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2000年  第17卷  第5期

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基本方法
不稳定空间展开折叠桁架结构稳定过程分析
陈务军, 董石麟, 付功义, 周岱, 关富玲
2000, 17(5): 1-6,15.
摘要:
本文以理想桁架节点笛卡尔坐标为未知量,全面建立了复杂不稳定空间展开折叠桁架结构的几何约束方程,并推导出相应的几何约束Jacobi矩阵,建立了线性稳定过程分析的理论与方法,阐明了稳定过程的力学机理,明确提出稳定目标函数,且分析了稳定状态的力学特点,并考虑了几何约束二阶项对稳定过程解的影响。最后,数值算例验证了该方法、程序的正确性与适用性。
用拉压不同模量理论分析薄壳结构
高潮, 张允真, 吕显强
2000, 17(5): 7-15.
摘要:
本文采用不同弹性模量理论对具有拉压不同模量性的薄壳结构进行了较详细的分析和探索,构造了算法,建立了相应的有限元解法。通过典型例题的计算,得出了一些有价值的结论与规律,并分析了采用相同模量理论计算此类问题的不足。
风与结构的耦合作用及风振响应分析
楼文娟, 孙炳楠
2000, 17(5): 16-22.
摘要:
在目前的风振响应计算中,往往不考虑风与结构的耦合作用。但对于超高层建筑、高耸塔桅结构,由于基频较低,风与结构的耦合作用不可忽略。本文基于准定常假定推论出风与结构的耦合作用实质上就是气动阻尼效应,因此只要在阻尼常数中引入气动阻尼,就可建立考虑风与结构耦合作用的风振响应模态分析方法。文中采用拟单自由度法,确定了风与结构耦合作用所产生的气动阻尼。并对一工程实例进行了风振响应计算,比较了采用Davenport谱和Kaimal谱对计算结果的差异性,与风洞试验结果相对比表明,采用Kaimal谱并考虑风与结构的耦合作用所得计算结果能与风洞试验结果吻合较好。
内参型附加非协调位移基本项的推导和应用
张春生, 龙驭球, 须寅
2000, 17(5): 23-31.
摘要:
在协调元位移模式基础上附加内参项是构造非协调元的一种常用方法。目前一般是先假设非协调位移模式(不能保证其通过小片试验),然后按照一定的方法进行修改,从而形成能够保证收敛的非协调位移场,可是构造过程往往较复杂。本文从广义协调条件出发,首次推导了平面问题内参任意阶次附加非协调位移基本项通用公式,形式简单,便于工程人员直接应用于工程实践。根据通用公式,本文以Q8协调元为基础,发展了一个新的非协调元Q8λ2,数值试验表明它能够保证收敛,有较高精度,抗畸变能力强,从而证明了本文方法的可行性。
有摩擦斜梯平衡问题的非静定性
丁文镜, 曾杰, 樊世超
2000, 17(5): 32-36.
摘要:
本文研究有摩擦斜梯平衡问题,这是一个非静定力学问题。因其涉及摩擦力,故为非线性问题。首先导出上下两端摩擦系数间的函数关系,研究平衡稳定性问题。接着建立斜梯临界倾角、主动力位置参数和摩擦系数间的解析关系。最后确定法向约束力的值域以及它与摩擦系数和位形参数间的关系。
阻尼弹性结构动力计算的显式差分法
杜修力, 王进廷
2000, 17(5): 37-43.
摘要:
本文在时域有限元离散的基础上,导出了集中质量阻尼弹性结构动力模型的显式差分法,数值稳定条件同中心差分法。文中还分析了用中心差分法结合单边差方法的不足之处。
δ-Al2O3/Al合金基复合材料拉伸行为的分析和模拟
康国政, 高庆, 张吉喜
2000, 17(5): 44-51.
摘要:
本文以δ-Al2O3Al合金基复合材料为研究对象,在细观层次上建立分析模型,采用三维弹塑性有限元分析方法,对它的拉伸行为进行了较为详细的描述。研究涉及该类复合材料加载初期的应力-应变曲线的模拟和各种微结构特征的变化对应力应变行为的影响。同时考虑了纤维位向变化的影响,并引入了实际测得的短纤维位向分布规律,对随机分布短纤维复合材料的力学行为进行了模拟。研究表明,基体性能、纤维长径比和体积分数、纤维位向以及界面结合对δ-Al2O3Al合金基复合材料的拉伸行为均有较大的影响;本文所采用的有限元分析方法对该类复合材料加载初期的应力-应变曲线的预测也是较为准确的。
钢梁腹板弹塑性屈曲强度的试验研究
高轩能
2000, 17(5): 52-57.
摘要:
对工字钢梁腹板在弯曲应力作用下的弹塑性屈曲承载能力进行了试验研究,并与理论计算结果进行了对比分析,同时,研究了纵向加劲肋对腹板屈曲系数的影响。提出了腹板高厚比的合理取值,对现行国家标准《钢结构设计规范》(GBJ17)的有关条款进行了讨论。
Wilson非协调元构造机理研究
鹿晓阳
2000, 17(5): 58-62,5.
摘要:
本文通过分析Wilson非协调元内自由度特性,给出了单元内自由度的定义和“均值法”计算公式。在此基础上,证明了Wilson非协调元与协调等参元的对应性,探讨了Wilson非协调元的构造机理。
顶部自由、底部嵌固桩的稳定性分析
杨维好, 宋雷
2000, 17(5): 63-66,3.
摘要:
用能量法对顶部自由、底部嵌固桩在顶部集中荷载和桩侧摩阻力作用下的竖向稳定性问题进行了研究。对于部分埋置于Winkler地基中的桩,首先建立了桩的受力模型,根据边界条件给出了桩的挠曲函数,导出了系统总势能的表达式;然后根据最小势能原理推导了求解失稳问题的计算公式,用数值方法求得了桩的临界长细比(λcr)的数值解,通过对数值解的分析,最后得到了简捷易用的λcr近似计算公式;最后给出了算例,计算表明:地基的抗力对λcr有重要影响,当地基的抗力较大时,桩侧摩阻力对λcr影响甚小。
纤维增强PE材料增韧效果的研究
庄茁, 郭永进, 曲绍兴, 董亚民
2000, 17(5): 67-73,5.
摘要:
以聚乙烯(PE)材料为基体,应用玻璃纤维随机或定向分布,增加材料的强度、刚度和断裂韧性,是发展高压大口径复合材料天然气管道的需要。本文基于PFRAC程序的动态断裂分析能力[1],增加了各向异性材料的本构条件,发展了对纤维增强复合材料未开裂和开裂管道的计算功能。由力学性能的试验结果,提供了材料的本构关系,对未开裂和开裂的管道进行了计算分析。结果表明,PE管道经纤维增强之后,与纯PE材料的管道相比,其环向位移下降到53%(纤维随机分布)~5%(纤维沿管道轴向80度分布);裂纹驱动力相应下降到50%~17%,充分反映了纤维对PE材料的增强和增韧效果。
粘弹阻尼结构频响函数计算的高精度模态展开法
童昕
2000, 17(5): 74-78,1.
摘要:
本文建立了粘弹阻尼结构频响函数计算的高精度模态展开法。文中表明,用模态展开法计算粘弹阻尼结构的频响函数,只取少数低阶振动模态时,计算误差较大。本文用低阶振动模态和系统矩阵,表达高阶振动模态和蠕变模态对粘弹阻尼结构频响函数的贡献,修正计算误差。该方法可以显著提高计算精度,对计算量的增加不大。文中给出算例,表明了本文提出方法的正确性和有效性。
声场对流场影响的研究
王连泽, 席葆树
2000, 17(5): 79-87.
摘要:
借助于传声电容、传声放大器等声学测量仪器和热线风速仪等流场测量仪器及计算机数据采集系统,本文实验观察了有无强声场叠加及不同声场强度时流场瞬时速度波形的变化,并对声场作用下的平均速度、脉动速度、速度频谱、速度自相关、脉动速度和脉动声强互相关等流动特征参数进行了计算与分析。发现了强声对流场的调制作用,流动速度会随声音信号同步脉动,且声强越大,速度脉动幅度越大。当声场强度超过约155dB时,声场进入非线性区,波形从正弦波变为锯齿波。声波诱发的大幅度周期脉动及非线性效应,提高了流动的湍流特性。这些发现,将有助于对声凝聚机理的进一步研究。
水力压裂的支撑剂输送分析
乔继彤, 张若京, 姚飞
2000, 17(5): 88-91.
摘要:
为了研究水力压裂中支撑剂输送过程,本文建立了支撑剂二维输送方程,以及含砂液的二维运动方程。这两个方程考虑了支撑剂沉降,并且采用了含砂液的流态指数和稠度系数与支撑剂体积浓度的函数关系。这两个方程与水力压裂三维裂缝模型中描述裂缝宽度与裂缝面上压力关系的积分方程是耦合的。裂缝延伸判据采用应力强度因子法则。应用有限元方法,模拟了水力压裂中的支撑剂输送过程。计算结果反映了支撑剂输送过程中的输送和沉降。
后张有粘结预应力连续梁的分析原理
简斌, 白绍良, 王正霖
2000, 17(5): 92-99.
摘要:
本文采用能量法对后张有粘结预应力连续梁中预应力次弯矩是否变化的问题进行了深入的研究,并与普通钢筋混凝土连续梁进行对比,基本上回答了有关次弯矩是否变化的问题。研究结果表明,在用增量法解预应力连续梁时,可以不必考虑初始次弯矩是否变化的问题,而将其作为一不变的量对待。因为随着外荷载的作用,次弯矩的独立概念已不复存在。其对加载过程的影响可以通过连续梁的刚度变化体现出来。
工程机械用钢焊后疲劳断裂特性研究
方钦志, 赵明皞, 韩素兰
2000, 17(5): 100-104.
摘要:
为了研究高强钢在工程机械焊接结构中的疲劳特性,对HQ70、1E0170和WH60钢焊接接头的疲劳裂纹扩展特性进行了较系统的研究。研究中应用了一种柔度法疲劳裂纹自动测量系统进行裂纹长度测量。用三点弯曲试样对这些焊接结构的疲劳特性进行研究。用三参数方程和Paris公式回归得出这些钢种焊缝的裂纹扩展规律及门槛值,对研究结果进行讨论。HQ70钢焊接件的疲劳特性较其它两种钢都好。焊接质量对疲劳裂纹扩展特性影响很大。由于焊接接头的裂纹扩展速率波动较大,测量门槛值时应特别小心。
配筋混凝土粘弹性参数的徐变试验研究
陈云鹤, 唐崇钊, 邓学钧
2000, 17(5): 105-110.
摘要:
为了便于分析配筋混凝土结构的粘弹性温度应力,本文将配筋混凝土看作为一种复合材料,通过试验来测定该材料的粘弹性参数。文中采用三分点加载的方式进行了配筋混凝土小梁的室内徐变试验,并对试验数据进行了回归分析。结果表明:1. 用配筋混凝土小梁的徐变试验来测定配筋混凝土材料的粘弹性参数是可行的;2. 荷载历史是徐变减小的重要原因,在计算温度应力时,徐变系数取值要考虑这一因素;3. 在本试验配筋条件下,配筋对徐变影响很小,配筋混凝土的徐变系数与素混凝土的徐变系数近乎相等。
非均匀变截面梁弯曲问题的折线折算法
胡启平, 李振宁
2000, 17(5): 111-114.
摘要:
本文在折线折算的假定下,讨论了任意非均匀变截面梁的弯曲问题,给出了梁的挠曲线的解析表达式,该结果收敛速度和计算精度高于在阶梯折算假定下求得的结果,文末给出了计算实例。
非对称支承弹性杆的热过屈曲
李世荣
2000, 17(5): 115-120.
摘要:
本文基于轴线可伸长细杆的几何非线性理论,建立了一端固定夹紧另一端固定简支的均匀加热直杆热弹性过屈曲行为的精确数学模型。这是一个包含杆轴线弧长在内的多未知函数的强非线性一阶常微分方程两点边值问题。采用打靶法和解析延拓法直接数值求解上述非线性边值问题,获得了杆的热过屈曲状态解,给出了具有不同长细比杆的热过屈曲平衡路径。
平面问题的等参条形传递函数方法
李海阳, 雷勇军, 周建平
2000, 17(5): 121-126.
摘要:
本文对条形传递函数方法进行了改进,在此基础上提出了等参条形传递函数方法,用于处理任意形状区域的平面问题。在本文方法中,一个复杂区域被划分为若干条形单元,这些单元通过等参变换映射到单位矩形区域,进而建立起位移离散模型。利用变分关系对模型处理,可以得到问题的动态控制方程。然后应用数值传递函数方法对方程求解,就可以得到系统的动力、静力响应。文后给出了数值算例并与有限元方法进行了比较。
贮箱类液固耦合动力学研究
尹立中, 赵阳, 王本利, 邹经湘
2000, 17(5): 127-130,.
摘要:
以常重力作用下矩形贮箱类液固耦合系统受到俯仰激励情形为例,本文采用与以往不同的方式,在描述耦合系统中的液体子系统和结构子系统时,分别运用了两种不同形式的Lagrange函数,以此为基础可以得到降阶的系统耦合动力学方程,该方法大大减少了公式的推导工作。通过一个算例,讨论了该耦合系统的非线性动力特性。本方法可推广应用于分析圆柱等其它形状贮箱中液体的三维晃动情形下的液固耦合系统动力学特性。
软岩巷道全断面锚注加固的力学原理与应用
刘长武, 褚秀生
2000, 17(5): 131-138.
摘要:
通过对全断面锚注加固巷道周边围岩应力分布规律、极限平衡区范围及周边位移的计算分析,系统地论证了软岩巷道全断面锚注加固的力学原理,给出了确定锚注加固参数的理论设计计算公式;对全断面锚注加固维护巷道的作用机制作出了科学的解释。结合现场工业性试验软岩巷道传统锚喷加固方式和全断面锚注加固方式维护效果的对比,证明了全断面锚注加固的理论意义和实际应用价值。
采用无单元法计算含边沿裂纹功能梯度材料板的应力强度因子
陈建, 吴林志, 杜善义
2000, 17(5): 139-144.
摘要:
本文采用无单元法分析了功能梯度材料的断裂力学问题。无单元法采用基于滑动最小二乘近似的位移插值形式,节点布置变得非常自由。这种插值形式不仅很好地反映了材料变形,而且使得无单元法在分析功能梯度材料时可以方便地采用各个积分点处的材料特性。数值计算结果表明无单元法在分析功能梯度材料力学行为方面具有较高的效率和精度。