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基于高性能桩单元法的海上风机单桩支撑结构水平承载力研究

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工程力学 2023年第11期40卷 99-109页

作者：张舒烨刘思威马会环中山大学土木工程学院广东珠海519082 香港理工大学土木及环境工程学系中国香港999077

海上风力发电机单桩支撑结构由单桩、过渡段和锥形塔筒组成。海洋土体变异性大和风机塔筒变截面的特点大幅增大了使用离散弹簧法进行支撑结构计算的梁单元划分量。为实现对风机支撑结构的高效模拟,该文提出了一种改进的欧拉-伯努利梁单... 详细信息

海上风力发电机单桩支撑结构由单桩、过渡段和锥形塔筒组成。海洋土体变异性大和风机塔筒变截面的特点大幅增大了使用离散弹簧法进行支撑结构计算的梁单元划分量。为实现对风机支撑结构的高效模拟,该文提出了一种改进的欧拉-伯努利梁单元,该单元实现了桩土相互作用关系的内置和对单元变截面的考虑,相较于传统梁单元大幅度减少了单元划分量。该文在单层与多层土体中验证了上述单元的精确性与高效性,并研究了新型单元在风机单桩支撑结构计算中的适用性。在此基础上,进行了风机单桩水平承载性能参数分析,研究了桩长与桩径对大直径桩水平变形规律和承载力的联合影响,研究给出了不同于现有规范的刚性短桩-中长桩划分的相对刚度特征值临界范围。

关键词：桩基工程桩土相互作用数值模拟有限单元法锥形梁 p-y曲线

基于过渡季节能的湿热地区建筑复合表皮数字优化方法研究

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基于过渡季节能的湿热地区建筑复合表皮数字优化方法研究

作者：刘思威华南理工大学

学位级别：硕士

在湿热地区,复合表皮由于具有综合解决采光、遮阳、换气等多方面问题的能力而得到广泛应用。作为连接室内与室外的媒介,复合表皮的物理性能对建筑的能耗有着很大的影响,由复合表皮性能不佳而引起的室内物理环境不舒适会增加人类对供暖... 详细信息

在湿热地区,复合表皮由于具有综合解决采光、遮阳、换气等多方面问题的能力而得到广泛应用。作为连接室内与室外的媒介,复合表皮的物理性能对建筑的能耗有着很大的影响,由复合表皮性能不佳而引起的室内物理环境不舒适会增加人类对供暖空调、照明设备系统的依赖,从而造成建筑能源的极大浪费。以往的研究仅仅从复合表皮单一性能上考虑,如遮阳或通风性能,没有形成对复合表皮较为综合的评价方法,且未能将这些节能措施转化到具体的节能指标。因此,本研究从复合表皮的节能性能出发,通过实测分析、软件模拟等手段定量研究复合表皮构件形式对建筑室内热环境与舒适时间的影响,结合模拟分析结果提出复合表皮节能性能评价与预测方法,为该地区复合表皮构件设计提供新的优化思路。基于此目标,本研究内容主要分为以下几个方面:首先,对湿热地区具有复合建筑表皮的建筑进行调研采样,归纳总结湿热地区建筑复合表皮基本形式。(第二章)其次,选取具有代表性的复合建筑表皮建筑进行实测分析,根据实测结果对性能模拟软件进行模拟校验,验证模拟工具的科学性与可靠性。(第三章)第三,对单层表皮与复合表皮的节能性能进行对比研究,通过模拟软件模拟二者在无空调制冷和采暖情况下过渡季室内舒适时间与物理环境指标。模拟结果发现,具有复合表皮的建筑室内物理环境更舒适且在过渡季的舒适时间更长。(第四章)最后,研究可活动式复合表皮节能性能的主要影响因素。通过大量模拟数据的相关性分析发现遮阳板进深、旋转角度与舒适时间之间存在线性回归关系。在此基础上总结节能性能较优的建筑复合表皮构件尺寸,为湿热地区建筑表皮设计提供参考。(第五章)论文创新性地利用参数化性能模拟平台,搭建了湿热地区复合表皮节能性能评价与设计方法。该方法增强了设计前期节能优化设计的可操作性,为湿热地区复合表皮节能性能比选提供了客观的量化评价依据,对于实现经济节能的可持续发展目标具有现实意义。

关键词：湿热地区复合表皮节能性能评价室内热舒适数字优化方法

非对称开口薄壁型钢截面构件的稳定性设计理论

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建筑钢结构进展 2021年第5期23卷 53-62,72页

作者：高文龙万建宏刘思威中山大学土木工程学院广州519082

冷弯薄壁型钢截面构件制作简易且材料利用效率高,被广泛应用于建筑结构中。此类钢构件一般较为细长,在工程应用中易发生屈曲,且失稳模态也较为复杂。目前的稳定性设计方法主要是基于线弹性分析并结合经验修正公式进行设计,通常较为保守... 详细信息

冷弯薄壁型钢截面构件制作简易且材料利用效率高,被广泛应用于建筑结构中。此类钢构件一般较为细长,在工程应用中易发生屈曲,且失稳模态也较为复杂。目前的稳定性设计方法主要是基于线弹性分析并结合经验修正公式进行设计,通常较为保守。此外,冷弯薄壁构件也常采用非对称异形截面,而这类截面的典型特点就是剪切中心和几何中心并不重合。若采用基于对称截面假定(即"两心"重合)的传统梁柱单元来分析此类构件,则会高估其屈曲承载力。为此,引入了基于含翘曲自由度及非对称截面假定的新型翘曲梁柱单元,提出适用于各类复杂异形截面冷弯薄壁型钢构件的稳定性分析理论。该方法可在分析中直接检验构件的稳定性,无需采用计算长度等经验性的假定。阐述了所提出的稳定性设计理论,并介绍了新型翘曲梁柱单元的推导过程和异形薄壁截面的分析方法。最后通过算例,验证了所提出的稳定性设计理论的准确性和适用性。

关键词：冷弯薄壁型钢稳定性异形截面梁柱单元屈曲数值方法

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分层媒质中的分步相位偏移光声成像方法

声学学报 2024年第3期49卷 392-397页

作者：刘思宇王云石阚威威西南技术物理研究所成都610041 南京理工大学物理学院南京210094

为了解决波场外推方法在横向声速不均匀的分层媒质中图像重建能力受限的问题,提出了一种基于分步相位偏移的不规则分层媒质光声成像方法。该方法将横向声速差异等效为分层媒质界面处的扰动声源,利用该扰动声源对相位偏移的结果进行额外... 详细信息

为了解决波场外推方法在横向声速不均匀的分层媒质中图像重建能力受限的问题,提出了一种基于分步相位偏移的不规则分层媒质光声成像方法。该方法将横向声速差异等效为分层媒质界面处的扰动声源,利用该扰动声源对相位偏移的结果进行额外的校正偏移,并采用变步长的混合外推机制,实现光声波场的逐层外推重建。仿真模拟及实验结果均表明,分步相位偏移方法能够有效抑制不规则分层媒质光声成像中伪影的产生,并提升成像分辨率以及图像对比度。

关键词：光声成像分层媒质成像相位偏移波场外推

基于高性能有限单元法的多层地基水平受荷桩受力分析

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岩土力学 2021年第7期42卷 1995-2003,2014页

作者：赵海鹏黎学优万建宏郑翔之刘思威中山大学土木工程学院广东广州510275 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519082 香港理工大学土木与环境工程学系香港999077

多层地基水平受荷桩的受力变形特性分析是设计中的关键步骤。针对传统有限单元法在准确性与计算效率上的不足,提出了一种用于分析该类桩基的高性能有限单元法。该法构建了一种桩单元,并采用分布在单元内部的连续"土体弹簧"反映非线性桩... 详细信息

多层地基水平受荷桩的受力变形特性分析是设计中的关键步骤。针对传统有限单元法在准确性与计算效率上的不足,提出了一种用于分析该类桩基的高性能有限单元法。该法构建了一种桩单元,并采用分布在单元内部的连续"土体弹簧"反映非线性桩-土相互作用。其最大特点是在桩单元内部整合了"土体弹簧",即桩单元同时包含了桩体与土体信息。推导了适用于多层地基中的桩单元,并引入高斯-勒让德方法简化总势能求和过程;推导了单元刚度矩阵并运用在牛顿-拉夫逊增量迭代数值分析中,引入割线关系减少迭代过程中的累计误差。此外,该法还通过更新拉格朗日方法来考虑几何大变形。算例结果表明:高性能有限单元法与解析解及现场试验结果吻合较好;在多层地基条件下,桩单元模型较离散弹簧单元模型可大幅减少单元数目及计算时长,可有效提高计算效率。

关键词：水平受荷桩有限单元法桩-土相互作用桩单元多层地基

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基于高性能有限单元的单桩稳定性分析法

岩土力学 2020年第8期41卷 2805-2813页

作者：万建宏郑翔之欧阳苇航刘思威黎学优中山大学土木工程学院广东珠海519082

现行的桩基设计方法主要基于线弹性理论及采用半经验假定,难以准确地检验长桩在土体非线性条件下的稳定性。基于非线性有限单元分析理论,提出了高性能桩单元分析法用于非线性分析,可直接检验单桩稳定性且无需假定桩的计算长度系数。在... 详细信息

现行的桩基设计方法主要基于线弹性理论及采用半经验假定,难以准确地检验长桩在土体非线性条件下的稳定性。基于非线性有限单元分析理论,提出了高性能桩单元分析法用于非线性分析,可直接检验单桩稳定性且无需假定桩的计算长度系数。在桩单元推导过程中,通过整合在单元内部的连续弹簧以考虑土-结构相互作用(SSI),能够大幅提升计算效率。使用牛顿-拉夫逊迭代法进行迭代运算,利用推导的相应单元切线刚度矩阵预测位移,并通过割线关系减少每一步迭代中产生的误差,在桩的大变形条件下采用更新拉格朗日法确定平衡条件。算例验证表明,桩单元模型在考虑土体非线性条件下,能高效、可靠地对单桩进行分析和设计。

关键词：单桩有限单元土-结构相互作用桩单元 p-y曲线

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城市环境中太阳能建筑规模化应用的案例研究

华中建筑 2015年第11期33卷 36-39页

作者：刘思威徐燊华中科技大学建筑与城市规划学院

在当今日益恶化的能源与环境危机背景下,城市环境中的太阳能建筑逐渐由建筑单体走向规模化应用。西方国家早在20世纪90年代就开始了太阳能建筑规模化发展的实践,经过几十年的发展积累下了丰富的经验与教训。该文结合西方国家太阳能建筑... 详细信息

在当今日益恶化的能源与环境危机背景下,城市环境中的太阳能建筑逐渐由建筑单体走向规模化应用。西方国家早在20世纪90年代就开始了太阳能建筑规模化发展的实践,经过几十年的发展积累下了丰富的经验与教训。该文结合西方国家太阳能建筑规模化应用的相关案例,分别从不同的类型探讨并归纳了规模化发展的模式和问题,为我国未来太阳能建筑的发展,尤其是大规模光伏集中示范区的建设提供了经验与启示。

关键词：太阳能建筑规模化应用城市环境案例研究

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面向微小软排线装配的阵列触觉状态感知技术

中国机械工程 2024年第2期35卷 287-292,304页

作者：林杰胡智凯刘思源唐维威楚中毅苏州凌云视界智能设备有限责任公司苏州215000 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191

针对微小软排线装配操作中器件体积小且存在视觉遮挡的问题,提出一种基于电容式阵列触觉传感器的机器人软排线装配状态感知技术。首先,对电容式三维触觉感知机理进行分析,并针对软排线装配的小尺寸空间感知需求,设计了一种基于垂直拓扑... 详细信息

针对微小软排线装配操作中器件体积小且存在视觉遮挡的问题,提出一种基于电容式阵列触觉传感器的机器人软排线装配状态感知技术。首先,对电容式三维触觉感知机理进行分析,并针对软排线装配的小尺寸空间感知需求,设计了一种基于垂直拓扑网状介质层的高灵敏阵列触觉传感器,实现微小软排线装配状态的高灵敏感知。其次,为突破布线复杂度与阵列扫描周期的限制,基于电容数字芯片拓展实现高动态三维阵列信息扫描系统的设计与微小软排线装配状态的高动态感知,并完成小型化电容式阵列触觉传感器的一体化制备。最后,搭建机器人软排线装配操作系统并实时采集和分析软排线装配过程中的阵列触觉信息特征,以验证所提出技术的准确性和有效性。

关键词：软排线装配操作状态感知电容式阵列触觉传感器

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基于MFC的拉扭复合系统界面设计

电机与控制应用 2019年第6期46卷 95-101页

作者：刘思威仇志坚上海大学机电工程与自动化学院自动化系上海200444 上海市电站自动化技术重点实验室上海200444

为了方便对拉扭复合系统中2台伺服电机的控制,设计了基于MFC的上位机界面。通过串口通信,使用不同的按钮操作设置伺服驱动器相应参数,从而控制2台伺服电机的运行。上位机实时接收伺服驱动器监控数据绘制出转速、位移、转矩曲线。针对在... 详细信息

为了方便对拉扭复合系统中2台伺服电机的控制,设计了基于MFC的上位机界面。通过串口通信,使用不同的按钮操作设置伺服驱动器相应参数,从而控制2台伺服电机的运行。上位机实时接收伺服驱动器监控数据绘制出转速、位移、转矩曲线。针对在数据接收过程中信息帧接收错误的情况,使用拼接两相邻错误信息帧的方法进行修复。结果表明:上位机界面实现了系统功能及对电机运行工况的监控。

关键词： MFC 伺服驱动器串口通信信息帧