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连续、铰接功能梯度路面热屈曲与热后屈曲数值分析

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连续、铰接功能梯度路面热屈曲与热后屈曲数值分析

作者：张焕青浙江工业大学

学位级别：硕士

由于路面长期暴露在太阳照射下,产生的热应力极易造成路面热屈曲与热后屈曲问题,并且路面上下表面极易产生温度差。在实际中路面多采用单一均质传统混凝土材料如普通硅酸盐(PPC),此类材料不仅刚度不高,且容易产生大量的温室气体危害环... 详细信息

由于路面长期暴露在太阳照射下,产生的热应力极易造成路面热屈曲与热后屈曲问题,并且路面上下表面极易产生温度差。在实际中路面多采用单一均质传统混凝土材料如普通硅酸盐(PPC),此类材料不仅刚度不高,且容易产生大量的温室气体危害环境。因此,本文提出了一种新的功能梯度混凝土路面,实现增强路面的抗热屈曲与抗热后屈曲性能同时降低碳排放量的目标。在此功能梯度材料中使用了纤维增强混凝土(FRC)、无机聚合物混凝土(GPC),不仅能帮助提高结构刚度并且相较于PPC更为环保,然而PPC由于其价格低廉也仍被考虑使用在功能梯度路面中。与板梁问题不同,路面的密度大并且路面底层和基底都极为粗糙,因此在分析路面热屈曲与热后屈曲行为时不能忽略重力与摩擦力的作用,即无法使用板梁的热屈曲与热后屈曲理论进行求解。此外,在路面中又引入了功能梯度材料,使得其热屈曲和热后屈曲理论变得非常复杂且尚未有相关文献作出报道,而路面铺设成本大且实验周期长,所以本文采用有限元数值模拟手段(使用有限元商业软件ABAQUS)对功能梯度路面热屈曲与热后屈曲问题进行研究。特别讨论了功能梯度材料参数与路面结构几何参数的影响,同时研究了均匀和非均匀温度场的作用。主要研究内容如下:1.根据不同长度的混凝土路面,在有限元中建立连续路面和铰接路面模型。连续路面由于实际铺设时可能在路面或是基底内引入缺陷,可分为缺陷形式I和缺陷形式II;铰接路面根据两长路面中间铰接或长路面与刚体铰接(如桥墩、路牙等)两种情况可分为铰接形式I和铰接形式II。2.验证有限元模型的合理性与网格收敛性。求解单一均质PPC路面的有限元热屈曲与热后屈曲结果,并与文献基于实验推导的理论解进行对比验证,说明路面热屈曲与热后屈曲的有限元建模过程的准确性。同时,使用有限元求解功能梯度梁的热后屈曲结果与微分求积法计算结果进行对比,确保功能梯度材料有限元建模方式的准确性。随后,对不同网格密度的有限元模拟结果进行讨论,在保证精度的同时选用最少网格数量。3.对添加与未添加重力和摩擦力的路面的热屈曲与热后屈曲结果进行对比;对路面长厚比、缺陷幅值等参数对功能梯度路面的临界热屈曲温度和热后屈曲曲线的影响进行讨论。此外,改变功能梯度层厚度和体积分数指数数值,计算相应材料参数并赋予在有限元模型中。根据计算结果预测其对功能梯度路面热屈曲和热后屈曲问题的影响。4.使用ABAQUS的子程序UTEMP对模型定义非均匀温度场。利用线性插值函数沿路面厚度方向定义温度梯度场并与均匀温度场作用下的路面临界热屈曲温度与热后屈曲曲线进行对比,验证在考虑该问题时使用非均匀温度场的重要性。本文通过建立合理可靠的计算功能梯度路面热屈曲与热后屈曲的有限元模型,帮助设计功能梯度材料分布方式,控制功能梯度层的属性(包括层厚与层的体积分数指数)。在控制成本的基础上,实现提升路面抗热屈曲与抗热后屈曲性能并且减少碳排放量的目标。同时,研究重力摩擦力、缺陷幅值、长厚比与非均匀温度场对功能梯度路面热屈曲与热后屈曲的影响。

关键词：热后屈曲重力摩擦力非均匀温度场功能梯度材料有限元法

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损伤变径滚道无保持架球轴承振动特性研究

损伤变径滚道无保持架球轴承振动特性研究

作者：张焕青哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

在磁浮轴承的磁场消失时,无保持架轴承作为备用轴承对下落的主轴起到支撑作用。为了使无保持架球轴承滚动体均匀分布,已有学者在外圈滚道上设计了局部变径滚道,由于滚动体的周期运动使变径滚道损伤,导致无保持架轴承滚动体离散失效,带... 详细信息

在磁浮轴承的磁场消失时,无保持架轴承作为备用轴承对下落的主轴起到支撑作用。为了使无保持架球轴承滚动体均匀分布,已有学者在外圈滚道上设计了局部变径滚道,由于滚动体的周期运动使变径滚道损伤,导致无保持架轴承滚动体离散失效,带来轴承运转过程中的振动。为此,本文针对无保持架球轴承局部变径滚道损伤后,滚动体的动态特性及影响轴承振动的因素开展研究,建立损伤变径滚道轴承振动模型,并通过理论分析、数值仿真和试验验证进行研究。首先,对滚动体的运动进行分析,考虑变径滚道损伤宽度和损伤深度,建立损伤变径滚道滚动体的有效回转半径和离散间距关系,以此为依据建立相邻滚动体在损伤变径滚道上速度方程,确定相邻滚动体速度差,以及滚动体离散失效时,滚动体速度差和变径滚道损伤宽度的取值范围;进一步考虑滚动体和损伤变径滚道的接触方式,在速度分析导致滚动体离散失效基础上,建立损伤变径滚道滚动体的时变位移和时变接触刚度模型,以及损伤变径滚道滚动体的碰撞模型,为后续轴承振动提供了基础分析。其次,结合损伤变径滚道滚动体的时变位移,分析轴承内圈位移和滚动体接触变形之间的关系,建立损伤变径滚道滚动体与轴承内圈接触力方程,在此基础上建立变径滚道损伤无保持架球轴承振动方程;结合损伤变径滚道相邻滚动体速度差公式,确定滚动体离散失效时的变径滚道损伤参数值,将所确定的变径滚道损伤宽度带入轴承振动方程,利用龙格-库塔方法结合MATLAB编程求解,对比理论分析变径滚道损伤振动特性和数值求解所得规律,验证了理论分析的正确性。最后,以损伤变径滚道无保持架球轴承为仿真和试验对象,结合ADAMS软件从三方面进行动力学仿真研究,取定滚动体速度、滚动体离散间距和轴承振动规律;设计无保持架损伤变径滚道球轴承振动试验,采用电火花方法在无保持架球轴承外圈加工局部变径滚道试件,针对不同转速和不同载荷对损伤变径滚道进行振动试验,对比理论模型、仿真分析和试验,验证振动模型理论的正确性。本文通过对无保持架轴球承损伤变径滚道振动特性分析,确定了变径滚道损伤程度对滚动体离散的影响,该研究对带变径滚道的无保持架球轴承的设计及应用具有重要指导意义。

关键词：无保持架球轴承变径滚道损伤滚动体运动离散失效振动方程

提升极端事件下电力系统韧性的主动防御策略研究

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提升极端事件下电力系统韧性的主动防御策略研究

作者：张焕青华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

基于多目标性能优化的模块化多电平高频直流变压器移相控制策略

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高压电器 2019年第9期55卷 18-25,33页

作者：张焕青张慕婕王裕唐阳国家电网湖北省电力公司武汉430077 国家电网公司华中分部武汉430077 广东工业大学自动化学院广州510006 三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002

高频直流变压器(high-frequency DC transformer,HDCT)是直流电网的关键设备。为了满足中高压直流电网母线互联、电压变换、功率双向传输和电气隔离的需求,两端皆为模块化多电平变换器(modularmultilevel converter,MMC)结构的模块化多... 详细信息

高频直流变压器(high-frequency DC transformer,HDCT)是直流电网的关键设备。为了满足中高压直流电网母线互联、电压变换、功率双向传输和电气隔离的需求,两端皆为模块化多电平变换器(modularmultilevel converter,MMC)结构的模块化多电平高频直流变压器(modular multilevel DC transformer,M2DCT)尤受关注。目前,移相控制是提高M2DCT性能的有效方法之一,而现有的移相控制方法主要优化M2DCT的单一特性。因此,为了同时降低电流应力,最小化功率损耗,改善软开关特性,实现M2DCT性能的多目标综合优化,提出了一种基于多目标性能优化的双相移(dual-phase-shift,DPS)控制策略。建立M2DCT电流应力,功率损耗和软开关特性的数学模型,提出多目标性能优化DPS的控制策略。通过M2DCT样机实验结果,验证了所提策略的有效性和优越性。

关键词：直流电网 M2DCT DPS 多目标性能优化

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大观霉素高产菌株的选育

华中农业大学学报 2005年第5期24卷 474-476页

作者：韩香玲曲音波孙树申张焕青山东大学生命科学学院济南250100 山东鲁抗医药股份有限公司济宁272021

大观霉素(Spectinomycin),又名大观放线菌素、奇霉素、壮观霉素、淋必治、奇放线菌素、治淋炎,是在1961年由Mason等从壮观链霉菌(Streptinomyces spectabilis)发酵液中分离发现的一种广谱抗生素.……

关键词：大观霉素诱变自身抗性筛选

±500kV三沪Ⅱ回同塔双回直流输电线路防雷分析

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高电压技术 2010年第9期36卷 2173-2179页

作者：谭进张焕青刘玉君梁舰唐程刘刚国网电力科学研究院武汉430074 湖北省电力公司超高压输变电公司武汉430050 丹东供电公司丹东118000

±500kV三沪Ⅱ回直流输电工程是我国首条同塔双回直流输电线路,同塔双回的特殊结构在节约输电线路走廊资源等方面有一定优势,但在防雷安全方面较单回直流输电线路有显著区别,极线布置和空气间隙直接影响到线路耐雷水平。为此,对±500kV... 详细信息

±500kV三沪Ⅱ回直流输电工程是我国首条同塔双回直流输电线路,同塔双回的特殊结构在节约输电线路走廊资源等方面有一定优势,但在防雷安全方面较单回直流输电线路有显著区别,极线布置和空气间隙直接影响到线路耐雷水平。为此,对±500kV三沪Ⅱ回直流输电线路的耐雷水平进行仿真计算,结果表明,线路的反击耐雷水平比较高;各种极线布置方式的反击耐雷水平和绕击耐雷水平存在差异;考虑导线-杆塔空气间隙后,线路的反击耐雷水平和绕击耐雷水平均有所下降,其中反击耐雷水平下降得更明显。对整条线路的雷击跳闸率进行估算,得出双正极在最上方的布置方式跳闸率最低。

关键词：直流输电同塔双回耐雷水平反击雷电屏蔽极线布置

等角八边形中空夹层钢管混凝土短柱承载力统一解

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应用力学学报 2021年第3期38卷 1054-1061页

作者：赵均海张焕青李莹萍长安大学建筑工程学院西安710061

采用统一强度理论,对等角八边形中空夹层钢管混凝土短柱进行了研究;将柱分为两个部分:内钢管为一个部分,核心混凝土与外钢管为一个部分。将等角八边形中空夹层钢管混凝土短柱等效为圆中空夹层钢管混凝土短柱,考虑混凝土所受侧向约束应... 详细信息

采用统一强度理论,对等角八边形中空夹层钢管混凝土短柱进行了研究;将柱分为两个部分:内钢管为一个部分,核心混凝土与外钢管为一个部分。将等角八边形中空夹层钢管混凝土短柱等效为圆中空夹层钢管混凝土短柱,考虑混凝土所受侧向约束应力。结合其受力机理,提出了等角八边形中空夹层钢管混凝土短柱的轴压承载力计算公式;在此基础上,考虑偏心距及柱长度对柱承载力的影响,建立了此类柱偏压承载力计算公式。用本文短柱轴压、柱偏压公式与文献数据分别进行了计算对比,轴压试验值与理论值最大误差不超过14%,偏压试验值与理论值最大误差不超过7%,理论结果与试验结果均吻合较好,验证了理论公式的正确性。在此基础上研究了部分参数对承载力的影响规律,结果表明:在一定范围内,轴压承载力随侧压系数的增大而增大;偏压承载力随偏心距的增大而降低。

关键词：等角八边形钢管混凝土柱统一强度理论轴压承载力核心混凝土

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计及涌流影响的零序电流保护风险评估

电力系统保护与控制 2019年第10期47卷 120-126页

作者：王友怀张浩周虎兵张焕青洪悦殷建军国网湖北省电力有限公司湖北武汉430077 北京四方继保自动化股份有限公司北京100085

针对高压内置变压器空投导致零序电流保护误动的问题,从系统层面研究计及涌流影响的零序电流保护风险评估,以完善现有风险评估模型在涌流场景下未涉及盲区的不足。考虑影响涌流产生的多因素并非完全可得,提出了一种计及参量完备性的误... 详细信息

针对高压内置变压器空投导致零序电流保护误动的问题,从系统层面研究计及涌流影响的零序电流保护风险评估,以完善现有风险评估模型在涌流场景下未涉及盲区的不足。考虑影响涌流产生的多因素并非完全可得,提出了一种计及参量完备性的误动概率计算模型。在参量信息缺失不可得时,利用电网设备状态监测数据库中的数据补充计算,并分配相应的权重得到综合加权误动概率。在此基础上给出了具体风险指标和操作建议。通过具体的算例对所提出的风险评估方法进行展示,评估结果与实际运行中线路和母联动作结果一致。

关键词：励磁涌流零序电流保护风险评估误动概率模型

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二次系统隐性故障的多指标综合风险评估

电力系统保护与控制 2019年第9期47卷 120-127页

作者：周虎兵张焕青杨增力李君王晶殷建军国网湖北省电力有限公司湖北武汉430077 北京四方继保自动化股份有限公司北京100085

针对二次系统隐性故障可能引发的连锁故障,提出了一种多指标综合风险评估方法。采用马尔科夫状态空间转移方法,求解系统处于不同状态的时变概率及平稳概率。将平稳概率与距离保护相结合,构造反映系统隐性故障的模型。从电网容量、电网... 详细信息

针对二次系统隐性故障可能引发的连锁故障,提出了一种多指标综合风险评估方法。采用马尔科夫状态空间转移方法,求解系统处于不同状态的时变概率及平稳概率。将平稳概率与距离保护相结合,构造反映系统隐性故障的模型。从电网容量、电网用户、电网稳定性3个方面建立电源孤立、负荷切除以及电网解列的风险指标,加权得到反映连锁性故障的综合风险指标。建立了基于蒙特卡洛抽样算法的风险评估体系,并通过具体的算例对多指标风险评估的方法应用进行展示。

关键词：隐性故障马尔科夫状态空间综合风险指标蒙特卡洛抽样算法