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面向极端载荷环境用高熵合金的研究进展
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作者 高威 周希晨 +2 位作者 朱前勇 逄淑杰 赵士腾 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期154-173,共20页
高熵合金作为一种合金设计新范式,近20年来受到研究人员的广泛关注。基于高熵准则的复杂合金颠覆了传统设计观念,展示出更加优异的力学性能与功能特性,成为未来重大工程应用的备选材料。尤其是近年来涌现出一批在低温断裂韧度、高温强... 高熵合金作为一种合金设计新范式,近20年来受到研究人员的广泛关注。基于高熵准则的复杂合金颠覆了传统设计观念,展示出更加优异的力学性能与功能特性,成为未来重大工程应用的备选材料。尤其是近年来涌现出一批在低温断裂韧度、高温强度、抗冲击性、抗辐照性和抗疲劳性能等多种性能指标上表现突出的合金体系,是航空发动机、深空深海探测、低温超导和先进核能等重要领域中极具应用前景的重点研究材料。本文将简要介绍高熵合金的概念与发展,综述高熵合金在极低温至超高温、高速冲击以及高核能辐照等多种极端条件下的实验研究进展。梳理高熵合金的强韧性协同提升策略,提炼高熵合金在不同极端载荷下的变形机制和物理化学性质。可以预见,通过精细调整合金元素的选择与比例、优化热处理工艺等手段高效构筑多尺度序构进一步提升材料的综合力学性能将是高熵合金的主要发展方向。对于极端载荷环境用高熵合金的深入研究,一方面要继续深挖极端载荷下合金的微观变形机制,提出解决强度与塑韧性矛盾的新策略,利用机器学习等最新材料计算工具提升研发效率,结合先进表征技术了解微观结构。另一方面也要针对现有优势体系的不同强韧化机制设计优化策略,尤其关注能够激发位错、孪晶和相变等多种强韧化机制协同的体系和增材制造等新的加工方法。此外,进行更贴近极端服役环境的模拟实验,获取更多贴合实际情况的工程数据是加快高熵合金在极端环境中具体应用的重要环节。 展开更多
关键词 高熵合金 极端载荷 宽温域 高速冲击 抗辐照
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在极端载荷作用下TLP型浮式风机基础的总体强度 被引量:2
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作者 李良碧 倪鹏 崔杰 《可再生能源》 CAS 北大核心 2016年第1期95-100,共6页
文章建立了TLP型浮式风机基础的有限元模型,对极端载荷作用下浮式风机基础的总体强度进行了分析;根据相关规范对浮式风机基础强度进行校核显示,该风机基础总体强度满足要求。研究结果表明了TLP型浮式风机基础在立柱与水平悬臂连接处的... 文章建立了TLP型浮式风机基础的有限元模型,对极端载荷作用下浮式风机基础的总体强度进行了分析;根据相关规范对浮式风机基础强度进行校核显示,该风机基础总体强度满足要求。研究结果表明了TLP型浮式风机基础在立柱与水平悬臂连接处的应力较大,为TLP型风机浮式基础的安全评估提供了相关理论支撑。 展开更多
关键词 TLP型浮式风机基础 极端载荷 总体强度 有限元
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低温极端载荷作用下船艏结构损伤演化过程研究
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作者 赵南 汪高飞 +2 位作者 葛辛辛 李飞 张占阳 《装备环境工程》 CAS 2023年第9期73-80,共8页
目的 掌握船舶在极地低温极端环境中航行时,船舶艏部结构遭遇冰山等极端载荷作用下的主要参数对结构损伤演化过程的影响,揭示船舶艏部结构的失效机理。方法 以船舶艏部结构为研究对象,基于数值仿真方法,开展不同碰撞场景、环境温度、撞... 目的 掌握船舶在极地低温极端环境中航行时,船舶艏部结构遭遇冰山等极端载荷作用下的主要参数对结构损伤演化过程的影响,揭示船舶艏部结构的失效机理。方法 以船舶艏部结构为研究对象,基于数值仿真方法,开展不同碰撞场景、环境温度、撞击速度、冰体塑性应变、船体材料本构模型、撞击角度等参数对结构损伤的影响研究。结果 建立了数值仿真简化模型,获得了不同参数对结构损伤的影响规律。结论 材料模型对船体结构损伤的影响较小。随着航速增加、撞击角度增大,船体损伤范围增大。随着船体材料性能增强,撞击区刚度增大,船体结构损伤范围减小。形成的损伤演化模拟方法可为极地极端环境下船舶结构损伤演化分析提供技术手段。 展开更多
关键词 低温 损伤演化 数值仿真 极端载荷 本构模型 艏部结构
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应用经典极值理论对风机极端载荷的预报 被引量:4
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作者 周帅 王迎光 李昕雪 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第10期93-98,共6页
在风机极端载荷预报中,短期极值分布的拟合效果决定了长期极值预报的准确度。为了解决同类研究中遇到的短期极值分布问题,减少极端载荷预报的误差,引入经典极值理论对外推方法进行研究。以分块法选取样本点,广义极值分布进行拟合,线性... 在风机极端载荷预报中,短期极值分布的拟合效果决定了长期极值预报的准确度。为了解决同类研究中遇到的短期极值分布问题,减少极端载荷预报的误差,引入经典极值理论对外推方法进行研究。以分块法选取样本点,广义极值分布进行拟合,线性矩法估计分布参数,求解了WP_Baseline 1.5 MW陆上风机叶片根部面外弯矩的长期分布,获得了相应的超越概率曲线。着重以1年和20年重现周期下的极端载荷与同类研究中的"真实数据"及外推结果进行对比。与此同时,为了检验数据的稳定性,从仿真时长和分块容量两方面对外推方法进行检验。结果表明,本文所述方法不仅具有较好的精准度,同时具有较高的可靠性。因此为风机极端载荷的预报提供了一种参考。 展开更多
关键词 风机 极端载荷 重现周期 超越概率 极值理论
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Spar型海上浮式风机极端载荷预报 被引量:3
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作者 周帅 王迎光 李昕雪 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第9期99-106,共8页
在风机极限强度校核问题中,通常采用传统的直接积分法外推求解构件所受的极端载荷。由于传统算法本身的缺陷,在求解海上风机时所需仿真数量急剧增加,给外推造成了困难。为了减少所需的仿真数据,引入反向一阶可靠度方法求解风机极限载荷... 在风机极限强度校核问题中,通常采用传统的直接积分法外推求解构件所受的极端载荷。由于传统算法本身的缺陷,在求解海上风机时所需仿真数量急剧增加,给外推造成了困难。为了减少所需的仿真数据,引入反向一阶可靠度方法求解风机极限载荷。将其二维形式环境等值线法与1维最优化方法二分法结合起来,形成一种新的搜索算法。以某Spar型海上浮式风机为例,对其长期载荷进行求解,获得了叶片根部面外弯矩和塔筒基底首尾弯矩分别在1年和20年重现周期下的极端载荷。为了验证计算的准确性,采用计算量更大的直接积分法获取了这2项载荷的长期分布。发现计算结果与超越概率曲线具有较好的吻合度,由此体现出该方法在求解风机特定极限载荷时,不仅具有计算成本的优势同时也有较高的可靠性,为快速求解风机极限载荷提供了一种参考。 展开更多
关键词 海上风机 极端载荷 重现周期 超越概率 环境等值线法
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极端循环载荷下加筋板失效机理与极限强度 被引量:1
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作者 刘葳 蔡庆港 +2 位作者 金腾龙 康子雄 李陈峰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1275-1282,共8页
为合理地评估极端海况下船体结构极限强度,本文基于非线性有限元法开展了极端循环载荷下加筋板极限强度研究。基于载荷位移曲线实时追踪和重启动分析提出了一种循环加载控制方法,实现了循环载荷的精准控制,并结合Chaboche混合硬化材料模... 为合理地评估极端海况下船体结构极限强度,本文基于非线性有限元法开展了极端循环载荷下加筋板极限强度研究。基于载荷位移曲线实时追踪和重启动分析提出了一种循环加载控制方法,实现了循环载荷的精准控制,并结合Chaboche混合硬化材料模型,开展了加筋板结构响应和极限强度计算。研究表明:非对称极端循环载荷作用下加筋板将产生塑性应变的累积,即棘轮效应,造成结构承载能力降低。研究成果对于极端海况下船体结构极限强度评估具有指导意义。 展开更多
关键词 加筋板 极端循环载荷 混合硬化模型 棘轮效应 失效机理 极限强度 船舶结构 非线性有限元方法
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极端冰载荷作用下自复位导管架式海洋平台有限元分析
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作者 贾栋 张纪刚 《中国海洋平台》 2021年第3期13-18,24,共7页
以渤海辽东湾JZ20-2导管架式海洋平台为模型,提出海洋平台体外加设预应力拉索的减振措施。利用有限元软件Abaqus对海洋平台进行极端冰激载荷下的动力时程分析,对比分析海洋平台在不同冰载荷和预应力下的位移与加速度响应。数据分析表明... 以渤海辽东湾JZ20-2导管架式海洋平台为模型,提出海洋平台体外加设预应力拉索的减振措施。利用有限元软件Abaqus对海洋平台进行极端冰激载荷下的动力时程分析,对比分析海洋平台在不同冰载荷和预应力下的位移与加速度响应。数据分析表明,预应力的大小是影响海洋平台抗振性能的最主要因素,预应力拉索可较好地控制不同工况下海洋平台的动力响应,具有良好的减振效果与自复位性能。 展开更多
关键词 导管架式海洋平台 自复位 预应力拉索 极端载荷
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关于极端力学 被引量:18
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作者 郑晓静 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期1266-1272,共7页
随着前沿科学和新技术不断发展,工程材料与结构的超常规尺度、密度、硬度、刚度等性能以及在超常规温度、速度、场强和恶劣天气等极端服役环境中的力学响应规律,需要力学提供更为有效的理论和方法.本报告从极端力学的基本定义和科学内... 随着前沿科学和新技术不断发展,工程材料与结构的超常规尺度、密度、硬度、刚度等性能以及在超常规温度、速度、场强和恶劣天气等极端服役环境中的力学响应规律,需要力学提供更为有效的理论和方法.本报告从极端力学的基本定义和科学内涵出发,结合重大工程问题和大科学问题,从极端性能、极端载荷、学科发展等三个方面系统介绍了极端力学的研究现状,并总结了极端力学的特点及其对力学理论、计算方法和实验技术的挑战,最后对极端力学未来的发展进行了展望. 展开更多
关键词 极端力学 极端性能 极端载荷 学科发展
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极端海况下船舶总纵极限强度可靠性计算方法 被引量:2
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作者 张增胤 赵耀 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2017年第1期63-71,共9页
船舶全海域大型化是一个发展趋势,因此船舶总纵极限强度可靠性计算中需要将极端波浪的影响参数考虑在内。一般的载荷计算方法并没有考虑极端海况中出现的特殊波浪载荷的影响;另外对于可靠性分析,极端载荷是更为复杂的随机变量,一般的船... 船舶全海域大型化是一个发展趋势,因此船舶总纵极限强度可靠性计算中需要将极端波浪的影响参数考虑在内。一般的载荷计算方法并没有考虑极端海况中出现的特殊波浪载荷的影响;另外对于可靠性分析,极端载荷是更为复杂的随机变量,一般的船舶可靠性计算方法因为局限于某种特定分布,可能出现无法适用的问题。选取极端海况中上浪、砰击和大幅纵摇等对船舶总纵波浪弯矩有较大影响的因素,从航行界限的角度出发,将这些因素引入极端波浪弯矩的计算中,所得极端波浪海况下的波浪弯矩极值数据比常规波浪弯矩极值更大。参考实验数据表明,考虑极端波浪海况的波浪弯矩计算方法能在一定程度上更加真实地反映船舶所受波浪载荷;其次通过考察不同可靠性计算方法的特点,利用实例计算,给出极端海况下船舶总纵极限强度可靠性计算方法的选取建议。 展开更多
关键词 极端波浪海况 极端载荷 总纵极限强度 可靠性计算
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建筑钢结构梁柱节点的疲劳裂纹检测
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作者 樊志鹏 唐剑 罗丽 《兵器材料科学与工程》 北大核心 2025年第1期121-126,共6页
钢结构在长期使用过程中,受到循环载荷的作用,梁柱节点处易出现疲劳裂纹。若不及时检测和处理,裂纹会扩展,最终导致断裂,严重影响建筑物的安全性和稳定性。为此,进行极端冲击载荷下建筑钢结构梁柱节点疲劳裂纹检测。统一用H300 mm×... 钢结构在长期使用过程中,受到循环载荷的作用,梁柱节点处易出现疲劳裂纹。若不及时检测和处理,裂纹会扩展,最终导致断裂,严重影响建筑物的安全性和稳定性。为此,进行极端冲击载荷下建筑钢结构梁柱节点疲劳裂纹检测。统一用H300 mm×150 mm×6.5 mm×9 mm规格的H型钢梁、10.9级M20高强螺栓等制备3种梁柱节点试件LZ1、LZ2、LZ3。其中,LZ1、LZ2试件用相同的T型钢连接件,LZ2、LZ3试件均用材料和形状相同的H型柱,分别向3种试件施加相同的冲击载荷,用双探头穿透检测方法检测每种试件的疲劳裂纹。结果表明:LZ2、LZ3试件在极端冲击载荷下的疲劳裂纹长度、深度明显大于LZ1试件,且裂纹扩展速率相对较高;而用钢管-混凝土组合柱制成的LZ1梁柱节点试件在极端冲击载荷下的疲劳裂纹扩展速率仅为0.02×10^(-4)m/次,其裂纹长度、深度均较小。双探头穿透检测方法可选出最适用于建筑钢结构的梁柱节点材料。 展开更多
关键词 极端冲击载荷 钢结构建筑 梁柱节点 疲劳裂纹 裂纹扩展速率
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前言
11
作者 刘少宝 韩玉龙 林敏 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2024年第6期I0001-I0002,共2页
随着国家航空航天强国战略,如高超音速飞机、可重用天地往返飞行器、空间站、国家太空实验室、月球国际科研站等载人航空航天工程计划的实施.航空航天乘员的大脑等器官会受到高/低温、过载/失重、冲击、噪声、超声波等各种各样非常规载... 随着国家航空航天强国战略,如高超音速飞机、可重用天地往返飞行器、空间站、国家太空实验室、月球国际科研站等载人航空航天工程计划的实施.航空航天乘员的大脑等器官会受到高/低温、过载/失重、冲击、噪声、超声波等各种各样非常规载荷甚至极端载荷的影响,严重制约着国家重大战略工程的实施.此外,随着中国人口老龄化趋势的加剧,脑功能性疾病(癫痫、阿尔茨海默病、帕金森病、脑卒中等)的患病率也在逐年上升,超越心血管疾病和癌症患者数量,成为主要的致残和致死原因之一,严重威胁我国人民的生命健康. 展开更多
关键词 阿尔茨海默病 太空实验室 心血管疾病 航空航天 帕金森病 高超音速飞机 国家重大战略 极端载荷
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船舶骑冰事故下船体梁结构强度特征分析
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作者 陈富康 杨骏 +2 位作者 袁昱超 薛鸿祥 唐文勇 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第2期113-119,共7页
[目的]针对船体梁与冰层相互作用后的结构强度变化问题,提出骑冰工况下船体梁结构强度分析方法,揭示相应的结构强度特征。[方法]首先,建立船体梁结构强度分析模型,并根据各分段属性建立对应的船体梁载荷分析模型;然后,在载荷分析模型中... [目的]针对船体梁与冰层相互作用后的结构强度变化问题,提出骑冰工况下船体梁结构强度分析方法,揭示相应的结构强度特征。[方法]首先,建立船体梁结构强度分析模型,并根据各分段属性建立对应的船体梁载荷分析模型;然后,在载荷分析模型中求解得到骑冰工况的浮力分布并代入结构强度分析模型中,以考虑骑冰带来的浮力变化;最后,施加重力及冰层支反力,进行结构强度计算,并分析抬升位置和抬升高度对船体梁浮力、剪力、弯矩以及局部应力分布的影响。[结果]结果显示,当船首抬升高度变化时,船体梁存在浮力与剪力不随抬升高度变化的点,该点分别位于船体梁后半段以及船中;当抬升位置位于球鼻艏时,该部位的舷侧外板更接近于垂直,不利于抵抗冰层支反力,导致高应力面积相对较大,更危险。[结论]采用所提方法能够计算船体梁结构在船首大幅度抬升情况下的结构响应,计算效率高,可初步判断危险骑冰工况下船体梁的结构强度。 展开更多
关键词 船冰碰撞 极端载荷 船体梁 结构强度 有限元分析
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面向抗冲击结构尺寸优化的自训练分类判断优化设计方法
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作者 王春彭 高汝鑫 +2 位作者 廉艳平 成湛山 李明健 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1861-1875,共15页
抗冲击结构在军民安全领域有着广泛且重要的应用,但其优化设计因涉及极端载荷下的强非线性而面临结构响应求解耗时与灵敏度分析困难的挑战.针对该问题,提出了一种自训练分类判断优化设计方法.该方法采用基于支持向量机的自训练分类判断... 抗冲击结构在军民安全领域有着广泛且重要的应用,但其优化设计因涉及极端载荷下的强非线性而面临结构响应求解耗时与灵敏度分析困难的挑战.针对该问题,提出了一种自训练分类判断优化设计方法.该方法采用基于支持向量机的自训练分类判断代理模型和遗传算法,求解抗冲击结构尺寸优化列式.与基于回归代理模型的传统方法不同,自训练分类判断代理模型可以减少样本集构建计算成本.同时,提出了面向分类判断代理模型的遗传算法约束处理策略及个体适应度计算方法.基于该方法开展的波纹夹芯结构抗爆性能和聚脲/陶瓷复合板抗侵彻性能优化设计,验证了其有效性和高效性.为抗冲击结构设计提供了一种新的高效优化方法,以期保障极端冲击载荷下装备结构服役性能和人员安全. 展开更多
关键词 极端载荷 数据驱动 代理模型 序列优化 结构优化
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Ultimate Strength of Hull Perforated Plate Under Extreme Cyclic Loading
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作者 ZHENG Ji-qian FENG Liang CHEN Xu-guang 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期1925-1939,共15页
In this study, the influence of opening parameters on the ultimate strength of perforated plates subjected to extreme cyclic loading in the presence of material kinematic hardening and isotro pic hardening was analyze... In this study, the influence of opening parameters on the ultimate strength of perforated plates subjected to extreme cyclic loading in the presence of material kinematic hardening and isotro pic hardening was analyzed. It is found that the ultimate strength of the perforated plates decreases rapidly and stabilizes in the first four cycles. Plates with oblong openings have a greater ultimate strength compared to plates with rectangular openings, while the relative strengthening ratio decreases over the duration of the cycle. The location of the openings is also an important parameter that affects the strength of the structure, as the plates with openings close to the edges in the longitudinal direction have higher strengths, while in the transverse direction the strengths are higher when the openings are close to the center. Among the three opening-strengthening methods compared, the Carling stiffener method maintains a better strengthening effect under cyclic loads for many periods. 展开更多
关键词 extreme cyclic loading perforated plate ultimate strength
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含气孔缺陷的管道环焊缝应力分析 被引量:9
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作者 李燕 帅健 +1 位作者 隋永莉 许葵 《石油科学通报》 2016年第3期417-424,共8页
焊接质量控制是油气管道安全运营的重要保障。对于高强钢管道,焊接缺陷的尺寸控制是当前管道施工中的瓶颈问题。在管道对接焊这一关键施工环节中,环焊缝气孔缺陷的形成实难避免。为了研究其尺寸控制指标的适用性,根据实际管道环焊缝的... 焊接质量控制是油气管道安全运营的重要保障。对于高强钢管道,焊接缺陷的尺寸控制是当前管道施工中的瓶颈问题。在管道对接焊这一关键施工环节中,环焊缝气孔缺陷的形成实难避免。为了研究其尺寸控制指标的适用性,根据实际管道环焊缝的坡口形状和热影响区材料的软化现象,建立了非线性有限元分析模型。以管道设计标准为依据,确定了管道环焊缝应力分析的极端载荷条件,并采用基于流动应力的失效判据,对含气孔缺陷的管道环焊缝进行了应力分析。结果表明,不同径向位置气孔的管道环焊缝应力水平相当,X90钢级管道对环焊缝气孔缺陷的容限能力低于X80钢级管道,现行标准中关于气孔缺陷的3mm尺寸控制指标适用于X80和X90钢级环焊缝管道。 展开更多
关键词 环焊缝管道 气孔缺陷 极端载荷条件 应力分析 缺陷尺寸
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龙卷风对低矮建筑破坏的机理分析
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作者 张静红 荀勇 《山西建筑》 2021年第10期54-55,58,共3页
针对盐城市阜宁县发生的龙卷风进行数值仿真,初步探讨低矮建筑发生倒塌破坏的力学机理。采用数值仿真的方法研究低矮建筑周围的龙卷风场,通过风场的情况推断建筑破坏情况。主要对龙卷风进行数值仿真,分析流场的压力、流速和湍流特征沿... 针对盐城市阜宁县发生的龙卷风进行数值仿真,初步探讨低矮建筑发生倒塌破坏的力学机理。采用数值仿真的方法研究低矮建筑周围的龙卷风场,通过风场的情况推断建筑破坏情况。主要对龙卷风进行数值仿真,分析流场的压力、流速和湍流特征沿径向和高度方向的分布特征,对单一低矮建筑和低矮建筑群周围的龙卷风场进行计算,分析造成低矮建筑破坏的因素和机理。结果表明,龙卷风内部压强下降至0.8个大气压,在龙卷风核心区形成了很大负压荷载;低矮房屋受风速冲击的前后两侧存在方向相反的较大垂向风速,是造成房屋碎片向上飞扬的主要因素。 展开更多
关键词 龙卷风模拟 极端载荷 低矮建筑
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