下的疲劳强度值比侧面角焊缝试验拟合曲线计算得到的值小，两者曲线吻合较好；正面角焊缝试验所得疲劳强度高于各国规范；正面角焊缝接头抗剪切疲劳强度高于侧面角焊缝接头；正面角焊缝疲劳破坏形式为贯通焊缝裂纹，侧面角焊缝为焊趾向热影响区延伸裂纹。研究结果表明：现有中国规范评价侧面和正面角焊缝剪切性能都偏于安全，但是使用规范推荐的曲线评估侧面角焊缝剪切疲劳性能较为合适。
2018, 35(4): 69-77.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.12.0981
摘要:
该文提出了一种基于遗传算法（GA）的钢筋混凝土框架-剪力墙结构失效模式多目标优化方法。该方法以截面尺寸为优化变量，材料用量为约束条件，最大层间位移角及结构整体损伤指数为算法目标函数，利用基因序列的杂交及变异，实现有利基因的传递。将一5层钢筋混凝土框架结构简化为集中质量体系，验证了优化算法的正确性。以一10层钢筋混凝土框架-剪力墙结构为例，运用增量动态分析（IDA），确定其敏感地震动及相应峰值加速度（PGA），并作为优化过程中的地震动输入。对结构进行静力弹塑性分析，得到其屈服及极限位移，用于计算整体损伤指数。提出了多目标最小值优化问题的线性加权方法，并评价各性能指标的算法收敛性。历经4代共654个随机样本的弹塑性时程分析，结果表明：该方法在不增加材料用量的前提下，使得结构最大层间位移角减少了16.3%，整体损伤值减少了20.8%，各极限状态的年超越概率降低，结构抗倒塌储备系数提高，有效改善了结构的抗震性能。
该文提出了一种基于遗传算法（GA）的钢筋混凝土框架-剪力墙结构失效模式多目标优化方法。该方法以截面尺寸为优化变量，材料用量为约束条件，最大层间位移角及结构整体损伤指数为算法目标函数，利用基因序列的杂交及变异，实现有利基因的传递。将一5层钢筋混凝土框架结构简化为集中质量体系，验证了优化算法的正确性。以一10层钢筋混凝土框架-剪力墙结构为例，运用增量动态分析（IDA），确定其敏感地震动及相应峰值加速度（PGA），并作为优化过程中的地震动输入。对结构进行静力弹塑性分析，得到其屈服及极限位移，用于计算整体损伤指数。提出了多目标最小值优化问题的线性加权方法，并评价各性能指标的算法收敛性。历经4代共654个随机样本的弹塑性时程分析，结果表明：该方法在不增加材料用量的前提下，使得结构最大层间位移角减少了16.3%，整体损伤值减少了20.8%，各极限状态的年超越概率降低，结构抗倒塌储备系数提高，有效改善了结构的抗震性能。
2018, 35(4): 78-86.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.12.0985
摘要:
为了研究近海大气环境下锈蚀RC框架梁的抗震性能，采用人工气候加速腐蚀方法对8榀剪跨比分别为2.6和5（λ=2.6和λ=5）的RC框架梁进行腐蚀试验，进而进行拟静力试验，研究锈蚀程度和剪跨比对RC框架梁抗震性能的影响。结果表明：随着钢筋锈蚀程度的增加，RC框架梁破坏时剪切变形所占的比例增大，破坏过程更加迅速，延性更差。另外，随着钢筋锈蚀程度的增加，RC框架梁的强度、变形能力和耗能能力都逐渐降低，尤其是对剪跨比较小的框架梁，降低幅度更大。因此，钢筋锈蚀对剪跨比较小的RC框架梁抗震性能影响更加严重。同时，该文拟合出锈蚀RC框架梁延性系数、功比指数及累积耗能与剪跨比和锈蚀率之间的关系曲线，为锈蚀劣化RC框架梁抗震性能的定量分析提供理论依据。
为了研究近海大气环境下锈蚀RC框架梁的抗震性能，采用人工气候加速腐蚀方法对8榀剪跨比分别为2.6和5（λ=2.6和λ=5）的RC框架梁进行腐蚀试验，进而进行拟静力试验，研究锈蚀程度和剪跨比对RC框架梁抗震性能的影响。结果表明：随着钢筋锈蚀程度的增加，RC框架梁破坏时剪切变形所占的比例增大，破坏过程更加迅速，延性更差。另外，随着钢筋锈蚀程度的增加，RC框架梁的强度、变形能力和耗能能力都逐渐降低，尤其是对剪跨比较小的框架梁，降低幅度更大。因此，钢筋锈蚀对剪跨比较小的RC框架梁抗震性能影响更加严重。同时，该文拟合出锈蚀RC框架梁延性系数、功比指数及累积耗能与剪跨比和锈蚀率之间的关系曲线，为锈蚀劣化RC框架梁抗震性能的定量分析提供理论依据。
2018, 35(4): 87-95.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.12.0991
摘要:
该文研究考虑累积损伤导致强度和刚度退化及应变率效应的钢筋混凝土框架结构倒塌过程，基于有限元软件ABAQUS平台，开发了相应的显式分析梁单元用户材料子程序，并对钢筋混凝土柱的动态和静态加载试验进行模拟，对比验证了所开发程序的准确性。采用增量动力时程分析法，研究了多维地震输入下某六层框架结构的倒塌过程，对结构的顶点位移、层间位移、基底剪力进行分析。研究结果表明：考虑应变率效应，构件的承载力有一定的提高，但同时退化效应更加显著，因此地震作用下的结构分析应予以考虑率效应及退化效应；通过定义构件损伤和层损伤，可以明显确定结构的薄弱层及破坏路径，模拟在地震作用下的结构倒塌过程，并揭示结构的倒塌机理，对抗倒塌分析提供一定参考。
该文研究考虑累积损伤导致强度和刚度退化及应变率效应的钢筋混凝土框架结构倒塌过程，基于有限元软件ABAQUS平台，开发了相应的显式分析梁单元用户材料子程序，并对钢筋混凝土柱的动态和静态加载试验进行模拟，对比验证了所开发程序的准确性。采用增量动力时程分析法，研究了多维地震输入下某六层框架结构的倒塌过程，对结构的顶点位移、层间位移、基底剪力进行分析。研究结果表明：考虑应变率效应，构件的承载力有一定的提高，但同时退化效应更加显著，因此地震作用下的结构分析应予以考虑率效应及退化效应；通过定义构件损伤和层损伤，可以明显确定结构的薄弱层及破坏路径，模拟在地震作用下的结构倒塌过程，并揭示结构的倒塌机理，对抗倒塌分析提供一定参考。
2018, 35(4): 96-106.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.12.0998
摘要:
竖向混合结构转换柱型钢在柱中截断，导致转换柱内力传递畸变。该文利用ABAQUS有限元软件，建立了考虑混凝土不同约束效应的转换柱精细有限元模型，通过模拟结果与试验结果对比，验证了该方法的正确性。根据转换柱的受力和变形特性，研究了转换柱的反弯点位置变化情况。随后根据转换柱不同破坏模式下构件受力特点，研究了转换柱的受剪承载力公式，并与参考文献中的试验结果进行了对比分析。最后对现有规范中转换柱抗剪能力公式的安全性和合理性进行了研究，并采用精细有限元模型对修正公式进行了验证，结果表明：现有规范计算的抗剪承载力偏于不安全，需要根据转换柱的受力及变形特性进行合理的修正。
竖向混合结构转换柱型钢在柱中截断，导致转换柱内力传递畸变。该文利用ABAQUS有限元软件，建立了考虑混凝土不同约束效应的转换柱精细有限元模型，通过模拟结果与试验结果对比，验证了该方法的正确性。根据转换柱的受力和变形特性，研究了转换柱的反弯点位置变化情况。随后根据转换柱不同破坏模式下构件受力特点，研究了转换柱的受剪承载力公式，并与参考文献中的试验结果进行了对比分析。最后对现有规范中转换柱抗剪能力公式的安全性和合理性进行了研究，并采用精细有限元模型对修正公式进行了验证，结果表明：现有规范计算的抗剪承载力偏于不安全，需要根据转换柱的受力及变形特性进行合理的修正。
2018, 35(4): 107-114.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.12.1004
摘要:
叠合板式剪力墙在水平拼缝部位采用"等钢筋面积"连接时，水平地震作用下的弹塑性变形模式以"摇摆变形"为主，无法达到"等同现浇"的要求。为改善这一状况，提出在水平拼缝部位采用"强连接"的方式，即通过提高水平拼缝抗弯承载力，使构件的塑性部位转移至墙板内部，从而使其抗震性能更接近现浇混凝土剪力墙。该文进行了3个采用"强连接"的叠合板式剪力墙试件以及1个作为对比的现浇混凝土剪力墙试件的拟静力试验，研究了不同轴压比下水平拼缝弯矩超强系数对叠合板式剪力墙抗震性能的影响。结果表明：采用"强连接"叠合板式剪力墙试件的塑性变形出现在墙板内部基础插筋顶部附近和水平拼缝处两个部位，试件变形模式接近现浇混凝土构件，不再以摇摆变形为主；水平拼缝部位弯矩超强程度较大的试件，水平拼缝部位基础插筋屈服也相对较晚；相同轴压比的"强连接"叠合板式剪力墙试件延性和刚度退化情况与现浇混凝土试件相当，耗能能力高于现浇混凝土试件。
叠合板式剪力墙在水平拼缝部位采用"等钢筋面积"连接时，水平地震作用下的弹塑性变形模式以"摇摆变形"为主，无法达到"等同现浇"的要求。为改善这一状况，提出在水平拼缝部位采用"强连接"的方式，即通过提高水平拼缝抗弯承载力，使构件的塑性部位转移至墙板内部，从而使其抗震性能更接近现浇混凝土剪力墙。该文进行了3个采用"强连接"的叠合板式剪力墙试件以及1个作为对比的现浇混凝土剪力墙试件的拟静力试验，研究了不同轴压比下水平拼缝弯矩超强系数对叠合板式剪力墙抗震性能的影响。结果表明：采用"强连接"叠合板式剪力墙试件的塑性变形出现在墙板内部基础插筋顶部附近和水平拼缝处两个部位，试件变形模式接近现浇混凝土构件，不再以摇摆变形为主；水平拼缝部位弯矩超强程度较大的试件，水平拼缝部位基础插筋屈服也相对较晚；相同轴压比的"强连接"叠合板式剪力墙试件延性和刚度退化情况与现浇混凝土试件相当，耗能能力高于现浇混凝土试件。
2018, 35(4): 115-123.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.12.1012
摘要:
在梁柱节点中引入NAO（非石棉）摩擦耗能器和超弹性形状记忆合金（SMA）杆，形成摩擦耗能型SMA杆自复位梁柱节点（NAO-SMA-SC），可有效解决传统梁柱节点震后残余变形较大和耗能较低的问题。该文分析了其构造和工作机理，针对节点中SMA杆大应变需求，基于Lagoudas模型提出SMA杆的应变强化段改进本构模型，并将其嵌入到有限元软件OpenSees；建立了NAO-SMA-SC节点的杆系分析模型，考察了循环加载机制下SMA杆、NAO摩擦耗能器、间隙单元随节点转动时的受力行为；系统分析了耗能器摩擦力Ff、SMA杆直径D、SMA杆预应变P等关键参数对NAO-SMA-SC节点滞回性能的影响。结果表明：在节点中引入摩擦耗能器，能明显地提高节点抗弯能力和耗能能力，但同时会增大节点残余变形；随着SMA杆直径的增大，节点抗弯能力和自复位性能均显著提高；SMA杆预应变的施加能有效降低节点的残余变形。
在梁柱节点中引入NAO（非石棉）摩擦耗能器和超弹性形状记忆合金（SMA）杆，形成摩擦耗能型SMA杆自复位梁柱节点（NAO-SMA-SC），可有效解决传统梁柱节点震后残余变形较大和耗能较低的问题。该文分析了其构造和工作机理，针对节点中SMA杆大应变需求，基于Lagoudas模型提出SMA杆的应变强化段改进本构模型，并将其嵌入到有限元软件OpenSees；建立了NAO-SMA-SC节点的杆系分析模型，考察了循环加载机制下SMA杆、NAO摩擦耗能器、间隙单元随节点转动时的受力行为；系统分析了耗能器摩擦力Ff、SMA杆直径D、SMA杆预应变P等关键参数对NAO-SMA-SC节点滞回性能的影响。结果表明：在节点中引入摩擦耗能器，能明显地提高节点抗弯能力和耗能能力，但同时会增大节点残余变形；随着SMA杆直径的增大，节点抗弯能力和自复位性能均显著提高；SMA杆预应变的施加能有效降低节点的残余变形。
2018, 35(4): 124-134,185.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.01.0002
摘要:
强风不仅是大跨度桥梁设计的控制性因素，同时也会影响到桥上车辆运行的安全，车辆气动特性是研究车辆行驶安全性的前提。基于计算流体动力学（CFD）仿真平台，模拟计算了汽车工业研究协会（MIRA）小车和重型卡车典型车辆在横风作用下的气动特性，分析研究了典型车辆分别位于桥面上不同车道位置时车辆气动力系数随风偏角的变化情况；进一步模拟计算了重型卡车与小车之间的挡风效应，研究了车辆间相对位置对车辆挡风效应的影响。计算结果表明：不同车型以及不同的桥梁车道位置对车辆气动力均有不同程度的影响；重型卡车对MIRA小车有明显的挡风效应，MIRA小车气动力随着车辆间相对位置变化显著，重型卡车气动力也有一定改变。
强风不仅是大跨度桥梁设计的控制性因素，同时也会影响到桥上车辆运行的安全，车辆气动特性是研究车辆行驶安全性的前提。基于计算流体动力学（CFD）仿真平台，模拟计算了汽车工业研究协会（MIRA）小车和重型卡车典型车辆在横风作用下的气动特性，分析研究了典型车辆分别位于桥面上不同车道位置时车辆气动力系数随风偏角的变化情况；进一步模拟计算了重型卡车与小车之间的挡风效应，研究了车辆间相对位置对车辆挡风效应的影响。计算结果表明：不同车型以及不同的桥梁车道位置对车辆气动力均有不同程度的影响；重型卡车对MIRA小车有明显的挡风效应，MIRA小车气动力随着车辆间相对位置变化显著，重型卡车气动力也有一定改变。
2018, 35(4): 135-143.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.01.0005
摘要:
大型复杂结构健康监测（Structural Health Monitoring，SHM）系统的安装产生了海量监测数据，传统结构分析与数据处理技术使得监测数据得不到实时分析处理，导致不能及时评估结构工作状态并进行危险预警。为了解决这一问题，该文对传统多粒子群协同优化（Multi-Particle Swarm Coevolution Optimization，MPSCO）算法进行分布式并行化改进，开发了基于云计算的PMPSCO算法。在此基础上，提出了基于PMPSCO算法的框架结构物理参数辨识方法，并在MATLAB分布式云计算平台上对一个15层框架数值试验和一个7层钢框架实验室试验进行结构物理参数辨识，探讨了接入不同分布式并行节点数时该算法的加速关系。辨识结果表明：PMPSCO算法具有良好的精度、稳定性和拓展性，可通过增加接入的分布式并行节点数灵活提高算法运算速度，以满足结构监测数据实时处理的要求。
大型复杂结构健康监测（Structural Health Monitoring，SHM）系统的安装产生了海量监测数据，传统结构分析与数据处理技术使得监测数据得不到实时分析处理，导致不能及时评估结构工作状态并进行危险预警。为了解决这一问题，该文对传统多粒子群协同优化（Multi-Particle Swarm Coevolution Optimization，MPSCO）算法进行分布式并行化改进，开发了基于云计算的PMPSCO算法。在此基础上，提出了基于PMPSCO算法的框架结构物理参数辨识方法，并在MATLAB分布式云计算平台上对一个15层框架数值试验和一个7层钢框架实验室试验进行结构物理参数辨识，探讨了接入不同分布式并行节点数时该算法的加速关系。辨识结果表明：PMPSCO算法具有良好的精度、稳定性和拓展性，可通过增加接入的分布式并行节点数灵活提高算法运算速度，以满足结构监测数据实时处理的要求。
2018, 35(4): 144-150.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.01.0008
摘要:
采用大型动静真三轴伺服液压试验系统，对单轴压强度为90.6 MPa的高强高性能混凝土进行三轴拉压压等比例试验研究，获得了各应力比下试件的破坏模式、多轴强度及应力-应变曲线。试验结果表明：高强高性能混凝土三轴拉压压应力状态下的破坏为典型的受拉破坏；最大主应力方向的极限强度远低于其单轴压强度，中间主应力效应不明显；拉应力的存在对最大主应力方向应力-应变曲线影响十分明显，呈现出明显的线性特征。基于试验结果提出了适用于高强高性能混凝土的强度准则，为高强高性能混凝土本构关系的建立提供了试验和理论依据。
采用大型动静真三轴伺服液压试验系统，对单轴压强度为90.6 MPa的高强高性能混凝土进行三轴拉压压等比例试验研究，获得了各应力比下试件的破坏模式、多轴强度及应力-应变曲线。试验结果表明：高强高性能混凝土三轴拉压压应力状态下的破坏为典型的受拉破坏；最大主应力方向的极限强度远低于其单轴压强度，中间主应力效应不明显；拉应力的存在对最大主应力方向应力-应变曲线影响十分明显，呈现出明显的线性特征。基于试验结果提出了适用于高强高性能混凝土的强度准则，为高强高性能混凝土本构关系的建立提供了试验和理论依据。
2018, 35(4): 151-159.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.01.0013
摘要:
铰接板桥是中国城乡公路桥梁中广泛采用的一种桥型，其在车辆作用下的振动，以及由此导致的结构声辐射问题对于桥梁周边的声环境具有较大影响。因此，针对铰接板桥的交通振动与噪声问题，提出了对应的分析方法并进行了验证。首先提出了该类桥型的车桥耦合振动高效算法，对各梁板建立独立的单梁模型，用铰接板梁法模拟各梁板之间的相互作用，由此实现车轮荷载在各梁板间的横向传递。然后用边界元法计算桥梁结构的声辐射，引入振动分析得到的桥梁振动速度，获得结构周边的声场。最后，用实际桥梁交通振动与声辐射实验进行了验证。基于当前方法，讨论了该类桥梁结构声辐射的影响因素。结果表明，加强横向联系、减小桥面粗糙度、采用无伸缩缝的连续桥面是降低结构声辐射的有效途径。
铰接板桥是中国城乡公路桥梁中广泛采用的一种桥型，其在车辆作用下的振动，以及由此导致的结构声辐射问题对于桥梁周边的声环境具有较大影响。因此，针对铰接板桥的交通振动与噪声问题，提出了对应的分析方法并进行了验证。首先提出了该类桥型的车桥耦合振动高效算法，对各梁板建立独立的单梁模型，用铰接板梁法模拟各梁板之间的相互作用，由此实现车轮荷载在各梁板间的横向传递。然后用边界元法计算桥梁结构的声辐射，引入振动分析得到的桥梁振动速度，获得结构周边的声场。最后，用实际桥梁交通振动与声辐射实验进行了验证。基于当前方法，讨论了该类桥梁结构声辐射的影响因素。结果表明，加强横向联系、减小桥面粗糙度、采用无伸缩缝的连续桥面是降低结构声辐射的有效途径。
2018, 35(4): 160-167.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.01.0032
摘要:
为了有效处理土木工程结构分散振动控制中模型参数不确定性对系统性能的影响，提出了同时满足多个控制目标的输出反馈H∞保性能鲁棒分散控制算法。基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法，给出并证明了H∞保性能鲁棒分散控制器存在的充分条件，在此基础上，采用变量替换方法，建立了输出反馈H∞保性能鲁棒分散控制算法，进而通过引入约束条件，将其转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题。针对一12层结构进行分散控制设计、集中控制设计及仿真分析。结果表明，对于具有较大不确定性的结构，输出反馈H∞保性能鲁棒分散控制算法较传统线性二次高斯集中控制算法有更理想的控制效果。
为了有效处理土木工程结构分散振动控制中模型参数不确定性对系统性能的影响，提出了同时满足多个控制目标的输出反馈H∞保性能鲁棒分散控制算法。基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法，给出并证明了H∞保性能鲁棒分散控制器存在的充分条件，在此基础上，采用变量替换方法，建立了输出反馈H∞保性能鲁棒分散控制算法，进而通过引入约束条件，将其转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题。针对一12层结构进行分散控制设计、集中控制设计及仿真分析。结果表明，对于具有较大不确定性的结构，输出反馈H∞保性能鲁棒分散控制算法较传统线性二次高斯集中控制算法有更理想的控制效果。
2018, 35(4): 168-175.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.01.0043
摘要:
基于滑移理论，推导耦合的水膜运动方程和斜拉索运动方程，得到了可用于分析任意横断面外形斜拉索的风雨激振理论模型；并建立带有两个纵向肋条的斜拉索外形，通过对方程组进行求解分析水膜形态、斜拉索升力及斜拉索振动响应之间的相互联系，探究其减振机理。结果表明：带有两个肋条的斜拉索虽不能抑制上水线的形成，但与圆形横断面斜拉索的相比，使上水线厚度变薄，并且阻碍水线沿斜拉索表面的周期性滑落，扰乱其与斜拉索振动的频率相关性，使得斜拉索升力周期性特性减弱，从而抑制斜拉索在横风向的大幅度振动，阻碍风雨激振现象的产生。
基于滑移理论，推导耦合的水膜运动方程和斜拉索运动方程，得到了可用于分析任意横断面外形斜拉索的风雨激振理论模型；并建立带有两个纵向肋条的斜拉索外形，通过对方程组进行求解分析水膜形态、斜拉索升力及斜拉索振动响应之间的相互联系，探究其减振机理。结果表明：带有两个肋条的斜拉索虽不能抑制上水线的形成，但与圆形横断面斜拉索的相比，使上水线厚度变薄，并且阻碍水线沿斜拉索表面的周期性滑落，扰乱其与斜拉索振动的频率相关性，使得斜拉索升力周期性特性减弱，从而抑制斜拉索在横风向的大幅度振动，阻碍风雨激振现象的产生。
2018, 35(4): 176-185.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.11.0901
摘要:
精确模拟车辆撞击建筑物的受力和变形需建立精细的数值模型并消耗大量的计算时间。但建筑结构防撞设计只针对被撞结构，合理地简化车辆模型能够在保证计算精度的同时提高计算效率。该文首先基于能量守恒原理建立了45°斜向撞击方柱的车辆简化数值模型，并在此基础上分析了撞击方向对柱变形和损伤的影响。分析表明：简化车辆模型能够准确模拟车辆斜向撞击方柱时的撞击力、撞击冲量、柱变形和材料应变响应，同时有效地提高了计算效率；相比正面（90°）撞击，斜向（45°）撞击时车辆变形耗能较小，造成柱损伤和变形更大。
精确模拟车辆撞击建筑物的受力和变形需建立精细的数值模型并消耗大量的计算时间。但建筑结构防撞设计只针对被撞结构，合理地简化车辆模型能够在保证计算精度的同时提高计算效率。该文首先基于能量守恒原理建立了45°斜向撞击方柱的车辆简化数值模型，并在此基础上分析了撞击方向对柱变形和损伤的影响。分析表明：简化车辆模型能够准确模拟车辆斜向撞击方柱时的撞击力、撞击冲量、柱变形和材料应变响应，同时有效地提高了计算效率；相比正面（90°）撞击，斜向（45°）撞击时车辆变形耗能较小，造成柱损伤和变形更大。
2018, 35(4): 186-199.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.02.0150
摘要:
针对传统概率地震危险性分析和点源模型的不足，利用表达震源-传播途径-场地条件一体化的有限断层随机地震动合成方法，对覆盖多个不同烈度区的西南地区某高速路网进行了地震动合成，利用统计方法拟合了峰值加速度和反应谱值的预测公式，进而得到路网桥梁节点的地震风险曲线，并在不同设防水准下与传统地震风险曲线进行了对比。结果表明：多遇地震水准下，基于本文方法的地震风险曲线可以提供更为保守的地震动设计参数；偶遇、罕遇和极罕遇三种水准下，基于传统方法的地震风险曲线给出的地震动设计参数则更为保守；两种方法给出的地震动参数值差异存在显著方向性，说明基于有限断层震源模型是对传统地震风险分析方法的重要补充，从发震物理机制上对路网风险分析提供了更多的科学性依据。
针对传统概率地震危险性分析和点源模型的不足，利用表达震源-传播途径-场地条件一体化的有限断层随机地震动合成方法，对覆盖多个不同烈度区的西南地区某高速路网进行了地震动合成，利用统计方法拟合了峰值加速度和反应谱值的预测公式，进而得到路网桥梁节点的地震风险曲线，并在不同设防水准下与传统地震风险曲线进行了对比。结果表明：多遇地震水准下，基于本文方法的地震风险曲线可以提供更为保守的地震动设计参数；偶遇、罕遇和极罕遇三种水准下，基于传统方法的地震风险曲线给出的地震动设计参数则更为保守；两种方法给出的地震动参数值差异存在显著方向性，说明基于有限断层震源模型是对传统地震风险分析方法的重要补充，从发震物理机制上对路网风险分析提供了更多的科学性依据。
2018, 35(4): 200-207,218.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.0478
摘要:
深基坑组合型钢支撑由多根H型钢通过高强螺栓连接而成，支撑梁被横梁和立柱组成的门架近似等间距支承，实践表明支撑梁承载力常被高估。根据支撑体系实际受力情况简化问题，假定横梁和立柱组成的门架为弹性支座，将均布在横梁上的多根型钢简化为作用横梁跨中的单根型钢，利用位移连续条件，先推导出单根横梁时支撑梁在竖向平面内稳定性计算长度取相邻横梁间距所要求的最小横梁刚度，而后分析横梁数量和结构初始缺陷对横梁刚度要求的影响，并指出将支撑梁简化为单根型钢偏于安全，还探讨将弹性分析结果应用到弹塑性结构的方法。结合某深基坑工程实例，按横梁强度计算的支撑梁承载力和支撑梁轴力监测结果都小于按支撑梁截面计算的承载力，说明所用横梁刚度低于最小刚度要求，支撑梁承载力由横梁刚度控制；现有立柱抗侧刚度不及横梁刚度1/10，支撑梁在水平面内稳定计算长度应取支撑梁全长。
深基坑组合型钢支撑由多根H型钢通过高强螺栓连接而成，支撑梁被横梁和立柱组成的门架近似等间距支承，实践表明支撑梁承载力常被高估。根据支撑体系实际受力情况简化问题，假定横梁和立柱组成的门架为弹性支座，将均布在横梁上的多根型钢简化为作用横梁跨中的单根型钢，利用位移连续条件，先推导出单根横梁时支撑梁在竖向平面内稳定性计算长度取相邻横梁间距所要求的最小横梁刚度，而后分析横梁数量和结构初始缺陷对横梁刚度要求的影响，并指出将支撑梁简化为单根型钢偏于安全，还探讨将弹性分析结果应用到弹塑性结构的方法。结合某深基坑工程实例，按横梁强度计算的支撑梁承载力和支撑梁轴力监测结果都小于按支撑梁截面计算的承载力，说明所用横梁刚度低于最小刚度要求，支撑梁承载力由横梁刚度控制；现有立柱抗侧刚度不及横梁刚度1/10，支撑梁在水平面内稳定计算长度应取支撑梁全长。
2018, 35(4): 208-218.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.0512
摘要:
针对典型公路简支梁桥提出了一种基于改进响应面方法的易损性模型建构流程。在充分考虑结构和材料等桥梁参数不确定性基础上，基于Plackett-Burman设计方法生成一系列试验样本。采用OpenSees软件进行非线性动力时程分析，比较输入参数对地震响应的贡献，筛选出影响桥梁地震响应的显著性参数；进一步针对显著性参数进行中心复合设计并设计出一系列桥梁样本，基于非线性时程分析结果，建立桥梁各构件在不同的地震动强度下的响应面模型，并采用蒙特卡罗抽样方法计算得到桥梁构件的易损性曲线。假定简支梁桥系统为串联系统，计算生成全桥的易损性曲线。针对相同的桥梁样本，以非线性增量动力分析法生成的易损性曲线为基准，对传统响应面法与改进响应面法计算得到的易损性结果进行比较。结果表明：改进的响应面方程可以高效地替代复杂的非线性时程分析，提高了地震易损性分析的计算效率；构建的易损性曲线能够在较大的地震动强度范围内确定桥梁的损伤构件，帮助桥梁管理部门制定相应的震后加固优先级决策，具有一定的工程应用价值。
针对典型公路简支梁桥提出了一种基于改进响应面方法的易损性模型建构流程。在充分考虑结构和材料等桥梁参数不确定性基础上，基于Plackett-Burman设计方法生成一系列试验样本。采用OpenSees软件进行非线性动力时程分析，比较输入参数对地震响应的贡献，筛选出影响桥梁地震响应的显著性参数；进一步针对显著性参数进行中心复合设计并设计出一系列桥梁样本，基于非线性时程分析结果，建立桥梁各构件在不同的地震动强度下的响应面模型，并采用蒙特卡罗抽样方法计算得到桥梁构件的易损性曲线。假定简支梁桥系统为串联系统，计算生成全桥的易损性曲线。针对相同的桥梁样本，以非线性增量动力分析法生成的易损性曲线为基准，对传统响应面法与改进响应面法计算得到的易损性结果进行比较。结果表明：改进的响应面方程可以高效地替代复杂的非线性时程分析，提高了地震易损性分析的计算效率；构建的易损性曲线能够在较大的地震动强度范围内确定桥梁的损伤构件，帮助桥梁管理部门制定相应的震后加固优先级决策，具有一定的工程应用价值。
2018, 35(4): 219-225.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.01.0046
摘要:
"软-刚"（soft-stiff）设计的系统频率限制是海上风电结构与基础设计的关键性难点之一。该文基于有阻尼系统运动方程，考虑桩土相互作用和风机塔筒的变截面特性，建立了单桩基础型近海风机系统自振频率求解数值计算方法。利用实际工程进行了方法应用和有效性验证。频率偏移因素分析表明，地基土模量非均一对系统自振频率影响较小；系统自振频率对地基弹性模量、海床高度变化、桩径的敏感性较强，对地基土阻尼的敏感性较弱。同时，该文方法可以精确分析海上风机在服役期间的系统自振频率的偏移，为近海风机的结构和基础设计提出有效评估，并建议减小频率偏移的工程措施。
"软-刚"（soft-stiff）设计的系统频率限制是海上风电结构与基础设计的关键性难点之一。该文基于有阻尼系统运动方程，考虑桩土相互作用和风机塔筒的变截面特性，建立了单桩基础型近海风机系统自振频率求解数值计算方法。利用实际工程进行了方法应用和有效性验证。频率偏移因素分析表明，地基土模量非均一对系统自振频率影响较小；系统自振频率对地基弹性模量、海床高度变化、桩径的敏感性较强，对地基土阻尼的敏感性较弱。同时，该文方法可以精确分析海上风机在服役期间的系统自振频率的偏移，为近海风机的结构和基础设计提出有效评估，并建议减小频率偏移的工程措施。
2018, 35(4): 226-234,256.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.12.0992
摘要:
受限于火箭尺寸，大型星载环形天线在发射时收拢，入轨后在零重力环境下展至工作态。然而在地面实验重力环境下，克服重力的悬吊卸载系统并不能完全抵消重力场的全部影响，导致地面实验难以准确预测在轨展开动力学行为。因此，有必要借助仿真深入对比分析地面上重力加卸载展开与太空中无重力展开的动力学异同。该文基于柔性多体动力学的仿真方法，建立了天线在零重力和重力加卸载系统两种工况下的全尺寸展开动力学模型。仿真结果不但复现了地面实验的非同步展开现象，而且系统地给出了天线在整个展开历程中所有杆件载荷和驱动力的变化规律。并进一步基于能量分析，半解析地研究了重力对驱动力的影响。该文的研究不但有助于理解大型网状天线的展开动力学，为天线的机构设计、优化和地面实验设计提供技术支撑，而且提出的建模方法和得到的认识也可用于研究和理解其他大型网状天线。
受限于火箭尺寸，大型星载环形天线在发射时收拢，入轨后在零重力环境下展至工作态。然而在地面实验重力环境下，克服重力的悬吊卸载系统并不能完全抵消重力场的全部影响，导致地面实验难以准确预测在轨展开动力学行为。因此，有必要借助仿真深入对比分析地面上重力加卸载展开与太空中无重力展开的动力学异同。该文基于柔性多体动力学的仿真方法，建立了天线在零重力和重力加卸载系统两种工况下的全尺寸展开动力学模型。仿真结果不但复现了地面实验的非同步展开现象，而且系统地给出了天线在整个展开历程中所有杆件载荷和驱动力的变化规律。并进一步基于能量分析，半解析地研究了重力对驱动力的影响。该文的研究不但有助于理解大型网状天线的展开动力学，为天线的机构设计、优化和地面实验设计提供技术支撑，而且提出的建模方法和得到的认识也可用于研究和理解其他大型网状天线。
2018, 35(4): 235-241.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.12.0971
摘要:
为解决飞机气动伺服弹性耦合频率低且随飞机重量构型变化大，使用结构陷幅滤波器改善飞机气动伺服弹性稳定性易于影响飞机操稳特性的问题，建立了一种基于多目标遗传算法的结构陷幅滤波器优化设计方法。以气动伺服弹性系统的弹性模态频响峰值最小作为优化目标，刚体模态频响特性作为设计约束，通过设计罚函数修正个体适应度对陷幅滤波器的频率与阻尼参数进行优化。结果表明：该文方法能够兼顾飞机的气动伺服弹性与刚体运动特性，有利于充分利用高增益控制系统提升飞行性能。
为解决飞机气动伺服弹性耦合频率低且随飞机重量构型变化大，使用结构陷幅滤波器改善飞机气动伺服弹性稳定性易于影响飞机操稳特性的问题，建立了一种基于多目标遗传算法的结构陷幅滤波器优化设计方法。以气动伺服弹性系统的弹性模态频响峰值最小作为优化目标，刚体模态频响特性作为设计约束，通过设计罚函数修正个体适应度对陷幅滤波器的频率与阻尼参数进行优化。结果表明：该文方法能够兼顾飞机的气动伺服弹性与刚体运动特性，有利于充分利用高增益控制系统提升飞行性能。
2018, 35(4): 242-248.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.12.0999
摘要:
基于品质因数，对雷诺数Re=104，攻角α=6°，抽吸起始位置位于分离点的NACA0012翼型绕流分离控制进行了数值模拟，讨论了抽吸区域与抽吸系数变化对控制收益与升阻比等参数的影响。结果表明：翼型升力与升阻比系数随控制区域增加而升高，但只有一个控制区域使阻力系数最小。相同控制区域，翼型最大升阻比对应一个最佳抽吸系数。若固定抽吸控制区域，则抽吸系数应尽量小，才能获得最多控制收益。另外，存在一个最佳控制区域尺度，使控制收益最高。
基于品质因数，对雷诺数Re=104，攻角α=6°，抽吸起始位置位于分离点的NACA0012翼型绕流分离控制进行了数值模拟，讨论了抽吸区域与抽吸系数变化对控制收益与升阻比等参数的影响。结果表明：翼型升力与升阻比系数随控制区域增加而升高，但只有一个控制区域使阻力系数最小。相同控制区域，翼型最大升阻比对应一个最佳抽吸系数。若固定抽吸控制区域，则抽吸系数应尽量小，才能获得最多控制收益。另外，存在一个最佳控制区域尺度，使控制收益最高。
2018, 35(4): 249-256.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.01.0031
摘要:
为了对比四种最常见的扑动方式对水下扑翼推进性能的影响规律，研究其对流场的影响机理，分别建立二自由度水下刚性扑翼计算模型。基于Realizable k-ε湍流方程，利用有限体积法（FVM）求解非定常雷诺平均N-S（URANS）方程，结合动网格技术对不同扑动方式下的扑翼非定常水动力性能展开数值计算，并对流场结构进行分析，揭示其影响规律。计算结果表明：四种扑动方式对扑翼推进性能的影响明显，方式3能够产生最大的平均推力，且整体不产生阻力，方式1次之，方式2与方式4不产生平均推力；四种扑动方式产生的平均升力均为0左右，但是方式1升力峰值最大，方式3升力峰值最小。
为了对比四种最常见的扑动方式对水下扑翼推进性能的影响规律，研究其对流场的影响机理，分别建立二自由度水下刚性扑翼计算模型。基于Realizable k-ε湍流方程，利用有限体积法（FVM）求解非定常雷诺平均N-S（URANS）方程，结合动网格技术对不同扑动方式下的扑翼非定常水动力性能展开数值计算，并对流场结构进行分析，揭示其影响规律。计算结果表明：四种扑动方式对扑翼推进性能的影响明显，方式3能够产生最大的平均推力，且整体不产生阻力，方式1次之，方式2与方式4不产生平均推力；四种扑动方式产生的平均升力均为0左右，但是方式1升力峰值最大，方式3升力峰值最小。
