摘要：文章研究了双蛋型交接耐压壳设计及屈曲行为。首先,优选蛋形函数,设计了双蛋型交接耐压壳结构,并建立了钝端/尖端两种相交形式的258个数值模型,分析了环形加强肋对其屈曲行为的影响规律。最后,提出了变形协调设计理念,研究双蛋壳的非线性屈曲最终破坏形式,并与单个完整蛋形壳体的静水压力试验和数值结果对比分析。结果表明:变形协调理念设计的环肋厚度略大于满足临界屈曲载荷的环肋厚度的临界值,该设计方法较为保守稳妥,且加强后的双蛋壳不会改变完整蛋形壳原有的耐压机制。

摘要：以鹅蛋壳为生物原型,开展了多蛋交接耐压壳仿生设计及性能研究工作。首先,通过蛋壳生物学试验,建立了蛋形函数;其次,对深海多蛋交接耐压壳进行设计,建立了蛋壳个数分别为2、3、4、5、6的数值模型,研究其临界屈曲载荷、极限强度载荷和储备浮力特性;最后,通过正交试验设计,分析了多蛋交接耐压壳主要几何参数对其性能的影响规律。结果表明:Kitching蛋形函数与鹅蛋经线的吻合程度最高,其长轴与偏心距之比取45,蛋形系数取0.69;深海多蛋交接耐压壳的临界屈曲载荷远大于极限强度载荷,即极限强度载荷为结构设计的主要因素;蛋形壳个数对极限强度载荷和浮力系数影响很小;蛋形壳厚度对极限强度载荷和浮力系数影响较大;加强肋对浮力系数影响较小,而对极限强度载荷影响较大。

摘要：文章基于鹅蛋的几何学特性设计了多蛋形交接耐压壳。多蛋形交接耐压壳中的各分段外形均与鹅蛋外轮廓一致,各分段的长/短轴、偏心距、厚度均相同,并通过环肋加强。文中对多蛋形交接耐压壳在受均布外压下的强度和屈曲特性进行了试验、数值和理论分析,并与单蛋形耐压壳对比。蛋形耐压壳比例模型的破坏实验结果显示:蛋形耐压壳的数值分析可以较好地预测真实破坏形式。

摘要：文章研究了多蛋形交接耐压壳屈曲行为。基于壳体开孔处的变形量与完整壳体一致的设计理念,优选多蛋壳结构参数,制作多蛋壳比例模型,并对其制作误差进行了检测。此外,还进行了静水压力试验,验证真实多蛋壳破坏形式,检验环肋参数的合理性,比较了考虑真实形状和厚度的非线性有限元分析结果。结果表明:基于变形协调理念设计的多蛋壳,最终破坏远离环肋交接处,蛋形壳单元破坏形式及载荷与完整单蛋壳基本相同,试验验证了多蛋壳继承了完整蛋形壳较好的耐压特性;基于弧长法的数值计算与试验结果具有良好一致性,考虑真实形状和厚度的非线性有限元分析可用于分析预测真实壳体的屈曲特性。

摘要：主缆除湿系统是悬索桥主缆在设计过程中的重要环节,直接影响主缆在工作中的服役寿命。针对主缆实际形貌特点,基于计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)数值计算方法,系统研究了主缆内不同钢丝堆积态对主缆内部空气流动特性的影响,并通过南沙大桥(虎门二桥)实桥试验对数值计算结果进行验证。结果表明:通过数值模拟得到均一态的压降和试验实测压降的相对误差低于5%,表明所建立模型的准确性。松散态结构的存在会有效改变缆内横截面上的速度分布,在0.03倍直径处双堆积态下各个孔隙率下的速度增加率达到最大值,相较于单一堆积态缆内速度增加了12.9%;松散态堆积结构的松散程度对缆内的湍动能影响不明显,但是相比均一态堆积结构,双态堆积结构会使缆内的湍流变化更剧烈,湍动能峰值更大;不同孔隙率对于缆内内部的压降分布的影响不明显,相对于均一态在孔隙率为21.5时的双堆积态下最大压降仅减小了26 Pa。

摘要：以锦鲤为生物原型,开展了鱼形仿生柔性翼结构设计及优化研究。通过循环水池实验,表征出锦鲤游动姿态;基于折纸结构,建立鱼形仿生柔性翼结构模型,研究其驱动载荷和振动幅值的特性。设计正交试验,分析鱼形仿生柔性翼结构设计的主要几何参数对其性能的影响规律,并通过周期性运动对其性能进一步分析。结果表明:结构外板厚度、结构内板厚度和隔板角度对驱动载荷和振动幅值的影响依次增大。仿生柔性翼外/内板厚度、隔板角度依次为0.7 mm/0.3 mm、75°,其摆动姿态和实际锦鲤摆动姿态的最大偏差是8.13%。且该结构的极限屈服幅度远大于试验的最大屈服幅度,回弹性能好。