塑料大棚结构风振响应规律研究

为研究塑料大棚结构的风振响应规律,提出了塑料大棚结构风振响应分析的被研究块体方法,推导了塑料大棚骨架结构单元段的段间内力计算公式,设计了被研究块体构成方式,构建骨架结构中被研究块体的力学模型,给出了被研究块体方法实现过程;采用等截面圆柱杆的波动传播算例,验证了方法的有效性。在同时考虑平均风和脉动风作用、仅考虑脉动风作用、仅考虑平均风作用的3种工况下,针对不同跨度塑料大棚骨架结构的风振响应进行时程分析,得到骨架结构的节点位移和截面应力空间最大值的出现位置。结果表明:节点位移和截面应力均为脉动风荷载作用的计算结果明显大于平均风荷载作用的计算结果。因此,塑料大棚结构的风振响应分析需要考虑脉动风荷载的作用。     

西北型日光温室内风速分布及其与室外风速和通风面积的关系

通风对调节温室内小气候有重要作用。试验通过对温室内、外共10个观测点不同高度风速的测量分析,研究了西北型节能日光温室内的风速分布规律及室外风速与通风面积对室内风速的影响。结果表明,西北型节能日光温室中的风速日变化呈双峰曲线;风速在水平方向上的分布由东到西差异不大,由南至北呈V字型分布;温室内的风速折减率随高度的增加而增加;室内温升值随通风面积的增大而减小。西北型日光温室最佳通风面积比是18%~25%。     

轨道交通振动方向性对结构动力响应影响

为了研究轨道交通引起地面振动的方向性对结构动力响应的影响,确定三向地面振动作用下的结构动力响应与单向振动分量作用下的区别,研究工程分析中是否需要考虑三向振动作用,或者寻求一种代替轨道交通引起的地面振动作用的单一分量,本文利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件建立结构实体模型,分析了结构在轨道交通引起的地面三向振动荷载作用和竖直、水平单向振动荷载作用下的动力响应,确定了应取最大速度峰值作用于竖直方向的三向地面振动作为轨道交通振动的安全标准值.     

结构动力响应的无条件稳定计算格式

以三次Ｂ样函数作为速度时域函数，应用配点法，在任一时间步长中列出两个时刻的结构物运动方程式残值为零的条件，并使结果满足了稳定条件，得到一个计算结构物动力员应无条件稳定的计算格式。     

含泥岩夹层盐穴储气库的爆炸动力响应数值模拟

为了探讨含泥岩夹层盐穴储气库在可燃气体爆炸作用下的稳定性,利用有限差分软件FLAC^3D,建立盐穴储气库的数值模型,分析爆炸载荷作用下含泥岩夹层盐穴储气库的动态响应,包括储气库围岩的应力状态变化、地震动幅值及稳定性等。结果表明:在可燃气体爆炸载荷作用下,泥岩夹层与盐岩中应力变化基本一致,不存在明显的薄弱部位;人工拟合爆炸波对洞室围岩的冲击作用比三角形爆炸波作用强;可燃气体爆炸作用对洞室围岩破坏的影响有限,随洞室深度的增大迅速衰减;深埋盐穴储气库比浅埋洞室抵抗爆炸作用的能力更强,有利于储气库洞室的稳定性。     

大跨度空间钢管桁架结构的风振响应和风振控制研究

为了获得大跨度空间钢管桁架结构在风荷载作用下的实时受力、变形情况和风振系数,本文采用自回归法编制计算程序,数值模拟具有空间相关性的大跨度空间钢管桁架结构的多点风速时程,根据由风速时程转化的作用于结构的风荷载时程对两个大跨度空间钢管桁架结构进行风振响应分析和风振系数的计算.结果表明,编制的计算程序可较好地模拟大跨度空间钢管桁架结构的空间点风速时程,计算所得风速时程的功率谱与目标功率谱吻合较好;采用粘滞阻尼器后结构节点位移及杆件应力振动幅值均有所降低,可有效地减小结构的风振响应;根据风振响应的计算结果给出了可供设计参考的结构风振系数.     

圆截面压电曲杆在冲击载荷作用下的动力响应

对三维压电圆截面曲杆受到冲击荷载时的动力响应进行了研究.在正交曲线坐标系中建立了压电圆环形曲杆中波传播的空间运动方程.通过Fourier级数展开对冲击应力进行模拟,结合已得到的频散关系和边界条件求出径向位移响应的波幅系数,再通过频散方程确定了各位移电势幅值系数之间的关系,得到曲杆受冲击荷载作用下的波幅系数.应用本构关系得到所需的应力、电势及位移响应.     

埋地输气管道泄漏爆炸作用下并行邻管的动力响应

并行敷设的埋地天然气管道其中一条管道气体泄漏到空气中发生爆炸,可能导致相邻目标管道失效。为研究目标管道的动力响应,提出由非线性有限元程序LS-DYNA定义甲烷-空气混合气体的方法,通过数值模拟研究半球形气云爆炸作用下目标管道应力和位移变化情况,并对管道间距、埋深、目标管道壁厚、管径、运行压力及气云半径6类影响因素进行定量分析。结果表明:与TNT当量法和TNO多能法相比,该方法在模拟气云近场爆炸方面具有更高的准确性;在半径为21 m的可燃气云爆炸作用下,目标管道Mises等效应力最大值约548 MPa,管道发生屈服失效;目标管道横截面各点产生径向位移,管道整体出现下沉;并行管道间距、埋深及泄漏气云半径对目标管道Mises峰值应力的影响较为显著。研究结果可为管道在设计和运行阶段的风险防控方案优化提供参考。(图12,表2,参36)     

风雪荷载作用下柱面网壳结构的动力倒塌分析

动力倒塌分析是空间结构研究的重要课题之一。动力失效破坏临界风速是网壳结构抗风雪设计的重要依据。本研究基于非线性有限元理论和弹塑性动力响应时程分析理论,模拟了具有时空相关性的随机风速时程曲线,考虑了均布雪荷载在网壳表面的不同分布,建立了三向网格单层柱面网壳结构有限元模型。对比分析了在不同均布风雪荷载组合作用下网壳结构整体稳定性的影响,结果显示,单层柱面网壳在迎风面有雪荷载作用时的失效破坏临界风速最小,而在背风面有雪荷载作用时的失效破坏临界风速最大。     

考虑下部支承结构的单层球面网壳的动力稳定分析

在对大跨度单层球面网壳进行设计和分析时,动力稳定性是主要的控制因素。本研究将上部的单层球面网壳与下部支承结构作为整体,研究结构在地震荷载作用下的动力稳定性。在分析计算时,考虑了网壳的初始几何缺陷以及几何非线性和材料非线性;研究了下部支承结构的刚度对网壳动力稳定性的影响以及杆件的塑性发展过程。计算结果表明:下部支承结构的刚度对网壳动力稳定性的影响起着非常重要的作用,在对网壳进行地震分析或动力稳定分析时,应将上部的网壳与下部支承结构作为整体进行分析。     

日光温室骨架合理曲线的一种数值化表达方法

日光温室骨架曲线形式直接影响前屋面采光和力学承载性能,为研究设计出合理骨架曲线形式,基于现有骨架的设计特点、应用情况等,对日光温室骨架合理曲线的数值化构建和表达方法进行研究。当屋脊点位置、最低作业高度、前屋面屋脊处的坡度以及底脚部位的坡度确定时,该方法可直接给出骨架曲线的数值化表达式,通过规范要求可筛选出合格的骨架曲线形式。提出了双抛物线骨架曲线,选取北京、沈阳、银川3个城市,对抛物线、椭圆面、双抛物线、幂函数、双圆5种骨架曲线形式的日光温室进行采光性能模拟。结果表明：1）5种骨架曲线形式下冬至日日累计太阳辐射量之间的最大差值为6.31%,双抛物线作为骨架曲线形式在采光性能上是可靠的;2）当前屋面水平投影为6~14 m、最低作业高度为1~1.8 m时,均可构造出既符合规范要求又符合工程实际的双抛物线曲线。     

温室风振分析中的压杆弯曲振动动态刚度阵模型

针对温室风振分析中的压杆弯曲振动问题,根据考虑二阶效应和惯性力影响的压杆基本方程建立压杆横向弯曲振动微分方程,得到采用基函数和位移系数表达的压杆横向弯曲振动位移的向量表达式,结合位移边界条件求得以节点位移向量表达的位移系数,给出压杆截面内力方程,进而得到以节点位移向量表达的杆端内力,最终给出综合质量矩阵、几何矩阵和刚度矩阵的精确动态刚度矩阵。研究结果表明:一般的插值形函数单元模型需加密单元才能提高计算精度,但仍存在误差,而本研究模型得到的压杆横向弯曲自振圆频率与解析法计算获得的理论解完全相同,为精确解。     

基于广义回归神经网络异质复合墙体日光温室温度场的预测

为深入分析新型异质复合墙体日光温室的保温特性与应用前景,利用广义回归神经网络算法训练样本数据,通过三次样条插值法对训练结果拟合,建立冬季温室温度场预测模型。提出确定最优光滑因子的分组数目的留一优化法。选取河北省农科院经作所设计建造的新型异质复合墙体日光温室的2017年数据进行试验验证。结果表明:该模型预测效果良好,分组数目约为样本数目的1/16时训练效果最佳,预测温度与实际温度平均误差0.276 5℃,相关系数大于0.99,具有较好的精度与稳定性。本模型预测温室温度场效果良好,可用于预测冬季温室最低温度确定作物最优定植时间。     

日光温室温度环境动态模拟 Ⅰ．数学模型的建立与程序验证

应用非稳态传热理论的反应系数法建立了日光温室热平衡数学模型，编制了温度环境动态模拟计算程序ＴＥＭＰ，以理论和实验两种方法验证了数学模型与程序的准确性，利用该程序可对日光温室内气温、各内表面温度进行模拟和预测，也可以温度为评价指标，对日光温室的几何特征、围护结构的构造进行优化选择，解决日光温室的合理化设计问题．     

近岛礁海域多体浮式渔场平台的动力响应分析

近岛礁海域距离大陆较远,风浪较小,已经成为发展水产养殖业的重点区域。研究发现,岛礁附近强烈的波浪反射会导致波浪能量的相对集中,进而造成养殖结构破坏。目前,有关养殖结构动力响应的研究大多集中在平坦海床海域,针对近岛礁海域的研究相对较少。为此,本文通过物理模型试验研究了一种布置在岛礁附近的铰接式多体浮式渔场平台在自存工况下的动力响应。结果表明,在自存工况下,岛礁地形增大了渔场平台的纵荡运动,其功率谱峰值相比平坦海床增加61.78%;平台迎浪侧系缆力的有效值增大为平坦海床的2.03倍。同时,岛礁地形引起的波浪反射使平台垂荡运动最大的位置由迎浪侧网箱转移至中间网箱,平台整体的纵摇运动减弱,但中间网箱与两侧网箱的相对转动增大。研究结果为近岛礁海域养殖设施及其系泊系统的设计提供理论参考。