【摘 要】
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基于CFD流体计算平台Fluent计算软件,对雷诺数Re=3900下波浪型圆柱体结构三维绕流问题进行了研究,主要分析波长比(λ/Dm=1.8～5.0)与波幅比(a/Dm=0.05～0.2)两个关键参数对波浪型圆柱体的绕流特性及其尾流场分布特性的影响且引入了光滑圆柱(UC)计算结果作对比,并进一步揭示其内在的尾流控制机理.研究表明:波浪型圆柱体尾流特性存在强烈的三维效应,节点处与鞍形处流场特性分布存在明显差异;波浪型圆柱尾流区的顺流向时均速度分布呈现出半对称U型,而轴向方向的时均速度分布则呈现出强烈的三维效
【机 构】
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湘潭大学土木工程与力学学院,湖南湘潭411105;岩土力学与工程安全湖南省重点实验室,湖南湘潭411105;湘潭大学土木工程与力学学院,湖南湘潭411105
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基于CFD流体计算平台Fluent计算软件,对雷诺数Re=3900下波浪型圆柱体结构三维绕流问题进行了研究,主要分析波长比(λ/Dm=1.8～5.0)与波幅比(a/Dm=0.05～0.2)两个关键参数对波浪型圆柱体的绕流特性及其尾流场分布特性的影响且引入了光滑圆柱(UC)计算结果作对比,并进一步揭示其内在的尾流控制机理.研究表明:波浪型圆柱体尾流特性存在强烈的三维效应,节点处与鞍形处流场特性分布存在明显差异;波浪型圆柱尾流区的顺流向时均速度分布呈现出半对称U型,而轴向方向的时均速度分布则呈现出强烈的三维效应;波浪型柱体沿径向方向压力分布也呈现出强烈的三维效应,一般在节点处的压力达到最小值,在中间截面处压力值达到最大;随波幅比增大,阻力系数平均值与脉动性升力系数大致呈现出衰减趋势,并在a/Dm=0.2处达到最小值.波浪型柱体结构压差阻力的减少为结构流动控制提供相关支撑.
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为探究H型钢混组合梁的耐火极限时间,采用ANSYS软件建立H型钢混组合梁的热—结构耦合计算模型,分析了火源类型、外荷载大小、腹板厚度、受火区长度对H型钢混组合梁耐火极限时间的影响.结果 表明:在设定的火灾场景下,油罐车燃烧时H型钢混组合梁的耐火极限时间为36 min,而小汽车的燃烧不会造成H型钢混组合梁的下挠破坏;外荷载越大、腹板越薄、受火区越长,H型钢混组合梁的耐火极限时间越短,其耐火极限时间最多分别缩短了11、8、8 min.在此基础上提出了提升H型钢混组合梁耐火极限时间的建议.
为了研究软土地区地震作用下高墩先简支后桥面连续梁桥的支座选型及横桥向抗震约束问题,选取了普通板式橡胶支座、钢阻尼滑板支座、LNR橡胶支座和HDR高阻尼支座四种支座类型,以软土地区某(4×30)m跨径高墩先简支后桥面连续梁桥为例,进行了延性抗震体系和减隔震体系抗震设计对比以及设置挡块的横桥向抗震约束效果研究.结果 表明:软土地区高墩先简支后桥面连续梁桥墩柱配筋率主要由E1地震作用下墩底截面偏心受压检算工况决定,采用减隔震体系并不能降低桥墩配筋率.通过对采用四种不同支座桥梁的内力、墩梁相对位移以及配筋率方面综
不等跨半刚性连接钢框架梁柱子结构在连续倒塌工况下短跨节点由于变形较大而率先发生破坏,结构整体的承载力将快速下降,长跨因失去短跨支持,效能得不到充分发挥.基于增大短跨节点变形能力以提升长跨效能利用的设计理念,针对顶底角钢腹板双角钢半刚性连接节点,探究增加短跨顶底角钢厚度、改变短跨梁翼缘螺栓孔形式等对子结构长短跨抗力机制发展的影响,并通过引入协同工作系数,定量说明长跨效能的发挥程度.结果 表明,短跨顶底角钢厚度的增加使得短跨梁机制和悬链线机制提供的抗力明显增大,由于长短跨的协同工作,长跨梁机制和悬链线机制得到
针对悬吊质量摆在地震作用下动力响应过大而导致的大摆角频率失调问题,提出一种基于弧形支座的被动式自适应悬吊质量摆,以保证其在振动过程中周期保持恒定并应用于大跨空间结构的振动控制.首先推导出在大摆角振动中能使悬吊摆的周期保持恒定的弧形支座的数学方程,接着利用拉格朗日方程原理建立了自适应悬摆—大跨空间结构耦合体系的运动方程.针对悬吊质量摆仅能控制结构水平振动的缺点进行改进,使其可以同时控制大跨空间结构水平和竖向的动力响应.以一单层网壳结构为例,研究了其在不同的水平和竖向地震作用下的减振效果,并与传统的悬吊摆进行
为研究不同摩擦材料和螺栓预紧力下转动型摩擦阻尼器的力学性能和稳定性,采用3种不同摩擦材料,设计9个转动型摩擦阻尼器试件,进行低周往复试验研究,对比分析了3种不同摩擦材料的转动摩擦机理、滞回性能、摩擦力、螺栓顸紧力.对转动型摩擦阻尼器受力机理进行了理论分析,得到转动型摩擦阻尼器的摩擦力理论计算公式,使用刚塑性模型对阻尼器的恢复力模型进行了拟合.研究结果表明:①铜锌合金和铝镁合金摩擦材料的摩擦效应由犁沟效应和粘着效应共同作用,无石棉有机物摩擦材料以粘着效应为主;②阻尼器滞回曲线饱满,接近矩形,表现出良好的耗能
为更准确描述钢筋混凝土矩形空心桥墩的损伤情况,提出一种综合考虑位移和能量的复合损伤指标.基于9个空心桥墩试件的振动台试验结果,分别计算出各试件的位移损伤指标、弹塑性耗能差率损伤指标以及复合损伤指标,通过对三种损伤指标结果对比以及多地震波作用下结果的统计分析,验证了复合损伤指标的适用性;进一步应用复合损伤指标考察了桥墩配箍率、轴压比、配筋率三种参数的变化对空心桥墩损伤性能的影响.研究结果表明:复合损伤指标值介于位移和弹塑性耗能差率损伤指标值之间,且与单一损伤指标相比,复合损伤指标的离散程度较小;应用复合损伤
为了研究砂土地基中单排非连续排桩几何参量对减隔振效果的影响,以振动波在岩土介质中的传播特性为理论基础,构造评价隔振效果的无量纲指标ARC(加速度消耗率)和SP(面积增加比),结合地表加速度消耗率等值线图,分析ARC分别为0.2,0.3,0.4,0.5时对应的排桩几何参量与SP之间的关系.结果 表明:各ARC条件下,桩后屏蔽区面积均表现为长桩时较大,SP值分布于0％～9％;桩间距对SP的影响表现为小间距时桩后屏蔽区面积较大,SP分布范围在0％～28％;振源距对SP的影响与桩长相反,SP值处于5％～12％;关
为研究波形钢板剪力墙的力学性能,进行了竖向和水平波形钢板剪力墙的试验研究,试验结果表明:水平波形钢板剪力墙的承载能力和滞回性能均优于竖向波形钢板剪力墙.试件均为纯钢构件,在制作、运输及安装过程中,易产生局部的几何变形,后续通过ABAQUS有限元分析软件建立10个有限元模型,考察不同初始缺陷大小对波形钢板剪力墙力学性能的影响,并与试验结果进行对比.通过对比结果分析得出以下结论:初始缺陷是波形钢板剪力墙建模分析时不可忽略的因素;随着初始缺陷峰值的增大,竖向和水平波形钢板剪力墙的承载力下降速率均随之增大,当初始
开展了包裹碎石群桩复合地基振动台模型试验,分析了包裹碎石桩轴向动应力及桩土之间水平剪切应力的响应特性.结果 表明:地震波作用下,包裹碎石桩轴向动应力沿桩身向下迅速衰减.在地震作用过程中,包裹碎石桩上部承受的水平应力较大.某一地震作用下,取包裹碎石桩桩顶水平应力时程曲线的最大值,发现该值随输入地震加速度波峰值(0.1g～0.4g)的增大先增大,之后随输入加速度波峰值(0.6g、0.9g)的增大而减小,这表明桩顶的剪切强度降低了.
近年来逐步发展起来的分布式光纤传感技术被大量应用于管道变形监测当中,而现有的光纤传感技术无法满足高空间分辨率的要求,采用一种新型的光频域分布式光纤传感技术(OFDR),对不连续管道在加荷条件下的竖向错开变形进行室内模型试验研究,提出了一种定量计算方法,并将计算值与千分表监测的实际值进行对比分析.室内试验的结果表明,OFDR能够精确地反映监测部位的应变,揭示不连续管道接缝处的变形规律.通过所提出的算法将应变值转化为竖向错开变形量,并与千分表的监测值进行对比分析.提出的算法能够定量监测不连续管道的竖向变形量,