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2005年  第22卷  第5期

基本方法
多孔材料剪切局部化中的尺寸效应
文洁, 黄克智, 黄永刚
2005, 22(5): 1-6.
摘要:
微孔洞的尺寸对于孔洞长大率的影响显著,研究了这种尺寸效应在延性材料的塑性流动局部化中的作用.在拓展的Gurson模型基础上,采用Rice提出的一个简单的模型,剪切带内外的材料在发生塑性流动局部化时分别为不同的响应,讨论了孔洞尺寸a和初始孔洞体积百分比f0的影响.结果表明:考虑孔洞尺寸后单轴拉伸曲线变化比较大,但剪切带角度几乎没有变化.
简谐波地震动反应谱研究
徐龙军, 谢礼立, 郝敏
2005, 22(5): 7-13.
摘要:
简谐荷载作用下单自由度体系的动力反应是典型的结构动力学问题,也是地震工程中研究结构地震反应的基础.对简谐地震动反应谱特性的研究有利于认识地震动、尤其是近场地震动的特性以及它对结构地震反应的影响.基于结构动力学的基本理论,推导了简谐地震动作用下,单自由度体系的理论解、瞬态解和稳态解.分析了简谐地震动全解反应谱、稳态解反应谱和瞬态解反应谱的特性并讨论了它们之间的关系.研究结果表明:在简谐地面加速度作用下,高频地震动也可以引起长周期结构产生很大的位移反应,且最大位移反应出现在结构的瞬态自由振动阶段.这不仅揭示了近场地震动对结构反应的重要影响,也从另一个侧面揭示了近场地震动的潜在破坏作用,而且提出了在近场情况下结构抗震不可忽略结构的瞬态自由振动影响的观点.
有间隙多层板接触分析的广义协调元法
邹佑学, 匡文起, 龙驭球
2005, 22(5): 14-19.
摘要:
从有间隙多层板接触系统分区广义势能泛函出发,以广义协调理论为基础,通过建立和分析板单元区、接触单元区的势能泛函,提出求解多层板接触问题的广义协调元法;并构造了广义协调矩形板-板接触单元PZC21.数值结果表明,单元PZC21具有较好的稳定性和收敛性.
SH波作用下层状土层随机波动分析
潘旦光, 楼梦麟, 董聪
2005, 22(5): 20-25.
摘要:
提出了SH波作用下层状土层地震反应分析的随机波动分析方法.在这一方法中,将波动理论和随机振动理论结合起来,求解波动方程和土层地震反应的统计参数,可以准确而又方便地综合考虑地震波斜入射及基岩弹性刚度对土层地震反应的影响.随后进一步通过算例分析,讨论了基岩弹性刚度及SH波入射角度对半空间上均匀土层地震反应的影响及其规律,为工程中进行复杂土层的地震反应分析提供参考.
多重调谐质量阻尼器参数优化的一种改进算法及其应用
汪正兴, 任文敏, 苏继宏, 徐海鹰
2005, 22(5): 26-30.
摘要:
提出了一种抑制主系统风振响应为主兼顾质量调谐阻尼器(TMD)子系统相对位移响应的参数优化算法,据此对控制九江桥吊杆风振的多重调谐质量阻尼器(MTMD)系统的参数优化设计进行了研究,结果表明:按通常以主系统响应最小为目标的MTMD参数优化算法所得的参数,TMD子系统的相对位移响应过大,其构件易疲劳损伤,影响减振效果,增加维护成本.按改进后的优化算法,可获得更合理的结果.
形状改变比能密度因子断裂准则
蒋玉川, 王启智
2005, 22(5): 31-35.
摘要:
将形状改变比能密度因子Sd用于建立复合型裂纹的断裂准则.该准则表明了裂纹在金属材料里的扩展过程中,起决定作用的是形状改变比能,而不是整个应变能.作为应用举例,它成功地预测了Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的开裂角和临界荷载,其结果与现有公开文献提供的一些理论结果和实验数据取得了较好的一致.
复振型导数计算的可变移频值方法
罗漳平, 向锦武
2005, 22(5): 36-42.
摘要:
实际结构系统由于存在多种不同性质的阻尼其动态特性很复杂,振型导数的计算也比较困难.采用模态加速和移频的思想发展了一种基于模态叠加的复振型导数计算方法.首先对控制方程进行移频处理,利用广义幂级数展开式获得模态迭代公式,并利用迭代结果与各阶振型表示复振型导数;然后把系统的广义动柔度矩阵表示为已知的低阶模态与截断的高阶模态之和,高阶模态部分采用多个矩阵多项式与一个广义幂级数的乘积表示,并利用系统的低阶模态和系统矩阵进行计算;各阶移频值表示为相应的移频系数与复特征值的乘积,它们仅与最低阶模态移频值的模和本阶模态的单位复特征值有关,而最低阶模态的移频系数通过精度分析获得.给出了合适的模态加速迭代次数.该方法仅需进行一次系统矩阵的分解就可获得高精度的多个复振型导数.算例表明方法正确、高效.
压电材料修正后的H-R混合变分原理及其层合板的精确法
卿光辉, 邱家俊, 塔娜
2005, 22(5): 43-47.
摘要:
将三维弹性体的Hellinger-Reissner(H-R)混合变分原理引入到具有机-电耦合效应的压电材料静力学问题中,建立了压电材料修正后的H-R混合变分原理,通过变分运算和分部积分得到了压电材料的状态向量方程.给出了四边简支的压电材料层合板静力学状态向量方程的精确求解方法,数值实例的结果证明了方法是正确性的.这里的理论和求解方法同样适应于纯弹性材料板和压电材料板混合的层合板静力学问题的分析.变分原理将有利于压电材料问题相应的半解析法或有限元法的推导.
搜索平板颤振临界风速的追赶法
许福友, 陈艾荣, 王达磊
2005, 22(5): 48-53.
摘要:
基于平板颤振理论,建立了用于确定含有8个颤振导数的平板颤振临界风速的双参数优化模型;提出了搜索该优化模型最优解的追赶法,该方法融合随机遍历性和反馈功能来快速获得最优目标.经算例验证,基于优化模型的追赶法计算简便,精度令人满意,为平板颤振参数的计算提供了新的有效途径.借助追赶法的强健性,能够方便地绘出平板颤振临界折算风速和当量频率的诺模图.
电磁材料中广义螺型位错与圆形界面刚性线夹杂的干涉效应
刘又文, 方棋洪, 肖春
2005, 22(5): 54-58.
摘要:
研究了广义螺型位错和圆形界面刚性导体线夹杂的磁电弹耦合干涉效应.采用Riemann-Schwarz对称原理并结合复势函数奇性主部分析,得到该问题的一般解答.当界面只含一条刚性线时,获得了封闭形式解.运用扰动技术,求解了位错点的扰动应力、电位移和磁感应强度场.由推广的Peach-Koehler公式求出了作用在位错上的位错力,讨论了圆弧形刚性线几何条件和材料失配对位错力的影响规律.解答不但可作为格林函数获得任意分布位错的相应解答,而且可以用于研究无穷远纵向剪切和面内电磁场作用下界面刚性线夹杂和任意形状裂纹的磁电弹耦合干涉效应问题.
湿热环境下复合材料层板的几何非线性分析
杨加明, 孙良新, 吴丽娟, 张一龙
2005, 22(5): 59-63.
摘要:
根据Reddy的高阶剪切变形理论,在应力应变本构关系中考虑湿热环境的影响,用虚位移原理推导出以位移形式表达的复合材料层板的几何非线性控制方程及相应的边界条件.选定的边界条件为弹性转动约束.选择不同的弹性转动系数,可以得到介于简支到固支之间的不同边界条件.假设材料的物性参数不随湿热环境而变化.用Galerkin方法求解控制方程.数值结果所用的边界条件为四边固支.最后讨论了温度和湿度、长厚比、长宽比和铺层数等各种参数变化的影响.计算和分析的结果均表明温度的升高对层合板的弯曲产生非常不利的影响;而加湿对层合板的弯曲影响是非常有限的.在其它几何条件不变的情况下,增加铺层数,不仅能降低挠度,也能明显地降低弯矩或弯曲应力.
无网格伽辽金法求解轴对称问题
韩治, 杨海天, 王斌
2005, 22(5): 64-68.
摘要:
将无网格技术用于求解轴对称问题,通过加权余量法导出了无网格伽辽金法计算公式,考虑了不同介质的影响,编制了相应的计算程序,并对钢筋对混凝土管性能的影响进行了弹性和粘弹性的计算分析,与其它解相比,得到令人满意的数值结果.在粘弹性问题求解过程中,采用一种时间域自适应精细算法,给出了的径向位移与环向应力误差收敛速率曲线.
拓扑相关荷载作用下结构拓扑优化的水平集方法
郭旭, 赵康
2005, 22(5): 69-77.
摘要:
发展了一种利用水平集演化技术求解拓扑相关荷载作用下结构拓扑优化问题的数值方法.通过引入水平集函数,我们以隐含的方式对结构的拓扑和形状作了描述,从而把拓扑优化问题转化为了寻求最优水平集函数的数学规划问题.利用基于连续体概念的灵敏度分析技术,构造了用于驱动水平集演化的速度场.由于结构的边界可以用零水平集加以描述,因此利用适当的数学变换,我们可以方便地处理施加在结构上的拓扑相关荷载,这样就避免了以往算法中繁复的边界提取工作以及为了处理拓扑相关荷载所采取的特殊技巧.文末的数值算例表明了提出的优化方法在处理此类问题时所具有的独到的优越性.
正交叠层板横向开裂问题的研究
曾庆敦, 张宁
2005, 22(5): 78-82,1.
摘要:
采用有限子层剪滞模型,并结合线弹性断裂力学,首先研究了正交叠层板在受到沿0°层方向的拉伸荷载作用下,90°层中产生横向初始开裂问题.然后采用坐标变换并结合线性叠加原理,研究了90°层发生横向基体多级开裂问题.求得了与实验结果较吻合的初始破坏应变和裂纹密度,证实了分析方法的正确性和可靠性.
旋风分离器内三维强旋湍流流动数值模拟的修正压力应变项模型
胡王乐元, 周力行, 时铭显, 张健
2005, 22(5): 83-88.
摘要:
针对旋风分离器内强旋流动的数值模拟,改进了雷诺应力方程压力应变项的IPCM+wall模型,加入到FLUENT.0软件平台上.分别用修正的和标准的IPCM+wall模型、IPCM模型以及SSG模型,对蜗壳式旋风分离器内三维湍流流动进行了数值模拟,给出了分离空间和灰斗内的时平均速度和雷诺应力分量的分布,并用LDV测量结果加以检验.研究结果表明,修正的IPCM+wall模型对切向和轴向速度、切向和轴向正应力以及轴-切剪应力的预报值与实测值的吻合比其他压力应变项模型的好得多.
基于时间-空间变换的超声导波检测新技术研究
焦敬品, 何存富, 吴斌, 费仁元, 王秀彦
2005, 22(5): 89-93.
摘要:
超声导波的频散和多模态特性,对超声导波检测的效果和检测范围有很大的影响.在分析超声导波时间-空间传播特性基础上,建立了超声导波检测的空间表述模型.由于考虑了导波传播过程中的频散特性,空间表述模型减小了频散对导波检测波形的影响,提高了检测系统分辨率,并可以直接获得结构中特征体信息,如端面、缺陷的位置等.实验结果表明,该技术可以大大提高超声导波检测范围和检测效果.
结构物理参数时域识别的子结构方法研究
谢献忠, 易伟建
2005, 22(5): 94-98.
摘要:
研究了输入、输出信息皆不完备情况下的结构参数识别以及荷载反演问题.阐述了一种通用的子结构动力方程及其参数识别方程建立的基本原理和方法,并针对实际工程检测中子结构参数识别方程的输入特性,分别采用一种与之相适应的分解反演算法或统计平均算法.子结构技术与分解算法或统计平均算法的有效结合,为有限测点条件下的结构参数识别及荷载反演问题提供了一个较好的解决方案.大量的数值计算结果表明,本文提出的方法具有很好的参数识别精度及荷载反演效果.
基于Elber型方程的随机疲劳长裂纹扩展概率模型
杨冰, 赵永翔, 梁红琴, 邬平波, 曾京
2005, 22(5): 99-104,.
摘要:
拓展有效应力强度因子范围的概念为因子范围与门槛值之差,导出了Elber型方程并建立了他的随机疲劳长裂纹扩展概率模型.同时考虑了数据分散性规律和试样数量两方面对概率的影响.模型分别由存活概率、置信度和联合存活概率-置信度下的裂纹扩展率-应力强度因子范围关系曲线组成.在因子范围服从对数正态分布下,应用线性回归技术和极大似然法建立了模型参数的测定方法.通过对LZ50车轴钢试验数据的分析,考察了模型的效果,揭示出模型对数据的拟合精度良好,能合理地预测中高应力强度因子范围的长裂纹稳定扩展和低应力强度因子范围趋于门槛值的概率规律.
矩形平面双曲抛物面薄膜屋盖的动力失稳临界风速
刘瑞霞, 杨庆山, 李作为
2005, 22(5): 105-110.
摘要:
由于薄膜结构质量轻、刚度小、自振频率低,对风的作用非常敏感,一般认为在风荷载作用下会产生较大的位移和加速度反应,并可能引起局部流场的变化甚至诱发气弹失稳,所以应在考虑风与结构的耦合作用基础上分析结构的风振反应.失稳临界风速的确定是其主要内容之一.研究了均匀的理想势流作用下小垂度矩形双曲抛物面薄膜屋盖的失稳临界风速.首先建立薄膜屋盖的平衡方程,然后应用流体力学中的势流理论确定作用于薄膜表面上的气动力,从而建立起风与薄膜结构的耦合作用方程,并利用Bubnov-Galerkin方法将用带有积分的微分方程表示的耦合作用方程转化为一组常系数二阶微分方程,根据Routh-Hurwitz稳定性准则确定薄膜的失稳临界风速.由临界风速公式可以看出,临界风速与膜材参数、薄膜屋盖本身的几何尺寸和形状及两个方向上的预张力有关.
一类三自由度含间隙系统的分岔与混沌
李万祥, 丁旺才, 周勇
2005, 22(5): 111-114,.
摘要:
通过对工程中一种三自由度弹簧摇床的建模,选择一个碰撞界面作为Poincare映射的截面,解析法和数值法相结合,证明三自由度含间隙系统通向混沌的道路不仅有典型的倍周期道路、拟周期道路和阵发性混沌,而且还存在包含Neimark-Sacker分岔的倍周期道路、包含叉式分岔的倍周期道路等复杂的混沌演化过程.对该系统分岔与混沌行为的研究,为工程实际中含间隙机械系统和冲击振动系统的优化设计提供了依据.
用于时变结构模态参数识别的投影估计递推子空间方法
庞世伟, 于开平, 邹经湘
2005, 22(5): 115-119.
摘要:
基于投影估计子空间跟踪算法提出了一种新的可用于时变结构模态参数识别的递推子空间方法.首先利用方阵求逆公式和正交补空间的性质将待跟踪的矩阵变换为一种适合在线跟踪的一阶修改递推格式,然后将奇异值分解转化为无约束优化问题,通过投影估计将目标函数变换为关于新数据的二阶形式,再利用最小二乘法求出系统的特征子空间,最后根据模态分析理论求出时变结构的伪模态参数.使用本文方法辨识一个具有移动质量块机械臂系统的伪模态参数,并将结果与另外两种方法进行比较.理论和仿真结果表明提出的方法具有计算量小、对噪声不敏感等优点.
复合材料层板界面缺陷的有限元分析
舒小平
2005, 22(5): 120-125.
摘要:
基于对多种界面缺陷的一致表达,建立了能够反映复合材料层合结构界面缺陷的有限元模型.通过引入横向剪切变形函数来反映界面粘贴状况;对于界面局部缺陷问题,通过缺陷边缘处相邻单元的几何矩阵的简单匹配来满足缺陷边缘的连续条件.只需简单选择界面柔度系数,可方便地处理界面理想粘贴、弱粘贴和脱层三种界面粘贴状况.有限元形式简单,仅涉及个节点自由度.算例验证了有限元模型的精度,讨论了各种参数时界面缺陷对结构的影响.
土木工程学科
常规装药侵彻预应力钢筋混凝土安全壳数值模拟
王天运, 任辉启, 张力军, 刘云飞
2005, 22(5): 126-130,.
摘要:
现代战争或反恐怖战争中,核电站极有可能遭受精确制导装药的打击.根据核电站安全壳的结构形式,采用Backman和Goldsmith侵彻方面的假设,建立了钢筋混凝土分离式有限元模型,分别对20m/s、400m/s和600m/s着靶速度的弹丸侵彻预应力混凝土结构的过程进行了数值模拟,结果表明:着靶速度对结构的破坏形式和区域有明显的影响,弹丸侵彻表现为明显的冲塞现象.
节点半刚性钢桁架受压腹杆计算长度分析
王伟, 陈以一
2005, 22(5): 131-135,.
摘要:
现行设计规范对桁架腹杆计算长度的规定未考虑节点的非刚性效应,但在某些情况下该效应不能被忽略.在经典的刚架弹性稳定理论基础上推导了考虑节点刚度的四弯矩方程和构件群稳定方程,并将其应用于桁架结构.结果表明影响半刚性钢桁架腹杆计算长度的主要因素是腹杆与弦杆线刚度比和腹杆线刚度与节点局部刚度比.通过编制计算程序求取的计算长度数值解,制成了可供设计使用的计算用表和简化计算公式.以等节间Warren型钢管桁架为例证明了在腹杆计算长度分析中考虑节点刚度的意义.
任意排列三个高层建筑间顺风向动力干扰效应的试验研究
谢壮宁, 顾明, 倪振华
2005, 22(5): 136-141.
摘要:
分析了5种不同高度比的两个任意排列的施扰建筑物对受扰建筑的顺风向动力干扰影响,结果显示两个施扰建筑的协同作用会产生远高于单个施扰建筑的干扰效应.采用人工神经网络、统计方法对不同参数配置的包络干扰因子(EIF)分布进行分析,发现不同高度比配置以及不同地貌类型下的EIF分布存在较为明显的相关特征,并由此得到了可以反映不同参数对EIF分布影响的定量关系,它大大地简化了考虑多参数变化干扰效应研究结果的繁杂程度,使结构受扰后的荷载估计计算更趋于简洁合理.根据对于试验数据的归纳分析结果,初步提出了一些可供规范修改时参考的建议.
地震作用下结构碰撞的模型参数及其影响分析
聂利英, 李建中, 范立础
2005, 22(5): 142-146,.
摘要:
地震作用下,结构的碰撞问题被认为是影响结构地震反应和结构抗震性能的一个重要因素,碰撞是一种十分复杂的非线性问题,在计算分析中涉及到较多参数,需要分析其模型参数对碰撞现象以及结构的影响.通过单墩模型分析研究,在尽量少的参数变化下,初步得到了桥梁结构发生碰撞时模型参数对碰撞及结构的影响.
单层带孔玻璃板孔边破坏应力的力学分析
王元清, 梁宇钒, 石永久, 马赢
2005, 22(5): 147-152.
摘要:
因为轴对称性,圆盘模型可以减少玻璃材料离散性的影响,所以比较适合进行测量孔边破坏应力的试验.通过对带孔圆盘模型的力学分析和理论推导得到了板内最大主应力分布的表达式,并用该表达式分别拟合有限元计算结果和试验结果,通过比较分析,最终提出了点式玻璃板孔边破坏应力建议限值,为进一步完善幕墙结构的设计提供依据.
剪切模量沿深度按指数规律增大的场地土的地震放大效应
尚守平, 李刚, 任慧
2005, 22(5): 153-157,.
摘要:
采用一维波动模型分析基岩上、受竖直向上传播的稳态剪切地震波激振下剪切模量沿深度按指数规律增长的场地土的横向自由振动问题,求得位移的闭合解,并由该解得到反映地震放大效应的场地的放大系数.通过对此类场地土的算例分析,讨论了剪切模量沿深度按指数规律增长的场地土的地震放大效应,并从讨论中总结了场地土土质特性、基岩与场地土底面之间的阻抗比及振动频率对地震放大效应的影响规律,同时验证了广泛使用的场地卓越周期简化估算公式仍可应用于剪切模量沿深度非线性变化的场地土.
虎丘塔动力特性的试验研究
袁建力, 樊华, 陈汉斌, 姚玲, Donato Abruzzese
2005, 22(5): 158-164.
摘要:
结构的动力特性是评价古塔抗震性能和损伤状态的重要指标.结合虎丘塔保护技术的研究,探讨了应用环境随机激振技术测试砖石古塔动力特性的要点、方案和提高测试效率的措施.通过与有限元程序ANSYS分析的结果对比,表明按本测试方案获得的试验结果较为理想,可为同类古塔的测试和研究提供参考.
代数多重网格法在岩体力学有限元分析中的应用
谢学斌, 肖映雄, 潘长良, 舒适
2005, 22(5): 165-170.
摘要:
代数多重网格法具有存贮量小、收敛精度高和计算时间少等优点,将代数多重网格方法引入到岩体力学有限元计算领域,论述了基于单元聚集和能量极小意义下适于岩体力学有限元求解的代数多重网格粗化策略与插值算子,并详细描述了相应的代数多重网格算法.数值试验表明:在岩体力学与工程问题的有限元数值计算中,代数多重网格求解法是高效的、适用的,较直接法和其他常用迭代方法具有明显的优越性.
斜拉桥传感器优化布点的研究
刘斌, 姚永丁, 叶贵如
2005, 22(5): 171-176.
摘要:
在振动模态试验中,传感器位置和数目的选择对试验结果的质量有很大的影响.首先回顾了近年来关于传感器最优布点方法的研究.然后以一座三跨预应力混凝土斜拉桥为研究对象,采用有效独立法和基于模态保证标准的算法这两种最优布点算法,对斜拉桥主梁上加速度传感器的最优布点进行了初步的探讨.结果表明:有限元模型和所监控模态振形的阶数对最优传感器布点的选取有较大的影响;用有效独立法对类似的斜拉桥进行优化布点计算时,能得到较为理想的布点方案.
波形钢腹板-混凝土组合箱梁截面变形的拟平截面假定及其应用研究
吴文清, 叶见曙, 万水, 胡成
2005, 22(5): 177-180,.
摘要:
为使波形钢腹板-混凝土组合箱梁的正截面弯曲应力计算能够应用平截面假定,根据该组合箱梁模型试验在弹性阶段的应变实测数据和空间有限元计算结果,忽略波形钢腹板的抗弯贡献,假设上、下翼板的混凝土纵向正应变在弹性阶段符合"拟平截面假定",并运用变分法理论进行了证明.算例表明据"拟平截面假定"计算的翼板应力计算值与有限元法计算结果吻合."拟平截面假定"为波形钢腹板-混凝土组合箱梁的弯曲应力计算及抗弯承载力计算在理论上提供了必要的变形协调条件.
梁的剪力动力系数的确定
方秦, 郭东, 张亚栋, 柳锦春
2005, 22(5): 181-185,.
摘要:
分别应用振型叠加法和非线性有限元方法,研究了线性和非线性条件下梁的剪力响应,给出了抗爆结构设计计算所需要的剪力动力系数.研究结果表明:(1)在突加三角形荷载作用下,正向剪力动力系数随荷载作用时间与基本周期比(td/T1)的增大而增大,负向剪力动力系数先随td/T1的增大而增大,在保持常值前随td/T1的增大而略有减小;而在升压平台型荷载作用下,正向剪力动力系数随荷载升压时间与基本周期比(tr/T1)的增大而减小.(2)正向和负向剪力动力系数都随厚跨比(h/l)的增大而增大.(3)当梁进入塑性响应阶段后,随着延性比的增大,与弹性响应相比支座剪力逐渐减小;剪力的降低幅度随荷载作用时间(td)或升压时间(tr)的增大而减小.
岩土颗粒介质非等温—维热固结特性研究
白冰
2005, 22(5): 186-191.
摘要:
基于饱和多孔介质热-水-力完全耦合的控制方程,通过有限Fourier变换及其逆变换,对一维热弹性固结模型进行解析求解,给出土柱内部温度、孔压和位移演化过程的解析表达式.在定义了热固结时间因素和热固结系数等概念的基础上,对非等温条件下饱和土体的热固结特性及其机理进行研究,讨论了土的热固结系数与热扩散系数之比、不同的外力荷载和温度荷载组合等因素对热体积膨胀效应与热固结效应两者耦合作用的影响.此外,还分析了土体热膨胀或收缩对温度演化过程的耦合影响.
考虑地基耦合效应时含裂纹中厚矩形板的自由振动分析
肖勇刚, 傅衣铭, 查旭东
2005, 22(5): 192-198.
摘要:
基于Hamilton变分原理,考虑板的横向剪切变形和地基耦合效应,建立了双参数地基上含横向表面贯通裂纹的中厚矩形板的运动控制方程.构造了满足边界条件及裂纹处连续条件的挠度函数,然后应用伽辽金方法进行求解.算例中,讨论了裂纹位置和深度的变化对弹性地基上四边自由中厚矩形板的自由振动特性的影响.
铁路柔性桥墩横向抗震加固方法的理论探讨
邹立华, 赵人达, 杨治国
2005, 22(5): 199-203,.
摘要:
铁路桥墩的抗震加固是工程中常见的问题之一.针对铁路柔性桥墩横向抗震条件相对较差的情况,基于隔震及减震控制的原理,提出了两种抗震加固方法-墩顶隔震法和相邻桥墩组合振动控制法.建立了相应的计算模型,推导了其振动及控制方程,并进行了理论上的分析研究.研究结果表明:这两种方法都能有效地减小桥墩地震响应,从而达到对桥墩进行抗震加固的目的.
桥梁涡激共振试验节段模型质量系统模拟与振幅修正方法
朱乐东
2005, 22(5): 204-208,.
摘要:
节段模型风洞试验是研究涡激共振风速锁定范围和最大振动幅值的一种重要手段.基于一个具有自激特性的经验线性涡激力模型,从涡激共振微分方程出发,推导了涡激共振试验节段模型质量系统模拟公式,并建立了相应的模型与实桥之间涡激共振幅值的换算关系,给出了涡激共振幅值的振型修正系数和阻尼修正系数公式.由此,通过合理的质量系统模拟和响应幅值换算,可在二维的涡激共振节段模型试验中考虑实桥的结构和振动的三维特性的影响.
线性时滞系统的离散滑模砰砰控制方法
孙峰
2005, 22(5): 209-213.
摘要:
将滑模控制和最优砰砰控制相结合,给出了线性时滞系统的离散滑模砰砰控制方法.考虑到实际中作动器难以适应正负极值控制力间的快速切换,给出了改进的离散滑模砰砰控制方法.考虑到在地震过程中作动器无需一直对结构施加控制,给出了改进的条件离散滑模砰砰控制方法.另外文中还通过算例给出了确定作动器最大控制力的近似方法.算例结果表明,所提出控制方法能够有效地减小结构地震作用下的峰值响应,控制效果优于经典的LQR控制方法,而且所给控制方法对结构固有参数变化具有较好的鲁棒性.
渗流作用下边坡最危险圆弧滑面的优化解
徐东强, 姜芳禄, 赵晓艳, 黄竞
2005, 22(5): 214-217.
摘要:
分析地下水渗流对岩土边坡稳定性的影响,推导了透水边坡在地下水渗流条件下边坡稳定系数的解析表达式,采用非线性规划中的变尺度方法,求出最危险圆弧滑动面的位置.在高孔隙水压力条件下,采用简单条分法(W.Fellenius)和变尺度法首先确定最危险圆弧滑面的位置,然后,再利用严格解的Spencer方法或Morgenstern -Price方法,求最危险滑面的稳定系数.计算了某工程路堑边坡稳定系数和渗流对边坡稳定性的影响系数.
机械工程学科
内压下含局部减薄等径三通极限载荷的数值分析
王飞, 陈钢, 刘应华, 岑章志
2005, 22(5): 218-224.
摘要:
采用弹塑性有限元方法,分析并验证了内压下无缺陷等径三通的塑性极限载荷,同时针对含局部减薄等径三通,系统地分析了局部减薄的尺寸、位置等因素对等径三通的塑性极限载荷的影响,得到了局部减薄对等径三通塑性极限载荷的影响规律,并分析了几种含局部减薄等径三通塑性破坏的典型失效模式.研究结果可为含局部减薄等径三通结构设计和安全评定提供理论依据和数值参考.
充气展开管弯折挠曲研究
刘晓峰, 杜星文, 万志敏
2005, 22(5): 225-230.
摘要:
对充气展开管的弯折挠曲特性进行了理论分析和实验验证.根据充气展开管弯折时理想的几何形状,建立了弯折处截面积以及弯折力矩与弯折挠曲角之间的关系.其中力矩-挠曲角关系的分析结果不同于前人采用充气悬臂梁模型所得到的结果.建立了一个实验系统对一根Kapton薄膜充气展开管进行了实验验证.通过设定恒定的弯折力矩,测量了不同弯折挠曲角时的管内部气压值,以及弯折处闭合时的挠曲角.实验结果和分析结果一致.
其他工程学科
一种飞船返回舱座椅缓冲器力学特性设计
杜汇良, 黄世霖, 张金换
2005, 22(5): 231-235.
摘要:
建立了一个典型的飞船返回舱座椅缓冲系统垂直着陆冲击的动力学响应模型,分析了不同工况对于缓冲器特性的要求,针对定缓冲力阈值的缺点,提出了分段变缓冲力的设计和分析方法,并给出了典型条件下的三段缓冲力方案设计的实例.结果表明,变缓冲力的设计方法可以更加优化缓冲特性,满足不同工况对加速度、加速度的增长率、阈值、行程的限制和要求;对于特定的系统,综合各个方面因素可以得到优化的缓冲力设计组合方案;而采用更多的节段设计会适应更宽的着陆工况范围.
热喷涂涂层和基体中残余应力预报与控制研究
李延平, 赵万华, 卢秉恒
2005, 22(5): 236-240.
摘要:
分析研究了热喷涂涂层和基体中残余应力产生的原因并发展建立了相应的理论模型.依据该模型,不但可以计算骤冷过程和冷却过程在涂层/基体结构内引发的残余应力,而且首次分析了沉积过程中,基体/涂层因喷射冲击(即喷涂粒子高速撞击基体及形成的涂层表面)而产生的残余应力,以及因基体/涂层热膨胀系数不匹配产生的残余应力.理论计算结果与实验结果基本吻合.通过理论计算,可以预报涂层/基体中残余应力的大小,并根据需要控制涂层/基体中残余应力的分布.对即将进行的热喷涂工艺具有一定的指导意义.