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残余应力作用下的不锈钢管道环向穿壁裂纹闭合效应研究

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核动力工程 2023年第2期44卷 152-158页

作者：刘震顺张晟毛庆郑向远核电安全监控技术与装备国家重点实验室广东深圳518172 清华大学深圳国际研究生院广东深圳518055 中广核工程有限公司广东深圳518124

管道环向穿壁裂纹在不同载荷水平作用下的张开位移预测值是破前漏技术应用的关键核心参数。针对具有代表性几何尺寸的奥氏体不锈钢管道,采用数值分析和对比验证相结合的方法,基于工程中实际测得的材料性能曲线研究了典型焊接残余应力作... 详细信息

管道环向穿壁裂纹在不同载荷水平作用下的张开位移预测值是破前漏技术应用的关键核心参数。针对具有代表性几何尺寸的奥氏体不锈钢管道,采用数值分析和对比验证相结合的方法,基于工程中实际测得的材料性能曲线研究了典型焊接残余应力作用下穿壁裂纹临界闭合应力的变化规律。分析结果表明,目前的通用电气有限公司/美国电力研究院(GE/RPRI)方法和美国核管会技术报告NUREG/CR-6837修正方法均低估了由美国机械工程师协会(ASME)规范工作小组推荐的简化残余应力场所导致的管道环向穿壁裂纹闭合效应。此外,分析了环向穿壁裂纹闭合状态下管道的失效模式,在此基础上进一步讨论了裂纹闭合效应对破前漏技术应用的影响,为后续工程实践提供了可借鉴的技术观点。

关键词：焊接残余应力穿壁裂纹闭合效应破前漏不锈钢

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考虑初始条件的结构振动方程的频域算法

湖南大学学报（自然科学版） 2023年第3期50卷 32-40页

作者：郑向远李冬安邹荔兵王中权清华大学深圳国际研究生院广东深圳518055 清华大学海洋工程研究院北京100084 明阳智慧能源集团股份公司广东中山528436 南方海上风电联合开发有限公司广东珠海519006

为了在离散频域内求出由非零初始条件与外加荷载共同作用引起的结构的动力响应,基于傅里叶变换(FT)和有限差分公式,推导出了狄拉克δ函数及其一阶导数的离散傅里叶变换(DFT),构建了一类新频域算法.利用这一算法,有效克服了传统的频域算... 详细信息

为了在离散频域内求出由非零初始条件与外加荷载共同作用引起的结构的动力响应,基于傅里叶变换(FT)和有限差分公式,推导出了狄拉克δ函数及其一阶导数的离散傅里叶变换(DFT),构建了一类新频域算法.利用这一算法,有效克服了传统的频域算法中由非零初始位移导致的动力响应数值发散.用三个数值算例来研究算法性能,分别是单自由度(SDOF)线性系统、4000个自由度的桁架结构、顶端具有集中质量的悬臂梁;它们均具有非零初始位移和初始速度.计算结果表明:改进后的频域算法与传统的数值算法算得的结果一致,且精度与效率更高,适用于求解各种类型的线性结构振动的动力响应.

关键词：结构动力学频域分析初值问题 δ函数有限差分法

基于孔压静力触探的大直径单桩p-y曲线分析

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水利水电技术(中英文) 2023年

作者：陈雨露欧阳仲坤郑向远清华大学深圳国际研究生院

【目的】水平受荷桩的p-y曲线法已广泛采用来描述桩-土相互作用并预测桩在水平荷载下的行为，特别是在海上风电机大直径单桩的理论分析中。孔压静力触探试验(Piezocone penetration test，简称CPTu)作为一种效率高、精确度好的原位测试... 详细信息

【目的】水平受荷桩的p-y曲线法已广泛采用来描述桩-土相互作用并预测桩在水平荷载下的行为，特别是在海上风电机大直径单桩的理论分析中。孔压静力触探试验(Piezocone penetration test，简称CPTu)作为一种效率高、精确度好的原位测试手段，克服了传统室内试验获得土工参数的过程中土样存在扰动、结果准确性较差的缺点。该试验可以通过测量三个基本参数(锥尖阻力qt、侧壁摩阻力fs以及孔隙水压力u2)随深度变化的连续剖面来解译土体的物理力学参数，从而在p-y曲线模型的建立中提供关键数据。【方法】本文利用渤海海域某场区的CPTu数据，完成了以下研究任务：(1)基于CPTu触探响应结果，对该场区海洋土体进行分类，以及物理与力学参数的反演，包括土体密度、弹性模量、有效内摩擦角及有效黏聚力；(2)将CPTu反演参数代入三维有限元分析模型中，模拟直径为5m的钢管桩在最大荷载为20MN时的水平受荷响应；(3)基于CPTu测试数据，提出一套土抗力计算公式；(4)将现有p-y曲线模型中相关参数通过CPTu触探响应结果进行反演，之后对比分析上述p-y曲线模型。【结果】本文形成了一套基于CPTu且适用于土体分层情况较为复杂的p-y曲线公式，该公式与有限元方法对比结果良好。【结论】研究表明，文中提出的基于CPTu的土抗力公式经过有限元模拟检验后能快速、准确地反映大直径单桩的水平受荷响应。该公式不仅为渤海海域内大直径单桩的工程实践提供了有力的理论支持，还为相似海洋环境的工程设计与分析提供了完全基于CPTu研究大直径单桩的新思路。

关键词： p-y曲线静力触探试验有限元方法水平受荷桩大直径单桩土抗力土体有效应力参数单桩基础

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模块化箱体建筑工程防台风设计与加固措施

建筑结构 2023年

作者：张鑫鑫郑向远张浩许强中建科工集团有限公司清华大学深圳国际研究生院

通过某模块化箱体建设工程实例，对临时用房工程项目防台风设计与加固措施进行了详细的研究。以设计规范条文和政府相关防疫文件为设计依据，借助有限元分析软件，经过数值模拟分析及施工现场综合考虑，形成了较为安全、可靠、简单且具... 详细信息

通过某模块化箱体建设工程实例，对临时用房工程项目防台风设计与加固措施进行了详细的研究。以设计规范条文和政府相关防疫文件为设计依据，借助有限元分析软件，经过数值模拟分析及施工现场综合考虑，形成了较为安全、可靠、简单且具有良好经济效益的防台风措施方案。同隔离箱房的平疫结合思路一致，防台风措施设计思路也是充分考虑永临结合，分析过程中细化了台风分级处置措施，充分实现技术措施与管理措施的有效结合，为模块化建筑的推广应用提供参考借鉴。

关键词：防台风措施集装箱有限元分析永临结合

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海陆地震动的时频域工程特性对比

哈尔滨工业大学学报 2020年第8期52卷 38-45页

作者：张琪郑向远李炜清华大学土木工程系北京100084 清华大学深圳国际研究生院海洋科学与技术学部广东深圳518055 中国电建华东勘测设计研究院有限公司杭州311122

海洋工程抗震几乎还沿用陆上土木工程的规范和成果,为了指出在海洋工程抗震设计和安全评估中使用海底地震动的重要性,选取多个地震事件,关注同一地震下震中距相似的海陆地震动记录.对比分析了传统地震动三要素,并且考虑到地震动属于非... 详细信息

海洋工程抗震几乎还沿用陆上土木工程的规范和成果,为了指出在海洋工程抗震设计和安全评估中使用海底地震动的重要性,选取多个地震事件,关注同一地震下震中距相似的海陆地震动记录.对比分析了传统地震动三要素,并且考虑到地震动属于非平稳信号,利用希尔伯特-黄谱分析了海陆地震动的能量在时频分布上的差异.结果表明:海底水平地震动加速度峰值比陆地的大很多,总体上其持时也较长,同时其加速度反应谱向中低频偏移,这些特征会对海洋结构动力响应造成更不利的影响;对于时频谱,海底地震动的主要能量所对应的频率比陆地的低,而其最大能量所对应的频率更接近峰-谷频率,而不是傅里叶谱上的卓越频率.

关键词：海洋工程海底地震动地震动三要素希尔伯特-黄谱峰-谷频率

美国加州Ridgecrest地震的地震动特性分析

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湖南大学学报（自然科学版） 2021年第1期48卷 108-116页

作者：张琪陈希郑向远清华大学土木工程系北京100084 清华大学深圳国际研究生院广东深圳518055

为研究同一地震序列中两场震源相近,发震时间间隔较短的主要地震活动中获取的地震动时频特性的异同,选取了2019年7月美国加州Ridgecrest地震序列中震级分别为MW 6.4和MW7.1的两场地震,对比研究了两次地震中地震动参数随着震中距的衰减趋... 详细信息

为研究同一地震序列中两场震源相近,发震时间间隔较短的主要地震活动中获取的地震动时频特性的异同,选取了2019年7月美国加州Ridgecrest地震序列中震级分别为MW 6.4和MW7.1的两场地震,对比研究了两次地震中地震动参数随着震中距的衰减趋势,并与俞言祥模型进行了对比;讨论了这两个相近事件中地震动三要素(峰值加速度、反应谱和持时)的异同,重点分析了两条不利地震动的反应谱;通过希尔伯特-黄变换(HHT)获得地震动的HHT谱,分析了地震动能量在时间和频率成分上的分布特征.结果表明:大部分地震动参数的衰减趋势与俞言祥模型吻合较好;两场地震的反应谱基本相似;地震动HHT谱最大能量所对应的瞬时频率和地震动时程峰值加速度所在循环的峰-谷频率很接近;两次大地震相继发生可能会对结构造成更大的损坏.

关键词：地震序列地震动特性衰减关系地震动三要素希尔伯特-黄变换

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基于微波技术的空调设备结霜化霜检测方法

电力设备管理 2022年第2期 315-317页

作者：孟敏郑向远清华大学深圳国际研究生院

介绍一种通过微波的时域特性直接检测室外换热器结霜和化霜状态以及结霜厚度的方法,不仅可以判断结霜化霜的状态,还可以直接检测出结霜的厚度。

关键词：结霜检测化霜检测空气源热泵微波时域特性

一种新的高斯多模态随机疲劳损伤频域分析方法

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哈尔滨工业大学学报 2020年第10期52卷 85-93页

作者：郑向远高山李炜清华大学深圳国际研究生院海洋科学与技术学部广东深圳518055 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司杭州311122 大连理工大学船舶工程学院辽宁大连116024

为准确地在频域内对高斯双模态和三模态过程的随机疲劳损伤进行评估,提出了一种模态耦合分析方法.不同于传统概率方法,该方法从分割功率谱的角度出发,将功率谱分割成很多份极窄的频带,每个频带所造成的疲劳损伤可以利用传统窄带假设单... 详细信息

为准确地在频域内对高斯双模态和三模态过程的随机疲劳损伤进行评估,提出了一种模态耦合分析方法.不同于传统概率方法,该方法从分割功率谱的角度出发,将功率谱分割成很多份极窄的频带,每个频带所造成的疲劳损伤可以利用传统窄带假设单独计算,而任意2个频率模态间的耦合影响效应则通过引入耦合因子ξ进行表达.最后,通过本文提出的公式,对这些极窄频带造成的疲劳损伤和模态耦合造成的疲劳损伤进行合理组合,得到总的疲劳损伤.通过大量数值试验,以时域的雨流计数法结果作为参照,并对比现有的多个主要频域疲劳分析方法,验证了新提出的模态耦合法的精确性和鲁棒性.

关键词：高斯双模态三模态疲劳损伤功率谱分割法模态耦合

非高斯随机过程的短期极值估计:复合Hermite模型

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工程力学 2019年第1期36卷 23-31页

作者：高山郑向远黄一大连理工大学船舶工程学院大连116024 清华大学深圳研究生院海洋科学与技术学部深圳518055

Hermite模型自20世纪80年代后期开始被广泛应用于非高斯随机过程的短期极值估计。当随机过程的非高斯性很强时,尤其是偏度很大时,常用的3阶Hermite模型不足以表征出极值分布的尾端特征。工程中,样本统计矩的不确定性使得更高阶的Hermit... 详细信息

Hermite模型自20世纪80年代后期开始被广泛应用于非高斯随机过程的短期极值估计。当随机过程的非高斯性很强时,尤其是偏度很大时,常用的3阶Hermite模型不足以表征出极值分布的尾端特征。工程中,样本统计矩的不确定性使得更高阶的Hermite模型不宜使用。基于此,该文提出了同时基于中心矩与线性矩的复合Hermite模型,有效地将Hermite模型由3阶拓展到4阶。该文以对数正态模型作为非线性系统的研究对象,对比分析了在解析条件下和在使用蒙特卡洛模拟获得样本数据条件下,各类Hermite模型与传统的Gumbel法以及平均条件穿越率(ACER)法用于极值分析的表现。结果表明,对于大偏度强非高斯随机过程的极值预测,复合Hermite模型具有更好的精确度和鲁棒性。

关键词：复合Hermite模型短期极值估计中心矩线性矩强非高斯过程