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长沙理工大学学报（自然科学版） 2022年第4期19卷 131-142页

作者：刘朝晖朱国虎柳力李文博傅顺发长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114

【目的】解决内置感知器件与沥青路面材料因模量差异大造成的变形不协调问题,提出考虑协同变形增强的内置感知器件与沥青路面一体化设计方法。【方法】以埋入式电阻应变传感器为内置感知器件,利用有限元软件建立融合内置传感器的沥青混... 详细信息

【目的】解决内置感知器件与沥青路面材料因模量差异大造成的变形不协调问题,提出考虑协同变形增强的内置感知器件与沥青路面一体化设计方法。【方法】以埋入式电阻应变传感器为内置感知器件,利用有限元软件建立融合内置传感器的沥青混合料结构模型,通过数值模拟与计算,以10.0%的应力差异率为评价指标,确立内置传感器的应力影响范围作为模量过渡区域;采用环氧树脂材料制作模量过渡区,并对模量过渡区力学性能进行试验评价;运用数字图像相关(digital image correlation,DIC)方法对内置感知器件的沥青混合料试件开展单轴压缩和四点弯曲加载下的力学响应试验,通过比较传感器实测响应值和DIC法测量结果之间的差异,分析模量过渡区对传感器与沥青路面协同变形增强的有效性。【结果】内置传感器会改变沥青混合料结构的应力分布状态,传感器的竖、横、纵三向影响范围为58 mm×199 mm×82 mm,环氧树脂材质的模量过渡区具有良好的力学性能,其弹性模量为沥青混合料的2.5倍,可在沥青混合料与感知器件之间形成有效的模量过渡区;在逐级压缩和弯拉受力下,设置模量过渡区使传感器测得的试件结构应变差均值分别降低了66.6%和65.9%,设置模量过渡区能显著提高内置感知器件实测响应的稳定性和有效性。【结论】在沥青混合料与感知器件之间设置模量过渡区,使之形成模量梯度过渡结构,是提升两者协同变形的有效手段;在实际工程应用中,协同变形增强一体化设计流程主要包括:模量过渡区范围确定、材料选择、性能评价及协同变形有效性验证。

关键词：内置感知器件沥青路面一体化设计方法协同变形增强模量过渡区

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地基路基路面协同沉降变形一体化设计方法研究

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中外公路 2022年第2期42卷 57-61页

作者：裘友强宫玉明刘军勇中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075

为了探讨公路地基-路基-路面协同沉降变形一体化设计方法,依托察格高速公路察尔汗盐湖湖心区域盐渍土地基处治试验段,以地基-路基协同沉降关系为基础,建立路面结构模型,结合依托工程现场监测数据,采用两种路面结构层不均匀沉降的施加方... 详细信息

为了探讨公路地基-路基-路面协同沉降变形一体化设计方法,依托察格高速公路察尔汗盐湖湖心区域盐渍土地基处治试验段,以地基-路基协同沉降关系为基础,建立路面结构模型,结合依托工程现场监测数据,采用两种路面结构层不均匀沉降的施加方法,分析地基-路基协同沉降变形下路面结构层应力响应,并提出满足路面结构性、功能性要求的路基、地基沉降控制标准和计算方法。研究结果表明:不同的沉降曲线形式对路面结构层应力分布及大小有着重要的影响,其中基层和底基层是凹曲线沉降作用下的路面应力控制层;而凸曲线沉降作用下的路面应力控制层为上面层和中面层。从满足路面结构性和功能性要求的差异沉降容许值和沉降变坡率容许值出发,推导出不同路基高度和宽度情况下路基与地基沉降容许值。

关键词：公路地基路基路面协同沉降一体化设计方法沉降控制标准

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地基-路堤-路面协同变形机理及一体化设计方法研究

地基-路堤-路面协同变形机理及一体化设计方法研究

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作者：王冲东南大学

学位级别：硕士

软土地基上的高等级公路常因软基不均匀沉降导致路面服务性能降低甚至结构性破坏。目前主要研究集中在软土地基处理,路堤和面层仍多采用传统方法修建,路面、路堤、地基等专业人员各司其职,缺少完整的设计体系。不良地质软土道路设计时... 详细信息

软土地基上的高等级公路常因软基不均匀沉降导致路面服务性能降低甚至结构性破坏。目前主要研究集中在软土地基处理,路堤和面层仍多采用传统方法修建,路面、路堤、地基等专业人员各司其职,缺少完整的设计体系。不良地质软土道路设计时仍采用传统道路设计方法,并未进行整体性的改善。为了研究软土地基病害和其不均匀变形在道路面层结构中的传递机理,本文运用数值模拟方法建立了地基-路堤-路面协同作用的力学模型,分析了不同路堤填料路堤在不同车辆荷载、填筑高度及填料模量下的变形规律,并提出了一种基于三者组合的变形协同机理针对软土地基的道路一体化设计方法。具体研究过程如下:首先,考虑路堤材料参数及结构形式对路堤变形的影响,建立了不同类型的路堤-路面相互作用数值模型,并分别选择D-P模型、线弹性模型作为土石混合料路堤、轻质填料路基的材料本构模型。对于填土、土石和填石三种路堤,荷载作用下的路堤沉降集中在道路中心荷载下的位置,向四周扩散作用不明显;对于轻质路堤,荷载作用下的路堤沉降的扩散大于其它三种路堤形式;在增加一定路堤填筑高度条件下,三种土石混合料路堤沉降量的变化大小为:填石类>土石类>填土类。其次,基于建立的路堤-路面数值模型进行分析不同路堤填料的路堤在不同车辆荷载、填筑高度及填料模量下的变形规律。研究表明,最大沉降量和车辆轴载及路堤填筑高度均成正比;沉降量随着填筑材料模量的增加不断减小,且减慢速率不断减小。在此基础上引入软土地基建立地基-路堤-路面一体化模型,分析了沉降随施工进行、软基模量、车辆荷载和刚性夹层改变的变化规律。发现沉降量在道路结构中向上传递会叠加路堤压缩变形以及道路结构层的厚度变化,且随高度逐渐减小的协同变形。路堤与面层为适应地基沉降发生协调变形:路面结构在荷载和自重作用下,产生层间协调变形以填充路堤固结沉降产生的空间,但是由于结构层变厚软基沉降量向上传递时表现为不断减小。然后,在数值模型分析基础上,利用正交设计试验对软基不均匀沉降影响因素进行敏感性分析得出影响路面不均匀沉降的主要因素,可知软基模量、车辆荷载和路堤与面层重度是对路面不均匀沉降贡献度最大的四个因素,其中软基模量的影响程度约为面层重度的6倍,车辆荷载的影响程度约为面层重度的4倍,路堤重度对不均匀沉降的贡献与面层重度基本相同;同时,使用差分进化算法回归出路表不均匀沉降预测力学-经验模型。最后,基于以上建立的地基-路堤-路面数值分析模型和理论经验预测模型,考虑到路基不均匀变形引起的路面线形设计的阈值问题,结合路面设计标准及功能性需求提出了以容许工后不均匀沉降、软基模量和路堤路面重度为设计控制指标,考虑地基、路堤和路面协调变形的针对不良地质的道路完整一体化设计体系。综上所述,本文研究内容可为不良地质(如软土地质)地区的道路工程中路面结构的一体化设计提供理论方法,从而达到提高软土地基道路工程的结构质量,并为完善现有的地基处理、路堤设计和路面设计的相关标准给与理论参考。

关键词：道路工程软土地基变形协调轻质填料一体化设计方法

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叶环电驱导管桨的机桨一体化设计方法研究

叶环电驱导管桨的机桨一体化设计方法研究

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作者：余平哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

叶环电驱导管桨(Rim-Electric Driven Ducted Propeller,简称REDP)是一种将永磁无刷直流电机与导管螺旋桨相结合的新型机桨一体化推进器。电机直接驱动螺旋桨,省去了中间的传动机构,具有功率密度高、轻量化、结构紧凑、集成度高、应用... 详细信息

叶环电驱导管桨(Rim-Electric Driven Ducted Propeller,简称REDP)是一种将永磁无刷直流电机与导管螺旋桨相结合的新型机桨一体化推进器。电机直接驱动螺旋桨,省去了中间的传动机构,具有功率密度高、轻量化、结构紧凑、集成度高、应用范围广等显著特点,因此有着广阔的市场前景。本文提出了叶环电驱导管桨一体化设计方法,对叶环电驱导管桨整体结构、电机参数、实验方案等进行了设计,对齿槽转矩进行了优化研究,对叶环电驱导管桨样机进行了实验验证。实验结果表明设计的样机能够满足设计要求,一体化设计方法能够用于指导叶环电驱导管桨的设计,为下一步深入研究集成电机推进器提供了一定的理论与实验参考。具体研究内容如下:(1)提出了叶环电驱导管桨一体化设计方法,包括桨叶与叶环设计、电机设计以及整体结构设计方法。以Ka4-50系列导管桨的桨叶为基准桨叶,利用坐标变换法实现螺旋桨翼型转换与加密处理,得到了三维翼型数据,利用三维作图软件完成桨叶与叶环建模。利用等效磁路与电路法对永磁无刷直流驱动电机进行了详细的初步设计。对有无轮轴两种叶环电驱桨进行了整体结构设计与性能对比,试制了36槽/24极的电机,通电运行发现其磁阻转矩较大,初步分析其来源于齿槽转矩。(2)为了探究驱动电机齿槽转矩的影响因素,采用优化设计方法与计算机辅助优化的方法分析了不同的槽级数组合、齿槽形状、极弧系数等对齿槽转矩及电机性能的影响。结果表明,分数槽电机在降低齿槽转矩方面优势明显,得到了电机最佳槽级数组合为36槽/26极、齿槽形状为开口槽、极弧系数为0.6。(3)利用有限元法对最终的电机进行了性能分析,得到了不同工况下驱动电机的性能参数,验证了电机设计的合理性。考虑到端部绕组的影响,利用Simpolorer软件对驱动电机进行了场路耦合分析,结果表明,端部绕组简化对有限元分析结果影响较小,同时,场路耦合分析也为进一步的驱动控制方案设计奠定了基础。(4)针对现有的敞水动力仪难以测量叶环电驱导管桨的推力与扭矩问题,设计加工了一种测量的测力装置与实验方法,其原理是利用外力使结构产生微应变来间接得到推力和扭矩。敞水实验内容包括测量不同进速下的推力、扭矩,得到叶环电驱导管桨的相关特性曲线。实验结果表明测得的叶环电驱导管桨不同转速对应的推力无量纲化后比较一致,证明了叶环电驱导管桨不会对原导管桨性能产生过大的影响,进一步验证了样机设计的合理性。

关键词：叶环电驱导管桨一体化设计方法齿槽转矩有限元法敞水实验

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光电跟踪系统控制回路一体化设计方法

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应用光学 2016年第4期37卷 503-509页

作者：常金达丁昨凯赵创社柳井莉青岛市市北区92196部队16分队西安应用光学研究所

为提高搭载于运动平台之光电跟踪系统控制回路的设计效率,以运动平台角扰动、目标运动特征以及系统跟踪误差指标为边界条件,基于系统建模和参数辨识,提出一种控制回路一体化设计方法,给出各环路控制器的解析表达及一组经验公式,并以某... 详细信息

为提高搭载于运动平台之光电跟踪系统控制回路的设计效率,以运动平台角扰动、目标运动特征以及系统跟踪误差指标为边界条件,基于系统建模和参数辨识,提出一种控制回路一体化设计方法,给出各环路控制器的解析表达及一组经验公式,并以某半实物仿真系统进行验证。在等效正弦125πsin(0.4πt)(mrad)角扰动环境下,对正弦输入200πsin(t)/3(mrad)的跟踪误差峰值不大于0.5mrad,满足均方误差小于0.5mrad的指标要求,表明该控制回路一体化设计方法的有效性。

关键词：光电跟踪系统控制回路一体化设计方法

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主动配电网的一体化设计方法

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电力系统保护与控制 2015年第11期43卷 49-55页

作者：柳春芳佛山电力设计院有限公司广东佛山528000

介绍了主动配电网(ADN)的定义和主要特征,阐述了主动配电网的新技术和设计要素,对主动配电网进行一体化设计的必要性和可行性,提出了主动配电网的一体化设计方法。提出了一体化设计方法,采用"分步推进"和"一步一反馈&qu... 详细信息

介绍了主动配电网(ADN)的定义和主要特征,阐述了主动配电网的新技术和设计要素,对主动配电网进行一体化设计的必要性和可行性,提出了主动配电网的一体化设计方法。提出了一体化设计方法,采用"分步推进"和"一步一反馈"的渐进优化设计流程得出最终设计方案。将主动配电网的一次接线模式、分布式电源接入、数据采集、通信系统、继电保护、配电网自动化、运行调度和设计方案实施条件等各个方面纳入到一体化设计中。详细介绍了一体化设计方法的设计流程。

关键词：主动配电网一次接线模式分布式电源运行调度保护与控制一体化设计方法

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中国尊大厦外框筒建筑-结构一体化设计方法

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建筑结构 2014年第20期44卷 1-6页

作者：齐五辉宫贞超常为华杨蔚彪北京市建筑设计研究院有限公司北京100045

中国尊大厦外框筒为巨型结构,各构件内力巨大,其布置力求规则以传力直接。根据建筑外形及结构传力要求,巨型柱分叉后的形心均在同一竖直面内,同时控制其一角点到幕墙外皮的最小距离,由此确定巨型柱的空间定位。巨型柱均以水平面为控制截... 详细信息

中国尊大厦外框筒为巨型结构,各构件内力巨大,其布置力求规则以传力直接。根据建筑外形及结构传力要求,巨型柱分叉后的形心均在同一竖直面内,同时控制其一角点到幕墙外皮的最小距离,由此确定巨型柱的空间定位。巨型柱均以水平面为控制截面,采用分段折线的形式控制与外完成面的距离,转折标高为转换桁架的上弦上皮或下弦下皮标高。转换桁架弦杆的截面为平行四边形,即一条边水平,另一条边沿巨型柱外皮,转换桁架腹杆、巨型斜撑以及次框架等构件也采用平行四边形的截面形式。从水平视角看,外框筒结构构件不出现重影,构件之间的连接也不出现错边,保证巨型结构传力的同时,又完美体现建筑效果。

关键词：中国尊大厦外框筒巨型结构控制面一体化设计方法

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家具产品三维与二维一体化设计方法

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家具 2013年第3期34卷 53-56页

作者：丁伟朱剑刚南京林业大学家具与工业设计学院南京210037

分析了传统二维CAD家具设计的流程与不足,在分析三维CAD家具设计技术的特点和优势的基础上,提出将三维与二维一体化设计方法应用到家具设计中的方法和步骤,并指出三维与二雏CAD设计技术的有机结合是家具企业提升设计能力的可行途径之一。

关键词：家具设计三维CAD设计一体化设计方法 Solidworks

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江苏宿迁220kV变电站隔震设计方法研究

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建筑结构 2024年第7期54卷 52-58,43页

作者：王志浩赖振锋林康立杨鹏程国网江苏电力设计咨询有限公司徐州勘测设计分公司徐州221005 广州大学工程抗震减震与结构安全教育部重点实验室广州510405 苏州海德新材料科技股份有限公司苏州215500

为解决变电站抗侧刚度较小,大型设备会放大地震作用的问题,对宿迁220kV变电站结构分别采用分部设计和一体化设计两种方法进行隔震设计,对支座参数确定原则、地震波选取规则、楼层响应以及非比例阻尼影响规律进行了研究分析。结果表明,... 详细信息

为解决变电站抗侧刚度较小,大型设备会放大地震作用的问题,对宿迁220kV变电站结构分别采用分部设计和一体化设计两种方法进行隔震设计,对支座参数确定原则、地震波选取规则、楼层响应以及非比例阻尼影响规律进行了研究分析。结果表明,应采用实际地震作用下迭代得到的支座参数,以迭代得到的隔震层阻尼比作为结构阻尼比选取地震波更合理,一体化设计方法可以在实现中震弹性目标要求的同时将构件进行优化,提高结构经济性,变电站隔震结构非比例阻尼特性较强,且对其楼层响应结果影响较大,实际隔震设计中不可忽略非比例阻尼影响,高烈度地区的变电站更宜采用一体化设计方法。

关键词：变电站分部设计方法一体化设计方法非比例阻尼

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基于压缩空气储能的综合能源系统优化设计研究

基于压缩空气储能的综合能源系统优化设计研究

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作者：孔舒婷中国建筑科学研究院

学位级别：硕士

为助力“碳达峰、碳中和”目标实现,大力发展以可再生能源为主体的分布式能源系统、推动能源结构清洁低碳转型迫在眉睫。实际应用过程中,可再生能源能量输出普遍存在间歇性、波动性、与终端用能需求不匹配以及可控性差等特点,如何提高... 详细信息

为助力“碳达峰、碳中和”目标实现,大力发展以可再生能源为主体的分布式能源系统、推动能源结构清洁低碳转型迫在眉睫。实际应用过程中,可再生能源能量输出普遍存在间歇性、波动性、与终端用能需求不匹配以及可控性差等特点,如何提高可再生能源消纳比例,满足终端用户对多种能源可靠稳定的供给需求,是亟待解决的一大难题。压缩空气储能技术,作为分布式能源与用户侧能源交互的枢纽,其所具备的多能联储、多能联供特征,可很好的解决分布式综合能源系统中多能联储联供所面临的问题,是双碳目标下多种清洁能源协同和综合利用的重要解决方案。本文针对基于压缩空气储能的综合能源系统热源单一、温度受限、耦合燃气轮机碳排放量大、缺乏参数设计与容量配置一体化优化方法的关键科学问题,提出了以光伏、光热等零碳能源为主,绝热压缩空气储能为辅的综合能源系统,基于质量守恒关系、能量平衡关系建立了该系统的热力学模型,构建了系统评价指标体系,提出了反映能量品位差异的电-电效率、综合能量效率计算方法。利用西北某农业园区120k W分布式压缩空气储能示范系统开展实验测试,验证了所建热力学模型的准确性。深入剖析了压缩机压缩比、透平机膨胀比、储气罐最小储气压力和透平进气温度等设计参数、环境温度和海拔高度等外界因素对系统性能的影响规律。最后,以综合能量效率最大和系统费效比最小为优化目标,建立了基于压缩空气储能的综合能源系统双层优化模型,构建了针对参数设计与容量配置的一体化优化设计方法,并将该优化设计方法应用于某示范园区,验证了所提方法的可行性。主要结论如下:(1)实验测试结果与仿真结果的对比分析表明,系统各运行阶段关键参数及系统效率指标的实测值与仿真值相对误差均在5%以内,本文所建的热力学仿真模型具有较高的准确性。(2)对多级压缩的CAES系统,调节压缩比使一二级压缩机的压缩比稍大于三四级压缩机的压缩比,可提高系统性能,电-电效率和综合能量效率在压缩比比值为0.9时分别达到最大值55.15%、77.36%。(3)对多级膨胀的CAES系统,调节三四级透平的膨胀比稍大于一二级透平的膨胀比,可提高系统性能,电-电效率在膨胀比比值为1.2时达到最大值55.13%,综合能量效率在膨胀比比值为1.4时达到最大值77.46%。(4)储气罐最小储气压力对系统发电时间影响较大。提高储气罐最小储气压力,储气罐利用率下降,系统发电时间缩短。当储气罐最小储气压力从3.5MPa增加到8MPa时,发电时间从8.6h缩短至2.6h。(5)提高透平进口空气温度可以有效提高系统电-电效率和综合能量效率。当透平进口空气温度从110℃升高到240℃时,系统电-电效率从50.71%增加至64.34%,综合能量效率从73.90%增加至84.76%。(6)海拔高度对系统性能的影响较大。海拔升高,系统的电-电效率和综合能量效率均下降。当海拔高度从0m增加到3000m时,系统电-电效率从55.03%降低至22.56%,综合能量效率从77.29%降低至47.49%。(7)示范园区的优化结果显示,三种场景下系统费效比分别为0.110元/k Wh、0.097元/k Wh、0.069元/k Wh,均小于当地常规能源价格0.388元/k Wh。系统每向外提供1k Wh的能量,可分别获得经济效益0.278元、0.291元、0.319元。与无储能的综合能源系统相比,引入压缩空气储能系统后,虽然初投资增加了31.6万元,但每年可再节约4556MWh的一次能源,减排593.6ton的二氧化碳,一次能源节约率达25.86%,二氧化碳减排率达13.7%。

关键词：压缩空气储能综合能源系统实验测试仿真研究参数设计容量配置一体化设计方法

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