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四肢拼合冷弯薄壁型钢梁抗弯承载力研究

四肢拼合冷弯薄壁型钢梁抗弯承载力研究

作者：邓飞云湖南大学

学位级别：硕士

四肢拼合冷弯薄壁型钢开口和闭口截面梁都是由四根U型冷弯薄壁型钢构件通过自攻螺钉连接而成的常用承重构件,但目前其受力性能尚未被完全揭示。本文主要采用试验和有限元相结合的分析方法,对纯弯作用下四肢拼合冷弯薄壁型钢梁的破坏模... 详细信息

四肢拼合冷弯薄壁型钢开口和闭口截面梁都是由四根U型冷弯薄壁型钢构件通过自攻螺钉连接而成的常用承重构件,但目前其受力性能尚未被完全揭示。本文主要采用试验和有限元相结合的分析方法,对纯弯作用下四肢拼合冷弯薄壁型钢梁的破坏模式和抗弯承载力进行了研究。找出了影响四肢拼合冷弯薄壁型钢梁破坏模式和抗弯承载力的影响因素,并基于有限元分析的结果提出其承载力实用计算方法。主要研究工作和创新成果如下:首先,提出了一种新型四肢拼合冷弯薄壁型钢开口截面形式,相较于传统的四肢拼合冷弯薄壁型钢闭口截面,该截面的翼缘宽度更大,抗侧向失稳能力更好。完成了四肢拼合冷弯薄壁型钢开口和闭口截面梁的抗弯试验研究,获得了各试件的破坏模式及极限承载力。试验表明:四肢拼合冷弯薄壁型钢开口和闭口截面梁的破坏模式均为跨中腹板及上翼缘的局部屈曲,且由相同基本构件组成的开口截面梁极限承载力比闭口截面梁高15%。其次,采用Abaqus有限元分析软件对四肢拼合冷弯薄壁型钢开口和闭口截面梁抗弯试验进行数值模拟分析,建立了考虑几何非线性、材料非线性和接触问题的四肢拼合冷弯薄壁型钢梁有限元模型。通过对比有限元分析结果与试验结果,验证了有限元模型的准确性。基于验证后的有限元模型,对影响四肢拼合冷弯薄壁型钢开口和闭口截面梁极限承载力的跨高比、截面高宽比、翼缘宽厚比进行参数分析。分析表明:跨高比对四肢拼合冷弯薄壁型钢开口和闭口截面梁的极限承载力影响不大;当其他参数不变时,截面高宽比越大,四肢拼合冷弯薄壁型钢开口和闭口截面梁的极限承载力越大;翼缘宽厚比越大,四肢拼合冷弯薄壁型钢开口和闭口截面梁的极限承载力越小。最后,通过比较规范和有限元的计算结果,发现规范中有效宽度法的计算结果偏于保守。在数值分析的基础上,提出了纯弯作用下四肢拼合冷弯薄壁型钢开口和闭口截面梁极限承载力的简化计算方法,并验证了其准确性。

关键词：抗弯承载力拼合截面梁冷弯薄壁型钢试验研究有限元分析简化计算方法

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船用核动力内部事件一级概率安全分析

中国舰船研究 2023年第3期18卷 231-236页

作者：王帅邓飞云王俊新中国舰船研究设计中心湖北武汉430064 海军装备部驻上海地区第一军事代表室上海201913

[目的]旨在采用概率安全分析方法来全面审查船用核动力装置的安全性。[方法]为此,建立船用核动力装置内部事件功率工况的一级概率安全分析(PSA)模型,针对可能引起反应堆堆芯损伤的17组始发事件,建立17棵事件树;针对8个前沿/支持系统,建... 详细信息

[目的]旨在采用概率安全分析方法来全面审查船用核动力装置的安全性。[方法]为此,建立船用核动力装置内部事件功率工况的一级概率安全分析(PSA)模型,针对可能引起反应堆堆芯损伤的17组始发事件,建立17棵事件树;针对8个前沿/支持系统,建立42棵故障树,进而对船用核动力装置进行一级PSA分析。[结果]计算结果表明:堆芯损伤频率(CDF)为4.38×10–6/堆年,并确定了各始发事件组对CDF的贡献;根据重要度分析结果,人误事件和电力系统故障是对CDF贡献最大的2个因素;根据敏感性分析结果,接入第3台柴油发电机可以显著降低堆芯损伤的概率。[结论]研究成果可为船用核动力装置的安全性设计提供参考。

关键词：船用核动力一级概率安全分析反应堆堆芯损伤始发事件

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冷弯薄壁型钢四肢拼合梁柱节点抗弯性能研究

铁道科学与工程学报 2023年第4期20卷 1445-1455页

作者：温会平刘艳芝邓飞云张芬芬湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

基于梁、柱截面拼合形式提出一种新型梁柱连接节点,以实现其拼合截面梁柱的快速装配。为研究其抗弯性能,对4组节点试件进行单调加载试验。通过试验得到节点的破坏模式、弯矩-转角关系,分析柱板厚、节点域螺钉数量、连接件端板厚度对节... 详细信息

基于梁、柱截面拼合形式提出一种新型梁柱连接节点,以实现其拼合截面梁柱的快速装配。为研究其抗弯性能,对4组节点试件进行单调加载试验。通过试验得到节点的破坏模式、弯矩-转角关系,分析柱板厚、节点域螺钉数量、连接件端板厚度对节点抗弯性能的影响,为之后建立有效的冷弯薄壁型钢节点性能分析模型库提供数据,并对节点承载力进行理论计算。研究结果表明:该类节点的破坏模式主要有螺钉拔出或剪断、端板抗弯失效。柱板厚度增加1倍后,节点初始刚度增加26%,极限弯矩提高39.3%;节点域螺钉数量由3排(6个)增加到4排(8个)后节点初始刚度仅增加9.9%,极限弯矩仅提高6.4%;连接件端板厚度由4 mm增加到8 mm时,节点初始刚度提高45.5%,极限承载力没有明显变化。说明柱板厚和连接件端板厚度对节点初始刚度的影响较大,柱板厚对节点极限承载力也有一定的影响,而螺钉数量对节点的初始刚度和极限承载力影响不大。柱板厚度同时翻倍后,增加节点域螺钉数量可以提高节点的初始刚度和极限承载力。4组节点的弯矩转角曲线呈现明显的非线性特征,基于欧洲钢结构Eurocode3规范确定该类节点为半刚性节点。通过对节点进行受力分析计算节点极限弯矩,将计算值与试验值进行对比发现,理论计算值与试验值较为吻合。试验研究的连接件也可用于箱型冷弯轻钢梁柱连接节点,有利于快速装配。

关键词：冷弯薄壁型钢四肢拼合截面梁柱节点自攻螺钉连接单调加载试验弯矩−转角(M-θ)曲线

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船舶机舱存储区域火灾燃烧特性的仿真分析

船海工程 2022年第5期51卷 32-36,41页

作者：黄峙邓飞云中国舰船研究设计中心武汉430064 海军装备部驻上海地区第一军事代表室上海201913

运用火灾数值模拟软件CFAST构建船舶机舱存储区域数值模型,结合理论分析获取不同火源功率和开口数量对存储区域火灾燃烧特性的影响,结果表明,火源功率对烟气层温度影响较大,火源功率越大,烟气层温度上升速率越快,火灾熄灭时间越早;有无... 详细信息

运用火灾数值模拟软件CFAST构建船舶机舱存储区域数值模型,结合理论分析获取不同火源功率和开口数量对存储区域火灾燃烧特性的影响,结果表明,火源功率对烟气层温度影响较大,火源功率越大,烟气层温度上升速率越快,火灾熄灭时间越早;有无开口对起火舱室的烟气层温度、空气层温度、烟气层高度影响较大;在有开口的情况下,开口数量对烟气层的温度和高度影响不大,对空气层温度影响较大,增加开口数量能够有效降低空气层的峰值温度,减慢空气层温度的上升速度。

关键词：船舶机舱数值模型火源功率开口数量火灾燃烧特性

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舰船摇摆状态下消防炮水射流轨迹预测

船海工程 2022年第5期51卷 79-83页

作者：邓飞云胡洋张宏邓茹凤杨田祥海军装备部驻上海地区第一军事代表室上海201913 中国船舶重工集团公司第七一三研究所郑州市特种场所火灾防护技术重点实验室郑州450015

针对舰船在复杂环境条件下消防炮水射流的轨迹变化问题,建立舰船摇摆条件下消防炮水射流三维运动学微分方程组,编制消防炮水射流三维运动轨迹Matlab仿真计算程序,采用四阶Runge-Kutta法,通过引入坐标变换获取船体摇摆时甲板坐标系下的... 详细信息

针对舰船在复杂环境条件下消防炮水射流的轨迹变化问题,建立舰船摇摆条件下消防炮水射流三维运动学微分方程组,编制消防炮水射流三维运动轨迹Matlab仿真计算程序,采用四阶Runge-Kutta法,通过引入坐标变换获取船体摇摆时甲板坐标系下的水射流轨迹,计算结果表明,船体横摇对水射流在船宽方向上运动轨迹影响明显,并且消防炮仰角越大,水射流落点位置在船宽方向上偏移量受船体摇摆影响越明显;风速对消防炮射程有明显的影响,顺风时环境风可大大增加消防炮射程;横摇条件下风向对消防炮射程有较大的影响,随着环境风与消防炮夹角的增大,消防炮水射流落点位置在船宽方向上偏移量大幅增加,沿船长方向射程却明显减小。

关键词：舰船摇摆消防炮水射流轨迹 Runge-Kutta法

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质子交换膜燃料电池动态加载过程的模拟研究

核技术 2018年第6期41卷 43-47页

作者：谢承利邓飞云王帅中国舰船研究设计中心武汉430064 海军驻上海江南造船(集团)有限责任公司军事代表室上海201913

动态特性是影响质子交换膜燃料电池性能的关键问题之一。通过对直通道质子交换膜燃料电池进行简化建模,选取合适的参数进行数值计算,比较不同电流密度加载时间以及加载幅度的情况下,燃料电池的电压和正负极气体浓度响应情况,进而研究燃... 详细信息

动态特性是影响质子交换膜燃料电池性能的关键问题之一。通过对直通道质子交换膜燃料电池进行简化建模,选取合适的参数进行数值计算,比较不同电流密度加载时间以及加载幅度的情况下,燃料电池的电压和正负极气体浓度响应情况,进而研究燃料电池动态加载特性。结果表明:增加电流密度加载过程时间同时减小加载幅度,有利于提高电池的稳定性,延长电池寿命。变载时,阴极达到稳定所需的时间更短。

关键词：动态加载燃料电池电池稳定性数值模拟

蒸汽动力装置回汽制动工况下倒车级动叶安全性分析

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舰船科学技术 2016年第8期38卷 39-42页

作者：朱泳邓飞云海军驻上海江南造船集团(有限)责任公司军事代表室上海201913

针对蒸汽动力船舶回汽制动工况下倒车汽轮机叶片的运行安全性问题,通过回汽制动工况下倒车汽轮机的变工况工作过程分析,建立回汽制动工况下倒车级动叶的弯曲应力模型,并基于Matlab-Simulink环境,建立倒车级动叶的弯曲应力的仿真模型。... 详细信息

针对蒸汽动力船舶回汽制动工况下倒车汽轮机叶片的运行安全性问题,通过回汽制动工况下倒车汽轮机的变工况工作过程分析,建立回汽制动工况下倒车级动叶的弯曲应力模型,并基于Matlab-Simulink环境,建立倒车级动叶的弯曲应力的仿真模型。仿真结果表明,回汽制动工况下,采用理想制动策略时倒车级第二级动叶的弯曲应力会超过安全许用值,导致倒车汽轮机的损坏,影响蒸汽动力装置的安全运行,因此需对倒车汽轮机进汽阀开启的时机及幅度进行限制。

关键词：倒车级动叶回汽制动工况弯曲应力建模仿真

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船用柴油机曲轴主轴承润滑性能数值分析

舰船科学技术 2021年第5期43卷 112-115页

作者：邓飞云蒋磊海军装备部驻上海地区第一军事代表室上海201913 中国舰船研究设计中心湖北武汉430064

曲轴主轴承工作性能好坏对柴油机性能产生直接影响作用。本文建立某型船用柴油机曲轴主轴承润滑特性数值分析模型,对不同转速工况下主轴承润滑特性进行分析,获得了一个工作循环内的载荷、油膜压力、油膜厚度及轴心轨迹等润滑性能参数。... 详细信息

曲轴主轴承工作性能好坏对柴油机性能产生直接影响作用。本文建立某型船用柴油机曲轴主轴承润滑特性数值分析模型,对不同转速工况下主轴承润滑特性进行分析,获得了一个工作循环内的载荷、油膜压力、油膜厚度及轴心轨迹等润滑性能参数。经分析表明,第5主轴承润滑性能相对最差,这主要是由于柴油机曲轴在载荷作用下发生一定程度的弯曲变形,造成第5主轴承下轴瓦中部处的油膜厚度相对较薄,且存在发生过度磨损的隐患。本文研究工作可为船用柴油机曲轴主轴承的设计与优化提供参考。

关键词：船用柴油机主曲轴润滑磨损

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子结构交界面几何连续条件处理方法及应用

噪声与振动控制 2011年第6期31卷 33-37页

作者：邓飞云王雪仁海军驻上海江南造船(集团)有限责任公司军事代表室中国人民解放军92857部队

子结构间的交界面协调条件对子结构方法的求解精度具有重要影响,对其研究具有重要的应用价值。研究子结构方法中缩聚和非缩聚模型的边界几何连续条件处理策略问题,并应用于一个轴系圆柱壳结构的振动特性预测,探讨其可行性。预测结果和... 详细信息

子结构间的交界面协调条件对子结构方法的求解精度具有重要影响,对其研究具有重要的应用价值。研究子结构方法中缩聚和非缩聚模型的边界几何连续条件处理策略问题,并应用于一个轴系圆柱壳结构的振动特性预测,探讨其可行性。预测结果和实验结果对比分析表明,提出的子结构间几何连续条件的处理方法是有效的,可应用于工程问题研究。

关键词：振动与波交界面协调条件子结构方法振动特性圆柱壳结构