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2008年  第25卷  第5期

基本方法
基于Timoshenko梁理论的薄壁梁弯扭耦合分析
王晓峰, 杨庆山
2008, 25(5): 0-015,.
摘要:
该文主要以截面形心与剪切中心不重合的等截面空间薄壁梁为研究对象。以Timoshenko梁理论和薄壁杆件理论为基础,考虑横向剪切变形以及横向剪力和二次剪应力所产生的翘曲,将转角位移和翘曲位移采取独立插值,利用虚功原理推导出薄壁截面空间梁元的弯扭耦合刚度矩阵。算例表明:所建立的模型具有很好的精度,满足工程应用;当截面有非对称轴时,计算须考虑弯扭耦合的影响。
结构物理参数识别的多尺度参数卡尔曼滤波方法
任宜春, 易伟建
2008, 25(5): 0-005,.
摘要:
经过正交小波变换后,低尺度上测量信号的信噪比提高。应用小波变换将结构的激励信号和响应信号分解到不同尺度上,得到不同尺度上结构的状态方程和测量方程,结合动力学系统辨识的参数卡尔曼滤波方法,提出了结构物理参数的多尺度参数卡尔曼滤波辨识方法。理论分析和数值算例表明:在多尺度上对结构参数进行辨识比在单一尺度上辨识能获得更高的精度。
约束层阻尼圆柱壳动力学分析
李恩奇, 李道奎, 唐国金, 雷勇军
2008, 25(5): 0-011.
摘要:
采用分布参数传递函数方法对约束层阻尼(CLD)圆柱壳进行了动力学分析。基于Donnell薄壳简化理论,利用Hamilton原理推导了CLD圆柱壳运动方程与边界条件。在进行了三角级数展开和Laplace变换后,引入状态向量,建立了系统的状态空间方程,并利用分布参数传递函数方法进行求解。在数值算例中得到了对边固支CLD圆柱壳的固有频率、损耗因子和频响曲线。计算结果表明该方法具有计算精度高、计算量小、便于考虑阻尼层粘弹性材料频变剪切模量等优点。
偶应力反问题参数识别
薛齐文, 杨海天
2008, 25(5): 0-021.
摘要:
利用有限元技术和最小二乘原理,建立了便于敏度分析的偶应力反问题数值求解模型,并采用高斯牛顿方法进行求解。模型考虑了材料的非均质、各向异性等因素,并在计及测量误差的情形下,对其进行了数值验证,得到了令人满意的结果。此外,还通过反问题的求解,对偶应力本构等效的网格材料的等效本构参数进行了估算,并给出相应算例。
受移动热源作用的两端固定杆的广义热-弹耦合问题
何天虎, 曹 丽, 周又和
2008, 25(5): 0-026.
摘要:
基于带有一个热松弛时间的Lord-Shulman广义热弹性理论,研究了受移动热源作用的两端固定的均质各向同性杆的热-弹动态响应。该文给出了杆的广义热-弹耦合的控制方程,借助拉普拉斯积分变换及其数值反变换对控制方程进行了求解。计算得到了杆内温度、应力及位移的分布规律,从其分布图上可以看出,温度、应力及位移随移动热源速度的增大而减小。
结构钢开裂准则及断裂试验分析
王万祯
2008, 25(5): 0-031.
摘要:
为探寻结构钢开裂机理及抗断设防,给出了结构钢在应力三轴空间的广义屈服轨迹方程。结合古典强度理论和现代损伤力学对金属屈服和断裂解释的力学原理,基于三向等拉伸应力状态下结构钢屈服和宏观脆断重合性假设,导出了结构钢在应力三轴空间的开裂准则。在结构钢开孔板的单向等速拉伸断裂试验中,较为精确地测量了初始开裂时的加载位移及全程载荷-位移曲线。试验结果显示,初始裂纹位于孔边且扩展迅速。通过对结构钢开孔板断裂试验的数值模拟分析,对比验证了该开裂准则的普适性及精度。最后,给出了结构钢广义屈服和开裂模型的物理解释及抗断设防。
预腐蚀结构耐久性分析的概率断裂力学方法
贺小帆, 刘文珽, 向锦武
2008, 25(5): 0-044.
摘要:
考虑腐蚀环境的影响,建立了预腐蚀后结构耐久性分析的概率断裂力学方法。预腐蚀疲劳是影响飞机结构经济性和安全性的最重要因素,考虑地面停放预腐蚀的影响,建立预腐蚀条件下的相对小裂纹扩展规律,以裂纹萌生寿命(TTCI)服从双参数威布尔分布和对数正态分布为基础,反推得到预腐蚀条件下的当量初始缺陷尺寸分布(EIFSD),从而得到任意时刻裂纹尺寸分布函数,进行损伤度分析和经济寿命预测,并进行了预腐蚀后的某型飞机机翼副梁的经济寿命评定。
基于遗传算法的离散型结构拓扑优化设计
黄冀卓, 王 湛
2008, 25(5): 0-038.
摘要:
采用遗传算法求解包括桁架结构和框架结构的离散型结构拓扑优化问题。在遗传算法的基础上,通过引入拓扑变量并修改被删除杆件的材料弹性模量,提出了一个受多工况荷载作用,能同时考虑应力、稳定及位移等约束的离散型结构拓扑优化问题统一数学模型。该模型不但能同时适用于桁架结构和框架结构等离散型结构拓扑优化问题,而且还能解决奇异最优解问题。结合上述统一数学模型和遗传算法,给出了求解离散型结构拓扑优化问题的优化方法。算例结果表明,采用该文提出的拓扑优化方法可有效、方便地对桁架结构、框架结构等离散型结构进行拓扑优化设计。
结构损伤识别中的若干正则化问题研究
张立涛, 李兆霞, 费庆国, 孙正华
2008, 25(5): 0-052.
摘要:
针对结构损伤识别计算中由于矩阵奇异带来的识别结果不稳定问题,利用列主元QR分解、截断奇异值分解这两种正则化技术研究识别计算中的迭代方法,给出了这两种技术改善识别结果稳定性的证明;同时研究了对得到合理识别结果有较大影响的两个计算参数:实施正则化技术的阀值以及限制迭代增量的步长限值。该文以IASC-ASCE的BENCHMARK结构为算例,分别采用列主元QR分解、截断奇异值分解,识别出BENCHMARK结构第I阶段损伤问题第一种工况下第二种损伤模式的位置,识别的损伤程度最大误差分别为7.33%、6.36%,验证了研究的正则化技术的有效性。通过算例对阀值与步长限值进行研究和讨论,发现列主元QR分解宜应用在步长限值 较大( ≥0.5)的情况下,截断奇异值分解则既可应用在步长限值 较大、也可应用在 较小( ≥0.25)的情况下。
矩形板在双向压力与剪切力复合加载下的塑性屈曲
张音翼
2008, 25(5): 0-059.
摘要:
依据Prandtl-Reuss增量理论和Mises屈服准则,推导出完整的复合加载平板的塑性分支屈曲微分方程。应用特征值分解技术,计算了双向压力与剪力复合加载铰支矩形板在塑性流动区和应变强化区的稳定参数,绘制了相应的塑性分支应力曲线。计算结果和理论分析有较好的相关性。
聚酰亚胺无机杂化薄膜疲劳性能研究
赵欣欣, 王正道
2008, 25(5): 0-072.
摘要:
现有报道较少涉及有机薄膜疲劳特性的研究。基于应力幅控制,对聚酰亚胺/二氧化硅(PI/SiO2)复合薄膜的疲劳性能进行了实验研究,给出了不同应力幅值下材料的疲劳寿命,以及阻尼角、储能模量、耗能模量等随疲劳周次增加的变化规律。在此基础上,基于疲劳模量的概念,提出了一种改进型的针对聚合物及基体控制聚合物复合材料的疲劳寿命预测模型,其理论预测值与实验测试结果具有很好的一致性。
弹性损伤理论的几何-拓扑描述
王 云, 郝际平
2008, 25(5): 0-066.
摘要:
材料内部微观几何缺陷通常是作为物理非线性问题在本构方程中考虑。针对连续介质弹性损伤理论作几何拓扑,采用非完整标架方法把材料内部微观几何缺陷转化为材料空间的弯曲,并体现在基本几何法则中。首先由连续损伤变量定义拟塑性张量,给出这些基本张量所满足的连续性方程和基本几何法则。由此建立了弹性损伤缺陷与Riemann流形的对应关系,将物理非线性问题转化为物理线性和材料所在空间的弯曲之和。最后讨论了二维情况下,各向同性晶格材料受各向异性损伤的算例。
土木工程学科
核爆冲击波作用下空心砌块墙对主体结构的作用
张正威, 宋二祥, 陆新征, 陈肇元
2008, 25(5): 0-078.
摘要:
该文采用显式动力有限元软件LS-DYNA对核爆冲击波作用下高层建筑混凝土小型空心砌块外墙(以下简称砌块墙)的破坏模式进行了数值模拟,计算模型考虑了材料非线性、接触非线性、大应变、大变形等主要特征。在此基础上讨论了砌块墙在破坏飞散过程中传给结构的荷载,得到了不同冲击波超压作用下砌块墙传给结构的荷载时程。计算结果表明:核爆冲击波作用下,砌块墙的破坏模式与冲击波超压的大小有关;其传给结构的荷载时程基本呈三角形分布,荷载峰值随超压的增加而增大,墙体顶部与结构构件之间接触面的允许抗剪强度对荷载峰值时间和持续作用时间起关键作用。
成层地基中倾斜荷载桩改进有限杆单元法研究
赵明华, 李微哲, 单远铭, 杨明辉
2008, 25(5): 0-084.
摘要:
传统有限杆单元法不能考虑倾斜偏心荷载下基桩的P-Δ效应,假定桩身位移为三次幂函数,结合倾斜偏心荷载下单桩受力微分方程确定的桩身弯矩、剪力与桩身水平位移关系,导得具有简洁形式、计入P-Δ效应的杆单元刚度方程,进而得到改进的有限杆单元方法,并给列出了用该法进行成层地基中倾斜偏心荷载、桩自重、水平分布荷载、竖向分布荷载和竖向分散集中荷载综合作用下并考虑桩身倾斜影响基桩内力位移分析的具体计算步骤。结合某工程实例,对上述方法进行了验证。最后对影响倾斜荷载桩的主要因素如埋深、桩材、基桩自由长度、桩身倾斜度、竖向荷载偏心矩以及荷载倾角等对基桩受力特性影响进行了分析,获得了一些定性的结论。
基于整体-局部弯曲模型的钢-混凝土组合梁界面滑移及其效应分析
蒋秀根, 孟石平, 剧锦三
2008, 25(5): 0-090.
摘要:
提出了具有界面滑移的钢-混凝土组合梁截面弯矩由不考虑滑移的整体梁承担整体弯矩和自由滑移的叠合梁承担局部弯矩的整体-局部弯曲模型。基于Bernoulli梁理论和抗剪连接件线性剪力-滑移模型,建立了截面弯矩及剪力分配的计算方法,得到了整体-局部弯曲模型计算界面滑移及考虑界面滑移的截面应力和梁弯曲挠度的公式,并给出了集中荷载作用下简支组合梁的栓钉剪力及界面滑移计算公式。
考虑位移的土压力理论在支护桩受力
宋林辉, 梅国雄, 宰金珉, 赵建平
2008, 25(5): 0-096.
摘要:
针对支护桩所受土反力与土体位移呈非线性关系的问题,通过引入梅国雄提出的考虑位移的土压力计算方法,将计算方法中的土压力代换单桩挠曲四阶微分方程中的土反力,得到一个四阶变系数非齐次非线性常微分方程;然后根据支护桩位于基坑底面上、下所处受力状态的差异和桩顶的初值条件,采用泰勒级数解法求出支护桩任意深度处的挠度解析解;再根据桩体的挠度计算出桩周土体的位移量,并得到桩周土反力的计算式;由此便可计算桩身任意深度以及该深度截面上任意点处的受力情况,使得问题的求解更简捷。最后还给出了计算实例来验证所采用的方法以及所推导出的公式的正确性。
旋转层合圆板的行波动力学特性分析
李龙飞, 王省哲
2008, 25(5): 0-109.
摘要:
基于一阶剪切变形理论和哈密顿原理,建立了旋转层合圆板动力学运动方程和相应的边界条件。运用伽辽金法对旋转层合圆板横向振动的行波动力学特性进行了模拟,给出了其前行波、后行波振动频率随层合圆板铺层几何特征、材料参数、旋转速度等的变化规律,并对旋转层合圆板几何和材料参数对其动力失稳临界转速的影响进行了讨论。
人工粘性方法用于复杂大跨屋面的平均风压模拟
汪丛军, 黄本才, 张 昕, 王国俭, 周 健
2008, 25(5): 0-101.
摘要:
在复杂外形大跨度屋面平均风压的数值模拟中,数值计算的稳定性是计算风工程中一个很关键的问题,它往往决定了数值模拟的精度。该文主要以上海浦东国际机场复杂大跨度屋面平均风压数值模拟为例,采用人工粘性方法和通常的低阶迎风格式两种途径,模拟大跨度屋面上的平均风压并与风洞实验数据对比分析,得到人工粘性方法与风洞实验结果更为一致,人工粘性方法是提高复杂大跨度屋面平均风压数值模拟精度的一条有效途径。
新型斜拉桥与摩天轮复合结构流场数值模拟与风洞试验研究
陈志华, 闫翔宇, 王小盾, 贾 莉, 李毅佳, 川口卫
2008, 25(5): 0-123,.
摘要:
为研究天津慈海桥的压强分布系数,建立了新型斜拉桥与摩天轮复合结构有限元模型,采用了RANS的RNG k- 模型作为慈海桥进行数值分析的湍流模型,采用非平衡壁面函数模拟壁面附近复杂的流动现象。运用数值风洞法对斜拉桥部分周围流场进行数值模拟,得到斜拉桥周围流场的速度分布和斜拉桥表面的压强系数。通过风洞试验进行测量,介绍了风洞试验的风洞和试验模型,得出了32个测点不同方向的压强系数。把其中具有代表性的测点数值风洞理论值与风洞试验结果进行比较分析,结果对比说明:理论与试验数据一致,所得到的压强分布系数可以用于工程实际。同时证明该文所采用的数值模拟方法来预测斜拉桥表面的平均压强分布情况可以推广应用。
斜拉桥主梁振动对拉索阻尼器减振效果的影响分析
梁 栋, 孙利民, 程 纬
2008, 25(5): 0-116.
摘要:
采用拉索索端阻尼器是大跨度斜拉桥拉索减振的主要措施之一。现有拉索阻尼器设计理论均假定索的两端为固结;然而,随着斜拉桥跨度的增大,桥梁结构整体刚度下降,主梁振动对拉索附加阻尼器减振效果的影响成为大跨度斜拉桥拉索减振设计需要考虑的问题。该文建立了索、梁和阻尼器组合系统的简化理论模型,并对其进行了复模态分析。以跨径分别为400m、650m和1km的3座斜拉桥主跨最长索为算例,分析了主梁振动对拉索附加阻尼器减振效果的影响,指出了现有阻尼器设计理论的不足。分析结果表明:主梁振动降低了拉索附加阻尼器的减振效果;在大跨度斜拉桥拉索的减振设计中,必须考虑主梁参与振动的影响。
索杆张力结构初始预应力分布计算方法研究
任 涛, 陈务军, 付功义
2008, 25(5): 0-141.
摘要:
索杆张力结构是具有预应力自平衡的结构体系,具有静不定、动不定特征。初始预应力分布的计算是张力结构受力分析的基础。该文从力密度法表示的基本平衡方程出发,采用线性调整理论,利用最小二乘解,推导出张力结构找形分析列式,建立了结构的初始预应力分布计算方法。用MATLAB 语言编制了程序并进行数值分析,算例结果表明该文分析方法正确、有效。
不同温度影响下砂岩的断裂特性研究
左建平, 周宏伟, 谢和平
2008, 25(5): 0-130.
摘要:
针对深部开采和核废料处置等重大工程的需求,对温度-应力共同作用下岩石的力学行为研究具有十分重要的意义。该文通过试验研究了不同温度影响下小尺寸双边缺口砂岩试件的断裂特性,发现温度与断裂韧性存在非线性指数关系,具体表现为温度从25℃升到150℃时,断裂韧性随温度指数升高;而温度由150℃升高到300℃,断裂韧性随温度指数下降,150℃是断裂韧性变化的临界温度。研究认为小尺寸、粘土矿物及热开裂是造成断裂韧性变化的主要原因,并解释了与多数宏观试验结果不同的可能原因。
自锚式斜拉-悬索协作体系桥基础微分方程近似推导
张 哲, 王会利, 石 磊, 秦泗凤
2008, 25(5): 0-136.
摘要:
按连续体的方法描述自锚式斜拉-悬索协作体系桥在竖向荷载作用下的结构静力行为。基于分区广义变分原理,考虑了主梁和主塔的压弯耦合效应,建立了三跨自锚式斜拉-悬索协作体系桥的大位移不完全广义势能泛函,通过变分导出了自锚式斜拉-悬索协作体系桥的基础微分方程。以一座自锚式斜拉-悬索协作体系桥为例,求出其解析解,并与数值解相互比较,二者比较接近。所得基础微分方程可以用于自锚式斜拉-悬索协作体系桥的初步分析,并为阐述此类桥型的结构静力行为提供理论依据。
预应力碳纤维板加固受弯构件的试验研究
彭 晖, 尚守平, 金勇俊, 汪 明
2008, 25(5): 0-151.
摘要:
传统外部粘贴碳纤维增强复合材料加固技术无法充分发挥材料性能,加固效果有限。预应力碳纤维加固技术可有效解决上述缺陷,成为目前碳纤维加固研究的重点。作者研发了对碳纤维板进行预应力加固的设备,在此基础上进行了8根采用外部粘贴预应力碳纤维板加固的受弯构件的模型试验,研究了预应力碳纤维加固对试件承载力、使用阶段变形、碳纤维应用效率及延性的影响。试验结果表明:预应力碳纤维板加固可显著提高受弯构件开裂及屈服荷载,减小构件使用阶段内的变形,充分利用碳纤维材料性能;通过仔细设计构件延性可满足工程需要。
弹性地基上的4ENF试件柔度分析
陈 瑛, 乔丕忠, 任青文
2008, 25(5): 0-156.
摘要:
基于Timoshenko梁理论,考虑了剪切变形和裂纹尖端变形的影响,建立了双参数弹性地基上的II型加载末端切口四点弯曲试件(4-point bending end-notched flexure specimen,简称4ENF)的柔度和能量释放率模型(BEF)。4ENF柔度与裂纹长度成正比,柔度变化率、能量释放率与裂纹长度无关,因而4ENFII型断裂实验无需测量裂纹的扩展长度,根据临界荷载便可求得临界能量释放率,从而大大简化了实验手段。对FRP-木4ENF试件II型加载情况下的BEF模型、Timoshenko梁理论模型和有限元结果比较证明:BEF模型的4ENF柔度在裂纹扩展的一定范围内与有限元吻合很好;而Timoshenko梁理论模型的柔度小于有限元结果,精度较差。该模型可用于复合材料界面断裂分析、确定断裂参数以及作为断裂试验数据分析的依据。
外包角钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土柱抗剪承载力计算方法
卢亦焱, 刘 兰, 张 华, 张号军
2008, 25(5): 0-162.
摘要:
对7根外包角钢与碳纤维布复合加固混凝土柱进行了抗剪试验研究,分析了复合加固柱在低周反复荷载作用下的抗剪性能,并对影响复合加固柱抗剪性能的因素进行了分析。试验结果表明:碳纤维布与角钢体系能很好地约束混凝土的横向变形,从而显著地提高了柱的斜截面承载力及延性,且较单种材料加固柱具有更优的受力性能。在试验研究的基础上,对复合加固柱的抗剪机理进行分析,提出了其抗剪承载力计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好,可为工程应用提供参考。
低速侧向冲击下钢管混凝土柱挠度研究
任够平, 李 珠, 王 蕊
2008, 25(5): 0-175.
摘要:
从实验研究及数值分析两个方面对钢管混凝土柱在侧向冲击荷载作用下的横向挠度和挠曲线进行了实际测试和计算机仿真。采用落锤冲击实验,测定了试件的跨中最终挠度随冲击能量E、套箍系数 、约束类型的变化数据,讨论了变化规律,记录了冲击破坏状态。采用ANSYS/LS-DYNA程序模拟了跨中最终挠度和挠曲线,与实验结果有较好的一致性。
基于损伤敏感指标的斜拉桥结构损伤定位研究
张清华, 李 乔, 唐 亮
2008, 25(5): 0-169.
摘要:
研究斜拉桥结构的损伤位置识别问题。首先根据斜拉桥结构的受力特点,将其视为由斜拉索、主梁以及索塔组成的组合结构,对于斜拉索和主梁分别提出了广义模态应变能指标、位移灰关联指标以及索力变异指标等多种损伤敏感指标,并就观测噪声水平和损伤程度耦合影响下各损伤敏感指标的定位效果进行了系统研究。为提高存在观测噪声条件下损伤识别的可靠性和准确性,将证据理论引入损伤位置判别的决策过程,提出了基于多源损伤证据的损伤定位方法,实现了基于多源损伤信息的损伤定位。通过算例验证了所提出方法的有效性和优越性。
基于小波包分析的肋拱桥结构损伤状态研究
范颖芳, 胡志强, 周 晶, 张学志
2008, 25(5): 0-188.
摘要:
针对某服役四十余年的钢筋混凝土旧拱桥制作了有机玻璃缩尺模型,通过对拱肋截面发生不同程度损伤以及损伤修补后拱桥模型的动力试验研究,得到了各种损伤情况下结构的自振频率;利用小波包分析方法对不同损伤情况下拱桥结构的观测信号进行分析,通过对小波包分量能量的灵敏度分析,确定了结构异常状态的敏感特征。研究结果表明:小波包分量能量对拱桥结构拱肋的异常状态较为敏感,可以作为拱肋的损伤敏感特征对拱桥进行健康诊断。
可展开薄膜结构折叠方式和展开过程研究
徐 彦, 关富玲
2008, 25(5): 0-181.
摘要:
薄膜材料广泛运用于太空可展开航天器,薄膜的折叠和展开分析是其中的关键技术。从树叶的仿生学出发,提出薄膜结构的几种折叠方式。建立弹簧-质点系统描述薄膜材料,模拟薄膜结构的展开过程。薄膜展开过程中薄膜不可避免地发生自身的接触碰撞,提出了自接触对的判别准则,采用罚函数法有效地解决薄膜自接触问题。分析了三种折叠方式的薄膜的展开过程,并进行比较,叶外折叠方式和Miura折叠法比较适合平面薄膜的折叠。
管桩承载性状的数学描述
蒋建平
2008, 25(5): 0-195,.
摘要:
基于5根桩现场试验资料的分析,对表征管桩承载性状的桩顶荷载-桩顶沉降曲线、桩身压缩-桩顶荷载曲线进行了数学描述。结果表明:1) 用Boltzmann数学模型拟合5根桩的桩顶荷载-桩顶沉降曲线,效果很好,相关系数都达到了0.996以上。2) 从综合系数-桩顶荷载曲线图上可发现5根桩的曲线形状有3种类型。3根短桩的综合系数大,2根超长桩的综合系数小。这些反映出综合系数是一个变量而非常数,要由它来确定桩身压缩难度较大。3) 用Boltzmann数学模型对桩身压缩-桩顶荷载关系曲线进行回归拟合,效果也很好,各单桩的相关系数都达到了0.996以上,5根桩的综合相关系数为0.9871。这样就可根据已有试桩资料的回归拟合曲线及其方程式来预测和计算该场地及其类似场地中钢管桩的桩身压缩。4) Boltzmann 数学模型是适合描述钢管桩桩顶荷载-桩顶沉降、桩身压缩-桩顶荷载这两类曲线的,它为桩身压缩及其极限值的预测、为桩顶极限承载力的判定提供了新方法。5) 极限荷载与长径比成大致的负线性关系。
双参数地基上Kirchhoff板计算的无网格自然单元法
曾祥勇, 张 鹞, 邓安福
2008, 25(5): 0-201.
摘要:
自然单元法是一种基于Voronoi图及Delaunay三角形剖分图,以自然邻接点插值函数为试函数的无网格数值方法。以目前该方法中自然邻接点的Laplace插值形函数为基础,求出了其一阶及二阶导函数,建立了双参数地基上Kirchhoff板弯曲挠度的自然单元法求解控制方程,并编制了相应的计算程序。通过算例分析表明了该文方法的可行性和有效性。
刚性空心管桩屏障对P波和SH波的隔离效果研究
徐 平, 夏唐代, 吴 明
2008, 25(5): 0-217.
摘要:
采用波函数展开法和Graf加法定理,根据桩-土界面处总应力和扭矩平衡的边界条件,得到单排非连续刚性空心管桩屏障对入射平面P波和SH波散射系数的理论解。引入无量纲位移和透射系数等概念,绘制了不同壁厚的刚性空心管桩屏障后的无量纲位移等值线、透射系数随管桩间距的变化曲线以及不同数量的管桩组成的屏障后的无量纲位移变化曲线等图件,通过进一步的分析得出单排非连续刚性空心管桩屏障的隔振效果随着管桩间距和壁厚的减小而提高、最佳隔离区域随着管桩数量的增多而增大等重要结论,为非连续刚性屏障的隔振设计提供了理论依据。
火灾后碳纤维布约束混凝土棱柱体受力性能试验研究及分析
张 焱, 徐志胜
2008, 25(5): 0-209.
摘要:
目前,火灾后CFRP约束混凝土棱柱体应力-应变关系模型尚未发现,给混凝土受压构件火灾后碳纤维布加固力学性能的研究带来了极大的不便。该文综合考虑多种影响因素,对火灾后CFRP约束混凝土棱柱体应力-应变关系进行了试验研究。试验结果表明,火灾后CFRP约束混凝土棱柱体能大幅提高其强度;火灾后CFRP约束混凝土棱柱体在曾达最高温度,转角半径、CFRP用量相同的情况下,布幅宽因素对其特征参数和应力-应变全曲线的影响较小;温度因素、用量因素以及转角半径因素对火灾后CFRP约束混凝土棱柱体的特征参数均有不同程度的影响。根据试验结果提出的火灾后CFRP约束混凝土棱柱体的应力-应变关系模型与试验曲线大致吻合,具有较好的精度,为混凝土结构火灾后加固的精确计算奠定了可靠的基础。
其他工程学科
分布参数柔性航天器的变结构控制
陈 涛, 胡 超, 黄文虎
2008, 25(5): 0-226.
摘要:
该文基于Hamilton变分原理,采用Timoshenko梁理论,对带有柔性附件的航天器建立了中心刚体-柔性梁动力学模型。利用对柔性梁端部边界限制所设计的控制器,实现了系统的渐近稳定设计。该文给出了数值仿真结果,并分析讨论了航天器刚体角位移及柔性梁末端挠度的动力学变化规律。该文可为柔性航天器的动力学控制提供鲁棒性强的变结构控制方法。
基于结构部分结点振动响应信息的海洋平台损伤诊断研究
黄维平, 王晓燕, 唐世振
2008, 25(5): 0-221,.
摘要:
利用结构的前三阶频率和部分结点的响应信息构建适应度函数和目标函数,采用改进的CHC遗传算法对结构进行损伤诊断,在相同的收敛精度条件下,大大减少了遗传代数和结构分析时间,因而提高了计算速度。数值算例表明:在不同的传感器配置条件下,对固定式导管架平台的损伤诊断均具有较高的损伤定位和损伤程度估计精度。
井眼内钻柱屈曲分析时端部约束方程的合理性
谈梅兰, 何小宝, 王鑫伟
2008, 25(5): 0-230.
摘要:
针对斜直井内钻柱在自重和上部压力共同作用下的屈曲分析,用Ritz法研究了端部约束方程的合理性。钻柱上端周向自由,下端铰支。结果发现:不同的端部边界约束方程所对应的屈曲载荷明显不同。根据能量泛函取驻立值时所必须满足的自然边界条件、井眼内钻柱的实际工作状况以及已有的实验结果,给出了钻柱屈曲分析时较为合理的端部边界约束方程。
深海立管涡激共振疲劳寿命简化计算方法
薛鸿祥, 唐文勇, 张圣坤
2008, 25(5): 0-234,.
摘要:
针对深海顶端张紧式立管固有的特点,采用解析与经验公式相结合的方法建立了海洋立管涡激振动下疲劳寿命的简化预报模型,该模型能充分计及轴向张力对振型的变化以及对疲劳寿命的影响,通过实例计算指出了深海立管涡激振动诱发疲劳破坏的危险区域,并讨论了流速对疲劳寿命的影响。该模型形式简洁、计算量少,适合对深海立管等细长挠性受拉构件的疲劳寿命进行初步校核计算。
出平面线源荷载对半空间中半圆形凸起的圆柱形弹性夹杂的散射
赵嘉喜, 齐 辉, 郭 晶, 杨在林
2008, 25(5): 0-240.
摘要:
采用复变函数法和Green函数法,求解出平面线源荷载对半空间中半圆形凸起的圆柱形弹性夹杂的散射。首先,给出在含有半圆形凸起的圆柱形弹性夹杂的弹性半空间中,水平表面上任意一点承受时间谐和的出平面线源荷载作用时的位移函数,取该位移函数作为Green函数;然后,采用分区的思想,分别构造出夹杂内的驻波和夹杂外的散射波,满足“公共边界”处位移和应力的连续性条件,建立起求解该问题的无穷代数方程组;最后,给出了动应力集中系数和水平地面位移幅值的数值结果,并进行了讨论。