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2008年  第25卷  第3期

基本方法
基于弹性扭转约束边界的波形钢板整体剪切屈曲分析
聂建国, 唐 亮
2008, 25(3): 0-007.
摘要:
波形钢板的整体剪切屈曲对波形钢腹板PC组合箱梁桥的竖向抗剪设计有重要意义。该文在正交各向异性薄板理论的基础上,利用势能驻值原理和瑞利-里兹法,推导了基于弹性扭转约束边界的波形钢板弹性整体剪切屈曲荷载的分析方法,并给出了几种特殊边界条件下的简化计算公式。计算结果表明:对于四边简支板和四边嵌固板,该方法与现有公式计算结果一致;波形钢板强抗弯刚度方向上的约束条件是影响其整体剪切屈曲的决定性因素,随着该方向上约束的增强,屈曲模式将从四边简支情况向四边嵌固情况过渡;弱抗弯刚度方向上约束条件的影响很小,可以忽略。最后给出了将波形钢板在实际梁结构中受到的边界约束等效为弹性扭转弹簧的方法。
层合中厚浅球壳受撞击时的非线性动力响应分析
傅衣铭, 高正强
2008, 25(3): 0-013.
摘要:
建立了正交铺设层合中厚浅球壳在任一位置受撞击载荷作用的非线性运动微分方程,根据Hertzian定律,考虑撞击物与浅球壳之间的弹性接触效应,确定了壳体在其接触处所承受的冲击力。对此非线性动力问题,采用有限差分法与时间增量法求解。算例中,讨论了撞击物的速度、壳体中曲面曲率半径及接触点位置对壳体所受冲击载荷及其位移响应的影响。
超空泡航行体尾部流体动力特性试验研究
蒋增辉, 于开平, 张嘉钟, 王 聪, 黄文虎
2008, 25(3): 0-030.
摘要:
在水洞中采用前支撑方式模型进行了通气超空泡试验,对不同的超空泡形态下超空泡航行体尾部阻力系数、升力系数及俯仰力矩系数的变化规律进行了研究,并对航行体有无攻角情况下的尾部流体特性进行了比较,获得了攻角对尾部流体动力特性的影响。研究表明,在空泡开始包裹到尾部天平时,随着空泡形态的增长,尾部阻力系数迅速下降,而升力系数和俯仰力矩系数则迅速上升。当空泡将航行体上表面包裹,而下表面沾湿时,阻力系数减小趋势变平缓,而升力系数和俯仰力矩系数则均到达峰值。当空泡完全包裹航行体时,升力系数和俯仰力矩系数迅速回落至零值附近,此时阻力系数在零值附近变化不大。攻角1度情况下的航行体尾部阻力系数减小幅度与无攻角时相比明显降低,最大升力系数和俯仰力矩系数均远大于无攻角情况。
圣维南原理的一般性能量衰减指标
张 然, 武建勋
2008, 25(3): 0-017,.
摘要:
该文用链式模型和诸能量原理为圣维南原理提出了几个一般性的能量衰减指标。链式模型就是在物体中设置一系列互不相交的截面把物体分成一系列顺序连接的子结构链,在各个截面上定义一些积分型的能量指标,用截面的编号大小表示“远”、“近”的概念。如果这些能量指标呈现出近大远小的特征,就可以体现圣维南原理的基本要求。由于物体和子结构(环节)的形状是任意的,能量指标的导出应该用适用于一切形状的能量原理。这样的几个能量衰减指标在该文确实被导出了,他们定义在Love形式的圣维南原理所讨论的物体的截面上,满足近大远小的一般规律,并且在截面上应力应变接近于零时这些指标也接近于零。如果进一步能证明这些指标的衰减速度足够快,那就是圣维南原理的数学表达了。
组合加肋旋转壳应力和稳定性分析的Riccati传递矩阵法
白雪飞, 任文敏, 郭日修
2008, 25(3): 0-025.
摘要:
运用Riccati传递矩阵法,建立了旋转壳单元的场传递矩阵,推导了肋骨和母线倾角不连续位置的点传递矩阵,在推导中考虑了肋骨各方向可能的变形,编制了分析组合加肋旋转壳应力和稳定性的计算机程序(应力程序SAPRi,稳定性程序BAPRi)。利用所编制的程序对组合加肋旋转壳算例进行了应力和稳定性分析,并将计算结果与理论计算结果、试验结果或MSC/NASTRAN的计算结果进行比较,表明所编制的程序正确可信、计算速度快、精度高。
有自由边的各向异性平行四边形板的弯曲、振动与屈曲的傅里叶分析
王克林, 李 璐, 汤 翔, 王效民
2008, 25(3): 0-037.
摘要:
得到了有自由边的各向异性平行四边形板在面内张力和剪力作用下自由振动、屈曲和弯曲问题的精确解析解。首先给出五个重傅里叶级数叠加解,然后通过叠加得到六种不同边界的解,包括悬臂板和四边自由的板等。对一些典型情况考查了其收敛性,结果令人满意。与其它精确解析解比较,其结果非常一致。
循环软化材料单轴时相关循环变形行为的实验研究
刘宇杰, 康国政, 高 庆, 李 钊
2008, 25(3): 0-072,.
摘要:
在室温下,对循环软化材料(调质42CrMo钢)的单轴时相关应变循环特性和时相关棘轮行为进行了实验研究。揭示了材料在不同加载速率、不同峰/谷值保持时间以及不同加载波形(三角波和正弦波)下的循环软化特性和棘轮行为特性。结果表明,在室温下,材料的循环软化和棘轮变形行为均体现出明显的时相关效应:其循环变形行为不仅依赖于加载速率,而且还明显依赖于保持时间以及加载波形的形状。研究有助于后续建立循环软化材料时相关循环本构模型。
基于混合分层理论的粘弹层合圆柱壳的阻尼振动和层间应力研究
杨少红, 王安稳
2008, 25(3): 0-042.
摘要:
应用混合分层理论,并在壳厚方向采用位移和应力插值函数推导出粘弹层合圆柱壳的动力学方程。计算了两层粘弹层合圆柱壳的振动频率和结构损耗因子,与Okazaki A的结果吻合良好。针对不同模量和厚度的粘弹性材料,计算出层合圆柱壳的层间横向应力的幅值。结果表明:过大的层间法向正应力是导致自由阻尼层合壳脱层破坏的主要因素,采用环向加强的粘弹性材料将有效地降低层间法向正应力的幅值。
工程地震动随机功率谱模型的分析与改进
李英民, 刘立平, 赖 明
2008, 25(3): 0-048,.
摘要:
地震动模型的多样化增加了工程应用中地震动输入的选择机会,同时也增大了选择的难度。首先对常用的地震动功率谱模型进行了系统综述,提出地震动功率谱模型应满足地震动过程能量有限和零频含量为零的基本条件,对比分析了9种常用随机功率谱模型的滤波特性和能量有界性,结合地震动功率谱模型的基本要求,给出了建议的地震动功率谱模型,并对其合理性进行了分析。
位移型消能减震偏心结构Pushover能力谱简化计算方法
李 钢, 李宏男
2008, 25(3): 0-057.
摘要:
该文提出了一种计算位移型消能减震偏心结构能力谱的简化计算方法,通过结构变形分解,将偏心结构的能力谱曲线分解为平面Pushover能力谱及非偏心结构的纯扭转能力谱,并采用位移合成的方法得到最终的能力谱曲线。数值算例与有限元软件Sap2000分析结果进行对比,结果表明:该文提出的方法与有限元软件计算结果接近,是一种有效的简化计算方法。
弹性膜结构静力学的各类变分原理
李纬华, 罗 恩
2008, 25(3): 0-063.
摘要:
通过罗恩早已提出的一条简单而统一的新途径,系统地建立了弹性膜结构静力学的各类变分原理。首先给出膜结构静力学的广义虚功原理的表式,然后从该式出发,不仅能得到膜结构静力学的虚功原理,而且通过所给出的广义Legendre变换,还能系统地成对导出弹性膜结构静力学的3类变量、2类变量变分原理以及总势能驻值原理和总余能驻值原理的互补泛函。同时,通过这条新途径还能清楚地阐明这些原理的内在联系。
基于RBF神经网络的复合材料层合壳荷载识别
董会丽, 郑世杰
2008, 25(3): 0-067.
摘要:
针对有限元逆分析方法进行荷载识别的大计算量的缺陷,以及鉴于传统的BP网络的速度慢和局部极小值问题,该文提出了将有限元方法与径向基函数(Radial Base Function,简记为RBF)神经网络结合对受集中载荷作用的壳体结构进行荷载识别。通过有限元方法计算出压电元件的集聚电荷,以该电荷来构建训练样本对网络进行训练,再将没有进行训练的电荷数据送入到训练好的RBF神经网络进行预测,实现对壳体结构荷载的作用位置和大小的评估。最后给出了对壳体结构荷载识别的算例,结果表明该方法计算速度快、精度高、具有较好的应用前景。
土木工程学科
考虑双向耦合非线性的LRB隔震桥梁地震反应分析
杜修力, 韩 强, 刘文光
2008, 25(3): 0-079.
摘要:
为了研究铅芯橡胶支座(LRB)隔震桥梁在双向水平地震激励下的非线性地震反应,首先建立了模拟水平正交两向作用力条件下LRB支座非线动力行为的双向耦合弹塑性恢复力模型,这一双向耦合弹塑性模型中的单向力和变形关系的骨架曲线为双线性。在此基础上,提出了一种双向水平地震激励下多跨连续LRB隔震桥梁的非线性地震反应分析模型以及求解方法,并对考虑和忽略LRB支座恢复力的双向耦合作用时隔震桥梁的非线性地震反应进行了算例比较分析。研究表明这种双向耦合作用对隔震桥梁的地震反应有重要影响,如果忽略这些相互作用的影响,支座位移的峰值将被低估,这对隔震桥梁设计是不利的。
基于弥散与分离裂缝模型的混凝土开裂比较研究
&#;龙渝川;张楚汉;周元德
2008, 25(3): 0-084.
摘要:
裂缝扩展是影响混凝土结构非线性响应的重要因素,其扩展深度与张开位移是评价结构安全性的重要指标。基于弥散裂缝框架,该文建立了等效裂缝张开位移与损伤因子、断裂带宽度之间的函数关系。分别采用弥散、分离两类裂缝模型模拟I型断裂和I-II混合型断裂试验,二者在结构承载力、裂缝扩展和裂缝张开位移方面均获得了基本一致的结果。数值算例表明弥散裂缝模型与分离裂缝模型计算精度接近但其效率更高。
初始几何缺陷对非强支撑钢框架柱性能的影响
侯和涛, 李国强
2008, 25(3): 0-090,.
摘要:
在钢框架二阶弹性分析中,结构整体初始几何缺陷和构件的初始几何缺陷是实际存在的,其影响不应忽略。基于由单根柱和梁组成的框架子结构模型,通过引入以上两种几何缺陷,得出了考虑初始几何缺陷影响的框架柱位移与内力的理论公式。利用该理论模型,可以较准确地分析框架结构整体几何缺陷与构件几何缺陷对二阶弹性弯矩的影响。参数分析结果表明:对于钢框架柱,结构的整体几何缺陷和构件几何缺陷对弯矩的影响均可以等效为作用于楼层处的假想水平力,而假想水平力的大小与作用于该楼层的竖向荷载有关。
层状土层随机地震反应分析的近似解法
潘旦光, 楼梦麟
2008, 25(3): 0-095.
摘要:
基于模态摄动方法,提出了层状土层随机地震反应的近似分析方法。该方法首先利用等效均匀剪切梁的模态和频率,将层状土层的微分方程转化为代数方程,得到层状土层的固有频率和模态。在此基础上,推导了层状土层随机地震反应的计算公式。最后通过算例,阐述了基于模态摄动法进行随机地震反应的计算过程并分析了该方法的计算误差。计算结果表明,这一方法简单有效,其误差可控制在5%以内。
免拆保温墙模带缝剪力墙体系的抗震动力分析
张泽平, 李 珠, 刘元珍
2008, 25(3): 0-119.
摘要:
免拆保温墙模复合剪力墙的研发为保温节能住宅的发展开辟了新的道路。通过建立符合实际工作情况的三维空间有限元模型,利用有限元软件ANSYS对该结构体系试验楼进行结构抗震动力分析。结构抗震验算中,采用振型分解反应谱法进行地震作用下结构强度验算,采用时程分析法进行弹性变形计算,找到该结构的破坏模式,同时建立传统剪力墙模型与试验楼模型进行对比。分析结果表明保温墙模带缝剪力墙结构较普通剪力墙结构自重减轻、自振频率减小,因而减轻了结构的地震作用反应。在小震作用下,该结构体系弹性层间位移角很小,结构抗侧刚度大,抗震能力较强。该文研究结果可以为设计安全、经济、适用的结构提供理论依据。
大跨度结构随机脉动风场的快速模拟方法
&#;罗俊杰;韩大建
2008, 25(3): 0-101.
摘要:
针对传统谐波合成法计算量巨大、内存耗费多的缺点,研究了空间各点的分解功率谱密度函数曲线随频率变化的特点。在此基础上,提出采用三次均匀B样条插值方法来拟合分解谱密度函数曲线,引入矩阵Cholesky分解的优化递归算法来加速矩阵分解速度,同时利用FFT技术来减少谐波项合成所需要的时间。经过上述的改进,可以大大提高双索引频率下谐波合成法的计算效率。最后利用两个算例表明,这种方法可以高效、准确地模拟出适合大跨度结构的随机脉动风场。
考虑P -Δ效应的承重阻滑桩有限差分解
赵明华, 邬龙刚, 刘建华
2008, 25(3): 0-106.
摘要:
承重阻滑桩既需承受来自上部轴向与水平向的荷载作用,又要抵抗桩侧滑坡推力,具有承重与阻滑双重功能,其受力性状远比抗滑桩和平地上倾斜受荷桩复杂得多。综合考虑滑坡推力、地基系数、桩身侧摩阻力、桩身自重等影响因素,引入桩顶荷载对承重阻滑桩内力、位移的影响(P-Δ效应),推导得出不同特征桩段的微分方程,进而提出适用于承重阻滑桩内力及位移分析的有限差分解,并结合室内模型试验实测数据进行了分析比较,结果表明采用有限差分法分析承重阻滑桩内力及位移是可行的。
钢筋混凝土楼板火灾反应数值计算模型
陈适才, 任爱珠, 王静峰, 陆新征
2008, 25(3): 0-112.
摘要:
基于退化壳原理,考虑火灾下板壳截面的不均匀温度场分布而引入分层模型,同时在每分层上考虑材料在不同温度下的热力弹塑性本构关系,建立了火灾下钢筋混凝土板壳结构的有限元数值计算模型。另外,通过全拉格朗日方法考虑了大位移的几何非线性影响。最后通过一钢筋混凝土板在高温下的试验进行了验证,并分析了配筋率和保护层厚度的影响。结果表明:提出的火灾下钢筋混凝土壳单元数值计算模型的计算结果与试验结果吻合较好,可以用来分析火灾下钢筋混凝土框架结构楼板的反应。
FRP-混凝土三点受弯梁损伤粘结模型有限元分析
陈 瑛, 乔丕忠, 姜弘道, 任青文
2008, 25(3): 0-125,.
摘要:
该文采用双线形损伤粘结模型研究带切口FRP-混凝土三点受弯梁(3PBB) I型加载下的界面断裂性能。通过有限元参数分析,详细讨论了界面粘结强度、界面粘结能、混凝土抗拉强度、混凝土断裂能对3PBB受力性能的影响。数值模拟表明,FRP-混凝土界面有两种破坏形式,包括FRP-混凝土界面的损伤脱粘和界面混凝土的损伤脱粘破坏,与实验所观察到的现象一致。两种破坏形式尽管在宏观上均表现为界面脱粘,但破坏机制却不同。FRP-混凝土界面的损伤粘结模型与混凝土的拉伸塑性损伤模型相结合,不但再现了3PBB的宏观力学性能,数值分析得到的荷载-位移曲线接近实验结果,而且还能详细展示FRP-混凝土界面的损伤、断裂破坏过程以及损伤在FRP-混凝土界面和界面混凝土之间的转移,能够预测构件的承载力,有助于界面优化设计,这是单纯以能量判据预测裂纹发展的经典断裂力学方法所无法做到的。
拱形跨越管线边值问题的数值解
张慧敏, 潘家祯
2008, 25(3): 0-131.
摘要:
以圆弧拱跨越长输管线为研究对象,考虑当存在内压、温度、风载荷及自重时的非平面弹性大变形问题,以Kirchhoff理论为基础,考虑中心线的拉伸变形及变形的非线性,通过打靶法求出管道力学特性的非平面边值问题的数值解,绘出了内力与变形沿管长的分布,并与只考虑线性小变形用力法得到的内力结果进行比较,发现当存在较大位移时,用力法计算的在主坐标系内的x方向的剪力与弯矩远比精确值要小,而z向的轴力与扭矩及y向的弯矩比精确值要大。此结果可对长输管线的设计提供理论依据。
典型人字形桥梁模型试验研究与分析
卢彭真, 张俊平, 赵人达
2008, 25(3): 0-143.
摘要:
为分析受力复杂的异形薄壁箱梁桥,在初等梁理论的基础上,通过增加自由度的方法,提出每个节点10个自由度的薄壁箱梁分析单元。同时从现有的人字形桥梁中抽象出一种典型的结构作为研究对象,根据相似理论建立有机玻璃模型,设置了多种支座形式及多种荷载工况下的试验测点。另外,分别建立初等空间梁格与板壳有限元模型,同时对模型的理论分析与实测结果进行比较。研究结果显示初等梁理论不能较好地反映人字形薄壁箱梁桥的受力行为,并指出板壳理论在结构整体分析时尚存在不足,验证了该文理论分析方法的正确性和简便性,为求解人字形桥梁复杂受力行为提供了一种有效的途径。
顶部带伸臂的框架-核心筒结构的稳定性和位移、弯矩放大系数
童根树, 翁 赟
2008, 25(3): 0-138.
摘要:
对顶部带伸臂的框架-核心筒结构的整体稳定性进行了分析。通过对伸臂结构简化模型的分析,了解了伸臂各个组成部分的刚度对结构整体稳定承载力的贡献。采用连续化模型分析了伸臂结构的稳定性,提出了精度非常高的伸臂结构稳定临界荷载的公式。分别推导了不同水平荷载作用下,顶部作用竖向集中荷载时,伸臂结构的位移放大系数和各部分的弯矩和轴力放大系数,并提出了近似计算公式。
钢和CFRP拉索的振型阻尼特性研究
谢 旭, 张 鹤, 申永刚
2008, 25(3): 0-157.
摘要:
应用非正交粘性阻尼理论和应变能比例阻尼理论,讨论了斜拉索振型阻尼比分布特征,通过与钢索实测值的对比,验证了粘性阻尼理论的适用性。在此基础上进一步比较了钢和CFRP拉索的振型阻尼比以及粘性减振器的阻尼效果。结果表明,由于初张力产生较大的势能,按应变能比例阻尼理论计算得到的拉索面外振型阻尼比不合理,且面内振型的阻尼比分布规律与实测值也不一致。根据实测结果推断得到的钢索粘性阻尼系数大约为10-4 kN•s/m―10-3 kN•s/m。拉索的垂度比对振型阻尼比影响显著,而倾角的影响不大。CFRP拉索的振型阻尼比大于钢索,且粘性阻尼器的附加阻尼效果较好。
基于MCFT理论的钢纤维混凝土梁的截面分析
张宏战, 张瑞瑾, 黄承逵
2008, 25(3): 0-150.
摘要:
根据钢纤维混凝土的特性,对MCFT理论的裂后混凝土平均主应力-平均主应变关系进行了修正。在Vecchio和 Collins对钢筋混凝土板在纯剪作用下截面分析的基础上,叠加了弯矩的作用,建立了钢纤维混凝土梁在弯剪复合作用下的截面分析模型。利用作者以及其他研究者的试验对该模型进行了验证,结果表明计算得到的钢纤维混凝土梁的剪力-箍筋应变曲线和极限荷载与实测结果吻合良好。该文还利用该模型对钢纤维和箍筋对梁抗剪性能的影响效率进行了比较。
钢纤维高强混凝土抗爆炸研究
焦楚杰, 孙 伟, 高培正
2008, 25(3): 0-166.
摘要:
对纤维体积率(Vf)为0%―3%、基体强度为C100的钢纤维高强混凝土(SFRHSC)板进行模型爆炸试验,结果表明:爆炸应力波在混凝土中呈现明显的衰减特性,衰减幅度与混凝土强度等级、Vf之间的关系不大,但背爆面加速度峰值和迎爆面破坏程度则随着Vf的增加而降低;SFRHSC最大最显著的优势是抗震塌,在普通混凝土板大面积震塌,碎裂块爆飞的装药量爆炸条件下,SFRHSC板却无震塌发生或只有小块体脱离,裂而不散,其抗震塌性能的提高主要取决于材料的抗拉强度;根据试验结果建立了基于神经网络系统的SFRHSC震塌模型,模型计算的理论值与实测值比较接近。
钢筋砼十字形柱的耐火极限研究
吴 波, 徐玉野
2008, 25(3): 0-173.
摘要:
利用数值模拟程序RCSSCF分析了荷载比、柱计算长度、截面尺寸、荷载偏心率、配筋率和荷载角等参数对ISO834标准升温作用下钢筋砼等肢十字形柱耐火极限的影响规律。针对不同荷载比、柱计算长度、截面尺寸、荷载偏心率和配筋率共1080种工况进行了四周受火时钢筋砼等肢十字形柱的高温反应分析。在此基础上,定量给出了该类构件耐火极限的实用计算方法。研究表明:荷载角对十字形柱耐火极限影响较小;严格控制荷载比是提高十字形柱耐火极限的有效措施。
钢管约束混凝土纯弯构件抗弯力学性能研究
于 清, 陶 忠, 陈志波, 吴颖星
2008, 25(3): 0-193.
摘要:
采用有限元软件建模对钢管约束混凝土纯弯构件的荷载-变形关系进行了计算,计算结果分别得到了两个圆形及两个方形构件试验结果的验证。在此基础上,利用有限元方法对钢管约束混凝土纯弯构件受力过程中钢管及核心混凝土之间的相互作用以及构件的荷载-变形关系进行了分析,最后探讨了钢管约束混凝土纯弯构件抗弯承载力的实用计算方法。
基于平衡荷载的双向张弦梁下弦拉索找形方法
尚仁杰, 吴转琴, 李佩勋, 刘景亮
2008, 25(3): 0-181.
摘要:
基于双向张弦结构下弦拉索的平衡荷载与索曲面及索拉力之间的关系,给出了下弦拉索所在曲面的偏微分方程;首次根据下弦节点的平衡条件给出了计算下弦索网曲面形状的有限元列式并编制了计算程序;通过2个算例介绍了有限元法确定下弦曲面的方法和过程,并对找形后确定的张弦结构进行了受力分析,验证了找形结果的正确性。该文给出的计算方法物理意义明确、计算过程方便、计算结果准确。
新型分层模型求解非均匀土层轴对称问题
刘铁军, 汪越胜
2008, 25(3): 0-186,.
摘要:
该文通过应用一种新的分层模型求解了剪切模量任意变化的非均匀土层受轴对称荷载时的表面位移沉降。根据任意曲线都可以用一系列连续的直线段来逼近,非均匀土层被分为若干个子层,在每个子层中,假设剪切模量沿厚度方向按线性变化,在子层的界面上剪切模量连续并且等于实际值。应用Hankel积分变换和传递矩阵方法,求解了剪切模量按照不同函数形式变化的表面沉降。
其他工程学科
端部设置弹簧和阻尼器提高防护门抗力的理论与数值分析
方 秦, 陈 力, 杜茂林
2008, 25(3): 0-199,.
摘要:
如何提高防护门抗力是当前防护工程领域研究的热点问题之一。在理论分析的基础上,提出了一种通过在防护门两端设置弹性与阻尼支承来提高防护门抗力的技术措施,给出了弹性刚度和阻尼的选取原则,并利用ABAQUS有限元软件,对典型的平板式和拱型钢包混凝土高抗力防护门在核爆及化爆荷载作用下的动力响应进行了非线性数值分析,计算结果表明,在防护门两端设置弹性与阻尼支承可使防护门的抗力明显提高,荷载作用时间愈短,抗力提高幅度愈大。
单向海流载荷下海底管道局部冲刷试验研究
杨 兵, 高福平, 吴应湘
2008, 25(3): 0-210.
摘要:
采用量纲分析法建立了海底管道局部冲刷的相似准则,利用模型实验研究了管道局部冲刷的物理过程,以及极限平衡冲刷深度的影响因素。实验观测发现,对于初始嵌入深度较小的管道而言,局部冲刷一般可分为管道悬空、间隙冲刷、尾迹冲刷和平衡冲刷四个特征阶段。在亚临界流动范围内,管道极限平衡冲刷深度与雷诺数的相关性较小。在清水冲刷条件下,无量纲极限平衡冲刷深度随希尔兹数的增加而增大;在所研究的初始间隙比范围内( ),极限平衡冲刷深度与初始间隙比之间大致呈线性递减关系。
基于双POD模型的空间相关三维随机风场数值模拟
潘 峰, 孙炳楠, 陈 勇
2008, 25(3): 0-205.
摘要:
POD法提供了一种高效、准确的风荷载模拟方法,通过对风场的功率谱密度矩阵进行Schur分解,得到一系列的特征值和特征向量,选取主要的几阶特征模态进行计算就可以得到比较精确的结果。该文讨论了具有空间相关性三维随机风场的数学模型,利用双POD模型和蒙特卡罗模拟法,详细描述了空间相关三维风场的数值模拟方法。通过大跨越输电塔三维风场的数值模拟研究表明,模拟的顺风向、横风向、竖直向风速的功率谱密度函数与理论值较为符合,并且具有较好的随机性。证实了该文提出的方法是一种高效、准确的结构三维风场模拟方法,并可应用于大跨空间结构、高层建筑及大跨度桥梁等结构之中。
水深和药量的变化对水下爆炸气泡射流的影响研究
张阿漫, 姚熊亮
2008, 25(3): 0-229.
摘要:
假设水下爆炸气泡脉动阶段的流场是无旋、不可压缩的理想流体,运用势流理论导出气泡边界面运动的控制方程,应用气泡动力学模型,用时边界积分法求解得到气泡等边界的变形及位置,在气泡坍塌后运用环状数值模型模拟气泡的非球状回弹,并开发了相应的计算程序,计算结果与精确解吻合很好。运用该文开发的程序计算自由场中环状气泡的运动,计算了流场中滞后流的速度以及压力随时间的变化,并讨论了水深和药量的变化对水下爆炸气泡坍塌形成的射流速度以及气泡脉动周期的影响,得到一些有规律性的曲线,旨在为相关水下爆炸气泡动态特性研究提供参考。
颗粒状粗糙元对可蚀性地表的保护作用
慕青松, 马崇武, 陈晓辉
2008, 25(3): 0-215.
摘要:
应用粗糙壁面附近湍流边界层的阻力分解规律,研究了可蚀性地表上散布的颗粒状粗糙元的防风蚀效应。认为按一定密度散布在地表的颗粒状粗糙元(例如粗沙和砾石等),对抑制风蚀起到了两个关键作用:其一,增大地表盖度以减少暴露面积;其二,削弱了暴露面积上的风阻力。基于这一认识,应用量纲分析原理,建立了地表风蚀率与边界层外风速、粗糙元分布密度之间关系的理论公式,并依据有关实验数据分析了公式的可靠性。
蛋白质气泡有限变形研究
王海民, 马建敏, 张 文, 王群力
2008, 25(3): 0-221.
摘要:
根据粘弹性材料有限变形的应变能密度函数、Maxwell模型的松弛函数及气泡的变形梯度张量,推导出蛋白质气泡有限变形的应力方程。并结合气泡的平衡方程,得到气泡在动态压力作用下有限变形时内径相对变化率随时间变化的表达式。运用该表达式,通过数值模拟方法,对蛋白质气泡有限变形的非线性特性、径向变形随气泡内外压力差、膜的厚度以及膜的粘性的变化规律进行了计算分析。结果表明:在不同载荷作用下,蛋白质气泡径向变形不但具有明显的非线性特性,而且气泡变形达到平衡时的变形大小和时间也不相同。增加气泡膜的厚度和膜的粘性既可以延长气泡变形达到平衡的时间,又可以大大增强气泡承受载荷的能力。
公路桥梁与车辆耦合振动研究现状与发展趋势
&#;李小珍;张黎明;张 洁
2008, 25(3): 0-240.
摘要:
近年来,随着公路交通事业和大跨度桥梁的发展,桥梁在重载、高速公路车辆荷载作用下的振动性能与车辆行车安全控制越来越受到研究者的广泛关注。该文首先简要回顾了公路车桥耦合振动早期的实验研究和古典分析理论,然后,重点针对目前公路桥梁与车辆耦合振动研究现状中的车辆分析模型、桥梁分析模型、路面不平顺及数值计算方法等几个方面,系统归纳和总结了其主要成果;同时,指出目前公路车桥耦合振动研究工作中尚存的有待进一步完善的问题,探讨了今后的研究发展方向。