检索结果-内蒙古大学图书馆

工程力学 2025年第4期42卷 246-252页

作者：张翔宇宁德志 MAYON Robert 王荣泉大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室大连116024

开发和利用可再生能源是解决能源危机的重要途径。波浪能作为一种可再生能源引起了世界各国的关注,其中振荡水柱(Oscillating Water Column,OWC)式波能装置是一种应用最广泛的波浪能转换技术。关于OWC的研究多集中于如何提高能量转换效... 详细信息

开发和利用可再生能源是解决能源危机的重要途径。波浪能作为一种可再生能源引起了世界各国的关注,其中振荡水柱(Oscillating Water Column,OWC)式波能装置是一种应用最广泛的波浪能转换技术。关于OWC的研究多集中于如何提高能量转换效率,但是由于海况的复杂性,装置面临很大的生存压力,提高装置的生存能力变得愈加重要。透空式防波堤形式已经有很多应用,它对高频短波消浪效果很好,对低频长波则较差,而振荡水柱波能装置对长波吸收能力较强。该研究将透空式防波堤和OWC装置有效结合起来,基于线性势流理论,运用分离变量法和特征函数匹配法建立了解析模型,研究了单独透空式防波堤形式下,不同开孔率对反射系数的影响;之后研究了集成系统下透空结构与OWC装置距离对反射系数、水动力效率等的影响,并与单独透空式防波堤和单独OWC装置对比,说明集成装置消浪的优越性。

关键词：振荡水柱防波堤透空结构水动力效率反射系数

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箱型浮式防波堤的波浪消减性能分析研究

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哈尔滨工程大学学报 2025年第1期46卷 46-55页

作者：马玉祥田世豪董国海大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116023

为了综合比选现有箱型浮式防波堤、分析其截面的改进设计方向,本文总结了目前提出的箱型浮式防波堤的截面型式,并收集对应的物理模型试验结果对其波浪消减性能进行了分析。通过引入无量纲参数β,对各类浮堤的消波特性进行讨论,得到了不... 详细信息

为了综合比选现有箱型浮式防波堤、分析其截面的改进设计方向,本文总结了目前提出的箱型浮式防波堤的截面型式,并收集对应的物理模型试验结果对其波浪消减性能进行了分析。通过引入无量纲参数β,对各类浮堤的消波特性进行讨论,得到了不同截面型式浮式防波堤的消浪性能边界。结果表明:当入射波周期小于9 s时,各类浮堤的透射系数可达到0.5以下;当大于9 s时,浮堤的消浪能力大幅下降,透射系数集中在0.8~1.0。在此基础上,总结了3种改进浮式防波堤截面的途径,建议优选组合异形截面并添设消波模块。

关键词：浮式防波堤消波特性物理模型试验截面型式消波模块消波评价参数截面设计透射系数

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基于多分散非球颗粒CFD-DEM的沉积物排放扩散特性研究

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水科学进展 2024年第4期35卷 669-679页

作者：杨晔峰韦桐忠王胤大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

为从颗粒及流场尺度探究沉积物颗粒在水流作用下的悬浮与扩散机制,在离散元中引入高斯曲率模型表征非球颗粒非线性接触特性,并改进非球颗粒的拖曳力模型及孔隙模型,建立了多分散非球颗粒CFD-DEM流固耦合数值方法;通过与物理模型试验对比... 详细信息

为从颗粒及流场尺度探究沉积物颗粒在水流作用下的悬浮与扩散机制,在离散元中引入高斯曲率模型表征非球颗粒非线性接触特性,并改进非球颗粒的拖曳力模型及孔隙模型,建立了多分散非球颗粒CFD-DEM流固耦合数值方法;通过与物理模型试验对比,验证了该方法的有效性与优越性;随后对沉积物在水流作用下的悬浮扩散过程进行模拟。研究结果表明,沉积物沉降率与颗粒入流量成正相关,与流速成负相关;而逸出率与沉降率呈相反趋势;在高初始排放量下,颗粒团簇效应促进流体动能耗散,颗粒所受重力作用超过惯性力作用,颗粒快速沉降;在低初始排放量下,较高流体动能促进颗粒水平向输运;在流速较小情况下,颗粒形状对沉积物的空间分布影响不可忽略。

关键词：悬浮与扩散沉积物 CFD-DEM流固耦合数值方法多分散非球颗粒

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考虑建筑不规则性的适度精细化区域震害模拟方法

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建筑结构学报 2024年第6期45卷 178-191页

作者：陈文越余丁浩李钢大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

目前,区域中存在大量的体型不规则建筑,在遭受地震作用时会产生平扭耦联效应,导致损伤加重。然而,现阶段的区域震害模拟方法以二维层间模型为主,难以考虑建筑结构的空间不规则特性。而精细化有限元模拟方法不适用于量大面广且数据模糊... 详细信息

目前,区域中存在大量的体型不规则建筑,在遭受地震作用时会产生平扭耦联效应,导致损伤加重。然而,现阶段的区域震害模拟方法以二维层间模型为主,难以考虑建筑结构的空间不规则特性。而精细化有限元模拟方法不适用于量大面广且数据模糊程度高的区域建筑震害模拟。为此,提出考虑建筑结构不规则特性且适用于区域尺度建筑群震害模拟的适度精细化高效分析方法。建立能够模拟楼层内抗侧刚度平面不规则特性的适度精细化层单元模型,通过不同层单元的串联组合实现对结构竖向不规则特性的模拟。考虑到区域建筑数量庞大,提出了两级加速动力分析方法,以减少震害模拟计算耗时,该方法在单体结构层级构建结构的摄动式隔离非线性动力控制方程提升震害模拟计算效率,进一步结合OpenMP并行方法开展区域震害模拟,实现整体层级的计算效率加速。数值算例及某区域震害模拟表明,所提方法有可靠的准确性和高效性,并且不规则结构的平扭耦联效应会导致区域建筑的震害损伤加重。

关键词：不规则建筑平扭耦联效应适度精细化层单元两级加速动力分析方法区域震害模拟

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实测畸形波的数值重构及机理分析

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哈尔滨工程大学学报 2024年第10期45卷 1904-1912页

作者：袁长富马玉祥台兵董国海艾丛芳大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

为研究畸形波的生成机理,本文基于非静压模型,利用时间反转法重构2个现场测量的畸形波、新年波和Yura波,并与实测数据对比验证。通过小波分析和谐波分析方法探究其生成机理,结果表明:畸形波在传播过程中,其小波能谱的能量存在明显的聚焦... 详细信息

为研究畸形波的生成机理,本文基于非静压模型,利用时间反转法重构2个现场测量的畸形波、新年波和Yura波,并与实测数据对比验证。通过小波分析和谐波分析方法探究其生成机理,结果表明:畸形波在传播过程中,其小波能谱的能量存在明显的聚焦-焦散变化;新年波中高阶谐波的作用最高占比为47.1%;Yura波中最高占比为30.7%;新年波和Yura波在演化过程中振幅谱存在明显变宽现象,说明新年波和Yura波是在色散聚焦、高阶谐波以及三阶共振的联合作用下形成的。在实际海况下,畸形波生成机制可能并不单一。

关键词：畸形波非静压数值模型时间反转法波面重构生成机理小波分析谐波分析傅里叶变换

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基于MPI与OpenMP混合编程模型的大型工程结构并行Woodbury非线性分析方法

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建筑结构学报 2024年第10期45卷 131-143页

作者：苏璞余丁浩李钢大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

基于Woodbury公式的非线性分析方法避免了结构非线性分析过程中整体刚度矩阵的反复更新和分解,然而,因局限于单机计算,该方法仅适用于中小规模结构的非线性分析。为此,通过两级稀疏近似策略对基于子结构技术的Woodbury法(简称“子结构Wo... 详细信息

基于Woodbury公式的非线性分析方法避免了结构非线性分析过程中整体刚度矩阵的反复更新和分解,然而,因局限于单机计算,该方法仅适用于中小规模结构的非线性分析。为此,通过两级稀疏近似策略对基于子结构技术的Woodbury法(简称“子结构Woodbury法”)进行改进,结合MPI与OpenMP混合编程模型提出了并行Woodbury非线性分析方法。该方法将整体结构剖分为若干个子结构,其中子结构级别的计算任务通过MPI并行编程模型实现,而每个子结构单元级别的计算任务则嵌套OpenMP并行编程模型完成。所提方法不仅克服了子结构Woodbury法在非线性区域规模较大时变得低效的局限性,也突破了现有Woodbury法的单机性能瓶颈。算例分析结果表明:所提方法能充分利用多个计算节点实现计算效率的大幅提升,其中非线性系数矩阵更新和求解过程降低的计算耗时最为显著,是提升整体分析效率的关键。

关键词：大型工程结构子结构技术 Woodbury公式非线性并行计算

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考虑土-结相互作用的大型结构高效地震分析方法

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工程力学 2024年第3期41卷 135-149页

作者：胡静静余丁浩李钢王睿张晗苏璞大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

在对大型工程结构进行地震反应分析时土-结构相互作用通常不可忽略,然而,结构本身巨大的体量及考虑土-结构相互作用后引入的大范围土域模型导致计算规模通常十分庞大,由此引起的计算效率低下问题已成为制约此类结构性能分析的关键因素... 详细信息

在对大型工程结构进行地震反应分析时土-结构相互作用通常不可忽略,然而,结构本身巨大的体量及考虑土-结构相互作用后引入的大范围土域模型导致计算规模通常十分庞大,由此引起的计算效率低下问题已成为制约此类结构性能分析的关键因素。该文提出一种新型土-结相互作用分析方法,并基于此实现了大型结构考虑土-结构相互作用的高效地震反应分析,建立不同接触状态下的单元法向和剪切相对位移分解方法;采用三维无厚度Goodman接触面单元格式对土与结构的接触行为进行描述,并通过插值方法对单元非线性变形进行描述,推导出隔离非线性的接触面单元控制方程;在此基础上,建立了大型工程结构考虑土-结构相互作用的整体式计算模型和高效地震反应分析方法。由于该文方法在每次迭代求解过程采用Woodbury公式计算结构响应,其仅需对一个规模极小的局部非线性矩阵进行迭代更新,避免了传统方法所需的结构大规模整体刚度矩阵实时更新分解,因而能够大幅度提高结构地震反应分析效率,数值算例验证了该文方法的有效性及高效性。

关键词：隔离非线性有限元法土-结相互作用 Goodman接触面单元 Woodbury公式大型结构

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非线性软化Cosserat连续体模型及其在土体应变局部化有限元分析中的应用

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岩土工程学报 2024年第12期46卷 2492-2502页

作者：韦文成唐洪祥刘京茂邹德高大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

完善了土体非线性应变软化公式,并将其引入到Cosserat连续体DP-MC屈服准则中,推导了本构方程积分的返回映射算法和弹塑性切线模量矩阵。利用有限元软件ABAQUS提供的用户自定义单元子程序接口(UEL)对考虑非线性软化的Cosserat连续体DP-M... 详细信息

完善了土体非线性应变软化公式,并将其引入到Cosserat连续体DP-MC屈服准则中,推导了本构方程积分的返回映射算法和弹塑性切线模量矩阵。利用有限元软件ABAQUS提供的用户自定义单元子程序接口(UEL)对考虑非线性软化的Cosserat连续体DP-MC本构模型进行了数值实现,并与平面应变试验进行了数值对比验证。结果表明,考虑非线性软化的Cossrrat连续体模型,能够有效克服经典有限元在分析土体由应变软化引起的应变局部化问题时病态的网格依赖性,同时,还能够在一定程度上反映土体剪切带内材料点旋转的细观效应。进一步地,通过对平面应变压缩算例的模拟发现软化系数ω和形状参数η均对土体强度有重要影响。

关键词：非线性软化剪切带应变局部化网格依赖性 Cosserat连续体

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细长潜器在内孤立波作用下大幅运动的轨迹和姿态

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兵工学报 2024年第6期45卷 1854-1865页

作者：刘忻丹勾莹滕斌大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

海洋内部的大幅内孤立波可能会威胁到潜器的航行稳定性和安全性,为探究潜器迎面遭遇内孤立波时的运动特性,建立两层流中细长潜器结构在内孤立波作用下的大幅运动时域求解模型。考虑潜器各运动自由度耦合引起的非线性作用力,潜器受到的... 详细信息

海洋内部的大幅内孤立波可能会威胁到潜器的航行稳定性和安全性,为探究潜器迎面遭遇内孤立波时的运动特性,建立两层流中细长潜器结构在内孤立波作用下的大幅运动时域求解模型。考虑潜器各运动自由度耦合引起的非线性作用力,潜器受到的内孤立波力采用Morison方程和Froude-Krylov力计算,由内孤立波传播引起的静力变化通过对潜器表面静压强积分计算。通过与计算流体力学数值仿真结果和物理模型试验结果对比验证模型的精度,并计算SUBOFF潜器在两层流中不同潜深、不同航速时迎面遭遇KdV型内孤立波后的运动轨迹和姿态。数值仿真结果表明:内孤立波作用下,位于密度分层界面上方和分层界面处的潜器沿内孤立波传播方向运动,位于密度分层界面下方的潜器逆着内孤立波传播方向运动;垂向上潜器会发生大幅掉深,且先下沉再上浮;不同潜深、航速下潜器表现出不同的运动轨迹和姿态。

关键词：潜器内孤立波非线性作用力运动轨迹 Morison方程

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考虑非线性行为相似的高层结构动力试验模型简化设计方法研究

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振动与冲击 2024年第3期43卷 14-26页

作者：王睿董志骞李钢余丁浩张晗大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

随着物理试验技术的快速发展,结构模型试验可较准确获得结构在环境荷载作用下的动力响应,但在土-结相互作用、区域群体结构、大型复杂结构的风洞、拟静力及动力等模型试验问题研究中,简单、实用、准确的结构试验简化模型仍是研究的重点... 详细信息

随着物理试验技术的快速发展,结构模型试验可较准确获得结构在环境荷载作用下的动力响应,但在土-结相互作用、区域群体结构、大型复杂结构的风洞、拟静力及动力等模型试验问题研究中,简单、实用、准确的结构试验简化模型仍是研究的重点。针对现有模型简化方法中非线性力学参数标定复杂、试验可行性不足等问题,提出了一种考虑非线性行为相似的高层结构动力试验模型简化设计方法,将模拟高层结构的弯、剪恢复力模型分解为线性和非线性行为的组合,其中结构非线性行为采用库仑摩擦模型模拟,因其参数简单,具有一定物理意义,可直接适用于缩尺模型动力试验研究中。基于上述理论方法,将弯剪耦合模型和平扭摩擦装置有效结合,提出了用于缩尺动力试验的物理模型设计方法及等效刚度、屈服后刚度和承载力等参数的计算方法,并建立了对应的“层间双剪切、双弯曲弹簧”力学计算模型,可通过模型试验结果较好地预测原型结构弹性及非线性阶段的动力响应。以某高层结构为例,通过数值模拟和振动台试验验证了该方法的准确性和可行性。

关键词：高层结构简化模型非线性模型试验小缩尺比数值模拟

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