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2013年  第30卷  第1期

综述
高强度钢材钢结构研究进展综述
施 刚, 班慧勇, 石永久, 王元清
2013, 30(1): 1-13. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.ST10
摘要:
高强度钢材钢结构在结构受力性能、建筑使用功能以及社会经济效益等方面具有显著优势,近几年开始在国内外多个建筑和桥梁结构中取得了成功应用。该文全面综述了国内外学者针对高强度钢材钢结构在材料和构件层面受力性能方面取得的研究成果,包括材料的静力拉伸力学性能和韧性、断裂以及疲劳性能,构件的受压稳定和抗震性能,以及连接节点的力学性能等内容,为此类新型钢结构进一步的研究工作及设计方法制定提供参考,同时促进其在我国钢结构工程的应用。
基本方法
全级配混凝土三维细观模型的建模方法研究
方 秦, 张锦华, 还 毅, 张亚栋
2013, 30(1): 14-21,30. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0398
摘要:
根据混凝土材料细观结构特点,采用混合同余算法生成随机数,模拟混凝土骨料在形状和空间分布方面具有的随机性特点。按照混凝土级配理论,分析了不同级配混凝土细观组成特点,研究了不同粒径骨料的含量和分布规律,提出了一种高效的三维骨料生长和凸性判定算法,研究了骨料生长过程中的形状控制技术,避免了尖角、薄片状骨料的出现;在骨料投放过程中采用综合投放算法,大幅度提高了骨料一次性投放成功率和骨料体积含量,缩短了计算时间。在三维细观有限元网格剖分方面,采用向量判别法,优化了材料属性判定,提高了计算效率。算例表明,该文提出的细观模型,在模拟混凝土静力特性和冲击破坏特性方面具有较高的可靠性。
基于区间扩阶系统方法的结构静力分析
王晓军, 李云龙, 王 磊, 邱志平
2013, 30(1): 22-30. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0361
摘要:
基于函数的正交分解、次序正交分解与区间数学理论,推导出区间扩阶系统方程,并利用不确定性结构分析的扩阶系统方程对具有不确定性参数的结构系统进行静力分析。将不确定参数处理为有界区间数,基于有限元模型和区间结构力学矩阵的线性分解形式,通过区间扩阶系统方程和有约束的非线性优化方法,对具有区间参数的结构静力响应进行计算。通过数值算例,对区间扩阶系统方法的结果与解析结果进行对比,分析了区间扩阶系统的展开阶数和不确定度对计算结果的影响,数值结果表明了区间扩阶系统方法的可行性与有效性。
刚性尖头弹侵彻圆柱形金属厚靶分析模型
宋殿义, 刘 飞, 蒋志刚
2013, 30(1): 31-36. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0391
摘要:
考虑金属厚靶侧面自由边界的影响,研究了刚性尖头弹侵彻有限平面尺寸金属厚靶问题。基于有限柱形空腔膨胀理论和线性硬化材料模型,得到了空腔壁径向压力的解析式,建立了刚性尖头弹侵彻有限直径圆柱形金属厚靶工程模型。与试验和数值模拟比较表明,该文工程模型计算精度很好。基于所建立的工程模型,研究了靶板半径对侵彻深度和侵彻阻力的影响,结果表明:当靶板与弹丸半径比值小于20时,靶板半径对侵彻阻力和侵彻深度有显著影响,不能按无限尺寸靶板计算;当靶板与弹丸半径比值大于20时,靶板半径对侵彻阻力和侵彻深度影响较小,可近似按无限尺寸靶计算。
复合材料变截面旋转薄壁悬臂梁自由振动分析
马静敏, 任勇生, 姚文莉
2013, 30(1): 37-44. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0395
摘要:
基于拉格朗日方程推导出复合材料封闭变截面旋转薄壁梁的自由振动方程。与基于哈密顿原理的动力学建模方法相比,该文所采用的方法更为简洁。此外,在薄壁梁的结构模型中还考虑除横向剪切外的扭转、拉伸和弯曲引起的翘曲,具有考虑翘曲因素多的特点。给出了两种刚度配置下的变矩形截面旋转悬臂直梁的自由振动方程简化形式及其相应的迦辽金法求解的固有频率。基于大型通用有限元软件ANSYS,计算了薄壁变截面旋转悬臂梁的固有频率,并且与迦辽金法的求解结果进行了对比。分析了复合材料的弹性耦合、铺层角度、截面变化和旋转速度对薄壁梁的自由振动的影响。
入口扰动数据周期对湍流预混射流火焰直接模拟的影响
吴韶华, 张 健
2013, 30(1): 45-51. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0404
摘要:
该文对湍流平面射流预混火焰进行了直接数值模拟。射流入口的扰动速度数据依据各向同性衰变湍流的能谱生成,研究了扰动数据周期的选取对模拟结果的影响。表明当入口扰动数据的周期大于总的计算时间时,得到的不同时刻的瞬态模拟结果有较明显的差异,并得到了时均定常的气体平均温度、速度和组分浓度分布。而当扰动数据周期小于总的计算时间时,入口扰动数据的周期性会对模拟结果产生影响,导致瞬态结果出现周期性。
径向基函数应用于流固耦合分析初探
苏波, 石启印, 钱若军
2013, 30(1): 59-63. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.05.0310
摘要:
该文在径向基函数(radial basis function, RBF)及其插值函数研究基础上,构建了基于RBF插值的流固耦合信息传递模型,进一步通过程序编制,在同济大学空间结构自动分析与设计软件—AADS系统中实现了对任一时间步上的流固交互作用分析,并得到与ADINA软件非常吻合的计算结果。算例分析表明:径向基函数可作为一种有效的界面信息传递方法应用于对三维流固耦合问题的研究。
基于柯西不等式的结构可靠度取尾重要抽样法
房艳峰, 高华喜
2013, 30(1): 64-68,125. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0374
摘要:
该文采用柯西不等式对结构可靠度计算中Monte Carlo 重要抽样法的模拟方差进行了分析与评价,提出了中间概率的概念并推导出其与模拟方差的函数关系。在此基础上得出使方差达到极小值的抽样函数具体形式,并建立了属于重要抽样技术的圆环和半圆环取尾抽样方法。与其他方法不同的是其抽样函数与原变量分布函数的比值是一常数,其分布区域是以原点为中心以原点到极限状态面距离为半径的圆形外部空间,模拟结果的方差可以定量描述。理论分析和例题模拟结果都表明:圆环取尾抽样方法可使模拟结果的方差缩减到直接模拟的1/10,而半圆环取尾抽样方法能缩减到1/20。
残余应力对压头诱导的硬质薄膜/韧性基底材料体系界面分层机制的影响
周英强, 吴化平, 柴国钟, 张 征, 鲍雨梅
2013, 30(1): 69-75. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0410
摘要:
硬质薄膜在工程应用中经常承受高载荷作用。在接触载荷下,薄膜/基底体系通常产生剪切分层破坏和法向分层破坏,并直接影响材料的可靠性。硬质薄膜中较大的残余应力对界面分层破坏影响不容忽视。该文基于内聚力模型,采用有限元方法模拟残余应力对压头诱导的硬质薄膜/韧性基底界面分层破坏的影响规律;给出在不同残余应力下薄膜/基底界面分层破坏时的临界压入深度以及临界载荷;获得考虑残余应力时硬质薄膜/韧性基底界面分层破坏失效图,进而对薄膜材料的工程应用和采用压痕法测量界面结合性能提供指导。
双特征参数法与最优模态法在弹性直杆动力屈曲问题中解的一致性
毛柳伟, 王安稳, 邓 磊, 韩大伟
2013, 30(1): 87-90. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.07.0441
摘要:
采用求解最优模态的方法,分别对弹性压应力波作用下受载端夹支和简支两种边界条件直杆的动力屈曲问题进行了探讨,研究中所设的屈曲模态不仅满足边界条件,而且满足文献所得的波前附加约束条件。研究发现屈曲模态中放大最快的模态所对应的临界力参数和惯性项的指数参数与双特征参数法所得的结果是一致的,即用双特征参数法求解所得屈曲模态就是最优模态。另外,计算表明,最低阶动力屈曲载荷远高于静力屈曲载荷,确定动力屈曲载荷时应计及横向惯性。
基于场一致性的可带铰空间梁元几何非线性分析
邓继华, 邵旭东
2013, 30(1): 91-98. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.07.0443
摘要:
虽然关于几何非线性分析的空间梁单元研究成果较多,但这些单元均是基于几何一致性得到的单元刚度矩阵,而基于场一致性的单元研究则较少,该文基于局部坐标系(随转坐标系)下扣除结构位移中的刚体位移得到的结构变形与结构坐标系下的总位移的关系,直接利用微分方法导出两者增量位移之间的关系,再基于场一致性原则,最终获得空间梁单元在大转动、小应变条件下的几何非线性单元切线刚度矩阵,在此基础上根据带铰梁端受力特征,导出了能考虑梁端带铰的单元切线刚度矩阵表达式,利用该文的研究成果编制了程序,对多个梁端带铰和不带铰的算例进行了空间几何非线性分析,计算结果表明这种非线性单元列式的正确性,实用价值较强。
基于Epsilon算法的不确定性结构二阶区间优化方法
麻 凯, 李 鹏, 刘巧伶
2013, 30(1): 99-104. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.07.0449
摘要:
该文提出一种求解不确定性结构模态的二阶区间优化算法,首先应用拉格朗日乘子法将带有约束条件的模态优化问题转化为非约束优化,再用区间扩展的二阶泰勒展开式近似表述不确定性结构的模态区间函数。由于其二阶常数项(海森矩阵)的计算十分繁琐,这里采用DFP方法(Davidon and Fletcher-Powell method)近似迭代计算该常数项,同时计算满足约束条件和优化目标的结构参数和参数不确定性区间。在结构重分析中采用Epsilon算法,从而在保证计算精度的同时节省了计算时间。通过算例计算进一步证明该方法对于板壳加筋不确定结构的优化是有效的。
土木工程学科
地下结构横截面地震反应拟静力计算方法对比研究
刘晶波, 王文晖, 赵冬冬
2013, 30(1): 105-111. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.05.0316
摘要:
对目前地下结构横截面地震反应计算中广泛采用的地震系数法、自由场变形法、土-结构相互作用系数法、反应位移法、反应加速度法等多种拟静力方法进行介绍及分析。以大开地铁车站地震反应为例进行数值模拟,通过改变输入地震波、结构刚度、土层刚度以及结构埋深对各种拟静力计算方法的适用性进行了研究,将不同方法的计算结果与动力时程分析方法结果进行了对比。研究结果表明:反应加速度法与动力时程分析方法符合较好,表明该方法在常见地下结构环境条件下具有良好的适用性与计算精度,可以用于地下结构的抗震反应分析。
框架梁柱节点处双力矩与翘曲位移的关系
童根树, 倪闻昊
2013, 30(1): 112-118. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.05.0295
摘要:
对于薄壁构件框架结构的梁柱节点处翘曲未知量之间的转换,软件ANSYS和ABAQUS采用了错误的做法。该文把节点域梁柱翼缘和加劲肋看成井字梁系,考虑它们在框架平面外的弯曲和扭转,通过翼缘板件内力和位移与杆件截面内力和位移的关系,得到了节点域与杆件的四个连接面上双力矩和翘曲位移的关系。对 形框架进行了算例分析,与板壳有限元计算结果进行了对比,验证了得到的翘曲半刚性公式的正确性。通过算例也验证了梁柱节点处柱子翘曲位移与梁翘曲位移近似存在着相等相反的关系。
螺栓节点板抗剪连接的有限元模拟方法研究
沈国辉, 陈 震, 郭 勇, 邢月龙, 潘 峰, 孙炳楠
2013, 30(1): 119-125. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.07.0444
摘要:
为了分析螺栓节点板抗剪连接的受力性能,采用常见的三种有限元方法进行模拟计算,比较不同方法的计算结果、建模难度和计算效率等,并将某简单实例的有限元分析结果与试验结果进行比较,最后给出有限元模拟方法的应用建议。研究表明:接触加预紧力是相对最为合理的一种方法,但该方法建模复杂、计算费时;其次是耦合螺孔节点方法,但该方法会在耦合节点处产生应力和位移的畸变;直接粘接方法的模拟效果最差,主要因为该方法将各块连接板粘接成一个整体参与受力,从而导致连接板处的计算结果偏小。
填充粘弹性材料剪力墙结构非线性有限元分析
王 喆, 李宏男
2013, 30(1): 126-133. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.07.0451
摘要:
基于被动控制的设计概念,该文在开缝剪力墙的基础上,在缝槽中填入粘弹性材料,并将这种构件应用到一幢八层钢筋混凝土剪力墙结构中。基于通用有限元软件ABAQUS,建立了该结构的弹塑性有限元模型,并对其在地震下的性能进行了数值模拟,重点研究了墙体开缝对结构地震反应的影响,以及缝槽中填充粘弹性材料对结构的控制作用。研究结果表明,墙体开缝降低了结构的刚度,增大了结构的位移反应,但开缝对减小结构底部反应及改变结构损伤分布有利。而缝中填充粘弹性材料后,可有效的控制结构的地震反应,减小结构的损伤,具有良好的实际应用意义。
全钢防屈曲支撑局部稳定性设计
马 宁, 吴 斌, 欧进萍
2013, 30(1): 134-139. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.03.0152
摘要:
外包约束构件的刚度和强度是保证防屈曲支撑(BRB)具有稳定承载力和足够延性的关键,设计时不仅要考虑整体失稳,也要考虑局部失稳。对于全钢防屈曲支撑,由于其缺乏混凝土的约束作用更容易发生局部屈曲。该文对全钢防屈曲支撑的局部稳定性进行研究。首先从理论上推导出内芯对外套管的挤压力表达式,继而针对一字形内芯全钢防屈曲支撑推导出其外套管承载力的表达式,最后将整体稳定性分析中的约束比概念拓展到局部稳定性中,得到保证全钢防屈曲支撑局部稳定的约束比表达式及其下限值。结果表明:此约束比与支撑厚度比、间厚比、内芯宽厚比、轴向应变等因素有关,在设计中应综合考虑。
高强度双角钢十字组合断面承载力研究
刘红军, 李正良
2013, 30(1): 140-146. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.05.0276
摘要:
该文结合试验研究和理论分析对双角钢十字组合断面受力性能做了初步探索,分别考察了构件的长细比、肢宽比和填板对承载力的影响。根据薄板能量理论和虚功原理,推导出构件极限承载力公式,提出了适用于工程设计的建议计算方法,并与国内外规范计算结果进行了比较。结果表明:该理论分析模型的适用性较好,建议计算方法对工程设计有一定的适用价值。
中、下承式钢管混凝土拱桥车振调查与动力分析
吴庆雄, 黄宛昆, 陈宝春
2013, 30(1): 147-155. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.04.0213
摘要:
进行了八座钢管混凝土拱桥车振动力响应实测,建立了考虑车桥相互作用的有限元计算模型,通过与实测加速度响应进行的比较表明钢管混凝土拱桥车桥振动计算方法的正确性。利用有限元模型,对钢管混凝土拱肋和悬吊桥道系的加速度、速度动力响应和冲击系数进行了对比分析。结果表明:虽然钢管混凝土拱桥的冲击系数可能较大,但是它作为行车舒适性的判断依据并不合适,应采用加速度或速度响应来评价。提出了不同路面平整度下预估中、下承式钢管混凝土拱桥车振动力响应的近似公式,通过实桥分析确认了该公式的可行性。
外壳预制核心现浇装配式T型钢筋混凝土节点抗震性能试验研究
张大长, 郭 雁, 李布辉
2013, 30(1): 156-162. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.04.0255
摘要:
该文以研究外壳核心现浇预制装配式钢筋混凝土T型边节点的抗震性能为目的,制作一个新型装配式边节点和一个现浇边节点,开展两个T型节点抗震性能的低周反复试验,考察并分析比较采用两种不同施工方法的T型边节点的破坏形态、滞回特性、位移延性、能量耗散、刚度退化等抗震性能,研究表明新型装配式T型节点与RC现浇T型节点相似,具有良好的整体性和抗震性能,可以满足RC框架结构的抗震设计要求。
基于长期监测数据的润扬大桥斜拉桥钢箱梁横向温差特性研究
王高新, 丁幼亮, 李爱群, 周广东
2013, 30(1): 163-167,197. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.07.0429
摘要:
基于润扬大桥北汊斜拉桥结构健康监测系统的监测数据,详细分析了润扬大桥斜拉桥扁平钢箱梁为期一年的实测温度结果,借助聚类分析、相关性分析、极值分析、参数估计、假设检验等统计学方法进行了温度筛选样本的典型性验证、温度统计特性的对称性验证以及钢箱梁横向温差统计特征研究。分析结果表明:钢箱梁横截面温度的统计特性具有对称性,并且钢箱梁顶板存在明显的横向温差;在此基础上进一步建立了钢箱梁横向温差极值的概率分布模型,确定了具有50年重现期的温差标准值,并针对顶板提出了4种类型的横向温度梯度模式。研究结果可为大跨桥梁全寿命设计和评估提供参考。
粘弹性人工边界的虚位移原理
马怀发, 王立涛, 陈厚群
2013, 30(1): 168-174. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.05.0334
摘要:
该文将结构及其近场地基作为动力平衡系统,将在人工边界上的波动分解为自由波和散射波,并将输入地震波动转化为作用于人工边界上的等效荷载以实现波动输入。基于以上假设通过分析结构及其近场地基系统的动力平衡关系和自由场的传播机制,给出了自由场的位移表达式、速度表达式,以及在人工边界上由自由场产生的等效荷载一般表达形式,最后建立了粘弹性人工边界统一的动力学积分弱解形式,同时基于有限元程序自动生成系统(FEPG)开发了粘弹性边界条件元件程序。经过计算验证:该文建立的具有粘弹性人工边界的动力学问题的积分弱解方程粘弹性边界条件元件程序可靠、正确。利用这些元件程序,在前处理中可像加位移或应力边界条件一样简便快捷地施加粘弹性边界条件。
基于Pushover分析的钢筋混凝土框架结构抗侧向倒塌能力评定
吕大刚, 崔双双, 陈志恒
2013, 30(1): 180-189. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.05.0315
摘要:
建筑物在地震作用下的倒塌是造成地震灾害的主要原因,如何合理评定建筑物的抗倒塌能力是结构抗倒塌设计的前提条件,也是对现有结构进行抗震性能鉴定与加固的基础。该文提出采用结构整体抗震性能系数作为结构整体抗侧向倒塌能力的定量评定指标,以一榀严格按我国规范设计的钢筋混凝土框架结构为例,采用Pushover分析方法对其进行侧向增量倒塌分析,通过结构的失效模式来识别结构的破坏过程,得到了结构超强系数、延性系数、延性折减系数、反应修正系数以及位移放大系数,分析中考虑了不同侧向力分布形式、梁柱线刚度比、柱端弯矩增大系数(COF)对结构抗倒塌能力的影响。研究结果表明:通过结构整体抗震性能系数可以对结构整体抗倒塌能力进行定量评估,可以实现结构延性与承载力的双重控制。
结构性软黏土的修正剑桥模型
殷杰
2013, 30(1): 190-197. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.05.0318
摘要:
天然软黏土普遍受到土结构性的影响,如何在土体本构模型中反映这一影响显得非常重要。该文从修正剑桥模型出发,引入结构屈服应力参数表征受土结构性影响的天然土初始屈服面的形状;引入各向异性参数描述天然土体初始各向异性引起的屈服面旋转。基于土结构性突变屈服破坏机理,屈服前结构性软黏土呈现弹性的力学性质,屈服后土结构性的影响完全丧失,采用同修正剑桥模型一致的硬化规律和流动法则。根据一致性连续条件,推导增量型的应力-应变关系,建立适用于结构性软黏土的弹塑性本构模型。选取国外已有的天然沉积Bothkennar软黏土,对比典型应力路径下的试验实测结果与模型计算结果,显示了该文模型模拟结构性软黏土受力变形特性的优越性。
ATMD-结构带有补偿器的模糊滑模控制
李志军, 邓子辰, 顾致平
2013, 30(1): 198-204. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.05.0324
摘要:
针对基于指数趋近律的滑模控制算法设计ATMD系统中的主动控制力偏大、控制系统抖振过大等不足,采用一种带有补偿器的滑模控制算法来计算ATMD系统的主动控制力。考虑到外部能量有限问题,引入了相应的饱和控制器。同时,为了减小控制系统的抖振,设计了一种基于模糊自适应调整的滑模控制律。以一个单自由度结构模型为例进行了相应的数值分析,与相应的由未含补偿器的指数趋近律方法设计的ATMD控制系统以及TMD和AMD控制系统的控制效果进行对比来验证所提方法的有效性。
非均质围岩压力隧洞混凝土衬砌的初裂间距
彭守拙, 钟建文
2013, 30(1): 205-214. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.05.0326
摘要:
非均质围岩中,水工压力隧洞混凝土衬砌间距不等,裂缝位置未知。建议一个能够确定初裂裂缝位置的数值计算方法,并利用现场试验结果验证了其可行性。阐明了典型地质条件对衬砌最大应力位置,即第一条裂缝位置的影响。通过大量计算,分析了混凝土开裂所引起的释放应力的特性,从而得出压力隧洞混凝土衬砌有关初裂间距的某些概念:相同围岩条件下,大直径压力隧洞混凝土衬砌的初裂裂缝条数少于小直径隧洞;洞径相同条件下,非均质围岩中混凝土衬砌的初裂裂缝条数少于均质围岩隧洞;各计算情况下,混凝土的初裂裂缝条数为 1条~4条,裂缝条数较少的主要原因是开裂时,围岩对衬砌的平均切向抗力较小(约为0.05MPa)和应力松弛范围较大,约90°。
混凝土预制装配式扩展基础抗拔试验
鲁先龙, 乾增珍, 童瑞铭
2013, 30(1): 215-220. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.05.0327
摘要:
根据预制装配式基础在上拔荷载作用下的室内足尺试验,监测了试验加载过程中基础构件的位移和应力变化,研究了预制装配式基础在上拔荷载作用下的协同工作性能。试验结果表明:在上拔荷载作用下:1) 预制装配式基础连接法兰盘、底板拼装连接缝附近测点的上拔位移变化规律与基础顶部基本一致,基础各构件之间整体承载性能好。基础荷载-位移曲线分弹性、弹塑性屈服和破坏3个阶段;2) 法兰盘连接锚栓、槽钢连接锚栓和连接槽钢等各构件的测点应力均随荷载增加而增加,且处于弹性阶段;3) 预制装配式基础拼装底板以拼装缝为轴,呈两边向下弯折趋势,基础底板外边缘角点上拔位移量小于基础顶部,且相同部位连接构件在同一级荷载作用下的应力状态和应力大小呈不同的变化规律;4) 基础拼装间隙、拼装过程中螺帽拧紧程度以及基础预制加工误差是预制装配式基础共同工作性能的影响因素,但其整体工作性能好,可按土重法计算基础抗拔极限承载力。
中间加劲复杂卷边槽钢轴心受压构件承载力试验研究
王春刚, 张壮南, 张耀春
2013, 30(1): 221-228,254. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.05.0328
摘要:
分别对复杂卷边槽钢、腹板中间V形加劲复杂卷边槽钢、腹板及翼缘中间V形加劲复杂卷边槽钢等四种截面形式,共计16根轴压简支柱进行了承载力试验。研究了此类复杂截面轴压构件的极限承载力及变形等特性。试验结果表明:中间加劲肋的存在有效地减小了板件宽厚比,大幅度提高了轴压构件的极限承载力。与相同条件下的复杂卷边槽钢相比,采用板件中间V形加劲的轴压构件承载效率可提高10%?30%左右。对试验进行了有限元模拟,计算结果与试验结果吻合良好,验证了分析方法的正确性。在此基础上,利用有限元分析对比了普通卷边槽钢与复杂卷边槽钢轴压构件的极限承载力,结果表明复杂卷边槽钢构件的承载效率高于普通卷边槽钢。
T型圆钢管节点抗火性能的有限元研究
陈 成, 邵永波, 杨 杰
2013, 30(1): 229-235. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.05.0330
摘要:
利用有限元软件ABAQUS建立T型圆钢管节点模型,采用间接热力耦合的方法,研究了节点在ISO834标准升温环境和不同荷载条件下的抗火性能。根据试验建立验证模型,将分析得到的结果与试验结果进行对比。通过比较,验证了模型的可靠性。在此基础上,建立管节点抗火模型,通过分析主管变形和主管端部轴向反力随温度变化曲线,以及管节点的失效机理,得到不同荷载比和节点的几何参数对节点抗火性能的影响。
矩形截面框架柱斜向受剪承载力计算模型
董春敏, 周 淼
2013, 30(1): 242-247. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0345
摘要:
为避免矩形截面框架柱在斜向水平地震作用下发生脆性破坏,通过试验研究14根框架柱在斜向水平荷载作用下的受力性能和破坏机理。以桁架-拱模型为基础建立计算矩形截面框架柱斜向受剪承载力的空间桁架-拱模型,该模型主要考虑了框架柱截面面积、混凝土和箍筋材料强度、配箍率、轴压力以及混凝土强度折减系数对其斜向受剪承载力的影响。最后,利用该文以及其他试验共计30根矩形截面框架柱的斜向受剪承载力试验结果对此空间桁架-拱模型的可行性和适用性进行了验证,试验结果与计算值的对比表明利用该模型可以安全计算矩形截面框架柱斜向受剪承载力。
檐沟对低矮房屋屋面风荷载的影响
黄 鹏, 陶 玲, 全 涌, 顾 明
2013, 30(1): 248-254. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0346
摘要:
为了研究细部构造(檐沟)对低矮房屋屋面风荷载的影响,在同济大学TJ-2风洞试验室对无屋脊硬山屋面、有屋脊硬山屋面、无屋脊出山屋面及有屋脊出山屋面这4种屋面分别做了有檐沟、无檐沟的刚性模型测压试验。试验结果表明:檐沟的存在对于减小屋面各区域的用于主体结构设计的平均风压和用于围护结构设计的极值风压大都有较好的作用,尤其是最不利的极值负风压,其减小的幅度最大达到30%。屋脊、出山和檐沟的共同存在会使屋面各区域的平均风压和极值风压都有不同程度的减小,特别是屋面负压敏感区域的极值负压得到了很大的缓和,减小幅度最大高达60%,从而使屋面各区域的极值负压趋于均匀,且随着它们高度的增加,这种效果更加明显,这对于房屋的抗风设计非常有利。
斜拉桥桥塔钢-混凝土结合段传力机理试验研究
卫 星, 强士中
2013, 30(1): 255-260,313. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0351
摘要:
绵阳城南新区一号桥斜拉桥采用钢-混凝土组合索塔,上钢塔与下混凝土塔之间的内力传递主要是通过承压板、PBL剪力键实现。介绍了钢-混凝土组合索塔在斜拉桥中的应用,分析主塔钢混结合段的受力及构造特点的基础上,采用1∶3缩尺比例,按照几何条件、物理条件以及边界条件相似原则对结合段进行了模型试验。考虑承载能力极限状态荷载组合对试验模型进行加载,测试了试验模型的控制断面和控制构件的应力、变形随加载历程的变化形态,得到了结合段的应力状态、钢与混凝土的相对滑移等性能参数;将模型试验与有限元分析相结合,分析了结合段的传力机理及传力性能,得到结合段PBL剪力键及承压板荷载分配关系。
地震荷载作用下FRP加固钢筋混凝土圆柱变形能力计算方法研究
顾冬生, 吴 刚
2013, 30(1): 261-270. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0359
摘要:
基于性能的抗震设计要求对结构的变形能力能够进行计算,以确保不同的性能目标要求得以满足。该文研究地震荷载作用下纤维增强复合材料(FRP)加固钢筋混凝土(RC)圆柱截面曲率延性和柱顶侧向位移角计算方法。根据数值计算结果,得到了截面屈服曲率计算方法,由试验结果得到了FRP加固RC圆柱截面极限曲率计算方法。试验结果表明加固柱塑性铰长度和FRP用量密切相关,通过对29个大比例柱试验结果进行回归,得到了加固柱塑性铰长度计算方法,并分析了高FRP用量导致加固柱塑性铰长度减小的原因。经参数分析,探讨了FRP用量、轴压比与加固柱顶侧向变形能力的关系,提出了具有理想加固效率的FRP用量上限范围。
葵花型索穹顶结构力学性能及拉索破断试验研究
宗钟凌, 郭正兴
2013, 30(1): 271-276. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0365
摘要:
通过对一直径6m的葵花型索穹顶试验模型,进行竖向对称加载、非对称加载以及拉索瞬间破断试验,研究了该结构的受力特点以及单根拉索瞬间破断时结构的响应特征。应用非线性有限元数值计算方法建立索穹顶计算模型,对葵花型索穹顶结构的力学性能进行了分析,并与试验结果进行比较。结果表明:在各加载阶段,节点竖向位移实测值普遍较计算结果偏大,拉索索力实测值与计算结果总体吻合较好;对称加载过程,结构的荷 载-位移关系具有较好的线性规律;与对称加载比较,非对称加载的荷载-位移关系则表现出非线性,节点位移也较大,非对称荷载对结构竖向刚度的设计起控制作用;单根拉索瞬间破断时,结构会有微幅振动,不同位置拉索的失效对结构的影响程度不尽相同。
混凝土空间板柱结构震致落层倒塌的试验研究
吴 波, 王明君, 赵新宇
2013, 30(1): 277-287. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0411
摘要:
开展了2个具有薄弱层的3层混凝土空间板柱结构模型的地震模拟振动台试验,采用加速度峰值逐级加大的El-Centro (NS) 波作为输入激励,直至薄弱层发生落层倒塌。量测了倒塌前、倒塌后模型各层的水平加速度响应,以及倒塌碰撞引发的薄弱层及其下层楼板的竖向加速度响应。模型M-2相比于模型M-1额外施加了附加配重。试验结果表明:1) 随着地震损伤程度的增加,模型的扭转效应有所增大;2) 倒塌前模型M-1和模型M-2的基本频率仅比初始值分别降低8.9%和4.7%,采用频率改变幅度进行结构倒塌预警可能是不现实的;3) 倒塌碰撞导致模型各层的水平加速度出现短时剧烈波动,波动期间模型M-1和模型M-2各层的绝对加速度最大值介于5g~10g之间,分别为倒塌前各层绝对加速度最大值的5倍~20倍和10倍~50倍;4) 倒塌碰撞引发的楼板竖向加速度高达30g~40g。
中间主应力对金属悬臂梁承载力的影响
马宗源, 廖红建, 党发宁
2013, 30(1): 307-313. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.07.0438
摘要:
基于双剪统一强度理论使用显式有限差分方法对矩形截面金属悬臂梁承载力的中间主应力影响进行了计算分析。通过分析发现,极限状态下悬臂梁的塑性应变的分布非规则圆扇形,而是接近对称三角形分布。中间主应力对悬臂梁承载能力的影响与梁的厚度有关。平面应力情况的悬臂梁比平面应变的中间主应力影响要低,平面应变情况下中间主应力对金属悬臂梁极限承载力的影响与梁的长度无关,平面应力情况下中间主应力影响随梁长度的增加呈先增大后减小而后趋于恒定的趋势。
带耗能腋撑型钢混凝土梁转换结构设计方法研究
吴 轶, 杨 春, 郑俊光, 何铭基, 张春梅
2013, 30(1): 314-321,338. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.07.0439
摘要:
带耗能腋撑型钢混凝土梁转换结构是一种新型的转换结构,受力状态和抗震性能有别于普通的耗能减震结构,设计过程缺乏理论指导。因此,该文在建立该种新型结构简化计算模型的基础上,通过理论分析方法推导了结构各控制截面的内力计算公式,建立了一套该种结构基于“强柱弱梁”、“强剪弱弯”和“强节点弱构件”等延性设计思想的设计方法。设计实例分析证明,根据该文方法设计的带耗能腋撑转换结构,相比普通结构转换层处的刚度突变得到了缓解而且结构的延性得到了提高。该文提出的方法可为该种新型转换结构的设计提供理论依据。
高性能PVA纤维增强水泥基复合材料单轴受拉特性
李艳, 刘泽军, 梁兴文
2013, 30(1): 322-330. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.05.0321
摘要:
高韧性PVA纤维增强水泥基复合材料具有很高的能量吸收能力,但强度通常较低,采用我国地方材料资源和工业废料,可制备出高强度同时极限变形量满足实际工程要求的高性能PVA纤维增强水泥基复合材料(HPFRCC),以应用于高层抗震建筑结构的关键部位。通过单轴受拉强度和变形特性试验,研究PVA纤维体积率、粉煤灰掺量、硅灰掺量、水胶比及砂胶比对HPFRCC抗拉性能的影响,研究结果表明:随着PVA纤维体积掺量的增加,HPFRCC的抗拉强度与极限拉应变增大;大掺量粉煤灰替代水泥及增大水胶比可降低HPFRCC的抗拉强度,但明显改善其受拉应变硬化特性;HPFRCC中掺入适量硅灰及细砂可提高其抗拉强度,但极限拉应变降低,尤其当砂胶比较大时,HPFRCC的受拉应变硬化现象不明显;基于细观力学模型,分析了各因素对HPFRCC拉伸应变硬化特性影响的原因,研究结果可为今后HPFRCC的实际工程应用提供基础依据。
旧水泥混凝土路面缩缝加设传力杆的力学效应分析
陈 骁, 宋祖科
2013, 30(1): 339-344. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0375
摘要:
为研究旧水泥混凝土路面加设传力杆带来的综合效应,对某高速公路路面缩缝加设传力杆,并修筑了不同方案的试验路,测试表明:未加设传力杆缩缝的传荷系数为0.2~0.4,加设后提高到0.7~1.0,传荷能力提高了2倍~5倍;直接受荷板的平均挠度值从0.587mm降到0.331mm,减少约1.8倍。通过ANSYS有限元建立旧水泥混凝土路面缩缝加设传力杆的三维模型,分别对已断板和未断板的5种缩缝设计方案进行的模拟对比,研究表明:旧水泥混凝土路面缩缝断面加设8根传力杆,直径28mm,间距26cm是比较经济合理的,缩缝加设传力杆将会产生很大效益,为确定经济、合理的改造设计方案提供理论依据。
钢绞线(丝)网-聚合砂浆加固钢筋混凝土梁受弯性能研究
邢国华, 付 国, 刘伯权
2013, 30(1): 359-364. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2010.10.0749
摘要:
钢绞线(丝)网-聚合砂浆加固技术是一项新型加固工艺,具有耐火、耐腐蚀、耐老化、施工速度快等优点,已被逐渐应用于钢筋混凝土结构的加固补强中。采用该技术抗弯加固钢筋混凝土梁的受力性能可分为三个阶段:未裂阶段、裂缝阶段和破坏阶段。已有研究多数集中于加固混凝土梁正常使用阶段的抗弯性能分析,对受力纵筋屈服后破坏阶段的抗弯性能分析则鲜有涉及。该文在以往试验研究的基础上,采用换算截面法计算加固钢筋混凝土梁屈服阶段和极限阶段的等效刚度,对加固梁在集中荷载作用下抗弯性能全过程进行受力分析,并通过10根加固梁的试验数据对其验证,吻合良好。
霍普金森杆冲击压缩单裂纹圆孔板的岩石动态断裂韧度试验方法
倪 敏, 苟小平, 王启智
2013, 30(1): 365-372. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.07.0424
摘要:
对压缩单裂纹圆孔板(single cleavage drilled compression——SCDC)砂岩试样,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击加载,进行了岩石张开型(I型)动态断裂实验。分别采用2种方法确定砂岩的动态断裂韧度,第1种方法是实验-数值法:由SHPB弹性杆上应变片获得作用在试件上的加载力,然后输入有限元分析程序求得试样裂尖动态应力强度因子,对应于裂尖起裂时刻的动态应力强度因子即为材料动态断裂韧度值;第2种方法是准静态法:将载荷峰值代入静态应力强度因子公式确定动态断裂韧度。2种方法的结果差异较大,对无量纲裂纹长度a/R= 0.64(A组)试样,准静态方法确定的断裂韧度值要比实验-数值法确定的断裂韧度值平均要小35%~62%;对无量纲裂纹长度a/R=1.61(B组)试样,准静态方法的计算结果比实验-数值法的计算结果平均要小72%~83%。从原理上讲,实验-数值法比准静态法能更合理地测定岩石的动态断裂韧度。
串列双塔柱风荷载及涡振性能研究
唐浩俊, 李永乐, 胡 朋
2013, 30(1): 378-383. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.12.0813
摘要:
为研究双柱式桥塔的抗风性能,以实际桥塔为工程背景,采用CFD数值模拟方法分析了两串列带圆角方柱的非定常绕流。在验证分析方法可靠性的基础上,研究了风速、风向角和间距比对截面气动力系数的影响,并进一步研究了各塔柱及桥塔整体的涡振性能,对比了由于上游、下游塔柱侧力大小及变化趋势不同而造成桥塔扭矩增大的效应。研究结果表明:间距比的不同将显著改变串列塔柱气动特性,其临界值约为3,此时两柱阻力系数之和最小,侧力系数均方根值接近零。
机械工程学科
地震波频谱特性对高速列车动态脱轨行为的影响
凌 亮, 肖新标, 吴 磊, 金学松
2013, 30(1): 384-393,431. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0350
摘要:
为研究地震下高速列车的动态响应及地震波频谱特性对车辆动态脱轨行为的影响,发展了一种地震激励下车辆/轨道耦合动力学数值模型,车辆模型被简化为考虑悬挂非线性特性的35自由度多刚体系统,板式轨道被视为由钢轨、扣件系统、轨道板及CA砂浆层组成的弹性支承结构,钢轨被视为连续弹性离散点支承基础上的Timoshenko梁,轨道板用三维实体有限元模拟。采用移动轨下支承模型分析离散的轨枕支承对系统动力响应的影响,地震波被简化为周期性的横向正弦波加入计算模型中。基于仿真计算,对地震情况下高速列车的动力响应进行了详细分析,并重点分析了地震波频谱特性对高速车辆动态脱轨机理的影响。分析结果表明:地震波的频谱特性对车辆的动态响应、脱轨机理及车辆的运行安全有着重要的影响。
结构逆可靠度最可能失效点的改进搜索算法
钱云鹏, 涂宏茂, 刘 勤, 李 涛
2013, 30(1): 394-399. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0347
摘要:
确定逆可靠度最可能失效点(MPPIR)是结构逆可靠度分析的核心问题,以改进均值法(AMV)及其改进方法应用最广泛。但当功能函数非线性程度较高或为非凸非凹函数时,AMV易出现周期振荡等不收敛问题。以现有的AMV改进方法为基础,通过迭代过程中控制搜索方向和步长,提出一种MPPIR的改进搜索算法,并结合不精确一维搜索方法给出了具体的计算流程。数值算例分析表明:提出的算法与AMV相比具有更好的收敛性,与弧长搜索法相比不需要采用优化方法确定最优步长,且对于非凸非凹功能函数以及高度非线性功能函数都具有良好的收敛性。
适用于不同维数耦合的数值模拟方法研究
王 鹏, 邹正平, 周志翔, 李 维
2013, 30(1): 400-406. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.07.0421
摘要:
适用于不同维数之间耦合计算的数值模拟方法在计算复杂流动系统时能够兼顾效率和精度,有很大的优势和潜力。该文探讨了不同维数耦合数值模拟的方法;在此基础上自主发展了一个高度自动化、多软件集成、可维数缩放的耦合计算平台CNSPS;并通过多个算例对该计算方法和平台进行了逐步验证。各算例结果表明:该文的耦合方法是可行的,耦合结果与MPCCI的相应计算结果能够实现很好的吻合;耦合方法在计算较为复杂的耦合任务时也表现出了很好的性能。
渗碳圆柱齿轮淬火过程的数值模拟
杜国君, 杨志强, 刘小蛮
2013, 30(1): 407-412. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.07.0423
摘要:
该文基于热传学基本原理和热弹塑性理论,采用有限元方法,利用20CrMnTi钢的圆棒实验数据对渗碳齿轮的淬火冷却过程进行了数值模拟。为了模拟不同渗碳层厚度对残余应力的形成和分布的影响,编制了圆柱直齿轮模型以及渗碳层模型的创建,各种材料参数的输入,模型网格的划分,以及温度场和应力场求解整个过程的应用程序。通过调节参数,可以修改齿轮几何尺寸、渗碳层厚度等,可实现模拟渗碳齿轮淬火过程的参数化分析。根据数值分析结果,讨论了残余应力场对齿轮疲劳破坏的影响。
含圆形埋藏裂纹金属构件电磁热止裂时应变能密度分析
付宇明, 周红梅, 郑丽娟
2013, 30(1): 413-418. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.07.0436
摘要:
对带有圆形埋藏裂纹金属构件在脉冲放电瞬间的应变能密度进行了理论分析。在求解过程中,以张开型裂纹为例,应用了热传导、非定常热应力及汉克尔变换等理论知识,得出了含埋藏圆片裂纹在脉冲放电瞬间的温度场理论公式、热应力场公式和应变能密度公式。由热应力场公式和应变能密度公式可知,放电瞬间电磁热在裂纹尖端形成热压应力场,热压应力对金属构件做负功,减小了拉应力对构件的破坏程度,放电后构件的应变能密度降低了。以Cr12MoV模具钢中埋藏圆裂纹止裂为例,具体计算了脉冲放电前后不同拉应力作用下的应变能密度变化情况,为空间裂纹电磁热止裂技术的实际应用提供了理论基础。
高强度钢板热成形温度场数值模拟分析
姜大鑫, 武文华, 胡 平
2013, 30(1): 419-424. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0369
摘要:
高强度钢板热成形过程中,板料和模具于接触表面具有强烈的热传导现象。温度的不断变化将直接影响热成形钢板的最终成形性能和水冷模具的寿命。基于此,该文建立了板料与水冷模具间相互耦合的接触表面热传导模型,并运用传热学和一般壳体温度场有限元分析理论,构建了计算热成形过程板料和模具接触的温度分布场。通过U形件热成形数值模拟与实验结果的一致性对比,验证了建立的热传导模型的有效性。
其他工程学科
梯度分布对密度梯度金属空心球阵列动力学性能的影响
吴鹤翔, 刘 颖
2013, 30(1): 425-431. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0335
摘要:
梯度及梯度排布是密度梯度多孔材料设计中的关键性问题。该文基于分层梯度金属空心球阵列模型,重点讨论了不同冲击速度下,梯度分布对金属空心球阵列动力学性能的影响。研究结果表明:在低速冲击下,梯度金属空心球阵列的动力学响应只取决于梯度的大小而不敏感于梯度的空间分布;而在中高速冲击下,梯度金属空心球阵列的动力响应不仅取决于梯度的大小,而且必须考虑梯度的空间分布。一定冲击速度下,梯度分布决定了材料内部的应力分布和材料的能量吸收过程,但吸收的总能量由材料的相对密度决定。考虑到对被冲击防护结构的保护,从冲击端高密度向远端低密度的梯度分布更有优势。该文的结论为实现多孔材料冲击动力学性能的多目标优化设计提供了新的设计思路。
不同形状弹体高速冲击下复合材料层板损伤分析
古兴瑾, 许希武
2013, 30(1): 432-440. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0355
摘要:
根据纤维增强复合材料宏细观结构,基于纤维的线弹性假设和基体的粘弹性假设,推导了单向复合材料粘弹性损伤本构关系。在此基础上,结合Hashin失效准则进行单层板面内损伤识别,通过界面单元模拟层间分层损伤,采用非线性有限元方法,建立了复合材料层板高速冲击损伤有限元分析模型。利用该模型,深入研究了不同形状弹体高速冲击下复合材料层板的弹道性能和损伤特性,探讨了相关参数对冲击损伤的影响规律,获得了一些有价值的结论。
球头体逆向喷流减阻的数值模拟研究
周超英, 纪文英, 张兴伟, 邓立君
2013, 30(1): 441-447. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0357
摘要:
为研究逆向喷流对超声速球头体减阻的影响,该文结合标准k-ε湍流模型,通过求解轴对称和三维Navier-Stokes方程,数值模拟了超声速球头体逆向冷喷流流场,着重分析了喷口总压、喷口尺寸及攻角对流场模态和减阻效果的影响。计算结果显示:喷流能使球头体受到的阻力明显减小;随着喷流总压的增大,在不同喷口尺寸和攻角下,流场均先后经历长射流和短射流穿透模态;存在最大减阻临界喷流总压值,该值与喷口尺寸比呈近似的线性关系,在所研究参数范围内最大减阻可达54.7%;随着攻角的增大,流场的不对称性加强,减阻效果下降。该文的研究对超声速钝体减阻技术在工程上的应用具有一定的参考价值。
基于梯度优化方法的钢结构标准截面选型优化设计
侯玉品, 张永存, 刘书田
2013, 30(1): 454-462. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0388
摘要:
实际的工程应用中,钢框架的基本构件大多是根据钢结构设计规范要求,从标准型钢库中选取,所组成的框架结构的截面尺寸非连续变化。因此,钢结构截面优化设计是典型的离散设计变量优化问题。若采用基于启发式的算法(如遗传算法等)进行求解,当可选截面类型较多时,其计算量巨大,求解效率低下。该文通过引入高维拉格朗日插值函数对该离散设计问题进行连续化,建立了可采用梯度优化方法进行求解的钢结构标准截面选型设计模型,并且使得连续化以后的设计变量个数大幅度减少。对给定截面类型种数为2n个的可选截面集合,其设计变量只需n个即可。具体算例表明:与基于遗传算法的优化方法相比,该方法的计算效率提高1~2个数量级,并且在结构性能基本相当的情况下,得到的型钢种类更少,便于工程应用。
海冰与直立结构相互作用的离散单元数值模拟
季顺迎, 狄少丞, 李 正, 毕祥军
2013, 30(1): 463-469. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.07.0417
摘要:
在冰区油气开发中,海冰会导致海洋结构的强烈振动,并对结构累积疲劳损伤、上部油气管线和设备,以及操作人员健康构成很大的威胁。在海冰与直立海洋结构的相互作用中,冰荷载的幅值和频率一直是海冰工程研究的重要内容。该文针对海冰与直立海洋结构作用中的破碎过程,建立了海冰的离散单元模型。它将海冰离散为若干个规则排列且具有粘接-破碎功能的颗粒单元,并通过海冰单轴压缩试验对单元间的粘接强度进行确定;在此基础上对直立海洋平台结构的作用过程进行了数值计算,获得了不同桩径下的冰荷载和结构冰振响应,为冰区平台结构设计和现役海洋结构的疲劳寿命评估提供了参考依据。
各柱做不同辐射运动时截头圆柱群的水动力分析
曾晓辉, 梁荣娣
2013, 30(1): 470-480. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0370
摘要:
截头圆柱群是许多海洋浮式结构的主要组成部分。目前对这种圆柱群进行的水动力分析大多考虑将其作为一个整体,此时各柱间无相对位置变化,这并不适用于柱间有相对运动的情况。为此,采用特征展开法研究各柱做不同辐射运动时截头直立圆柱群的水动力相互作用。开展了截头圆柱群中各柱做不同幅值纵荡、横荡和垂荡运动时的波浪辐射分析,并求得流场速度势。在进行算例考核之后,进一步计算了多个圆柱同时做不同模态、不同幅值运动时截头柱群的水动力、压力分布等量,并对结果进行了分析。