王晓峰
- 作品数：35 被引量：112H指数：5
- 供职机构：北京交通大学土木建筑工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家科技支撑计划上海市博士后基金更多>>
- 相关领域：建筑科学自动化与计算机技术理学电气工程更多>>
- 均匀流场作用下ETFE气枕的流固耦合分析
- 2020年
- ETFE(Ethylene-Tetra-Fluoro-Ethylene)气枕由于自重轻、造型丰富等优点,广泛应用于土木工程领域的大跨空间钢结构如水立方等以及航空航天领域的空间可展结构。ETFE气枕属于风敏感结构,在风荷载作用下,易产生较大的变形和振动,进而使得周围风场发生变化,引起显著的流固耦合效应。这种耦合效应可以通过结构形状改变、附加质量、气动阻尼和气承刚度的变化来表征。目前相关研究主要对张拉膜结构在均匀流情况下的流固耦合作用进行了研究,尚未发现有关ETFE气枕等充气膜结构方面的研究报道。以方形ETFE气枕为研究对象,借助商用有限元软件ADINA,通过将CFD(Computational Fluid Dynamics)/CSD(Computational Structure Dynamics)分析结果与FSI(Fluid Structure Interaction)分析结果进行对比,探究其在均匀流场情况下的流固耦合作用的特点以及对动力响应的影响规律。数值计算中忽略能量的耗散,因此没有考虑气动阻尼的影响,通过有势流体考虑气承刚度的影响,着重研究了流固耦合作用中气枕形状改变和附加质量的影响作用。主要研究内容与结论如下:假定外部流场为均匀层流场,采用8结点层流单元进行离散;ETFE气枕外围薄膜为线弹性材料且其变形满足大转动、小应变条件,采用3D-4结点膜单元进行离散;ETFE气枕的内充气体为小扰动、无旋的理想流体,采用8结点线性势流体单元进行离散。在CFD模块,通过瞬态分析求得ETFE气枕刚性模型表面的风压分布和风荷载时程,然后将风压时程施加在CSD模块中ETFE气枕的膜面上,借助隐式时间积分进行时程分析,求得在不考虑流固耦合作用时气枕的风致响应。通过分别在CFD和CSD模块中设置流固耦合界面,并在CFD模块中引入ALE(Arbitary Lagrangian-Euler)网格离散计算域以考虑流固耦合边界的运动问题,对均匀流场中的ETFE气枕进行双向耦合分析,计算其在考虑流�
- 王晓峰张玉清杨庆山
- 关键词：ETFE气枕流固耦合作用均匀流场
- 充气薄膜管气-膜耦合作用的有限元分析被引量：2
- 2021年
- 充气薄膜管通过内充气压获得刚度和承载力。荷载作用下的变形会导致内充气压改变,进而引起结构刚度的变化,体现为内充气体与外围薄膜耦合作用。该文采用有限元方法对充气薄膜管的气-膜耦合作用及其随影响因素的变化规律进行数值分析。通过将内充气体等效为小扰动线性有势流体以考虑内充气体与外围薄膜的耦合作用;通过将有限元分析结果与相应的试验结果进行对比,验证考虑气-膜耦合作用有限元模型的正确性和精确性;通过将分析结果与内充气体被等效为外围薄膜静力边界条件情况下的计算结果进行对比,研究气-膜耦合作用对充气薄膜管褶皱临界荷载和极限承载力的影响及其随初始内压、长细比、端部约束类型以及轴向荷载的变化情况。研究结果表明,气-膜耦合作用对褶皱临界荷载和极限承载力具有重要影响,且呈现非单调变化的特点,在影响因素的变化范围内,出现极大值或(和)极小值。该文的研究成果揭示了充气薄膜管的气-膜耦合作用规律,有助于深入认识充气薄膜管的力学行为,确保空间充气薄膜结构设计计算的可靠性。
- 王晓峰付慧杰杨庆山
- 关键词：有限元分析压弯荷载极限承载力
- 褶皱发展对平面张拉薄膜屈曲后动力特性的影响被引量：3
- 2013年
- 剪切位移荷载作用下,平面张拉薄膜经历缺陷、临界褶皱和宏观褶皱3种状态。该文依次分别对处于3种状态的薄膜进行自振特性分析,并明确了3种状态的划分原则。计入平面张拉薄膜的微小抗弯刚度,采用ANSYS/LS-DYNA中显式-隐式连续求解的方法对屈曲后薄膜的动力特性进行分析。依据忽略面外变形的理想模型自振特性分析结果,把平面张拉薄膜的振型划分为贯通振型和间断振型,贯通振型又划分为纵向贯通振型和横向贯通振型。研究结果表明:薄膜处于缺陷状态时,面外变形对薄膜自振特性的影响可以完全忽略,受主应力分布的影响,低阶振型中纵向贯通振型更易于出现,纵向贯通振型的波峰或波谷数量随着频率阶数的递增而规律递增。临界褶皱状态,薄膜的各阶频率均随剪切位移的增加而出现大幅波动,面外变形对薄膜振型的影响逐渐增大,横向贯通振型消失,纵向贯通振型的递增规律逐渐破坏;宏观褶皱状态,薄膜的各阶频率趋于稳定,其主应力分布及振型受面外变形的影响显著。
- 马瑞杨庆山王晓峰
- 关键词：非线性屈曲自振特性
- 风吸力作用下ETFE气枕气-膜耦合作用的有限元分析
- 2022年
- ETFE气枕广泛用于房屋建筑的屋面结构和围护结构。ETFE气枕为柔性结构,通过内充气压获得结构刚度,荷载作用下的变形会引起内充气压的变化,从而使外围薄膜应力和刚度改变,进而影响气枕的变形行为,表现出典型的内充气体与外围薄膜耦合作用的特点。采用商用有限元软件ADINA对风吸力作用下的ETFE气枕进行静力有限元分析。通过将内充气体分别在恒质量和恒压情况下的分析结果进行对比,研究气-膜耦合作用的影响及其随荷载、初始内压、矢跨比和气枕尺寸的变化规律。研究成果有助于准确认识气-膜耦合作用特点以及ETFE气枕的力学行为,确保ETFE气枕设计计算的合理性和可靠性。
- 唐钰翔李庚李奕扬陈瑛涛王晓峰
- 关键词：ETFE气枕有限元分析风吸力静力分析
- 空间闭口薄壁梁单元弹性模型
- 2012年
- 以作者前面对开口薄壁梁单元的研究为基础,基于Timoshenko梁理论和Benscoter闭口薄壁杆件理论,建立了具有内部结点自由度的空间闭口薄壁梁单元模型,考虑了弯曲和扭转的耦合作用、横向剪切变形以及翘曲剪应力等因素的影响。通过编制相应的有限元程序,对自由端受横向集中荷载和扭矩作用的悬臂梁进行数值分析,并将计算结果与已有的理论解和有限元解进行对比验证。结果表明所建立的闭口梁单元具有很好的计算精度,求得的位移场与理论解和ANSYS的壳单元解基本一致。
- 王晓峰杨庆山
- 关键词：有限元剪切变形弯扭耦合
- 考虑弯扭耦合的空间薄壁截面梁单元刚度矩阵被引量：3
- 2008年
- 以Bernoulli-Euler梁理论和Vlasov薄壁杆件理论为基础,通过设置单元内部结点,对弯曲转角和翘曲角采取独立插值的方法,建立了可考虑横向剪切变形、弯曲和扭转的耦合及翘曲剪应力等因素影响的空间薄壁截面梁有限元模型.算例表明本文所建立的模型具有很好的精度,满足工程应用.
- 王晓峰杨庆山
- 关键词：薄壁结构单元刚度矩阵弯扭耦合
- 空间薄壁梁单元面向对象程序的实现
- 2012年
- 针对传统有限元分析软件主要面向过程设计,其可维护性和可扩展性等较差的问题,基于面向对象程序设计方法,建立具有内部节点的空间薄壁截面梁单元模型,给出线弹性空间薄壁梁单元的UML类图,介绍矩阵类、截面类、材料类、节点类、单元类和结构类等6种类成员的主要属性和方法.用C#编制相应的有限元程序,通过T形框架算例比较和验证其位移和弯曲转角计算值、理论解和ANSYS的BEAM 189梁单元的数值解,结果表明该程序精度良好,可用于空间薄壁结构的有限元分析.
- 王晓峰罗晓群张其林
- 关键词：空间梁薄壁截面有限元面向对象程序设计
- 电力机车数字显示电度表的设计及应用被引量：1
- 2006年
- 针对目前国内电力机车电度表的应用现状,提出了一种基于ATT7022A全数字机车专用电度表的设计,实现了高精度全功能的能耗计量。本文分别从硬件和软件方面讨论了机车数字式电度表的技术原理,并给出了检测结果及实际应用情况。
- 王晓峰张维戈牛利勇
- 关键词：电力机车电度表ATT7022A全数字
- 气-膜耦合作用下ETFE气枕的静力研究
- 2023年
- 为了研究气-膜耦合作用机理,对方形乙烯-四氯乙烯共聚物(ETFE)气枕进行静力荷载试验,研究气-膜耦合作用及其随影响因素的变化规律。通过在上膜面均匀铺置沙袋对气枕施加均布荷载,获得膜面位移、内压和膜面矢高。通过与有限元分析结果进行对比,校核试验结果的精确性。并通过将内充气体分别在恒质量和恒压情况下的试验结果进行对比,研究ETFE气枕的气-膜耦合作用特征及其随荷载、初始内压和气枕尺寸的变化规律。结果表明:气-膜耦合作用使气枕的上下膜面协同工作,共同承担外荷载、抵抗变形;随着荷载的增加,气-膜耦合作用逐渐增强;在荷载不变时,气-膜耦合作用随初始内压的升高而减弱,随气枕尺寸的增大而增强。
- 王晓峰李卓然杨庆山
- 关键词：ETFE气枕静力试验均布荷载
- 城市交通信息系统的数据共享和交换机制研究被引量：2
- 2008年
- 针对加快信息整合步伐的必要性和迫切性,结合上海市城市交通信息监控平台,探讨了信息数据的共享和交换机制,介绍了数据信息的整理流程和数据入库的方法,对数据交换共享进行了解析,使共享和交换不同部门的不同数据格式成为可能。
- 王晓峰车建仁
- 关键词：数据共享信息系统数据库
