摘要：力学是工科专业的一门重要基础课,也是培养工科大学生专业素质与人文素质的优良载体。力学的教学内容蕴含丰富的人文因素,在传统的力学课堂教学中,针对力学概念的理解、力学模型的来源、力学原理的应用,从人文角度解读概念、探寻建筑发展史、构造力学题目的艺术情境三方面进行了教学设计,结合具体实例深入挖掘知识点后的人文内涵。教学实践表明,这种教学方式有助于增强学生的感性认识、提高学生的学习兴趣、潜移默化地培养学生的人文素质。

摘要：为减小灌注桩桩底沉渣对承载力的影响,基于桩土共同作用原理,结合桩侧摩阻力发挥所需的位移对沉渣加以利用,并据此设计模型试验,试验包括两桩、三桩、四桩共3种桩基形式,分别对带沉渣与不带沉渣2种状况下群桩的承载性能展开研究。试验结果表明,相对不带沉渣的桩基而言,带沉渣的群桩在预压处理过程中,荷载–位移曲线在沉渣被压实前后会表现出台阶状的特点;经过预压处理后,桩体的位移较大,桩侧摩阻力发挥更充分;桩端阻力在沉渣被压实前很小,沉渣被压实后逐步发挥,并最终达到不带沉渣桩的水平。通过对带沉渣桩的荷载–位移曲线进行平移处理发现,桩基在牺牲一定沉降后承载力可恢复正常,且因沉降后的承台与土体接触紧密,使得桩土共同承载,往往使得处理后的桩基具有更高的竖向承载力和更好的水平承载性能。研究成果可为类似工程提供参考。

摘要：针对水平轴风力机叶片Wilson优化设计法的不足,以片条理论为基础、全年发电量为目标函数对叶片进行全局优化设计。通过遗传算法对设计约束进行最优化搜索,并根据该方法设计在平均风速为7.5 m/s风场下工作的1.5 MW叶片。为保证功率计算的准确性,通过XFOIL和CFD软件计算翼型0o^360o攻角下气动性能,将其设计结果与Wilson法进行比较。研究结果表明:全局优化设计方法能够满足叶片设计要求,设计的叶片在低于额定风速的低风速区性能良好,在平均风速附近(7~9 m/s)的功率系数达0.44。

摘要：对于大功率叶片的设计研究,翼型的选择和气动特性分析是重要内容。考虑到叶片的整体结构和气动特性,叶片在主要输功区域布置了风力机专用的DU系列翼型,叶尖部分布置NACA64系列翼型,能满足雷诺数较大,阻力小的要求。在确定截面翼型的基础上,结合Wilson理论设计模型初步算出翼型的轴向、周向诱导因子,叶尖、轮毂损失因子等具体数据,确定所采用的翼型族沿叶片展向各剖面的弦长、扭角和相对厚度的分布。利用叶素动量理论对叶片翼型进行评估和修善,使设计结果更能满足设计要求。结果表明,该叶片功率曲线及叶片效率曲线基本服从翼型及叶片气动特性规律,最大风能利用系数为0.458,输出功率为3MW,符合大型风力机生产要求。

摘要：多体系统传递矩阵法作为一种多体系统动力学新方法,在进行多体系统动力学分析时无需系统总体动力学方程、涉及矩阵阶次低计算速度快的优点,已被广泛用于各种多管火箭、自行火炮、坦克等复杂大型机械系统动力学分析与设计。为了提高多体系统传递矩阵法计算速度,研究了分布式并行计算的原理和方法,将MPI(Message Parallel Interface)分布式并行计算环境引入到多体系统传递矩阵法计算中。针对变截面梁的多体系统传递矩阵法动力学计算算例,设计了并行算法,分析了单机多核和分布式网络环境对计算时间的影响,结果显示通过并行计算能够大幅度提高计算效率。

摘要：大型风力机在实际运行中受风速、风向的变化影响很大。针对定速变桨型风力机分析其偏航与桨距调节控制策略,提出"桨距分段控制"新的控制策略,即根据不同的来流风速设计执行相对应的桨距控制策略。并通过LabVIEW软件设计1.5 MW的风力发电机测试与控制系统,实现提出的新控制策略。结果表明:分段控制策略能够快速地对来流风速的变化作出反应,提高了控制精度和系统的稳定性。

摘要：利用目前风力机叶片设计普遍采用的优化设计方法Wilson设计方法,通过MATLAB编程,开发了小型叶片气动设计的应用程序,并利用该程序设计了一台3kW小型水平轴风力机叶片。采用MATLAB和ANSYS共同建立了风力机叶片三维有限元参数模型,MATLAB编制的建模程序提高了初期设计效率,缩短了ANSYS分析前处理时间。在此基础上进行了叶片固有振动特性计算,分析了叶片的振动特性及其与结构参数之间的关系,分析方法和结果对风电叶片的结构设计和动力分析有一定的参考价值。

摘要：为实现一般多体系统动力学计算和结果的可视化仿真,在研究开源动力学代码MBDyn的基础上,设计并实现了多体系统可视化仿真软件(MBDynSimCenter)。采用虚拟原型的思想,集成了Open Cascade建模框架,实现了多体系统可视化建模前处理器。设计了MBDyn求解器计算接口模块,自动求解多体系统动力学问题。开发了曲线绘制及动画分析后处理器。用曲柄滑块机构的仿真算例,验证了软件的有效性和正确性。仿真结果表明该软件能够满足一般多体系统动力学可视化计算仿真的要求。

摘要：小型复合材料风力机叶片加工不均匀导致旋转风轮产生不平衡,为了控制装机后的风轮不平衡量,在安装前需要对风力机叶片进行合适的配对优选。建立风力机叶片配对力学模型和配对优化模型,设计并研制了小型风电叶片质量和质心位置检测系统,利用Visual Basic环境建立可视化软件平台,采用遗传算法开发配对优化程序。实例计算表明,遗传算法配对优化效率高、速度快,具有较强的工程意义。

摘要：风力机叶片的结构设计是计算和试验反复验证的过程,计算为试验提供理论基础,试验为计算提供模型参数。为了更好地匹配两者关系,加快合理结构特性叶片的设计过程,提出一种多点加载的夹芯复合材料叶片结构特性测试方法,以获得叶片各截面的结构性能参数,为有限元建模提供准确的参数,同时试验数据可以评定离网型风力机叶片强度,并能利用截面EIj/YAj和Mj/ε曲线分布快速检验风轮叶片结构设计的合理性。以某离网型600W风力机夹芯复合材料叶片进行多点加载测试和有限元模拟,结果证明:试验数据可快速判断叶片的强度要求、危险截面的分布、结构性能的合理性;基于试验参数的夹芯复合材料叶片有限元数值计算结果与试验数据一致,此外,该准确的有限元模型可计算出风机叶片在不同工况下、任意截面处的结构性能参数,提高了计算分析效率。