摘要：利用高精度的Boussinesq方程建立数值模型,并结合试验手段,深入分析了矩形水箱内部浅水晃荡运动的载荷特性。研究结果显示,当无因次外部激励频率接近液体固有频率时,晃荡运动与载荷时历曲线表现出相似的非线性特征,随着激励频率的增加,呈现出多种不同的形式。通过对载荷时历曲线进行傅里叶分析,得到了不同外部激励频率下载荷的频域分布特征。基于晃荡载荷与自由液面波高频响曲线的相似性以及载荷特性的分析结果,建立了晃荡载荷的近似计算方法。该方法在不同水深及激励幅值下表现出优良的泛化性能,能够修正共振状态下线性近似对壁面载荷的过高估计,使跳跃频率处误差减少了50%以上。利用所提出的近似方法能够在已知波高的情况下快速估计壁面载荷,为工程设计提供技术支持。

摘要：为保障水下滑翔机的作业安全,本文采用k-Epsilon湍流模型,结合自定义场函数建立了密度分层流体中水下滑翔机的流场与载荷特性分析的CFD模型。结果表明:水下滑翔机在工作时不能忽略内波的影响。当滑翔机经过内孤立波时,滑翔机所处的流场流速会增大,涡量也会明显增大;当滑翔机接近交界面时,滑翔机受到的升力和俯仰力矩变化趋势增大,远离交界面时,阻力会逐渐增大;当滑翔机的俯仰角增大时,其受到的阻力幅值会减小,升力幅值变化较小,俯仰力矩的幅值增大。本文揭示了内波环境下水下滑翔机的流场与载荷特性,对经典式水下滑翔机的设计以及作业时遭遇内孤立波的水动力响应预测具有重要的理论和工程意义。

摘要：同步带传动是通过带齿与轮齿的啮合传递运动和动力 ;新型高齿同步带通过优化带齿最佳几何参数 ,改善带齿受力状态以便提高同步带承载能力 .为了验证新型高齿同步带齿形设计参数的正确性 ,利用非线性有限元法 ,在充分考虑带齿几何非线性和材料非线性的基础上 ,对带齿工作过程中的受力状态进行了分析 ,获得了带齿受载分布规律和最大应力作用位置及数值 ,为带齿的失效形式分析提供了理论依据 .计算结果表明 。

摘要：采用准静态载荷标定的方式制作牵引拉杆载荷传感器,将其安装于某型高速动车组进行线路载荷测试,得到列车启动牵引、高低速直线运行、通过坡道及制动停车等典型工况下的载荷时间历程及载荷变化特点。在此基础上,编制不同速度等级下的牵引拉杆载荷谱,并依据线性累积损伤准则分析结构疲劳损伤分布及运行速度对疲劳损伤的影响规律。研究结果表明,与拖车牵引拉杆载荷相比,动车牵引拉杆载荷幅值变化受电机扭矩载荷的影响较大,尤其在列车启动、制动阶段,其趋势载荷变化明显;随着列车运行速度的增加,牵引拉杆载荷幅值不断增大,得到动车牵引拉杆载荷的振动主频与列车运行速度呈正比。定义相对疲劳损伤来表征每级载荷的疲劳损伤贡献程度,得到结构疲劳损伤与牵引拉杆载荷幅值的对应关系,获取列车运行速度对结构疲劳累积损伤的影响规律。动车牵引拉杆载荷在列车时速280 km/h时产生的结构疲劳累积损伤最小,而拖车牵引拉杆的疲劳累积损伤值随着运行速度的增大呈现增大的趋势。该研究结果对高速列车转向架结构的优化设计及相关理论研究具有一定的参考价值。

摘要：为研究双分裂线路发生短路故障时间隔棒的载荷特性,结合电力系统分析方法、载流导体电磁力理论和有限元方法,提出模拟发生短路故障时分裂导线和间隔棒动力响应的数值方法。针对双分裂线路,利用该方法对短路电流、导线型号、档距、间隔棒排布方式、子导线分裂间距、初始张力、高差和风速等对间隔棒受力特性的影响进行了参数分析。结果表明,数值模拟得到的间隔棒动力载荷最大值在短路电流较小时小于规程计算值,在短路电流较大时大于规程计算值,参数分析结果可为间隔棒的设计和安装提供重要依据和参考。

摘要：极地环境下出水航行体在穿越冰层出水过程中会受到复杂的冲击载荷以及水动力载荷,严重威胁航行体的结构安全.文章针对航行体破冰出水过程中的流体流动与冲击载荷特性,基于约束模型出水试验系统,搭建了航行体出水破冰图像与载荷测量系统;发展了可破碎冻结模型冰制备技术,形成了航行体出水破冰综合试验系统,同时开展了航行体出水可重复性验证试验.随后利用可破碎冻结模型冰,开展了航行体穿越不同尺寸、不同覆盖率下的碎冰出水试验,获取了航行体出水穿冰过程中整体轴向受力以及头部压力时历曲线,观测了航行体出水过程中的流体流动、冰层受冲击后的动态行为.试验结果表明:碎冰覆盖条件下,航行体出水时与冰层相互作用,带来剧烈的冲击载荷.且冲击载荷与碎冰尺寸密切相关,大尺度碎冰受航行体冲击后会发生破碎.另一方面,与无碎冰覆盖条件下相比,碎冰覆盖条件下航行体出水时会造成更显著的喷溅现象.此外,不同碎冰覆盖率影响航行体与碎冰的撞击位置,基于此,文章还总结了航行体与碎冰作用的3种形式.研究结果揭示了航行体出水过程中的流固耦合过程与载荷形成机理,对航行体及相关结构物的出水破冰试验技术研究与结构设计具有一定的参考价值.

摘要：内孤立波常发生于海洋密度跃层,因其峰高谷深、携带能量巨大,在传播过程中会导致跃层上下的海水流动呈现剪切状态,并引起突发性的强流.潜体在水下悬停时极有可能会遭遇内孤立波,由于内孤立波的流场特性,置于跃层上下的悬浮潜体所产生运动响应和水动力载荷变化不尽相同,甚者会出现掉深现象.为探究潜深对波体耦合作用的影响,基于不可压缩N-S方程和mKdV理论,采用速度入口造波,结合重叠网格技术和流固耦合方法,建立了分层流中内孤立波耦合水下潜体多自由度运动的数值模型,通过该模型分析了不同潜深下悬浮潜体的运动响应和载荷特性.结果表明:在内孤立波作用下,位于密度跃层上方和跃层中的潜体顺着波的前进方向运动,先下沉后抬升,位于跃层下方的潜体则会逆流持续下沉;潜体与波面的垂向距离越小,对其纵荡、垂荡和速度的影响越显著,而位于密度跃层中的潜体在分界面处沿着波形运动,其运动响应和载荷变化受影响较小;潜体在跃层上、下流体中所受水平力的方向相反,水平力峰值小于垂向力峰值,且位于跃层下方的潜体一直受到低头力矩,最终导致掉深.

摘要：同心筒水下垂直发射导弹时潜艇是具备一定艇速的,相当于给弹体增加了侧向横流,其影响在弹体出筒阶段尤为显著,带来发射安全性和弹体结构载荷相关的诸多问题。为获得在时间和空间维度上置信度更高的导弹出筒载荷特性,并采用较少的假设,首次提出并建立了考虑适配器弹性约束和弹体三自由度的耦合求解流场和弹体运动的非定常数值模型。阐述了筒口气泡弹性对弹体载荷特性的影响,同时获得了出筒过程中的弹体运动、受载及适配器变形情况。仿真结果表明:由艇速产生的横流造成的振荡特性对导弹发射产生不利影响。结果可为同心筒水下垂直发射安全性评估和弹性结构设计提供研究方法。

摘要：为研究复杂煤层赋存条件下薄煤层采煤机滚筒的载荷特性,根据煤层赋存条件与采煤机工作状态,提出了截齿工作状态的判定条件,并设计出了不同工况下滚筒载荷仿真方案。以某薄煤层采煤机滚筒为研究对象,仿真得到五种典型工况下滚筒的载荷谱;分析了采煤机截割阻力矩、截割功率随滚筒转速和牵引速度变化的规律。研究结果表明:截割硬质包裹体受到的载荷波动明显高于其他工况;滚筒转速越高,负载转矩相对于牵引速度的变化范围越小,截割功率沿滚筒转速和牵引速度增大方向不断上升。

摘要：为研究近结构边界下水下爆炸冲击波和气泡载荷特性,设计几种典型尺寸的平板模型,通过调整爆径比、平板厚度等参数,试验研究了水下非接触爆炸下的气泡脉动过程,分析平板边界处的低压流场特性,并基于应变分析获得了平板结构的局部及整体响应特征。研究发现:在近平板爆炸气泡的运动过程中,平板边界处会出现低压(负压)流场,低压维持时间约占气泡脉动周期的60%~80%,最大负压值可达0.1MPa;随着爆径比的减小,平板的最终变形由弹性变形、中垂变形向中拱变形转变。