量纲分析

摘要： 以舰舱室结构在承受多发武器攻击时的动态响应为背景,研究单舱室结构在两次内部爆炸加载下结构的变形规律。利用有限元软件AUTODYN进行两次内爆冲击波的数值仿真,通过量纲分析研究内爆载荷下舱室结构的影响因素,分析起爆位置和爆炸当量对舱室结构变形的影响规律。结果表明:在爆炸当量为2~10 kg、炸点位置距离舱壁中心0.4~1.2 m,舱壁结构毁伤模式为挠曲变形和局部破口;仿真得出舱壁最大挠厚比和炸药当量/舱壁边长、炸药当量/爆距存在线性关系并得出内爆无量纲损伤数D_(m);将各种工况下的无量纲损伤数与爆炸当量进行统计,发现2种毁伤模式之间存在较为明显的分界线,分界线方程可用一元二次方程拟合。

摘要： 文中采用量纲分析方法,建立了亚音速平头柱形弹体侵彻钢板结构相似律的一般形式.通过缩比模型试验,对亚音速平头弹体侵彻钢板结构数值计算方法进行了验证.计算4种不同缩尺比工况,获得了平头弹体侵彻钢板后的弹体剩余速度、钢板变形形貌及最大塑性变形量.结果表明:在亚音速侵彻工况下,应变率效应影响不明显,如果忽略不同缩尺比对弹体材料性能的影响,亚音速平头弹体侵彻船用钢板结构大致满足几何相似律.

摘要： 为了探究水下爆破激励堤岸岩土振动的主频及其传播过程的衰减规律,采用量纲分析法,考虑水、土介质变化物征,建立了影响爆破振动主频各物理量之间的泛函。结合江西省宜春市秀江双桥爆破拆除作业获得的水下爆破振动在堤岸及其近邻域传播测试数据,通过回归拟合,求解爆破振动主频公式。得到爆破振动主频预测值与实测值的平均相对误差为8.87%,较未考虑水土介质变化特征的预测方法得到的平均相对误差小。结果表明,通过引入监测点距爆心之间水、土介质传播域距离比值系数,使得振动主频的预测表达式符合水下爆破振动在堤岸传播的工程物理实际。

摘要： 研究一类带齐次凝聚核的积分-偏微分Smoluchowski方程的相似解及解法.首先用量纲分析法减少方程中必不可少的独立常量的数量;其次,用尺度变换群研究方程的相似不变量及相似解的可行性,构造自相似解和约化的积分-常微分方程;最后,用解的群变换和自相似解构造相似解.

摘要： 除了同段最大装药量、爆心距以外,高差效应、地形、地貌、岩性甚至微小的环境因素都有可能成为影响爆破振动速度的决定性因素,再加之其具有模糊性、复杂性和不确定性,使得爆破振动速度预测极为困难,这也是传统的萨道夫斯基公式在很多时候不能很好地预测爆破振动速度的原因。基于量纲分析法,建立了考虑高差、地形、地貌等影响因素的预测模型,并通过回归分析的方法,将该模型与3种经典预测模型进行了应用对比,结果表明:基于量纲分析法推导出的预测模型拟合精度最优,相对误差平均偏差值仅为3.24%。

摘要： 近年来,越来越多的工程装备实现了施工过程中多维数据的检测与收集。同时,通过数据挖掘建模来实现工作参数的优化调控已成为一种发展趋势。如何将数据挖掘过程与所研究问题的内在机理结合,建立具有一定物理可解释性的参数预测模型并提高其泛化性,是该研究领域的难点问题之一。以全断面隧道掘进机的掘进总推力和总扭矩为研究对象,提出一种量纲分析与工程数据挖掘相结合的参数建模方法。该方法从各影响参量的物理力学本质出发,分析其中需要满足的量纲制约关系,构建具有一定可解释性和泛化性的显式模型框架,在其约束下进行工程数据挖掘建立定量预估模型。对模型在不同工况、不同工程中的预测效果进行评估,结果表明,提出的方法可以实现2类典型工况下的总推力和总扭矩建模,其计算结果在不同工程中均具有较好的适用性与预测准确度,模型可显示反映参量间的非线性影响关系。定量模型可为掘进机施工中的参数优化调控提供参考。同时,这种量纲分析与工程数据挖掘相结合的建模方法为工程装备的多参量数据挖掘建模提供了一种新思路。

摘要： 本文基于传统的Cole动水压力预测公式,采用量纲分析法建立了考虑多影响因素的动水压力相似准数方程,并在此基础上进行现场监测试验,依据试验数据进行非线性回归运算,得出水下爆破动水压力预测模型公式相关参数。将得到的参数回代入Cole公式和新建模型公式进行预测误差估计和准确度评价分析,二者相对误差范围分别为0.64%~17.11%和0.08%~6.53%,平均相对误差分别为7.31%和3.33%,证明了新建模型公式对动水压力峰值的预测相比传统Cole公式更接近于实际。同时依据修正得到的模型公式对动水压力衰减规律进行分析,结果表明:动水压力峰值随着单段最大药量的增加而增大,随着传播至覆盖层表面振速峰值的增大而增大,随着距爆心水平距离的增大而不断衰减。

摘要： 随着全球气候变暖,山区冰川消融以至退缩,致使该区域冰湖面积扩大,湖水蓄水量逐年增加,冰体滑入冰湖激起的涌浪和冲击波,冲刷或直接冲垮冰碛坝薄弱鞍部,导致冰湖溃决,并诱发泥石流等次生地质灾害。本文以冰滑坡或冰崩落入冰碛湖后涌浪的传播衰减为原型,在前期资料系统收集整理及综合分析研究后,建立了室内物理模型。通过物理模拟实验来归纳总结冰块落入冰湖产生涌浪高度沿程衰减规律,从而为冰湖溃决泥石流灾害的监测预警、防治和管理提供理论和技术支撑。

摘要： 近年来粉尘安全事故多发,造成了极大的生命财产损失。为解决当前研究中对粉尘尘源点及其扩散规律内容的数量和形式单一,与现场实际情况差距过大的研究现状,论述了多尘源耦合扩散规律的相关研究进展及存在的问题。梳理了多尘源规律中运用到的粉尘产生机理的理论研究、粉尘浓度预测、模型搭建、实验方法选取、模型求解方法、可靠性验证等过程涉及的重要参数以及相关理论,并对粉尘扩散研究方向进行了展望,可以为粉尘治理工作提供新思路。

摘要： 为探究波纹钢加固钢筋混凝土板的毁伤特征,设计了波纹钢加固钢筋混凝土靶板,开展了波纹钢加固钢筋混凝土板的接触爆炸实验,获得了构件典型的毁伤特性,论证了波纹钢加固钢筋混凝土板的抗爆性能.采用有限元软件LS-DYNA对比了等质量的波纹状混凝土板、等质量平板混凝土板、等质量平钢板混凝土板的破坏模式,研究了波纹钢加固钢筋混凝土板的抗接触爆炸性能,获得了波纹钢加固钢筋混凝土板在不同接触爆炸载荷下钢板的跨中位移变化规律,给出了在接触爆炸载荷作用下波纹钢加固钢筋混凝土板的薄弱方向.基于量纲分析,建立了该波纹钢截面形状下波纹钢加固钢筋混凝土板的跨中位移关于炸药质量的工程经验公式.

摘要： 基于土颗粒级配预测渗透系数在岩土工程实践中至关重要.Hazen、Beyer 以及Kozeny-Carman 这三种经典的渗透系数预测公式虽不同程度地考虑了有效粒径、不均匀系数或孔隙率的影响,却因缺乏物理内涵而限制了其适用性.为此,先将孔隙率视为与土颗粒级配有关的因变量,基于量纲分析原理研究渗透系数与土颗粒级配参数的物理关系,结果表明:不均匀系数以及表征颗粒平均体积影响的无量纲组是预测渗透系数的两个控制变量;再采用已有文献中431 个取自不同沉积环境的土样渗透试验结果作为典型数据库,对其进行回归分析得到预测渗透系数的量纲分析表达式;最后,利用数据库以外文献中土样的渗透试验结果验证了该表达式的适用性,结果发现量纲分析表达式对渗透系数的预测优于已有的三种经典公式.

摘要： 本文引入量纲分析方法探讨近断层脉冲型激励下单自由度体系地震响应的自相似律和工程抗震启示.分析了矩形和三角函数脉冲激励下非弹性单自由度体系的无量纲响应,结果表明弹塑性体系向刚塑性体系退化时无量纲响应逼近刚塑性解析解,与理论推导一致.对弹塑性体系输入近断层地震动和相应三角函数脉冲,发现对于给定的无量纲屈服位移,无量纲响应曲线对脉冲幅值表现出自相似性,遵循唯一主曲线.此外,无量纲响应随无量纲屈服位移增大而增大,随脉冲周期增大而减小.相比传统的延性系数谱,无量纲自相似响应揭示了更合理的物理意义,表明呈现地震响应时真正重要的是无量纲的屈服位移,这对工程抗震具有重要意义.

摘要： 利用量纲分析方法,推导出了平衡热辐射下光子气体的能量密度,并讨论分析了推导过程中存在的常系数问题和光子的平均动能问题.同时,采用计算机仿真的方法对结果进行了检验.

摘要： 为了满足电网负荷变化的要求，电站汽轮机通常采用喷嘴配汽方式调节级来控制机组负荷。针对现有调节级变工况热力计算的不精确性,对考虑部分进汽的调节级变工况特性进行研究.以某600MW喷嘴配汽方式汽轮机调节级为例.从部分进汽对调节级各压比影响的角度,基于量纲分析理论,分别将全开调节阀及半开调节阀后喷嘴组压比简化表示为流量比的函数,提出一种适用于考虑部分进汽的喷嘴配汽方式汽轮机调节级变工况计算模型,并对所建模型的准确性进行了验证;根据模型计算结果,分析了考虑部分进汽的调节级变工况特性.结果表明,调节级的变工况规律与实际情况较为符合,模型的计算结果能够准确反映有部分进汽的调节级变工况运行特性;应用所提出的模型,对考虑部分进汽的调节级阀门重叠度特性进行研究,探讨了重叠度的存在对阀门流量特性和机组热经济性评价指标的影响,为喷嘴配汽方式汽轮机组运行优化研究提供了参考.

摘要： SFRC的抗侵彻性能目前研究较少,尚无侵彻深度计算的有效公式.本文开展了SFRC试件的准静态和动态单轴压缩试验,分析了钢纤维的增韧效应,指出韧度是影响SFRC侵彻深度的主要因素.以钢纤维的掺入量pf及其长径比lf/df之积表征韧度,通过量纲分析给出了计入韧度影响的SFRC侵彻公式,并进行SFRC靶标实弹试验标定了公式的系数,得到SFRC侵彻深度计算的实用工程算法.

摘要： SFRC的抗侵彻性能目前研究较少,尚无侵彻深度计算的有效公式.本文开展了SFRC试件的准静态和动态单轴压缩试验,分析了钢纤维的增韧效应,指出韧度是影响SFRC侵彻深度的主要因素.以钢纤维的掺入量ρf及其长径比lf/df之积表征韧度,通过量纲分析给出了计入韧度影响的SFRC侵彻公式,并进行SFRC靶标实弹试验标定了公式的系数,得到SFRC侵彻深度计算的实用工程算法.

摘要： 运动物体碰撞现象研究是工程力学的重要研究内容之一,完全弹性体碰撞问题的理论已经比较完善,而弹塑性碰撞的研究仍在探索当中.现实生活中绝大多数的碰撞都是弹塑性碰撞,因此探究弹塑性碰撞过程更具有实际应用价值.本文主要利用有限元软件LS-DYNA对弹塑性球碰撞过程进行简化分析和数值模拟,通过数值分析弹塑性碰撞过程及碰撞力的影响,从模拟结果中得出了几个一般规律;通过量纲分析对结果进行函数拟合,得到了在特定工况下计算峰值碰撞力和碰撞时间的定量公式.验算分析表明,这些公式能够比较精确计算峰值碰撞力和碰撞时间.

摘要： 颤振是弹性结构在气流中发生的一种动力学不稳定现象,确定颤振系统的颤振临界速度和颤振频率是颤振分析的主要目的。数值分析和模型试验是确定系统颤振特性的两个主要手段。本文根据相似理论的第二定理，通过量纲分析证明，对于任何线性颤振系统，在结构材料保持不变的情况下，几何尺寸放大或者缩小n倍，颤振系统的固有振动频率和颤振频率相应的缩小或者放大n倍，而颤振临界速度保持不变.通过简支均匀梁和四边简支板的固有频率公式以及曲壁板颤振临界速度和颤振频率的数值算例，验证了该结论。颤振系统这种特殊的几何缩比效应揭示了在模型风洞颤振实验中，由于要对颤振临界速度进行缩比设计，因此必须使用与原型结构不同属性的材料。

摘要： 目的：针对平压头压入曲面材料的问题,提出了考虑曲面曲率时弹性模量的确定方法.方法：利用有限元方法研究曲率对压入响应的影响,然后利用量纲分析与有限元方法,给出压入载荷的无量纲表达式,最后提出考虑被压材料为曲面时弹性模量的确定方法.结果：由数值算例验证本方法能得到曲面材料的弹性模量,并具有较高的精度.结论：研究发现,对于角膜、巩膜等生物软组织材料,用压入法确定材料的力学特性时,材料表面曲率的影响不可忽略.

摘要： 地下机械式之掘削效率乃为进度、成本及品控之关键要因，一般工程思考皆多考虑工法与机型对应各类不同地层之“可挖性”作探讨，即针对地质材料选择适应之切削面盘，鲜能再对地盘——机械开挖互制行为作一“适确性”研析，而本研究先由微观之量纲分析及力学尺度探讨并建立指标，运用至巨观推力、扭矩之施工良窳、可挖性及正常施作或异况破坏之分析。机械式掘削接触地质与产生之互制行为相异性极大，故由地质破坏特征作为切削地盘材料之分类，藉此提供该广义式之探讨方针;其次在施工判准所建立之可挖指标上，使用量纲分析方法进行具代表力学行为之因子解析，作为建置指标的依据;再者，应用现场调查以资搜机械式开挖所量测的推进力系数值，进而佐证其适确性，最终完整研析机械式掘削开挖之行为与可挖性指标之应用。

摘要： 一种基于量纲分析的盾构掘进总推力计算方法，包括：确定影响掘进总推力的参数；计算主控项及无量纲化总推力大小；将计算得到的主控项及无量纲化总推力汇总列表；利用线性回归方法，得到主控项的系数识别；根据主控项的系数识别结果，得到掘进总推力的计算模型。本发明对于地下装备掘进过程中的总推力计算快速准确。由于在满足量纲一致性原则的基础上，综合考虑地质环境、操作状态、装备结构等核心因素的影响，因而计算结果准确可靠。并且能随时根据地质条件与掘进速度等的改变灵活调整总推力参数，为掘进机装备动力系统的设计以及施工过程中推力参数的设定与实时调整提供了可靠的数据依据。

摘要： 本发明公开了一种基于量纲分析的金属增材制造熔池形状预测方法，建立增材制造过程参数与熔池形状之间的定量物理模型。首先确定增材制造过程参数空间，并对制造过程参数空间进行量纲分析，建立无量纲参数之间的函数关系，并利用机器学习的方法对无量纲参数之间的函数关系进行训练，最终得到增材制造过程参数与熔池形状之间的量化关系函数模型。本发明可以降低对实验样本的依赖，增强模型的泛化能力。

摘要： 一种基于量纲分析的盾构刀盘扭矩计算方法，包括：确定影响刀盘扭矩的参数；根据所述的影响刀盘扭矩的参数分别计算主控项及无量纲化刀盘扭矩大小；将计算得到的主控项及无量纲化刀盘扭矩进行汇总；利用利用线性回归方法，得到主控项的系数识别；根据主控项系数识别结果，得到刀盘扭矩的计算模型。本发明其模型预测结果可为装备的智能化设计提供理论依据，为不同地质的安全施工提供参考。在满足模型两侧量纲一致的前提下，综合考虑刀盘直径、掘进速度、刀盘转速等影响因素，因而预估准确可靠。并且能根据掘进地层的条件以及操作参数的变化调整扭矩参数，为掘进机装备动力系统的设计以及施工过程中扭矩参数的实时调整提供可靠的理论依据。

摘要： 本发明涉及压力补偿式滴头水力性能预测技术领域，提出一种基于量纲分析的压力补偿式滴头水力性能预测方法，包括一种基于量纲分析的压力补偿式滴头水力性能预测方法，包括以下步骤，S1、流态指数x和/或流量系数k和/或流量变化率qr；S2、从滴头结构参数、水流物理性质中选择n个物理量；S3、选择m个基本量纲；S4、得到n‑m个无量纲π数，π1，π2，π3，…，πn‑m；S5、流态指数x，流量系数k，流量变化率qr均无量纲，直接作为π1，得到流态指数x，流量系数k，流量变化率qr的求解方程。S6、建立流态指数x，流量系数k，流量变化率qr的幂函数预测模型。通过上述技术方案，解决了相关技术中的压力补偿式滴头产品开发周期长的技术问题。

摘要： 一种相邻建筑碰撞系统地震响应量纲分析方法，提出了内禀长度尺度，包括：采用改进的线性粘弹性接触单元模型模拟碰撞过程，以MP脉冲表征近断层地震动，得到了地震作用下相邻建筑的动力方程，并考虑了结构‑土‑结构相互作用的影响。本方法采用Newmark方法求解建筑的动力响应，基于内禀长度尺度对相邻建筑碰撞系统进行量纲分析，得到碰撞响应的参数影响规律。

摘要： 本发明涉及毁伤效能评估技术领域，公开了基于量纲分析和最优设计的毁伤响应函数获取方法及装置。本发明基于量纲分析对毁伤响应指标与对应毁伤影响因素的函数关系模型进行处理，采用单点交换算法获取所得到的毁伤响应函数模型中各自变量在取值范围为[0,1]的DR‑最优设计点，其中该算法基于岭回归的思想在信息矩阵的数学表达式中引入了正则化参数；将最优设计点转化为相应自变量所属取值范围内的对应设计点，并利用该对应设计点开展试验得到的试验响应值构建样本数据集，进而进行数据拟合求解回归系数，得到毁伤响应函数。本发明在试验样本量不足的情况下能够实现较高精度的毁伤响应函数的获取，达到较高的试验效费比。

摘要： 本发明公开了一种基于嵌入式控制软件需求模型的量纲分析方法，包括如下步骤：步骤一、建立形式化需求文档，对文档需求进行分析，抽取关键信息构建抽象语法树；步骤二、基于步骤一中构建获得的抽象语法树生成需求模型；步骤三、建立与需求模型相匹配的量纲系统；步骤四、针对步骤二中生成的需求模型利用步骤三建立的量纲系统进行量纲分析。本发明所述的量纲分析方法能够消除因自然语言的模糊性和二义性等问题产生的歧义问题，并在其基础上进行需求模型的量纲分析来提高需求工程师所关心的功能计算问题，从而使得需求工程师更准确更快速的进行需求的分析验证。

摘要： 本发明公开了一种基于量纲分析计算双层复合结构开孔泡沫铝的吸声系数的方法，包括如下过程：获取双层复合结构开孔泡沫铝所有的独立参数；根据所述独立参数的基本量纲，从独立参数中选取重复参量，所述重复参量包括：第一层开孔泡沫铝的背后空腔深度、第二层开孔泡沫铝的表观密度和噪声频率；利用所述独立参数和重复参量构建所有的无量纲量；根据所述所有的无量纲量得到吸声系数的表达式；求解吸声系数的表达式中的未知参量，得到最终的吸声系数的表达式。采用本发明的方法来计算复合结构吸声系数值误差较小、有效可靠，能够为设计性能优良的复合结构提供理论基础。

摘要： 本公开涉及一种基于量纲分析的预测锯齿状切屑形成临界切削速度的方法，包括：选择多种金属材料进行切削实验，得到不同材料的临界切削速度；通过量纲分析对各影响参数进行无量纲化处理，建立形成临界切削速度关于无量纲参数的隐式表达式；基于切削试验建立高速切削的有限元模型；通过数值仿真模拟分析隐式表达式中各无量纲参数对临界切削速度的影响规律，得到不同无量纲参数所对应的临界切削速度；将仿真模拟分析得到的无量纲参数及对应的临界切削速度进行数值拟合，得到显式表达式。本公开为预测大多数金属材料在高速切削加工过程中形成锯齿状切屑的临界切削速度提供了一种有效手段，为提高加工表面质量、减小刀具磨损等提供了参考。

摘要： 本发明公开了一种基于量纲分析的金属增材制造熔池形状预测方法，建立增材制造过程参数与熔池形状之间的定量物理模型。首先确定增材制造过程参数空间，并对制造过程参数空间进行量纲分析，建立无量纲参数之间的函数关系，并利用机器学习的方法对无量纲参数之间的函数关系进行训练，最终得到增材制造过程参数与熔池形状之间的量化关系函数模型。本发明可以降低对实验样本的依赖，增强模型的泛化能力。