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舰用燃气轮机支架缩比模型试验方法研究

振动与冲击 2023年第9期42卷 106-111页

作者：武双双冯麟涵张磊闫明王腾沈阳工业大学辽宁省冲击防护与损伤评估技术工程研究中心沈阳110870 海军研究院北京100161

关键部件冲击试验是舰用燃气轮机抗冲击设计的必要考核手段。针对某燃气轮机支架系统抗冲击试验问题,首先,采用相似理论与等效冲击相结合的方法,选取与支架系统动力特性相关的物理量并推出相似关系。其次,确定支架冲击试验材料并通过试... 详细信息

关键部件冲击试验是舰用燃气轮机抗冲击设计的必要考核手段。针对某燃气轮机支架系统抗冲击试验问题,首先,采用相似理论与等效冲击相结合的方法,选取与支架系统动力特性相关的物理量并推出相似关系。其次,确定支架冲击试验材料并通过试验得到力学特性,分析其受到的载荷、固有频率及模态振型。最后,提出一种燃机支架系统的缩比试验模型及试验方法,并通过有限元模型进行模态分析和冲击仿真计算,验证了支架缩比试验模型与原模型的等效性。结果表明:缩比试验模型一阶、二阶固有频率与原模型的相对误差均在10%以内;相对位移响应误差为13.69%,绝对加速度响应误差为3.18%,相对误差均在20%内,满足工程要求。验证了支架系统缩比模型及试验方法的有效性,为燃机支架系统抗冲击试验提供技术支撑。

关键词：支架系统抗冲击试验相似理论等效冲击缩比试验模型

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相似理论在冲击试验中的应用研究

核动力工程 2022年第S01期43卷 99-102页

作者：杨恒沈双全郭聪孙磊朱万霞李朋洲中国核动力研究设计院成都610213

为验证相似理论在大型设备冲击试验中的可行性,采用比例相似模型的仿真计算分析和冲击试验的方法,获取比例相似模型在规定冲击载荷下的关键响应参数。研究结果表明,按照相似理论制定的主脉冲峰值加速度与脉冲宽度等参数进行冲击试验时,... 详细信息

为验证相似理论在大型设备冲击试验中的可行性,采用比例相似模型的仿真计算分析和冲击试验的方法,获取比例相似模型在规定冲击载荷下的关键响应参数。研究结果表明,按照相似理论制定的主脉冲峰值加速度与脉冲宽度等参数进行冲击试验时,各模型相同位置的应变测试结果符合相似理论规律,本研究验证了相似理论在冲击试验中的正确性与可行性,能够用于后续大型设备的结构抗冲击试验。

关键词：相似理论比例模型仿真分析冲击试验

高温下不同比例钢筋混凝土柱力学性能相似性有限元分析

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工程力学 2022年第1期39卷 129-138,163页

作者：蔡新江夏玮超毛小勇田石柱苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011 苏州科技大学江苏省结构工程重点实验室江苏苏州215011

为研究高温下缩尺模型和足尺模型力学性能的相似性,力求通过缩尺模型结果反推得到足尺模型的耐火性能,设计12根钢筋混凝土柱的足尺模型,并基于相似理论建立对应的2/3、1/2和1/3缩尺模型,同时,根据缩尺比调整各组缩尺模型的实际升温曲线... 详细信息

为研究高温下缩尺模型和足尺模型力学性能的相似性,力求通过缩尺模型结果反推得到足尺模型的耐火性能,设计12根钢筋混凝土柱的足尺模型,并基于相似理论建立对应的2/3、1/2和1/3缩尺模型,同时,根据缩尺比调整各组缩尺模型的实际升温曲线、轴力和位移加载速率,并基于ABAQUS软件对各组模型进行耐火性能分析,对比各组原型化的缩尺模型和足尺模型的高温力学性能。研究结果表明:通过调整结构相似关系、时间相似关系和温度场相似关系,经过原型化的缩尺模型和足尺模型的截面温度分布、柱顶轴向位移、耐火极限和极限承载力均具有较好的相似关系,即通过缩尺模型柱可以相对较为准确地反映足尺模型柱的耐火性能。

关键词：钢筋混凝土柱耐火性能相似理论缩尺模型耐火极限

大尺度风轮高精度CFD缩比模型构建及其分析

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太阳能学报 2023年第12期44卷 341-348页

作者：易子欣高国强戴巨川岳文辉张帆湖南科技大学机电工程学院湘潭411201

针对大功率风电机组气动分析过程中叶素动量(BEM)理论计算精度不高、三维计算流体力学(CFD)仿真分析计算时间长的问题,以某5 MW风电叶片翼型数据为参考,分析不同风轮尺度下BEM与CFD的计算精度和效率;基于几何相似、运动相似和动力相似理... 详细信息

针对大功率风电机组气动分析过程中叶素动量(BEM)理论计算精度不高、三维计算流体力学(CFD)仿真分析计算时间长的问题,以某5 MW风电叶片翼型数据为参考,分析不同风轮尺度下BEM与CFD的计算精度和效率;基于几何相似、运动相似和动力相似理论,推导缩比模型与原型之间的几何、运动、力学参数的比例关系,比较不同几何比例尺下风电叶片的气动性能;以几何比例尺为参考,建立大尺度风轮高精度缩比模型,分析多种工况下缩比模型CFD仿真的计算精度与效率。研究结果表明:风轮尺度越大,CFD与BEM分析的结果相对差值越大,多种工况下大尺度风轮缩比模型气动性能基本与原型保持一致,但计算效率获得大幅提升。

关键词：风电机组叶片相似理论计算流体力学比例模型叶素动量理论

基于缩尺试验的船舶大分段吊装动力学研究与验证

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振动与冲击 2023年第18期42卷 11-18,29页

作者：桂洪斌杨佳朋张岩郭彬哈尔滨工业大学(威海)海洋工程学院山东威海264209

船舶大型化的趋势催生了起重机进行大型化船舶分段吊装的需求。对于大型吊装过程,很少通过试验形式验证仿真的合理性与准确性。该文章利用ADAMS软件构建了船舶大分段吊装的动力学模型,根据相似理论设计了吊装缩尺试验平台,通过对比不同... 详细信息

船舶大型化的趋势催生了起重机进行大型化船舶分段吊装的需求。对于大型吊装过程,很少通过试验形式验证仿真的合理性与准确性。该文章利用ADAMS软件构建了船舶大分段吊装的动力学模型,根据相似理论设计了吊装缩尺试验平台,通过对比不同工况下模型的运动参数验证仿真方法的准确性,并对绳长、吊装质量、绳刚度以及阻尼对吊装过程动态响应的影响进行了分析。首先对比相同工况下的数值仿真结果与模型试验结果,验证数值仿真方法的准确性;其次,建立4种仿真模型,通过分析吊重摆角、加速度、摆角周期以及摆角角速度的动态响应结果,验证该文章设计的缩尺试验平台的合理性。最后,对数值仿真与模型试验数据进行对比分析。结果表明:伴随吊重绳长的增加,吊重摆角的角速度呈现逐渐降低的趋势,而摆角、摆角角速度、吊重加速度以及吊重速度的周期呈现逐渐增加的趋势;吊重的质量、绳刚度与阻尼对吊装过程中吊重摆角的动态响应影响较小。该文章的研究结果可为大型起重吊装过程的动态响应研究提供理论及试验参考。

关键词：船舶大分段吊装动力学仿真相似理论缩尺模型试验

动态加载下高聚物粘结炸药中椭圆孔洞坍塌引起的热点温度及其半经验解析表达

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兵工学报 2022年第1期43卷 57-68页

作者：刘纯欧卓成段卓平黄风雷北京理工大学机电学院北京100081

为获得高聚物粘结炸药内部的热点信息,对其内部椭圆形孔洞在激波载荷作用下的坍塌过程进行了研究。通过相似分析和中尺度模拟,分析冲击强度和孔洞几何形状(孔洞尺寸、位置和伸长状态)对热点温度的影响。结果表明:在一定的冲击强度及特... 详细信息

为获得高聚物粘结炸药内部的热点信息,对其内部椭圆形孔洞在激波载荷作用下的坍塌过程进行了研究。通过相似分析和中尺度模拟,分析冲击强度和孔洞几何形状(孔洞尺寸、位置和伸长状态)对热点温度的影响。结果表明:在一定的冲击强度及特定位置和伸长状态下椭圆形孔洞产生的热点温度可高达2 990 K,比同面积下圆孔洞产生的热点温度(1 946 K)高54%,可使炸药更加敏感;通过使用中间渐近、完全和不完全相似的相似性分析,得到由椭圆形孔洞在激波载荷作用下坍塌所导致的热点温度半经验解析表达,以表征热点温度与冲击强度和孔洞几何形状的关系,热点温度的理论预测结果与数值结果吻合良好。

关键词：高聚物粘结炸药孔洞坍塌热点温度相似理论中尺度模拟敏感性

基于相似理论的重型数控机床-基础系统位移变形研究

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机械工程学报 2022年第7期58卷 309-316页

作者：张建涛刘志峰李彦生姜凯杨聪彬张彩霞北京工业大学机械工业重型机床数字化设计与测试技术重点实验室北京100124 吉林大学数控装备可靠性教育部重点实验室长春130025

提升重型数控机床的加工精度是高端装备领域的研究热点,然而关于基础沉降变形对机床精度的影响这一问题却少有研究。为了研究由基础沉降变形引起重型数控机床加工精度变化的规律,基于欧拉伯努利梁单元理论,考虑基础和机床相互耦合作用关... 详细信息

提升重型数控机床的加工精度是高端装备领域的研究热点,然而关于基础沉降变形对机床精度的影响这一问题却少有研究。为了研究由基础沉降变形引起重型数控机床加工精度变化的规律,基于欧拉伯努利梁单元理论,考虑基础和机床相互耦合作用关系,建立起机床结构-基础系统的一体化变形协调方程,以横梁中点位姿变化为目标,进行整体刚度矩阵求解过程中的节点坐标标定方案分析;根据相似理论,构造重型数控机床-基础系统的缩尺模型,分析设计的缩尺模型和机床原尺模型之间静力位移变形关系,给出缩尺模型和原尺模型的映射规律,为有效解决基础沉降引起的机床精度变化和精度补偿提供依据和技术支撑。

关键词：重型数控机床基础沉降梁单元相似理论缩尺模型

基于动力学缩比和传递矩阵法的水平井基频求解方法

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中国石油大学学报（自然科学版） 2022年第3期46卷 158-165页

作者：尹宜勇白翰钦曲从锋刘欢王国强王通朱文佳中国农业大学工学院北京100083 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206

为提升振动固井技术的应用效果和固井效率,提出一种水平井套管柱基频的求解方法。基于动力学相似理论推导获得水平井套管柱基频的相似比,通过传递矩阵数值求解方法进行试验模型的基频计算,并通过试验对该方法进行正确性验证分析;依据基... 详细信息

为提升振动固井技术的应用效果和固井效率,提出一种水平井套管柱基频的求解方法。基于动力学相似理论推导获得水平井套管柱基频的相似比,通过传递矩阵数值求解方法进行试验模型的基频计算,并通过试验对该方法进行正确性验证分析;依据基频相似比,结合传递矩阵计算方法实现原型水平井的基频计算。结果表明通过传递矩阵法,能够对水平井缩比模型基频进行求解,计算结果与缩比模型振动试验结果吻合较好,计算与试验误差小于10%;随着离散质量点数增加,求解精度大幅度增加,误差从114%、89.9%、44.1%缩小至2.3%;成熟的动力学相似理论与经过验证的传递矩阵法相结合,无需实体模型即可实现对原型井基频的求解,通过该方法可缩短技术周期,降低成本。

关键词：水平井相似理论传递矩阵法集中质量法基频

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基于缩比模型的水下滑翔机运动相似性研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2023年第2期56卷 119-126页

作者：刘玉红冯登雪邓仕晗刘书赫朱亚强天津大学机械工程学院天津300350

利用水下滑翔机缩比模型预报原型运动特征及滑翔经济性的前提是两者运动相似.以天津大学自主研制的PetrelⅡ水下滑翔机作为研究对象,从相似理论出发,基于动力学方程及纳维-斯托克斯(N-S)方程,推导了水下滑翔机原型与模型在运动相似时应... 详细信息

利用水下滑翔机缩比模型预报原型运动特征及滑翔经济性的前提是两者运动相似.以天津大学自主研制的PetrelⅡ水下滑翔机作为研究对象,从相似理论出发,基于动力学方程及纳维-斯托克斯(N-S)方程,推导了水下滑翔机原型与模型在运动相似时应当满足相似准则以及相似转换关系.采用计算流体动力学方法计算了不同缩比情况下水下滑翔机的升力系数及阻力系数,得到了尺度相似比与升力系数、阻力系数的关系.分析表明,在稳定滑翔状态下,水下滑翔机缩比模型与原型运动相似需要满足弗劳德准则;在该准则下,在一定的缩尺比范围内,升力系数与阻力系数的尺度效应并不明显,以尺度相似比为0.5设计缩比模型最为合适.通过水池试验获得了缩比模型在一定俯仰角下的速度、升阻比等运动参数,试验结果表明:缩比模型与原型间存在运动相似性;缩比模型在水池试验中得到的横向速度、垂向速度和升阻比与水下滑翔机原型海试结果吻合较好,相对误差满足工程误差要求.论文提出的利用水下滑翔机缩比模型对原型运动参数和滑翔经济性进行预报切实可行,可为大型水下滑翔机的设计提供实验室验证平台,对于缩短研发周期具有重要意义.

关键词：水下滑翔机缩比模型相似理论运动相似滑翔经济性