摘要：利用应力动态联动式渗透变形试验系统,选用间断级配散粒土材料开展了潜蚀试验,探索了30、60、90 kPa围压条件下土体潜蚀规律,分析了不同围压下细颗粒流失、体积变化及临界水力梯度的变化特征。试验结果表明:在较小围压下,细颗粒易于流失,导致土体孔隙连通性增强,渗流流速显著提高;而较大围压则压缩了土体孔隙,降低了渗透路径通畅性,使得渗透系数明显降低。在低水力梯度时渗流流速与水力梯度呈现非线性变化,但随水力梯度增大逐渐趋向线性,基本符合达西定律;围压增大导致土体潜蚀启动的临界水力梯度提高,二者呈正相关关系。围压对不同阶段细颗粒流失的影响存在差异,但对细颗粒流失总量的影响不显著。较大围压下土体内部颗粒结合更紧密,试样的变形程度更小,而在30 kPa的低围压条件下,试样体积变化曲线呈明显的阶梯式变化。

摘要：管壳式换热器是石油、化工等过程工业中应用最广泛的热量回收设备,其数学模型通常是十分复杂的非线性优化问题,现有的商业求解器和优化算法存在运算时间长、收敛困难、易陷入局部最优等难题。针对这些难题,参考管壳式换热器制造标准,将换热器内构件尺寸定义成离散变量,分别以最小化换热面积、年度总费用、环境影响因子及最大化传热效率为目标函数,建立管壳式换热器详细设计的混合整数非线性规划模型。同时,对传统智能进化算法包括遗传算法、粒子群算法及模拟退火算法进行改进,使得换热器设计变量能够在一系列离散值中自由选择,不需要对优化结果进行人工圆整处理。案例测试结果表明,改进的智能进化算法能在1.0 s内得到最优设计方案,相对于全局求解器,优化时间节约99%以上,提高了优化求解效率;相对于局部求解器,改进的智能进化算法能够获取全局最优解,换热面积节约15.4%~56.6%,年度总费用节约15.8%~77.8%,保证设计质量。通过多目标优化在不同目标函数之间进行权衡,通过灵敏度分析展示了不同设计变量对目标函数的影响趋势。

摘要：制冷剂的分配不均对平行流换热器的换热性能会产生重大影响。基于T型管的T-junction模型,联立质量方程和压力方程,设计合适的算法建立平行流换热器两相流流量分配的模型,该模型的优势在于无需已知分歧管流量可模拟分歧管的分配特性。在此基础上,将模型的计算结果与实验数据对比验证,验证了模型有效性,为平行流换热器的设计提供合理的依据。计算并分析了干度与质量流量对平行流换热器分配的影响,结果表明干度对平行流换热器分配的影响不大。在干度不变时,提高流体的质量流量可以对平行流换热器流量分配进行改善。

摘要：机动管线是油料保障的骨干装备,充气排液是管线使用的一项常规作业,随着液体被排出管线,管内液体处于变加速直线运动状态,整个管路的阻力表现出非线性特征,与单相管流有很大区别。掌握管线充气排液过程的阻力特性,可以为管线排空工艺设计提供理论依据,为此提出一种适用于该过程阻力计算的简化模型。该管路分为3段,即单相气体段、单相液体段和气体-液体混合段,通过分别计算每一段的摩擦阻力而得到整个管路阻力特性,将简化模型的计算结果与机动管线充气排液多种工况的实验数据进行比较,并采用误差绝对平均值对模型计算准确性进行分析。结果表明:在排液过程的前2/3时间段内计算结果与实验数据吻合较好,在后面1/3时间段内,管内阻力以气体与液体两相流为主,计算值与实验值有一定的误差,误差来自对于段塞频率的估计和加速压降的影响;管内阻力影响最大的是油品物性,如黏度、密度、表面张力等,而管路内径、管线长度、气体流量的影响较小;阻力模型计算结果与实验结果吻合较好,可用于机动管线充气排液过程中阻力特性分析和预测。

摘要：磁流变弹性体(magnetorheological elastomer,MRE)执行器作为智能减振应用系统的核心元件,其结构的优化是决定执行器性能上限及系统控制成效的关键。针对目前MRE执行器优化方法及理论研究欠缺的问题,文中面向一款横向隔振的MRE执行器,基于其机械结构和有效磁路,以优越磁控性能、低功耗和快速响应时间为优化目标,提出了一种新的MRE执行器联合参数优化方法。首先,基于MATLAB和COMSOL的联合仿真,将遗传优化算法和电磁有限元分析方法进行有效结合,实现对MRE执行器的优化编程;其次,完成对器件的全局尺寸结构优化设计,使得器件具备优越磁控性能(526.21 mT)、低功耗(44.05 W)及快速响应(5.43 ms);最后,通过搭建测试系统对优化后装配的MRE执行器进行测试和评估,验证了文中优化方法的可行性和有效性。提出的联合优化方法不仅适用于MRE执行器结构,还可为多领域减/隔振应用的共性MRE器件优化设计提供理论参考。

摘要：三峡库区频发微小地震下岩体节理循环剪切疲劳损伤对边坡动力稳定性具有重要影响。通过室内峰前循环剪切试验和PFC2D细观数值计算,研究了考虑一阶起伏角、含水率、剪切速率、剪切幅度、法向应力及循环剪切次数影响的软-硬互层岩体节理宏细观疲劳损伤机理。研究表明:①岩体节理剪切应力-剪切位移曲线历经初始非线性压剪变形、近似线弹性压剪变形、循环剪切疲劳损伤变形、应力缓升压剪变形、应力陡升压剪变形及应力脆性跌落压剪变形六个演化阶段。②岩体节理峰值(残余)剪切强度和疲劳剪切(法向)位移在相同一阶起伏角、含水率、剪切速率、剪切幅度或法向应力下随循环剪切次增多而分别降低和增大;且其在相同循环剪切次数下随一阶起伏角或法向应力变大而分别增大和降低,而随含水率、剪切速率或剪切幅度变大则分别降低和增大。③宏细观结果总体上吻合较好,且岩体节理细观剪切疲劳损伤裂纹数量随剪切位移变化呈前期微增-陡增、中期缓增及后期陡增-缓增-陡增的发展特征,而其随循环剪切次数变化则呈前期陡增和后期缓增的发展特征。④岩体节理宏细观剪切疲劳损伤典型演化过程可概述为压密-起裂破坏、循环错动-贯通破坏及分离-啃断破坏3个渐进性发展阶段,且宏细观剪切疲劳损伤裂纹近似呈“倒U形”密集分布于岩体节理附近。

摘要：提出了一种基于圆盘挤压模式的小位移磁流变液阻尼器模型,得出了挤压流动的微分方程,建立了Navier边界滑移条件和边界相容条件;利用双粘度本构模型,推导出挤压作用下不同位置的径向速度分布、径向压力分布,确定了牛顿流动区和宾汉流动区的分界面,计算了随着外加电流变化的圆盘挤压力的数学表达式。为了验证理论推导的正确性,按照发动机隔振系统的技术要求,设计制造了基于圆盘挤压模式的小位移磁流变液阻尼器,利用MTS8701电液伺服激振控制台进行了测试。结果表明:得出的试验阻尼力与理论阻尼力基本符合,采用提出的分析方法来计算圆盘挤压力是可行的,该方法对挤压模式的磁流变液阻尼器设计有一定的参考价值。

摘要：非高斯风压极值的准确估计对于建筑结构抗风设计非常重要。由于使用方便,转换过程法被广泛用于非高斯风压极值估计。转换过程法中典型的转换函数模型有Hermite多项式模型(HPM)、Johnson转换模型(JTM)及平移广义对数正态分布(SGLD)模型。通常,这三个转换函数模型的参数估计仅需数据的前四阶矩,因而这些模型被称为基于矩的转换函数模型。实际工程设计中用于计算风压极值的数据通常是有限长度的,而基于有限长度数据计算的前四阶矩具有抽样误差,致使基于矩的转换函数模型估计的风压极值亦具有抽样误差。现阶段对于以上三种模型估计非高斯风压极值所引起的极值抽样误差的区别尚不清楚。为了对三种模型估计极值时的抽样误差进行对比研究,该研究介绍了HPM、JTM和SGLD三个模型;给出了三个模型估计非高斯极值的抽样误差的理论方法;随后基于理论方法的计算结果对比了三个模型估计的极值的抽样误差;基于超长风压风洞试验数据对三种模型极值估计时的抽样误差进行了系统的评估和验证。结果表明:HPM对非高斯风压极值抽样误差的估计效果通常比SGLD模型和JTM估计的效果更好。该研究结果可为合理选择非高斯风压极值估计模型提供一定的指导。

摘要：在差异沉降现象下,现阶段关于加筋土挡墙面板与筋材连接处的结点应力及筋材的变形情况的研究尚少。例如软土地区地基较软处加筋土挡墙易发生差异沉降,其相关理论的不完善也导致了加筋土挡墙的区域适用性降低。为完善加筋土挡墙的设计理论,运用弹性索理论为理论基础,以加筋土挡墙面板与筋材的连接处为研究对象,结合现有的加筋土挡墙变形及其土压力计算理论,提出了一套差异沉降下加筋土挡墙筋材应力分布及其变形曲线的计算方法。通过理论分析,并结合室内模型试验数据验证了该方法的可行性和准确性。该方法具有计算简便,适用广泛等特点,能够较好地解释面板与筋材连接处的破坏形式,对完善加筋土挡墙的设计理论,特别是沉降控制设计方面具有一定的意义。

摘要：建筑围护结构抗风设计需要准确估计非高斯风压极值或者峰值因子。对于非高斯风压峰值因子估计,常用的基于矩的转换过程法有Hermite多项式模型(HPM)、Johnson转换模型(JTM)及平移广义对数正态分布(SGLD)模型。极值通常由母本概率密度函数(PDF)的尾部决定,现阶段对于三种模型基于相同前四阶矩预测的非高斯母本PDF尾部的差别尚不清楚,自然,对于这三种模型预测的极值或者峰值因子的差别尚无答案。为了探明三种模型的异同,从而提供一定的选取原则,该文就三种方法对非高斯风压峰值因子估计效果进行了系统的对比研究。首先从理论上对比了三种方法预测得到的母本PDF的差异和估计的峰值因子差别;其次,选用长时距风洞试验风压数据检验了三种方法对非高斯风压峰值因子的估计效果。结果表明在三种模型都适用的偏度和峰度组合范围内,HPM对非高斯风压峰值因子估计结果相比SGLD模型和JTM模型估计结果更准确。