摘要：为实现在钢轨中激励特定模态的导波,采用半解析有限元(Semi-Analysis Finite Element,SAFE)方法建立钢轨的SAFE模型,推导沿钢轨传播导波的控制方程,计算导波在钢轨中传播的相速度和群速度;根据导波在钢轨中传播的相速度频散曲线确定梳状传感器的工作点,设计能够在钢轨中激励特定模态导波的梳状传感器。将设计的梳状传感器布置在5.5m长的60kg·m-1钢轨上,根据实测钢轨的回波信号端面波包计算的32和64kHz导波群速度分别为2 583和2 750m·s-1,与利用钢轨SAFE模型计算所得的理论群速度2 626和2 734m·s-1相比,分别只相差1.64%和0.59%,说明建立的钢轨SAFE模型计算精度高,设计的梳状传感器能够实现特定模态导波的激励。

摘要：检测无缝线路钢轨的完整性对于保障高速铁路的安全运营具有重要的意义。本文提出了基于超声导波实现无缝线路完整性检测的技术方案,设计了功能样机,并进行了实际线路测试。首先,基于半解析有限元方法求解得到了我国无缝线路CHN60钢轨中超声导波的频散曲线,通过分析频率、模态数量、振型等信息选取了适于检测钢轨完整性的导波模态,采用激励响应求解方法确定了所选取模态的激励点和激励方向;根据理论获取的数据信息,在环形道试验现场进行了实际测试,在钢轨轨腰中心安装导波换能器,沿着钢轨纵向激励,可以激励出选取的导波模态,并通过衰减曲线测试,该模态在两公里处可以接收到2 m V以上的信号。经在大西高速铁路现场测试,系统可实现2 km区间的无缝线路钢轨完整性的在线监测。

摘要：为了研究水载压力对管道超声导波信号的影响,利用半解析有限元的方法分析了管道导波的频散曲线和波结构,选择L(0,2)模态导波用于实验验证。设计了一个可承受30 MPa压力的防水卡箍,对管道上的压电传感器进行封装。将安装了防水耐压卡箍的管道放入压力舱中进行打压循环测试,压力在0~30 MPa之间变化。打压过程中采集无损伤及5%损伤的管道超声导波信号,分析水载压力对导波信号的影响。实验结果表明,该防水卡箍具有良好的防水和耐压性能,水载压力对L(0,2)模态导波信号幅值没有显著影响。

摘要：采用半解析有限元,将复合地基的位移水平两个方向上选取解析函数,竖向离散为多项式,并将复合地基视为横观各向同性材料,克服了有限元法中人为设定计算边界、计算量大的弊端,将三维沉降问题转化为一维问题计算,收敛速度很快,显著减少了计算工作量,提高了计算精度.通过改变复合地基置换率、加固深度、桩土模量比和水平加固范围,研究了复合地基的加固效果.计算结果表明,增大置换率、桩土模量比和水平加固范围,对减小沉降作用很小,而增加加固深度能明显的减小复合地基沉降.因此,在以控制沉降量为主要目的复合地基优化设计中,应首先考虑增加加固深度.

摘要：将复合地基视为横观各向同性体,利用半解析数值计算原理,又将复合地基位移竖向离散为多项式,在水平两个方向上选取解析函数模拟无限域地基进行计算,从而克服了有限元计算中人为设定计算边界的弊端,提高了计算精度,并将三维沉降问题转化为一维问题进行计算,收敛速度快,显著地减少了计算工作量,将计算结果与理论解进行对比,满足精度要求。通过改变复合地基置换率、加固深度和桩土模量比,采用半解析元法研究了复合地基的加固效果,计算结果表明,桩土模量比较大时,可忽略加固区压缩变形量;增大置换率对减小沉降作用很小,而增加加固深度能明显减小复合地基沉降,在以控制沉降量为主要目的复合地基优化设计中应首先考虑增加加固深度。

摘要：由于复合绝缘子芯棒/伞裙具有层状结构的特点,存在超声波诊断应用中无法直接区分纵向模态和扭转模态的问题,不利于超声诊断技术在复合绝缘子缺陷诊断中的模态设计与应用。采用半解析有限元(SAFE)的建模方法,结合复合绝缘子中纵向模态和扭转模态下的力学特性,建立得到可用于独立计算纵向模态和扭转模态的SAFE模型。该模型可用于简化复合绝缘子诊断技术中复杂模态区分的繁琐流程,减少SAFE模型的计算工作量,利于工程应用中复合绝缘子内缺陷诊断的快速扫查应用。

摘要：将复合地基视为横观各向同性材料,利用半解析数值方法的基本原理分析板-复合地基动力相互作用问题,克服有限元法中人为设定计算边界的弊端,提高了计算精度,并将三维问题转化为一维问题计算,显著减少了计算工作量。通过改变复合地基置换率、加固深度和桩土模量比,研究了板-复合地基体系动力特性的变化规律。计算结果表明,增大加固深度、置换率和桩土模量比对系统频率和振幅均有影响,并使频率有一定的提高,动力基础设计时,应注意复合地基置入对基础动力特性改变的影响。

摘要：已建水工隧洞工程由地质条件变化、施工缺陷、结构老化、周围新建工程等原因导致结构强度不足或局部渗漏时,需要进行结构补强和防渗加固处理,而传统加固技术很难达到预期的效果。通过对隧洞全断面钢衬灌胶加固关键技术问题的分析研究,提出隧洞结构加固需要从衬砌结构强度、渗流和钢衬抗外压稳定三个方面进行分析计算,采用半解析有限元法求解压力钢管稳定性问题比较合理,计算结果可靠。通过工程实例设计分析和运行效果检验,认为全断面钢衬灌胶加固技术是水工隧洞结构补强和防渗加固处理的有效、可靠的方法,具有广泛的推广应用前景。

摘要：龙滩水电站为地下厂房压力引水式电站，采用单管单机供水方式，压力钢管内径10m，最大HD值达2453m^2．为特大型钢管。钢管管壁厚度18-52mm，采用16MnR级钢板（厚18-32mm）和610MPa级钢板（厚32～52mm），加劲环采用Q345-C级钢材。地下埋管入岩段外包厚1500mm的C25钢筋混凝土，配Ⅱ级钢筋，其余地下埋管外包厚600mm的C20素混凝土。对龙滩水电站埋藏式加劲压力钢管抗外压稳定性进行了校核计算。在校核计算过程中，采用了解析法和半解析有限元法等多种计算方法，并且综合考虑了初始缝隙等缺陷因素对压力钢管抗外压稳定性的影响。对水电站埋藏式加劲压力钢管的稳定性设计具有一定的借鉴作用。