关键词： 双磁场   力磁耦合   长输油气管道   磁化强度   J-A模型   缺陷   弹性应力   塑性应变  

摘要： 针对长输油气管道缺陷处应力难以定量化检测的问题，提出了一种基于双场力磁耦合的管道应力检测方法。该方法结合管道不同应力状态下J-A模型参数的变化情况，建立了磁应力检测模型；分别确定了不同弹性应力、塑性应变和不同外磁场对磁化强度和磁信号特征的影响；引入比例系数建立了基于双磁场法的管道弹、塑性应力检测模型，并测量应力为10 kN-80 kN，外磁场为0 A/m-10 A/m的情况下钢条的磁信号作为实验验证。实验结果表明，提出的检测模型在应力较大的情况下与实验结果拥有较高的契合度。

关键词： 纤维/基体界面   微观力学   湿热老化   脱粘行为   应力集中系数   有限元分析  

摘要： 通过ABAQUS计算软件对干态和湿热老化后的断裂纤维尖端周围的纵向脱粘行为进行研究。提出双线性牵引-分离定律与库仑滑动摩擦定律耦合来建立纤维/基体界面本构模型。结果表明：树脂的塑性性能和应变软化效应对界面脱粘行为同样有十分大的影响，通常树脂应变软化效应越好，界面处越难脱粘；湿热老化使界面的性能下降，导致界面更低的应力传递能力，加快了界面剥离，产生更长的脱粘区域；湿热老化降低了相邻纤维上的最大应力集中系数（SCF），证实了差的界面在应力传递方面效率低下。干态下高的应力集中系数往往会导致相邻纤维的更容易发生断裂，导致纤维断裂快速扩展。该研究为更好地理解各种力学性能参数对纤维/基体界面的纵向脱粘行为以及湿热对单向CFRP纵向拉伸破坏的影响。

关键词： 桥梁工程   优化设计   有限元分析   钢-混凝土组合连续梁   负弯矩区   抗拔不抗剪连接件   抗剪过渡段  

摘要： 钢-混凝土组合连续梁负弯矩区开裂问题较为突出，采用S型抗拔不抗剪连接件(URSPC)可有效降低混凝土板拉应力，但同时会产生零弯矩界面处混凝土拉应力与普通栓钉应力集中的问题。为了进一步优化组合连续梁负弯矩区内S型URSPC的设计方案，首先研究一种用于S型URSPC的简化模拟方法，进一步提出钢-混凝土组合连续梁非线性快速建模方法。其次，以某三跨连续梁为研究对象，采用S型URSPC的组合连续梁有限元模型，对比分析组合连续梁模型的混凝土拉应力和普通栓钉应力等力学性能。最后，提出一种“抗剪过渡段”的概念，并以过渡段长度(Lst)为参数，对比分析Lst为0.36、0.24和0.12倍负弯矩区长度(Ls)等3种不同抗剪过渡段布置方案的效果。研究结果表明，采用S型URSPC连接件将导致零弯矩界面附近的普通栓钉出现应力集中现象，其Miss应力值显著高于周围栓钉应力水平，且混凝土拉应力由支座截面向跨中区域呈递减趋势，但在零弯矩界面附近又局部异常增大。增设“抗剪过渡段”可缓解零弯矩界面处的普通栓钉应力集中现象，并能够解决混凝土拉应力集中现象。3种方案均可有效降低普通栓钉的Miss应力，降低幅度最大可达34.2%。增设过渡段后零弯矩界面混凝土拉应力应力集中现象消失，拉应力下降明显，最高可达40.88%，综合不同方案的效果，以0.24 Ls方案效果最佳。

关键词： 35CrMo钢   冲蚀磨损   拉应力   有限元   数值模拟  

摘要： 针对高压管汇在交变载荷和压裂液冲击下的冲蚀问题，建立拉应力作用下的35CrMo钢多颗粒冲蚀模型，采用Johnson-Cook本构模型和失效模型，通过冲蚀坑形貌特征、靶材应力分布和颗粒动能损失，分别分析冲击角度、加载应力及其耦合效应对35CrMo钢冲蚀的影响并结合冲蚀试验进行验证。结果表明35CrMo钢在低角度冲击时的冲蚀磨损机制主要为犁削和微切削机制，在正角冲击时为凿坑机制。随着冲击次数的增加，颗粒消耗动能递减。在一定范围内，随着加载应力增大，冲蚀坑的深度和宽度相应增大而前端挤出唇高度有轻微的削减，在高应力作用时这种变化更加明显。管汇在高压条件下受到的冲蚀损伤范围更大，破坏程度更严重。所得方法与结论可为应力状态下的材料冲蚀机理研究提供参考。

关键词： 光学器件   快速反射镜   有限元分析   磁阻式电磁驱动  

摘要： 为满足约束空间下的15mm口径快速反射镜需求，对磁阻式电磁驱动进行了理论分析和建模仿真，分析了电磁驱动中线圈、永磁体参数、气隙，磁芯及导磁体等参数对驱动力矩的影响；并根据仿真优化结果设计了快速反射镜样机并进行实验测试。结果表明，快速反射镜外形尺寸为■24mm×33.5mm，转角范围为二维±1°，工作带宽大于350Hz，主体重量79g，口径15mm，平均功耗7.36W。快速反射镜样机体积小、重量轻、转角范围大，可应用于约束空间下的光束指向。此研究结果有助于推广小型磁阻式快速反射镜在空间或负载重量约束较高的场合进行应用。

关键词： 高速动车组   轻量化   车体结构   有限元分析   模态特性   车身高度  

摘要： 为解决高速动车组轻量化技术可能导致车体刚度降低的问题，以某高速动车组轻量化车体结构为研究对象，首先，采用HyperMesh有限元前处理软件建立数值模型，并利用ANSYS进行车体振动模态特性计算。其次，以车体铝结构为目标进行整车模态台架试验，获取轻量化车体铝结构模态频率、阻尼比及振型等模态参数。通过对比仿真与试验结果，发现二者前4阶铝结构模态振型吻合，模态频率最大误差仅为6.55%，出现在一阶菱形模态，仔细剖析仿真与试验结果之间差异的根本原因，从而验证了有限元模型的准确性。最后，针对不同车身高度（3 950 mm、3 900 mm、3 850 mm和3 800 mm）的高速动车组轻量化车体进行振动模态特性计算，并对比分析车身高度变化对车体前4阶模态频率的影响。研究结果表明：该高速动车组轻量化车体铝结构模态变形连续，一阶垂弯频率大于17.5 Hz，满足设计要求；车体一阶菱形频率对车身高度变化的灵敏度最高，随着车身高度的降低，车体一阶菱形频率显著提升，增加了5.8%；一阶垂弯频率呈现先提升再降低的趋势，而一阶呼吸频率和一阶扭转频率则呈现缓慢提升。研究成果全面解决了降低车身高度的轻量化设计与车体模态性能下降之间的矛盾，为指导高速动车组轻量化车体车身高度设计提供了理论支持。

关键词： 全电船舶   分布式储能系统   寿命-功率状态耦合   能量管理   功率分配控制  

摘要： 大规模分布式船舶储能系统(Distributed Energy Storage System， DESS)可提高船舶微电网的冗余并保证运行安全。然而，不确定的船舶运行环境容易导致分布式储能运行特性不一致。在此背景下，论文提出一种含状态耦合约束的分布式船舶储能系统两层能量管理策略。首先，计及不确定航运环境影响，建立船舶储能系统寿命-功率特性耦合模型，量化其在不同循环寿命下的最大可用功率范围。随后，建立分布式储能系统两层能量管理策略，结合长时间尺度节能调度与短时间尺度功率分配控制，减少多时间尺度下不确定航运环境的影响。最终，通过HiL硬件在环实时仿真系统验证所提方法，与两种传统的能量管理方法相比，所提方法能够保证每个储能系统运行在安全出力范围内，且燃油经济性提高20.8%，微网母线电压暂降偏差最高降低73.5%。

关键词： 弹炮耦合   参数化建模   挤进过程   有限元模型  

摘要： 为了快速建立弹炮耦合有限元模型，提出了一种基于ABAQUS求解文件inp文件的参数化建模方法。根据身管旋转对称的特点快速准确计算出不同身管结构尺寸包括工艺倒角的节点坐标，通过inp文件完成弹丸、弹带与身管的装配及载荷、边界条件和求解信息等设置。该方法在建模及求解过程中可以不依赖ABAQUS的CAE可视化操作界面，且几乎可以使用目前大多数编程主流语言实现。以某小口径火炮为研究对象，通过该法建立了不同弹丸自由行程下的挤进过程有限元模型，对比了弹丸运动状态及膛内压力变化。结果表明，该建模方法能够对研究弹丸膛内弹丸运动姿态及火炮身管结构设计和优化提供参考和指导。

关键词： 近海单桩式风机   地震响应分析   土-结相互作用   流固耦合  

摘要： 海上风机是低碳可持续能源的重要战略选择之一，其地震安全性问题是急需解决的重要课题。本文将近海单桩式风机三维地震响应问题看作波动散射问题，结合人工边界条件实现海域场地的波动输入，并基于广义饱和多孔介质统一计算框架，发展了一套海水-饱和海床-风机耦合作用高效分区分析方法，实现了综合考虑土-结相互作用效应和流固耦合效应的近海单桩式风机三维地震响应分析，并分析了海水深度、海床波速和地震波入射角度对近海单桩式风机地震响应的影响。分析结果表明，海水深度和海床剪切波速的变化，一方面会改变自由场，另一方面会改变海域场地-风机体系的自振特性，从而影响风机结构的地震反应。当海水增加到某深度时，体系自振频率与地震波输入频率接近时，风机的地震响应会急剧增大；海床剪切波速对塔底弯矩的影响要比对位移的影响大；当入射角度增大时，塔顶水平向位移和加速度以及塔底弯矩均有不同程度的减小，塔顶竖向位移和加速度均有不同程度的增大。本文没有考虑海床和风机的非线性，考虑非线性时的影响规律需进一步研究。

关键词： 装配式   部分包覆钢-混凝土组合柱   L形柱   有限元分析   钢结构  

摘要： 部分包覆钢—混凝土组合柱（简称PEC柱）在装配式建筑领域具有广阔的应用前景，近几年来在住宅领域中矩形PEC柱推广应用相对较多，但是L型PEC柱，尤其在框架-支撑结构中应用较少。L形PEC柱是一种新型的组合结构构件，因其肢厚与墙体同宽，避免了室内凸柱，因此在装配式钢结构住宅建筑中具有更好的应用前景，但是其箱型钢支撑节点构造较复杂，通常在项目设计中，节点域构造形式参照16G519《多高层民用建筑钢结构节点构造详图》中的钢结构节点构造确定，故对L型PEC柱与支撑的节点域构造及性能的研究尚待完善。本文以东升和府10#楼住宅项目为背景，依据“强节点弱构件”抗震设计要求，按中震弹性分析要求提取YJK模型中构件内力：在1.3（D+0.5L）+0.3W+1.4Eh的工况组合下，支撑取得最大轴压力及1.0（D+0.5L）+0.3W+1.4Eh工况组合下取得支撑最大轴拉力。根据该组合下的相关杆件内力开展箱型钢支撑节点传统方案及优化方案的有限元分析，基于有限元分析结果，分析节点域在受拉及受压状况下混凝土及主钢件应力分布及应力值，得出箱型支撑腹部传来的压力可以由L形PEC柱中填充的混凝土抵抗，传来的拉力可通过水平加劲板有效传递。且在中震弹性工况组合下优化方案与传统方案应力分布及应力峰值基本一致，且节点域较高的安全余量，满足“中震弹性”组合工况性能要求，优化后的L形PEC柱的箱型支撑节点结构性能未有明显下降，但对加工带来便利性，并提高质量可控性。国内外现有L型PEC框架柱-支撑节点域尚未给出合理简易做法，本文优化方案为相关研究和工程实际应用提供参考。