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2008年  第25卷  第9期

基本方法
分析旋转薄壳的传递矩阵法
苏海东, 黄玉盈
2008, 25(9): 0-006,.
摘要:
基于一般线弹性薄壳理论,首次导出了旋转壳体状态向量的一阶常微分矩阵方程,此方程是一般旋转壳的传递矩阵法分析所必需的。借助齐次扩容技术和精细积分,应用推广的传递矩阵法对旋转薄壳的静动力问题进行了数值求解。算例结果表明:提出的一套解法不仅精度良好,而且具有较高的计算效率;它为分析变厚度旋转壳的各类问题寻求一种半解析方法奠定了基础。
凯威特型单层球面网壳在强震下的失效研究
支旭东, 范 峰, 沈世钊
2008, 25(9): 0-012.
摘要:
动力强度破坏是网壳结构在遭受地震时的主要失效形式,准确的失效判别需要以基于材料损伤理论的分析为基础。为在动力时程分析中考虑材料损伤累积的因素,编制了基于有限元软件ABAQUS的用户材料子程序,具有较高的计算精度和较好的收敛性,实现了网壳结构考虑材料损伤的动力有限元分析。对单层球面网壳在强震下的失效特点进行了系统的参数研究,探讨了考虑材料损伤因素对网壳失效特征的影响;综合网壳失效时刻的多项特征响应,拟合了能够评估网壳动力损伤程度的损伤模型;基于损伤模型表示的网壳极限状态的物理意义,建立了适用于跨度40m的凯威特单层球面网壳强震失效判别准则,可用之判定网壳在强震作用下的失效极限荷载。
非线性动力方程的改进分段直接积分法
王海波, 余志武, 陈伯望
2008, 25(9): 0-017,.
摘要:
对现有的求解非线性动力方程 的分段直接积分方法进行了改进,提出了新的预估式。该方法为显式预估-校正、自起步的单步四阶精度的精细积分算法,避免了对 求导。算例表明:该文改进方法可用于求解多自由度、强非线性、非保守系统的动力响应问题;对研究解的稳定性也是一个有效的工具,而且比现有的分段直接积分方法和经典的Runge-Kutta方法计算精度高。
基于DB小波无网格法:二维弹塑性问题
刘亚男, 肖亚飞, 刘应华, 岑章志
2008, 25(9): 0-022.
摘要:
该文研究了基于Daubechies (DB)小波无网格方法对弹塑性问题中的分析。利用DB小波尺度函数作为基函数近似未知的场函数,不必类似有限元法和传统的无网格法花很大代价去构造所谓的形函数。该文利用新方法建立了增量格式的二维弹塑性问题的求解方案。二维弹塑性问题的数值算例证明了该方法的稳定性和有效性。
快速多极边界元法在大规模传热分析中的应用
王海涛, 姚振汉
2008, 25(9): 0-027.
摘要:
该文将快速多极边界元法用于三维稳态传热问题的大规模数值计算。多极展开的引入使得该算法能够在单台个人电脑上完成30万自由度以上的传热边界元分析。统一展开的基本解能够处理混合边界。广义极小残差法作为快速多极边界元法的迭代求解器,数值算例分析了快速多极边界元法的计算效率。结果表明:快速多极边界元法的求解效率与常规算法相比有数量级的提高;在模拟复杂结构大规模传热问题上将具有良好的应用前景。
弹性力学静力问题的SPH方法
周 岱, 陈 思, 董石麟, 李华峰, 阳 光
2008, 25(9): 0-034,.
摘要:
光滑质点流体动力学方法(Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH)是纯Lagrangian方法,可用于模拟流体或固体的静动力学问题。不需网格系统即可进行空间导数计算,可避免Lagrangian网格在处理结构变形计算时的缠结和扭曲问题。但经典SPH方法计算二阶以上导数时易引起计算失败。该文提出一种改进的SPH方法,既可避免二阶导数的计算失败,又可提高二阶导数的精度。据此计算了均布荷载作用下两端固结梁的变形问题。经与ANSYS计算结果比较,该方法的计算足够精确。虽以弹性力学小变形问题为例,但结论可推广到大变形情形。
应力强度因子的误差评估
黄海燕, 林志祥
2008, 25(9): 0-038.
摘要:
该文根据裂纹尖端位移的计算公式,导出了一个用于评估应力强度因子计算误差的指标参数。在已知裂纹尖端位移场的情况下,该参数可以有效的说明应力强度因子的计算精度。最后通过算例分析说明该参数是一个有工程应用价值和计算简便的参数。
平面杆系结构的失效包络图及失效评估
赵 军
2008, 25(9): 0-045.
摘要:
定义了平面杆系中的失效评估杆元、以及该杆元的正则杆端弯矩和正则杆端曲率,据此引入了杆件失效包络图、工作状态图、以及杆件失效指标,进而定义了平面杆系结构失效包络图、结构工作状态图。又据该图中反映杆元状态的点群的分布情况,分别从概率分布、加权平均和取最大值的角度定义了三种结构整体失效指标。利用杆元和结构失效指标可简明直观地进行结构失效评估,成为与通常基于结构物理性能改变的结构损伤评估不同的另一种几何评估模式。利用本方法分析了一个三跨六层框架,计算了该框架在多种荷载、梁柱线刚度比、以及失效评估杆元划分密度下的各种失效指标。
基于表面涡方法的单列圆柱流体诱导振动及流弹性不稳定研究
王沣浩, 姜歌东
2008, 25(9): 0-065.
摘要:
基于表面涡方法和流固耦合模型研究了Re = 2.67104时的单列圆柱流体诱导振动问题,计算了流体力、振动响应、涡脱落频率等,并给出了涡云图。计算模拟结果很好地重现了刚性单列圆柱在T/D = 1.5(小间隙比)下以宽窄尾涡交替和多频为特征的非均匀流态,以及T/D = 2.0的涡脱落现象。此外,该文还研究了单列弹性圆柱在T/D = 1.5时的流体诱导振动以及流体弹性不稳定问题,计算了SG = 1.29时圆柱列的无量纲临界速度。
基于随机激励响应的时变系统物理参数子空间识别方法研究
李会娜, 史治宇
2008, 25(9): 0-051.
摘要:
该文提出了一种基于任意组合的DVA(displacement, velocity and acceleration)及输入激励识别时变系统物理参数的子空间方法。该方法以任意组合的位移、速度、加速度(DVA)随机响应信号为测量信息,仅利用一组输入、输出信号组成Hankel矩阵,通过奇异值分解的方法识别出等效状态的系统矩阵,然后运用推导出来的通用时变系统的转换矩阵,将等效状态系统矩阵转换成为实际物理状态下的系统矩阵,从而识别出实际系统的质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵。以二自由度弹簧-质量-阻尼模型为算例,研究了突变、线性变化和周期变化三种变化形式下物理参数的识别,并讨论了不同噪信比下噪声对识别结果的影响,仿真算例验证了该方法的正确性和有效性。
一种新型闸门力学性能的理论和试验研究
朱世哲, 罗尧治
2008, 25(9): 0-071.
摘要:
新型双拱钢管结构闸门是大跨空间结构在水工闸门中一个新的应用,将在被誉为“中国河口第一水闸”的曹娥江大闸作为挡潮泄洪闸门首次使用。该文以曹娥江挡潮泄洪闸门为原型对这种闸门进行了力学性能的试验和理论研究,首先进行了缩尺模型试验,试验结果分析表明双拱钢管结构闸门的主要受力构件为正拱、反拱和弦杆,它们组成了共同受力系统,以承受轴向应力为主,沿跨度方向受力均匀,材料的利用率高,这说明其形体是合理和优化的。进一步分析其承载特性,发现承载特性可以分为三个阶段:弹性、局部塑性和破坏阶段,拱脚和正拱、反拱交叉节点是薄弱之处,最先破坏。接着对闸门主要受力构件进行了简化理论分析,得出了理论计算公式,并和有限元计算做了比较,验证其精度满足工程要求。
基于频率效应的超弹性形状记忆合金本构模型
任文杰, 李宏男, 宋钢兵
2008, 25(9): 0-059,.
摘要:
超弹性形状记忆合金(SMA)的力学特性受荷载频率影响较大。在Lagoudas多线性一维本构模型基础上,仔细分析了SMA在不同频率荷载下的试验资料,提出应力-温度相图中四组相变应力直线的斜率随荷载频率变化以及最大残余应变与频率负相关的假定,建立了基于频率效应的SMA线性本构模型。对不同频率下SMA的应 力-应变曲线进行数值模拟,表明该模型能较准确地模拟SMA在不同荷载频率下的滞回主环力学特性,但预测的子环与试验误差稍大。采用荷载频率为0.003Hz和0.08Hz时SMA本构模型,分别计算了SMA-弹簧-振子在不同频率正弦激励下的振动响应,表明SMA单元能够有效实现结构的被动控制,并在一定程度上反映了由于SMA模型不同而带来的控制效果的差异。
基于数字图像的混凝土破坏过程的数值模拟
于庆磊, 唐春安, 朱万成, 唐世斌
2008, 25(9): 0-078.
摘要:
把混凝土看作是由水泥砂浆为基相,粗细骨料为分散相的复合材料。在细观尺度上,应用数字图像处理技术表征混凝土材料中由骨料的形状、大小和分布对混凝土材料造成的非均匀性,在组成相材料内部细微观尺度上,采用统计方法来描述材料的非均匀性,建立了细-微观尺度耦合分析的混凝土损伤数值模型,模拟了混凝土单轴载荷作用下的破坏过程。数值模拟结果能反映出骨料分布和组成相材料的非均匀性对混凝土力学行为的影响,较好的模拟了混凝土试样从裂纹萌生扩展到宏观裂纹形成的整个破坏过程。
不同拉压模量及软化特性材料的柱形孔扩张问题的统一解
罗战友, 夏建中, 龚晓南
2008, 25(9): 0-084,.
摘要:
对于具有不同的拉压模量及软化特性的岩土类材料,提出了不同拉压模量及软化特性的控制参数,采用双剪统一强度理论推导了柱形孔扩张问题的应力及位移的统一解。分析了模量、模型和软化等控制参数对柱形孔扩张时的扩张压力、塑性区开展规律及应力场的影响。结果表明:圆孔极限扩张压力、塑性区的发展规律、应力场、位移场等均随着模量控制参数、模型参数及软化参数的变化而变化,因此若采用经典的弹性理论、单一的模型参数及传统的不考虑应变软化来对岩土类的工程材料进行设计计算,必会带来较大的误差。
土木工程学科
基于BP神经网络的桥上移动荷载分阶段识别方法
李忠献, 陈 锋, 王 波
2008, 25(9): 0-092.
摘要:
移动荷载识别可作为桥梁损伤机理研究的基础,同时为交通规划提供可靠的车载信息。提出了一种基于BP神经网络的桥上移动荷载的分阶段识别新方法。建立了桥梁有限元模型和2自由度5参数车辆模型,模拟生成了神经网络训练样本。采用分阶段识别技术,分步识别了桥上车辆的位置、速度和荷载。在神经网络设计中,利用正交设计法选择训练样本集,采用正则化方法对误差性能函数进行修正,并采用遗传算法对初始权进行了优化。数值仿真了一简支梁桥的移动车辆荷载识别,并通过模型试验进行了验证。结果表明:所提出的方法能够在线、实时地识别桥上移动车辆荷载,识别精度高、收敛速度快,且具有较强的鲁棒性和抗噪能力。
基于性能的抗震设计方法在某复杂超高层结构中的应用研究
邹 昀, 吕西林, 朱杰江
2008, 25(9): 0-099.
摘要:
现代高层建筑向着多功能、多用途及造型新颖方向发展,结构体系日益复杂和多样化。该文以一幢设有带状桁架和伸臂桁架的超高层巨型结构体系为研究对象,将基于性能的设计方法应用于对该复杂结构体系的抗震性能评估中。提出了7度多遇、基本、罕遇和8度罕遇烈度地震作用下的性能目标,进行了整体结构模型的振动台试验和弹塑性时程分析,以及关键节点的试验和有限元分析。理论分析与试验结果相互验证、相互补充。综合研究表明这一结构体系抗震性能良好,能够满足不同地震水准作用下的抗震要求。
离散变量结构优化设计的最优综合效能法
曾国华, 董 聪
2008, 25(9): 0-110,.
摘要:
针对结构优化问题的位移约束,引入关键约束的界约参数,提出了结构位移统一约束的缩减形式,从而简化了结构优化模型。根据离散变量结构优化问题的特点,提出了效能系数的概念,它衡量设计变量在离散邻域范围内变化对目标函数与约束函数值的影响,并研究了基于效能系数取值分类的四种主要调整方式。根据结构应力和位移约束的影响区域属性,以综合效能最大化为引导,提出了求解离散变量结构优化问题的最优综合效能法。算例结果显示该算法具有良好的优化效率,可求得问题的最优解或获得历史上的最优记录。
均匀受压两铰圆弧钢拱的平面内稳定设计曲线
林 冰, 郭彦林, 黄李骥
2008, 25(9): 0-105.
摘要:
采用大挠度弹塑性有限单元法对均匀受压两铰圆弧钢拱的平面内稳定性进行了研究,考虑了材料非线性、残余应力、初始几何缺陷的影响,得到了焊接工字型截面、热轧圆管截面和焊接箱型截面两铰圆弧钢拱的平面内稳定设计曲线,并与德国钢结构设计规范及美国结构稳定研究委员会的设计曲线进行了对比;建议的稳定设计曲线可用于均匀受压两铰圆弧钢拱的平面内稳定性设计,供我国拱形钢结构设计规程制定时参考。
变截面连续箱梁桥剪力滞及剪切变形双重效应分析的传递矩阵法
韦成龙, 李 斌, 曾庆元
2008, 25(9): 0-117.
摘要:
基于能量原理,考虑箱梁截面底板、顶板、悬臂板剪滞翘曲幅度一般各不相同的影响和轴力自平衡条件,计入腹板剪切变形,导出了箱梁的平衡控制微分方程组、边界条件;给出了该方程组在均布荷载作用下的初参数解,提出一种研究变截面连续箱梁桥剪力滞后效应的传递矩阵法。建立了相应的场矩阵和点矩阵,从而实现了变截面连续箱梁桥内力、应力及位移的一维递推求解。数值算例与模型试验及已有文献结果对比表明:该文方法计算精度好、效率高,为求解连续箱梁、变截面箱梁的剪力滞问题提供了强有力的计算手段。
火灾下型钢混凝土梁力学性能的研究
郑永乾, 韩林海, 经建生
2008, 25(9): 0-125,.
摘要:
:采用纤维模型法和有限元软件ABAQUS计算了火灾下型钢混凝土梁的变形以及耐火极限,初步了解了型钢混凝土梁的高温力学性能。在此基础上,利用纤维模型法分析了截面尺寸、截面含钢率、受拉钢筋配筋率、型钢屈服强度、钢筋屈服强度、混凝土强度、截面高宽比和钢筋的混凝土保护层厚度等参数对火灾下构件承载力的影响规律,最后提出了型钢混凝土梁耐火极限的实用计算公式。
混凝土多孔砖墙体抗震性能试验研究
杨伟军, 陈利群, 祝晓庆
2008, 25(9): 0-133.
摘要:
该文对6片混凝土多孔砖墙体进行了低周反复荷载试验研究,研究了不同类型混凝土多孔砖墙体在低周反复荷载作用下的变形规律、破坏形式、承载能力及抗震性能,探讨了高宽比、构造柱和墙体开洞对墙体初裂荷载、极限荷载和变形性能方面的影响,提出了混凝土多孔砖墙体抗剪承载力公式,研究成果可供混凝土多孔砖砌体结构的设计与研究参考。
高温下端部受约束的混凝土异形柱抗火性能研究
徐玉野, 吴 波
2008, 25(9): 0-142.
摘要:
为考察高温下异形柱与结构中相邻构件之间的相互作用对柱耐火性能的影响,建立了高温下端部受约束的混凝土异形柱数值分析模型。基于二维热分析矩形单元和三维梁单元编制了端部受约束的异形柱高温反应全过程分析程序。利用程序分析了轴向约束和转动约束对柱耐火性能的影响。结果表明:1) 在升温过程中,轴向约束会产生较大的附加轴力。当轴向约束刚度较大时,附加轴力可达到常温时轴力的65%左右;2) 转动约束可使柱耐火极限显著提高;3) 无转动约束时,柱耐火极限随荷载偏心率的增大而减小;但有转动约束时,荷载偏心率对柱耐火极限的影响较小。
基于结构可靠度的劣化桥梁维护方案成本优化研究
邵旭东, 彭建新, 晏班夫
2008, 25(9): 0-155,.
摘要:
在桥梁管理系统中劣化桥梁结构的现有状态的评估和将来状态的预测是非常重要的内容。在预测过程中一方面应计算时变荷载和抗力,另一方面需考虑维持桥梁安全和服务水平的维护策略,这使得桥梁将来状态的预测变的十分复杂和困难。在劣化结构寿命评估和预测过程中要考虑各种参数的不确定性。在改进的结构劣化模型基础上,推导了在各种维护策略下的可靠指标评估公式,研究了维护方案与结构可靠指标的相互关系。提出了在分析寿命周期内的总成本中各单项成本的计算公式。根据寿命周期内成本现值最小的原则,在满足结构性能要求和预算限制约束下,决策出在分析周期内成本和性能都满足要求的维护方案。最后,以劣化的水泥混凝土桥面铺装为数值算例,证明了该方法的可靠性。
不同加载模式下方钢管混凝土力学性能试验研究与理论分析
郭兰慧, 张素梅, 刘界鹏
2008, 25(9): 0-148.
摘要:
对钢管和混凝土同时受力和核心混凝土受力的构件进行了试验研究,考虑了钢管和混凝土之间的粘结力对构件力学性能的影响。同时采用有限元法对钢管和混凝土同时受力、核心混凝土受力和钢管存在初应力的构件进行了理论分析。理论分析结果和该文的试验结果进行了对比,验证了理论分析的正确性。在此基础上对比分析了3种加载模式下构件受力性能的异同,分析了钢材屈服强度、混凝土强度、含钢率等参数对构件力学性能的影响。研究表明:当含钢率较低时,钢管与核心混凝土同时受力构件的刚度和承载力要明显高于核心混凝土受力时构件的刚度和承载力;在3种不同加载模式下,试件的承载力都要高于钢材和混凝土两者承载力的简单叠加;核心混凝土受力时构件的延性要优于同时受力时构件的延性;钢材屈服强度对核心混凝土受力构件的承载力影响很小,提高钢材屈服强度能提高构件的延性。
基于Griffith理论岩石裂纹扩展的可靠度分析
张 浪, 刘东升, 宋强辉, 刘山文
2008, 25(9): 0-161.
摘要:
先将Griffith理论中的强度参数视为随机变量,给出了相应的裂纹扩展概率解析解;然后将荷载和强度参数均视为随机变量,建立了相应的裂纹扩展概率分析模型和计算公式。利用上述两种计算方法分别研究了不同参数的变异性对裂纹扩展概率的影响。结果表明:参数的变异性对裂纹扩展概率的影响不尽相同,其中第一主应力和岩石抗拉强度的变异性对裂纹扩展概率的影响较明显。
粘砂变形GFRP筋的粘结滑移本构关系
郑乔文, 薛伟辰
2008, 25(9): 0-169.
摘要:
基于18个梁式试验、42个Losberg拉拔试验和6个标准拉拔试验,对工程中应用最普遍的粘砂变形GFRP筋与混凝土之间的粘结滑移本构关系进行了较系统的研究。研究表明:GFRP筋试件的粘结应力-滑移曲线(τ-S曲线)可分为微滑移段、滑移段、下降段和残余段,区分这四段的三个特征点分别为弹性滑移点、峰值滑移点和残余滑移点;与变形钢筋不同,GFRP筋试件τ-S曲线的上升段可分为滑移量较小的微滑移段和滑移量明显增大的滑移段,下降段的粘结应力降幅较小,残余段近似呈正弦曲线;随着直径和粘结长度的增加,GFRP筋试件τ-S曲线上峰值滑移点的滑移量减小,3个特征点的粘结应力也呈降低趋势。基于试验结果,建立了粘砂变形GFRP筋与混凝土之间粘结滑移本构关系的理论模型,并提出了曲线上特征点的粘结应力及其滑移量的计算公式。
弹性参数任意变化的非均匀土层的二维受力分析
王冬梅, 柯燎亮, 于桂兰
2008, 25(9): 0-186.
摘要:
该文利用线性分层模型模拟弹性参数按任意函数形式变化的非均匀土层,首先求解了覆有非均匀土层的半平面表面受集中线荷载的二维问题,然后以此为基本解,利用奇异积分方程技术求解了表面受刚性体作用的接触问题,计算了给定荷载下的接触表面力和沉降,讨论了弹性模量和泊松比的变化梯度对结果的影响。
节点区柱钢管不连通式钢管混凝土柱-梁节点轴压承载力
陈庆军, 蔡 健, 徐 刚, 吴 轶
2008, 25(9): 0-175.
摘要:
对节点区柱钢管不连通式钢管混凝土柱-梁节点在轴压下节点核心区的受力特点进行了分析,指出主要的影响因素为混凝土强度、节点横截面面积与钢管面积的比值、节点环筋的数量、节点高度。在局部承压理论的基础上,根据约束混凝土理论,提出多重箍筋对内核混凝土的约束力逐重叠加的思想,并引入节点高度影响系数,建立该种节点轴压承载力计算公式。计算结果与试验结果比较,两者吻合良好。
钢纤维混凝土方形板的冲切强度统一解
杨青顺, 魏雪英, 赵均海
2008, 25(9): 0-179.
摘要:
该文基于统一强度理论对钢纤维混凝土方形板的冲切承载力进行了理论分析,推导了冲切破坏强度的计算公式。所得的解考虑了板的抗弯能力、纵向钢筋以及材料的中间主应力效应对冲切破坏强度的影响,可以灵活地应用于各种不同材料。将该文的理论计算值与试验值进行了比较,二者吻合较好。
不同竖井侧向开口位置对烟囱效应影响的实验研究
朱 杰, 霍 然, 孙晓乾
2008, 25(9): 0-192.
摘要:
利用火灾科学国家重点实验室典型小尺寸竖井模拟实验台开展了系列实验,通过改变不同侧向开口位置组合,对竖井内烟气温度进行定量测量,揭示了不同竖井侧向开口位置对烟囱效应的影响程度。实验结果表明:竖井内烟气运动过程是随着竖井结构的不同而变化的,主要取决于进气口及顶部、侧向开口打开情况。该研究较为全面的分析了全封闭竖井、全开放竖井、仅中性面以下侧向开口开放、仅中性面以上侧向开口开放及中性面以下、以上侧向开口均有开放等不同竖井结构内烟气运动规律,进而揭示了不同侧向开口位置组合对烟囱效应的影响程度。
浅圆仓贮料压力极限平衡计算方法分析探讨
袁海龙
2008, 25(9): 0-197.
摘要:
利用库仑(Koulomb)主动土压力理论,采用极限平衡计算方法确定浅圆仓散料的破裂面,计算浅圆仓散料对仓壁的侧压力,并对不同工况进行详细分析,明确了不同工况的简明判断条件,计算公式的适用范围。补充了我国现行的《钢筋混凝土筒仓设计规范》关于大直径浅圆仓散料侧压力计算的相关内容,可供工程设计参考使用。
机械工程学科
基于区间法的发动机曲轴不确定性优化研究
官凤娇, 韩 旭, 姜 潮
2008, 25(9): 0-202.
摘要:
该文基于非线性区间数规划方法和区间分析方法,针对某型发动机曲轴的不确定性优化问题进行了研究。载荷中的不确定参数采用区间描述,极限工况下的最大等效应力作为目标函数且通过有限元方法求解。非线性区间数规划方法用以处理不确定目标函数,区间分析方法用以快速求解目标函数在每一个设计矢量下的区间,隔代映射遗传算法作为优化求解器。应用算例说明了该文算法的有效性。
其他工程学科
模型结构对通气超空泡影响的实验研究
张学伟, 魏英杰, 张嘉钟, 王 聪, 于开平
2008, 25(9): 0-208.
摘要:
在水洞中开展了模型结构对通气超空泡形态和水动力影响的系列模型实验研究。结果表明:空化器、通气碗、锥柱结合的模型主体、尾部收缩段以及模型支撑的截面形状和方式都会对空泡形态和模型水动力产生影响。在相同空泡数下,空化器直径越大,超空泡长度越大,并且在相同直径下,圆盘空化器比圆锥空化器产生的超空泡长度大;模型尺度越大,阻塞比越大,超空泡长度越大;锥柱结合的模型主体会产生滞后效应;模型支撑的截面形状应为流线型;前支撑、腹支撑和尾支撑适用于研究不同的超空泡特性,其中当模型采用前支撑方式时,空泡形态和水动力应采用有效空化器直径进行计算。
三维四向编织复合材料动态压缩性能实验研究
谭柱华, 庞宝君, 贾 斌, 盖秉政
2008, 25(9): 0-213,.
摘要:
利用分离式霍普金森压杆(SHPB)研究了三维四向编织碳纤维环氧树脂复合材料在动态压缩载荷作用下的力学性能。在横向对复合材料进行了动态压缩实验,得到了应变率从900/s―1500/s下的应力-应变曲线,并且与准静态压缩下的结果进行了对比。分析比较了应变率对三维编织复合材料横向压缩强度和模量的影响。实验中根据SHPB理论假设,采用波形整形技术,使得试件在加载过程中处于应力平衡和均匀变形状态。实验结果表明:压缩强度和模量具有一定的应变率强化效应;与准静态结果相比,在高应变率下的复合材料的强度和模量有明显的增大,并表现出明显的脆性。还分析了应变率对复合材料破坏模式的影响。
基于非线性气动力的横侧向静气动弹性分析
严 德, 杨 超, 万志强
2008, 25(9): 0-228,.
摘要:
应用非线性气动力,分析了某飞机横侧向静气动弹性特性随迎角、法向过载的变化,并与基于线性气动力数据的结果进行了对比。线性气动力数据指气动力随迎角、侧滑角以及操纵面偏度呈线性变化,而非线性气动力数据呈非线性变化。通过对比可以得出:1) 基于线性气动力数据时,迎角对副翼操纵导数没有影响;基于非线性气动力数据时,随着迎角的增大,副翼的刚性和弹性操纵导数均减小,且均呈现出非线性变化的趋势;2) 无论是线性气动力,还是非线性气动力,机翼和垂尾载荷的展向分布以及翼根载荷随法向过载的变化趋势相同,仅存在数值上的差别。
基于可靠度的FRP筋材料分项系数的确定
何 政, 李 光
2008, 25(9): 0-223.
摘要:
基于中国混凝土结构设计资料以及构件几何尺寸与材料力学性能的概率统计参数,建立了FRP筋混凝土梁受弯正截面承载力的计算公式,并采用验算点法计算了在六种荷载效应比情况下的受弯承载力可靠指标平均值,最后在考察FRP筋材料分项系数对可靠指标平均值影响的基础上,建议GFRP筋和CFRP筋的材料分项系数统一取为1.25。可靠度分析表明:过于保守的FRP筋材料分项系数只能使得截面发生混凝土破坏模式的概率增大,而这种破坏模式对应的可靠度水平基本与FRP筋材料分项系数无关,因此只能造成巨大的材料浪费。截面的设计破坏模式与实际破坏模式不完全一致,这种不一致现象存在的范围随着FRP筋材料分项系数的增大而扩大。
陶瓷金属复合靶板工程模型及耗能分析
申志强, 蒋志刚, 曾首义
2008, 25(9): 0-234.
摘要:
基于实验和数值模拟,将穿甲子弹侵彻陶瓷金属复合靶板的过程分为两个阶段,分别计算弹体侵彻陶瓷面板的动能损失、粘结层及金属背板的耗能,建立了计算弹道极限的工程分析模型,其结果与实验吻合较好。基于所建立的工程模型,分析了复合靶板各组分对其抗弹性能的影响。结果表明,陶瓷/金属复合靶板的耗能机制主要是背板耗能和弹丸质量损失耗能,分别约占初始动能的60%―95%和5%―40%。
用局部Petrov-Galerkin方法求解不可压超弹性材料问题
张 勇, 胡德安
2008, 25(9): 0-240.
摘要:
用一种修正的无网格局部Petrov-Galerkin方法求解了不可压超弹性材料平面应力问题。在建立求解方程过程中,采用径向基函数耦合多项式构造近似函数,并以Heaviside分段函数作为加权函数简化了刚度矩阵的域积分,引入平面应力假设避免了材料不可压引起的数值求解困难。数值算例表明:该文方法求解不可压超弹性材料平面应力问题具有稳定性好、精度高的特点。