摘要：基于势流理论及Biot多孔介质模型,分析了海水-饱和海床-弹性基岩体系在平面P-SV波入射情形下的动态响应。根据理想流体、饱和海床及弹性基岩之间的界面连续条件,运用Thom son-Haskell传递矩阵方法可得出饱和海床及其上覆海水层的稳态响应,并得到瞬态响应。通过算例验证了该方法的可行性以及所编程序的正确性。进一步分析了入射角度、海水层厚度对自由场响应的影响。结果表明,P-SV波入射时,入射角度和海水层对饱和土表面的响应具有较大影响,在确定海底地震动设计中不可忽视。对于地震波入射时,复杂海底地形的地震反应,以及海水-海床-结构相互作用分析,该方法可为其提供自由场输入。

摘要：大型风力机体系属于典型风敏感结构,在风沙条件下易产生极端荷载效应,沙粒的附着亦会影响风的湍流特征并对体系产生附加冲击力,现行规范和文献均缺乏对大型风力机体系风-沙运动特征的系统研究。以南京航空航天大学自主研发的5 MW水平轴风力机为对象,采用改进的k-ε湍流模型模拟来流风场,同时添加DPM自定义沙粒模型实现与来流空气的双相耦合,基于中、强、特强沙尘暴天气典型风速与沙粒粒径的组合工况,系统分析风-沙共同作用下水平轴风力机叶片与塔架的三维流场特性、表面沙粒分布、压力系数与载荷分布,最终提炼出风-沙荷载特征值随环境参数的变化规律。研究表明:相较于风荷载,沙荷载主要对风力机塔架中下部产生冲击作用;风沙共同作用后,大粒径沙粒在风力机塔架迎风面底部产生的荷载效应尤为显著,部分区域沙压系数可达0.517;沙粒冲击荷载与风荷载的比值最高可达22.57%。主要研究结论可为大型风力机结构风沙荷载取值提供科学依据。

摘要：叶片偏航和干扰效应会显著影响大型风力机下游塔架的气动性能。以某5MW风力机塔架–叶片体系为研究对象,采用大涡模拟方法进行了最不利叶片位置下考虑6个偏航角（0°、5°、10°、20°、30°和45°）影响的风力机塔架流场和气动力模拟,并与规范及国内外实测结果进行对比验证大涡模拟的有效性。在此基础上,对比分析不同偏航角对风力机塔架不同干扰区段表面平均风压、脉动风压、升力系数、阻力系数、绕流和尾迹特性的影响。对比发现：随着偏航角度的增大,塔架显著干扰区段最大负压和极值负压先减小后增大,层阻力系数逐渐增大,而塔架未干扰区段最大负压、极值负压和层阻力系数均未呈现明显变化,随着塔架显著干扰区段高度的增加,不同偏航角下层阻力系数均呈现先减小后增大的趋势。综合表明,0°偏航角下塔架气动性能最为不利,随着偏航角的增大,塔架绕流和尾迹影响逐渐减弱,当偏航角达到45°时,塔架气动力与未受叶片偏航和干扰时较为接近。研究结论可为偏航状态下大型风力机塔架设计风荷载取值提供一些科学依据。

摘要：屋盖局部损坏是大跨度航站楼风致破坏的最典型形式,尤其是在强台风频繁发生的东南沿海地区。针对现存土木工程台风模型理论体系过度简化的问题,引入基于非静力平衡欧拉方程模型的天气预报模式(Weather Research and Forecasting,WRF)对“鲇鱼”台风进行高时空分辨率模拟。以厦门国际机场航站楼为例,首先采用三重嵌套的中尺度WRF技术分析了“鲇鱼”台风近地面三维风场特性,并基于非线性最小二乘法拟合得到边界层风速剖面。然后通过用户自定义函数确定小尺度CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟的入流风场,采用标准k-ε湍流模型分别模拟台风风场及良态A类风场环境中大跨度航站楼结构风场分布,基于悬空屋檐上下端压差分析确定了最不利来流风向角。最后基于大涡模拟技术深入探讨了最不利工况下屋盖极值风压特性,对比阐释了台风和A类风场下屋盖流场及风压形成机理。结果表明:采用WRF模式可以有效模拟近地面台风风场,拟合的台风剖面指数为0.091;考虑中尺度台风影响会增大屋盖平均和极值风压,极值风压最大增幅可达31%。研究结论可为此类大跨度航站楼屋盖台风荷载取值与抗台风设计提供科学依据。

摘要：钢筋腐蚀对混凝土结构的耐久性和安全性有很大影响。基于LC电路原理,通过钢丝腐蚀断裂的信号监测混凝土中钢筋腐蚀,研究钢筋腐蚀监测无线传感器机理。应用EWB软件对传感器电路进行模拟与分析,从理论上研究谐振频率变化与钢丝腐蚀断裂的关系。设计钢筋腐蚀无线传感器并进行了实验研究,结果表明:通过谐振频率监测钢丝是否腐蚀断裂是完全可行的,设计的开关型传感器可解决钢丝腐蚀过程中信号丢失问题。通过实验研究了传感器的封装材料和封装方法。

摘要：介绍了风力机塔筒在多荷载联合作用下临界屈曲荷载的工程算法与有限元分析方法,并以某5 MW风力机塔筒为研究对象,对比分析不同方法得到的临界屈曲荷载。计算结果表明,线性屈曲分析由于未考虑非线性因素的影响,得到的临界屈曲荷载偏大,而非线性屈曲分析与工程算法得到的计算结果相近。根据计算结果得出,相关标准提出的工程算法存在一定的局限性,在实际验算中需采用有限元方法进行辅助分析,同时提出一种考虑初始缺陷的非线性屈曲分析方法。

摘要：为研究全珊瑚海水钢筋混凝土梁(coral aggregate reinforced concrete beam,CARCB)的抗剪性能和计算模型,设计了7根不同种类钢筋的CARCB,通过对其进行斜截面抗剪性能试验,研究了钢筋种类对CARCB的变形及抗剪承载能力的影响,建立了弯矩-跨中挠度、荷载-钢筋应变、荷载-裂缝宽度的关系,提出了CARCB斜截面抗剪承载力的计算模型.试验结果表明:不同种类钢筋CARCB的正截面开裂荷载和抗剪承载力规律均为316不锈钢>普通钢筋>锌铬涂层钢筋>有机新涂层钢筋;CARCB中普通钢筋发生了严重锈蚀,使其刚度出现了一定程度的退化;不同种类钢筋的CARCB,其裂缝宽度均随着荷载的增大而增长,加载初期,在梁跨中附近出现正截面弯曲裂缝,裂缝宽度开展非常缓慢,随着荷载的增加,在支座向集中力作用点处出现斜裂缝,斜裂缝宽度迅速增大,最终导致梁破坏;最后,综合考虑钢筋锈蚀和高强混凝土对CARCB抗剪承载力的影响,提出了更加合理的CARCB抗剪承载力计算模型.

摘要：为研究施工全过程中冷却塔风致强度和稳定极限承载性能,首先基于UIDL和APDL对ANSYS进行相应功能的界面化模块二次开发,在此基础上进行智能化有限元建模,通过分别施加规范与风洞试验风荷载,进行施工全过程中冷却塔强度及屈曲失稳极限承载能力计算,且考虑对比了混凝土龄期变化对屈曲稳定性的影响。结果表明:临界风速在冷却塔施工初始阶段迅速降低后渐趋平稳,整体风致强度极限承载能力要显著大于屈曲失稳极限承载能力,计入龄期变化后冷却塔屈曲模态与不计时相似,但临界风速相对减小;对比各施工阶段不同工况下的两种承载能力发现最小临界风速为100.7 m/s,远大于当地50年一遇最大设计风速29.7 m/s。算例分析表明本文二次开发的冷却塔结构智能化分析模块实用高效,实现了冷却塔施工全过程极限承载能力有限元分析的参数化和可视化。

摘要：为定量评价雨荷载对超大型冷却塔气动力和风效应的影响,以国内某在建世界最高的220m超大型双曲线间接空冷塔为例,基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,简称CFD)方法对冷却塔周围风场进行数值模拟,验证模拟结果的有效性后添加离散相模型(discrete phase model,简称DPM)进行雨强为50mm/h的暴雨模拟,系统分析了风雨共同作用下冷却塔表面流体绕流特性、风雨荷载特征值及平均压力系数的变化。在此基础上,采用有限元方法分析了风荷载和风雨荷载共同作用下超大型冷却塔风致稳定性和受力性能。研究表明:冷却塔表面所受总雨荷载占总风荷载的6.71%,部分区域内雨压系数可达0.07以上,与风压系数的比值最高可以达到26.98%;相比于风荷载,风雨荷载共同作用降低了冷却塔整体屈曲稳定和局部稳定性能,增大了塔筒、支柱和环基结构内力响应,屈曲位移最大增量达10%,0°子午向轴力最大增量达17.4%。该结论可为此类大型冷却塔结构抗风/雨荷载设计提供参考依据。

摘要：为研究强台风下考虑偏航效应的大型风力机气动力及动态响应特征,以美国可再生能源实验室5 MW风力发电机组为研究对象,基于多体动力学及混合多体系统建模方法,建立了整机刚-柔混合多体动力学模型,并对该模型进行了动力特性分析与模型有效性验证。同时,基于谱分解法模拟了台风眼壁区域强干扰阶段的三维随机风场,并基于叶素-动量理论对7种偏航工况下风力机体系气动力进行数值模拟,分析了偏航对强台风下整机气动荷载的影响。最后,基于多体动力学模型对考虑不同偏航的大型风力机体系进行了动力时程分析,提炼了偏航对于结构风致响应的影响规律。结果表明,本文建立的多体动力学模型使用较少的自由度能有效描述了5 MW大型风力机的动力特性;当大型风力机处于30°和120°停机偏航角时,结构的台风致风荷载和风振响应显著增大,属于典型的不利工况,应在风电场实际控制时予以避免。主要研究结论可为强台风极端风况下大型风力机抗风设计提供科学依据。