摘要：目的:为研究船舶在实际海浪环境中的水弹性与耐波性,本文提出一种新型模型试验技术。将相同船型不同尺度的模型分别在近海环境和水池环境中测量的试验数据进行比较,分析两种试验方法所得结果的差异,以说明水池模型试验方法所存在的问题,从而进一步证明新型试验技术的优越性。创新点:1.提出大尺度自航模型在实际海浪环境中实施水动力试验的技术和方法;2.将大尺度模型试验结果与传统水池模型试验结果进行比较,分析二者的差异。方法:针对某母型船,分别建造缩尺比为1:25和1:50的大尺度模型和小尺度模型。大尺度模型在自然海域的三维海浪中进行试验测量,而小尺度模型在水池长峰不规则波中进行试验测量。测量过程中保证两者的控制参数相似,并分析试验结果存在的差异。将数值计算的结果与大尺度模型试验的结果进行比较,并基于数值计算分析海浪的方向分布函数对结果的影响。结论:在近海海域中开展的大尺度模型耐波性与波浪载荷试验表明,本文提出的试验测试系统和试验方案是可行的。大尺度模型试验是在自然海浪环境中进行的,比水池环境更接近实船的实际航行环境,所得数据对于船舶设计和研发具有更高的参考价值和意义。

摘要：提出一种基于小波理论改进三角级数法的轨道不平顺模拟方法,结合建立的7刚体42自由度车辆动力学模型和轮轨接触模型,基于SIMPACK搭建变轨距列车的动力学仿真模型,采用参数试验法对悬挂参数与车轮踏面进行优化设计,对经结构优化的变轨距转向架进行车辆动力学性能预测,车辆的临界速度远高于400 km/h的设计要求,平稳性指标达到标准规定的二级车辆平稳性水平,曲线通过性评价指标均低于安全限值,所开发的变轨距转向架列车具有良好的动力学性能。

摘要：冰激振动是影响寒冷地区桥梁行车舒适性和安全性的重要因素。以松花江上流冰期典型简支梁桥为研究对象,采用相似理论,建立桥梁的缩尺模型,通过模型试验探究冰排撞击位置和撞击速度对动冰荷载和桥墩结构响应的影响,解译冰激力作用时程特征,揭示冰激振动耦合作用规律。试验结果表明:撞击后的冰排先发生挤压破碎,后发生纵向劈裂,冰排破碎过程中同时存在碎冰的挤出和剥落现象;破冰棱体结构有很好的破冰效果,试验中冰排在7 cm·s^(-1)撞击速度下的冰力值大约是52.63 cm·s^(-1)撞击速度下冰力值的2倍;撞击破冰棱体时的结构响应明显小于撞击圆墩时,在冰排劈裂瞬间横向加速度响应出现并达到峰值,应变和位移响应幅值随冰排速度变化不明显;在冰力加载阶段应变和位移曲线与冰力作用过程吻合较好,可以利用应变和位移响应反演冰力时程,解决了力传感器难以布设的难题。寒区冰激桥墩动力模型试验研究为寒冷地区桥梁的安全评估、结构设计和异常预警提供了数据基础。

摘要：为评估长序列降水时空变化及其对旱涝灾害的影响,采用趋势分析、累积距平分析等方法,选择降水集中指数(PCI)、降水异常指数(PAI)等指标分析了湖北省2000—2019年20 a间降水时空分布特征以及旱涝灾害发生状况。结果表明:近20 a湖北省累计年降水量增加了0.03%,降水多集中在4—8月份,雨热同期;2019年较2000年东部降水量增加;纬度决定了省内降水量的基数,总体呈现南部多于北部,经度影响降雨量变幅,表现为东西方向降水量空间分布的较大变异性;20 a间的PCI呈下降趋势,降水季节性和时段性特征较明显,PAI显示2005—2015年期间具有洪涝转干旱的趋势,2015年SPI值最大为1.425,出现了较严重洪涝;总体来看湖北省旱涝灾害呈现周期性波动特点,时间周期特征显著。研究成果对年际尺度上区域气候变化应对、旱涝灾害预警等方面具有重要意义。

摘要：为了实现基于宏观热传导条件的周期性材料微结构设计,建立了基于固体各向同性材料惩罚法的周期性结构拓扑优化模型.模型以体积比为约束,散热弱度最小为优化目标.为了满足周期性约束,将设计域划分为若干相同子区域,并重新分配散热弱度.基于偏微分方程的图像处理方式可以有效地消除棋盘格和网格依赖性现象.讨论并分析了不同子区域个数及不同载荷工况对拓扑优化构型的影响.数值实验结果表明:周期性结构的建模方式可以实现基于宏观稳态热传导条件的周期性材料微结构设计.子区域个数不同时,优化得到不同的微结构构型,这反映了尺寸效应对材料设计的影响.当子区域个数不断增加时,优化结果逐渐趋向收敛于均匀化方法对应的极限值.

摘要：提出一种基于多相多孔材料的一体化模型。模型以结构散热弱度最小为目标,以结构体积比与材料微结构质量为约束。引入独立的宏观设计变量和微观相设计变量,通过单元相密度建立两类变量间的联系;基于对等混合材料插值模型建立单元相密度与热传导系数间的惩罚关系;推导得到目标函数灵敏度表达式。求解偏微分方程实现单元散热弱度过滤,消除棋盘格及网格依赖性现象。通过二维数值算例讨论并分析了材料特性、热载荷、体积比约束以及质量约束对一体化优化结果的影响。数值实验结果表明,该建模方法在多相材料/结构一体化稳态热传导优化设计中具有可行性和有效性。

摘要：为了设计周期性多孔钢或钢/铝复合材料优化微结构,基于独立连续映射法,建立了以结构总质量最小化为目标,节点位移为约束的拓扑优化模型。假设宏观结构由多孔材料或复合材料组成,其等效特性采用均匀化理论计算得到。定义了微观材料拓扑变量,节点位移约束采用一阶泰勒展开近似。各种材料设计要求作为约束条件纳入到优化模型中。推导了节点位移和总质量的敏度表达式。采用基于求解偏微分的过滤方法消除了数值不稳定性。在二维数值算例中获得了各种满足设计要求的优化材料微结构。结果表明:提出的方法在材料微结构拓扑优化设计中具有可行性和有效性。

摘要：为了实现大型水平轴风力机塔筒在涡激振动下的抗疲劳设计,提出综合GL 2010认证规范、德国标准等的校核方法。分析对比有限元法和GH Bladed软件下的塔筒动态固有特性结果。基于DIN 4133标准,分析得到涡激振动下的塔筒截面惯性力和附加弯矩。采用工程算法计算得到塔筒截面应力变程,推导涡激振动引起的疲劳损伤表达式。以某2.0 MW水平轴风力机塔筒为对象,计算不同方案下的疲劳损伤值,分析沿塔筒高度方向的损伤分布规律。为风力机塔筒涡激振动引发的疲劳损伤分析提供实用分析方法。

摘要：由于分段模型试验可模拟船体的弹性效应,而模型龙骨梁模拟实船刚度分布的准确性对该试验能否模拟真实物理现象至关重要。介绍已有的龙骨梁模型,提出更能反映甲板大开口船舶结构的槽型龙骨梁模型;介绍槽型龙骨梁应力测量方法,并实验验证该方法的可行性。以某船型为例介绍槽型龙骨梁的设计流程,并基于迁移矩阵法计算进行验证。

摘要：为实现某大型水平轴风力机塔筒法兰螺栓的抗疲劳设计,提出基于Schmidt-Neuper模型的疲劳强度校核方法。由单扇面法兰系统刚度分配比例,建立螺栓内力与外界拉力的非线性关系。通过载荷线性插值得到螺栓时序应力,由雨流计数和累积损伤计算得到整圈螺栓疲劳累积损伤分布,并进一步找到最大累计损伤位置。在此基础上,计算并分析螺栓预紧力、螺栓数量与法兰厚度对最大累计损伤的影响。结果表明,所提出的方法和流程在塔筒螺栓疲劳强度分析与校核上具有可行性和有效性。