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2008年  第25卷  第6期

基本方法
饱和弹性半空间地基与中厚圆板的动力相互作用
何芳社, 黄 义
2008, 25(6): 0-005,.
摘要:
利用Fourier-Bessel级数,对横观各向同性饱和弹性半空间地基与中厚圆板的动力相互作用问题进行了系统地分析。板的位移函数、荷载、地基反力及板下地基表面的沉降均被展开为二重Fourier-Bessel级数,这些级数中的待定系数由板的边界条件、板的控制方程及板-地基的相容条件加以确定,从而将饱和弹性半空间地基与中厚圆板的动力相互作用问题转化为数值积分和代数方程组的求解问题。数值计算表明,该级数解答具有较快的收敛速度。可以将该方法推广到弹性半空间与梁、矩形板相互作用问题的分析。
模态应变能方法精确性和适用性研究
申彦利, 杨庆山, 田玉基
2008, 25(6): 0-021.
摘要:
介绍了非比例阻尼体系动力分析的模态应变能方法和状态方程法,在频域内和时域内分析比较了具有Maxwell阻尼的多自由度模型响应的精确解和近似解,并据此分析了模态应变能方法的精确性和适用性,数值算例结果表明:在一定条件下模态应变能方法具有较高的精确性,同时在工程应用方面该方法也具有较好的适用性。
基于频率响应的不同结构损伤识别方法研究
汪之松, 郭惠勇, 李正良
2008, 25(6): 0-013.
摘要:
为了解决结构损伤中的刚度和质量识别问题,将测量的响应位移应用于结构的损伤识别中,并提出了多频率激励损伤识别方法和改进的单频率激励损伤识别方法。对于多频率激励情况,首先分析了结构损伤的基本理论,然后推导了其刚度损伤指标和质量损伤指标的识别公式;对于单频率激励情况,则首先根据结构的刚度特性和质量特性确定结构损伤的简化定位方法,在此基础上提出了其相应的迭代改进策略,以提高识别的精度。数值仿真结果表明:对于刚度影响占主导地位的桁架结构,多频率激励法对于刚度损伤的识别效果较好,对于质量损伤的识别效果较差;而采用改进的单频率激励识别策略,则可以更好的识别出刚度和质量的损伤,其识别结果优于多频率识别法和简化单频率识别法。
有压管道水击波动过程及优化控制的解析研究
曹慧哲, 贺志宏, 何钟怡
2008, 25(6): 0-026.
摘要:
为了实现阀调节对有压管道水击过程的精确控制,获得水击波动过程的解析解很有意义。该文在详细分析水击基本微分方程组及初边值条件的基础上,将波动方程在有限区间内的行波解应用于线性水击波动问题中。通过给定阀门处速度变化规律,引入曲线积分与路径无关条件,得到了阀门关闭过程中管道内无因次水击压强的精确解析解。应用Ritz法求解泛函极值,得到了使管道阀门处峰值压强为最小值时所对应的速度变化及相应的关阀规律。以此构建程序控制,就可最大限度地削减水击压强,以求通过阀门来实施对水击过程的主动控制。
结构撞击响应的一种弹性模型及其精细求解
鲍四元, 邓子辰
2008, 25(6): 0-017,.
摘要:
在弹性撞击问题的经典有限元解法中,通常将靶体和撞击物独立考虑。该文基于把靶体和撞击物看成一个整体的思想,将撞击问题转化为振动问题,进而对于考虑和不考虑接触刚度的情况,分别使用有限元法建立了结构撞击问题的弹性模型,得到了离散后的动力微分方程,并利用精细积分方法给出了问题的动态响应解。算例表明所用方法能够滤去低阶有限元导致的虚假高频模态;另外,精细积分法还具有受时间步长限制小、精度高和无条件稳定等特点。
平面常应力弹性固支板基波频率映射解析
江 维, 齐红元, 杨江天
2008, 25(6): 0-031.
摘要:
基于含平面常应力的复杂域弹性固支板基波频率的求解问题,应用共形映射数值理论,将复杂边界域分为奇数与偶数插值点,提出三角插值法和法向收敛法,求解了复杂域与单位圆相互转换的共形映射函数,将其与Galerkin的方法相结合,可完成含平面常应力的复杂板域的振动微分方程及基波频率解析。同时以含圆角的矩形弹性固支板振动微分方程与基波频率求解为示例,分别分析了边长比λ、面积A和常应力系数Sp对基波频率的 影响。
侧向冲击载荷作用下钢管混凝土梁动力响应的实验和理论研究
王蕊, 李珠, 任够平, 李永刚, 张善元
2008, 25(6): 0-080,.
摘要:
该文中对套箍系数分别为1、1.15和1.9的两端简支钢管混凝土梁在侧向冲击载荷作用下的动力响应进行了实验和理论研究。动载试验在DHR-9401落锤式冲击实验机上进行,实验中得到了试件破坏模态和冲击力时程曲线等特征量。进而基于实验研究结果,并考虑撞击时局部变形的影响,建立了局部变形和整体变形的关系,推导出钢管混凝土梁在低速冲击下整体变形的计算公式,其结果与实验结果较为吻合,并为临界破坏冲击能的计算提供了方法。
土木工程学科
求解混凝土等效断裂韧度的小波基无单元方法
李忠献, 刘永光
2008, 25(6): 0-037,.
摘要:
考虑混凝土主裂缝亚临界扩展长度及虚拟裂缝区粘聚力,利用J积分与应力强度因子的解析关系,建立基于小波基无单元方法求解混凝土等效断裂韧度的数值方法,研究不同基底小波分辨率对混凝土等效断裂韧度计算值的影响。对8个带裂缝试件的混凝土等效断裂韧度的计算结果表明:在相同小波基分辨率下,4根体积系列试件的计算值的均方差和变异系数分别小于0.0244和0.0231,4根高度系列试件的计算值的均方差和变异系数分别小于0.0384和0.0362,计算结果的一致性好;与解析解相比,8个试件的计算值的最大相对误差均在5%左右,计算结果的精度高;且不同小波基分辨率对计算结果影响不大。由此得出结论,小波基无单元方法是求解混凝土等效断裂韧度的一种可靠的高精度数值方法,可以作为混凝土断裂力学的一种有力的计算工具。
单层平面钢框架连续倒塌动力效应分析
胡晓斌, 钱稼茹
2008, 25(6): 0-043.
摘要:
为研究结构连续倒塌由于初始破坏引起的动力效应,该文采用瞬时加载法,对中柱失效的单层平面钢框架分别采用简化模型和杆单元模型进行动力反应分析。分析结果表明:当结构处于线弹性状态时,动力放大效应仅与构件失效时间和阻尼比有关,动力放大系数最大值为2,且随着构件失效时间和阻尼比的增大而减小;当结构屈服进入塑性状态后,动力放大效应还与需求能力比(DCR)有关,动力放大系数随着DCR的增大而增大,直至结构出现动力发散。
改进模态应变能法在混凝土组合箱梁桥损伤诊断中的应用
刘 涛, 李爱群, 赵大亮, 丁幼亮
2008, 25(6): 0-050.
摘要:
为提高结构损伤识别方法的准确性和对噪声的鲁棒性,将多源信息融合技术引入到结构损伤识别方法中。针对模态应变能法诊断结构损伤一般需要完备模态的特点,采用信息融合技术对各阶模态应变能进行融合,建立了基于信息融合的改进的模态应变能法。通过对一座预应力混凝土组合箱梁桥损伤识别数值算例的分析,可以看出该方法具有良好的损伤敏感性,仅需要较少的低阶模态就可识别结构的早期损伤;同时,该方法具有噪声鲁棒性,当加入噪声等于或小于10%时可以准确识别结构的早期损伤。因此该文提出的基于信息融合的改进的模态应变能法具有较好的工程实用性。
识别桥梁断面18个颤振导数的梯度下降算法
许福友, 陈艾荣, 张 哲
2008, 25(6): 0-087.
摘要:
桥梁断面颤振导数识别问题可转化为最小二乘优化问题,提出了梯度下降算法求解该优化问题,提取桥梁主梁断面18个颤振导数。梯度下降算法在随机搜索过程中引入反馈机制,能够快速搜索到最优解,可用于系统参数识别,并且能够保证精度。采用该算法识别了苏拉马都大桥主梁断面18个颤振导数,并且与随机子空间方法识别结果进行对比分析。给出了现有弹簧悬挂系统自由振动方法识别桥梁断面颤振导数高风速时稳定性较差、侧向颤振导数识别精度相对较低的原因。试验方法是影响颤振导数识别精度的决定性因素,识别方法是相对次要因素。
CFRP加固砌体结构的力学性能分析
周新刚, 韦昌芹, 叶列平
2008, 25(6): 0-059.
摘要:
在分析碳纤维加固的砖砌体在水平周期反复荷载作用下试验结果的基础上,研究了碳纤维加固砖砌体的约束及抗倒塌机理;建立了墙体侧向位移与碳纤维应变、碳纤维应变与墙体抗震剪切强度的关系;讨论了不同加固方式、碳纤维面积百分率等在墙体不同受力阶段对墙体抗剪承载能力和变形性能的作用与影响;提出了计算碳纤维加固墙体承载能力和变形的计算方法。计算方法考虑了不同粘贴碳纤维角度、碳纤维面积百分率等对墙体承载能力和变形性能的影响;推导了最优粘贴加固角;提出了改进的粘贴加固方法以提高加固效果。
超大型冷却塔风荷载特性风洞试验研究
李鹏飞, 赵 林, 葛耀君, 黄志龙
2008, 25(6): 0-067.
摘要:
对某超大型冷却塔进行同步测压风洞试验获得内、外表面的脉动风压分布。在外压测试中,改变外表面粗糙度和调整风速等措施,较好地实现了冷却塔大缩尺比模型对表面绕流高雷诺数效应的模拟;采用热线风速仪对冷却塔尾流进行测试,验证了由冷却塔整体气动力时程频谱函数确定涡脱频率方法的合理性;分析了环向断面阻力系数沿塔高的分布规律,在考虑相关性的基础上建议了冷却塔环向外表面的风压极值分布拟合曲线。在内压测试中,比较多种填料层透风率对于内压影响的基础上,采用相关性分析方法确定了内压极值分布规律。
钢管混凝土结构材料非线性的一种有限元分析方法
吴庆雄, 陈宝春, 韦建刚
2008, 25(6): 0-074.
摘要:
为了更简单地考虑梁单元的材料非线性受力性能,把断面广义力和广义应变的概念运用于单元分析中,将单元的弹塑性刚度矩阵分离为弹性刚度矩阵和塑性刚度矩阵。这样,梁单元的变形可以由弹性变形和塑性变形简单地迭加,结构内力可通过弹性应变能的斜率(弹性刚度矩阵)与位移的乘积求得,从而在增量-迭代计算时可较准确且较快地计算出结构变形后的不平衡力。应用这一计算方法,推导了基于纤维模型的三维梁单元的钢管混凝土结构的有限元基本公式,并将其植入能考虑几何非线性的三维梁单元非线性计算程序NL_Beam3D中以计算结构的双重非线性问题。算例分析表明该方法和程序能较准确地反映钢管混凝土结构的双重非线性特性。
高温下钢筋混凝土异形柱的数值分析方法
吴 波, 徐玉野
2008, 25(6): 0-099,.
摘要:
将钢筋混凝土异形柱沿高度划分为若干小段,假定每一小段内各截面的曲率线性变化,结合虚梁法和结构截面在力和温度作用下的非线性增量有限元分析方法,提出了钢筋混凝土异形柱高温下基于虚梁法的数值分析方法,同时建议了高温下每一增量步内混凝土和钢筋应力-应力应变点位置的确定方法。编制了相应的程序RCSSCF,程序考虑了轴力的二阶效应,程序的有效性得到试验结果的验证。研究表明:基于虚梁法的数值分析方法计算的耐火极限总体上略小于基于变形假定的数值分析方法计算的耐火极限。
拉索模型模态参数识别的实验研究
孙 伟, 何小元, 黄跃平, 徐振斌, 刘雯雯
2008, 25(6): 0-093.
摘要:
基于高速摄影成像技术,利用改进的数字时间序列图像相关方法,测定了自由振动状态下拉索模型的模态参数。该方法具有实验装置简单、全场非接触、无附加质量、无附加阻尼、测量频率和位移范围可调等优点。采用高速CMOS摄像机及其计算机处理系统,实时获取拉索的振动图像,基于VC编制时间序列图像相关软件自动对序列图像进行相关运算,获得其位移-时程曲线;利用小波分析的方法确定拉索的固有频率和阻尼比,实验结果与理论分析结果吻合得较好。测试及分析结果表明:该方法为拉索模型的模态参数识别提供了新的途径。
钢支撑设计方法对多层框架实际抗震性能的影响
童根树, 米旭峰
2008, 25(6): 0-115.
摘要:
钢结构支撑设计分人为放大支撑内力设计的强剪型支撑架和不放大内力设计的弱剪型支撑架,该文对4条地震波作用下的强剪型和弱剪型支撑架的地震响应进行了非线性弹塑性时程响应分析,结果表明:1) 强剪型支撑架,不仅增大了地震力,且柱先于支撑屈服发生无侧移失稳,导致结构水平和竖向位移快速增加;而弱剪型支撑框架在地震下发生有侧移变形;2) 强剪型支撑架的层间剪力-位移时程响应曲线和支撑的应力应变响应曲线、柱子应力应变响应曲线封闭面积较小,表明结构即使具有耗能能力,也难以发挥作用。并且耗能只是依靠柱的无侧移屈曲,对抗震结构比较危险,而且是一种单一的抗侧力体系;3) 弱剪型支撑框架中,支撑能够更早发生屈服,然后支撑和框架继续发生侧移变形,组成支撑架一部分的框架能够起到第二道防线的作用,支撑和梁柱的延性及耗能能力能够充分发挥作用。根据上述分析结果,该文认为不宜人为放大支撑内力,并增加支撑先于柱子屈服的机构验算,保证最薄弱层支撑屈服后属于支撑架一部分的柱子仍基本在弹性阶段工作。
薄壁箱梁纵向剪滞翘曲函数精度选择的研究
甘亚南, 周广春
2008, 25(6): 0-106.
摘要:
根据箱形结构纵向翘曲位移函数设置的基本原理,选择一系列符合箱梁基本翘曲模式的翘曲位移函数,然后以最小势能原理为基础,综合考虑剪力滞后效应、剪切变形和转动惯量的影响,推导出相应翘曲位移函数箱形截面梁的振动控制微分方程和边界条件,据此得出箱形结构的固有频率方程。依据固有频率方程求出特定边界条件下相应翘曲位移函数箱形结构的自振频率,然后借助自振频率的大小对所设置翘曲位移函数的精确度做出评判。静力分析算例结果证明了翘曲位移函数精度选择的必要性,该文将解析解与数值解结果进行了比较,证明了方法的有效性。
降阶模型及其在大跨度屋盖结构风振中的应用研究
孙芳锦, 殷志祥, 曹启坤, 张大明
2008, 25(6): 0-132,.
摘要:
该文建立了一种适用于气弹系统中非线性结构的降阶模型及系统识别方法,并首次将结构降阶模型应用到大跨度屋盖风振结构模型的建立中。非线性结构采用降阶模型并通过高精度有限元模型的非线性系统识别来建立,该模型在结构的模态坐标中将应变能泛函表示为结构模态振幅的多项式函数,该多项式的系数由高精度有限元模型计算所得的模态和应变能信息确定。该方法对一大跨度屋盖的风振响应做了分析,计算结果与采用高精度模型所得结果和实验结果及用ANSYS计算结果进行了比较,结果符合良好。该文的结构降阶模型对于建立非线性结构模型是准确有效的。
一种带边柱的钢筋混凝土剪力墙空间非线性分析模型
何放龙, 朱亚鹏
2008, 25(6): 0-121.
摘要:
基于纤维模型概念,提出了一种便于钢筋混凝土高层框架-剪力墙结构空间非线性分析的带边柱剪力墙单元模型。将墙体和边柱视作一个整体单元,导出了相应刚度矩阵。用细分的纤维元模拟混凝土和钢筋的线性和非线性特性,墙元用平面纤维元模拟,柱元用空间纤维元模拟,在考虑墙、柱构件各自受力特点的同时,保证了模型的整体协调性。编制了可应用于钢筋混凝土高层框架-剪力墙结构空间分析的计算机程序。两个算例证明了该文模型的正确性和有效性。
预应力混凝土组合箱梁桥波形钢腹板的屈曲分析
单成林
2008, 25(6): 0-127.
摘要:
通过解析方法及空间有限元方法研究波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥在各种腹板尺寸参数时,对钢腹板的剪切屈曲应力或临界荷载及屈曲模态的影响。计算及分析结果表明:腹板高度越大,其它参数不变时,屈曲临界荷载随折叠角度的增大而呈抛物线形的增加幅度越小;当腹板折叠角度越大,腹板越厚,其它参数不变时,屈曲临界荷载随着腹板高度的增加呈抛物线形的下降幅度越大。因此,在钢腹板的5个参数中,腹板高度及腹板折叠角度两个参数对腹板的剪切屈曲稳定和屈曲模态起着关键的作用,不能随意用腹板的高厚比来衡量屈曲应力的大小。
碳纤维布增强二次受力RC构件轴心抗拉试验研究
任庆新, 黄承逵, 陈廷国, 刘艳华
2008, 25(6): 0-139.
摘要:
结合在役钢筋混凝土受拉构件承载力不足的特点,在8根钢筋混凝土构件轴拉试验基础上,对碳纤维布加固后预加载程度、持载程度对构件开裂荷载、极限荷载的影响进行分析,并提出受力构件的抗拉承载力计算式。研究表明,粘贴碳纤维布可以有效地提高二次受力钢筋混凝土轴拉构件极限承载力,限制裂缝宽度。所提公式与试验数据有较好的一致性,可供实际工程设计参考。该文研究成果对二次受力钢筋混凝土轴心受拉加固具有理论指导意义和工程应用价值。
多层钢板剪力墙水平荷载作用下结构性能的有限元分析
邵建华, 顾 强, 申永康
2008, 25(6): 0-145.
摘要:
利用有限元数值模型分别计算了四边简支和四边固支均匀受剪矩形板弹性屈曲剪应力及屈曲后极限强度。考虑内填板的屈曲后强度,通过相关文献的单层和4层钢板剪力墙试验数据验证了多层钢板剪力墙有限元数值模拟方法的正确性。利用试验验证的有限元分析方法分别研究了单层和4层钢板剪力墙在水平荷载作用下内填板高厚比的变化对结构性能的影响,并与相应的单层和4层纯框架结构进行了比较,这为钢板剪力墙在不同阶段的结构性能分析提供了依据。
楔形H型钢短柱在循环荷载作用下的试验研究与数值模拟
杨 娜, 乔 磊, 焦 通, 陈爱国
2008, 25(6): 0-152,.
摘要:
变截面H型钢构件是轻钢结构体系中经常采用的构件形式,探索其抗震性能必要而迫切。该文对7个楔形薄腹H型钢短柱进行了在恒定轴力下的拟静力试验,分析了其在反复水平荷载作用下的局部屈曲产生与发展过程,试验现象表明:局部屈曲是试件最终破坏的主要原因之一;根据试验结果绘制了试验试件的滞回曲线与骨架曲线,对比了腹板宽厚比、翼缘宽厚比、楔率等参数对骨架曲线的影响。基于ANSYS工作平台,建立了试验试件的数值分析模型,对试验试件进行了循环往复荷载作用下的全过程分析,分析中考虑了双重非线性、初始几何缺陷、残余应力等因素的影响。将数值计算结果与试验结果进行了对比分析,讨论了试件破坏形态、滞回曲线、最大承载力等方面的对比结果。分析结果表明:数值模拟能够较好地反映试件的试验结果。
属性综合评价系统在岩爆发生和烈度分级中的应用
文畅平
2008, 25(6): 0-158.
摘要:
应用属性数学理论, 建立了岩爆发生预测和烈度分级的属性识别模型。选取影响岩爆的主要因素:如最大切向应力 、单轴抗压强度 、单轴抗拉强度 以及弹性能量指数 ,以 、 以及 作为岩爆评价指标和烈度分级标准;构造了属性测度函数;定义了单指标属性测度和样本综合属性测度的计算方法。利用国内外一些重大岩石地下工程实例对模型进行了验证, 由于评判结果与实际情况基本一致, 并且与模糊综合评判法、物元可拓评判法等的评判结果有较好的一致性, 从而验证了属性识别模型应用于岩爆预测预报的可行性和有效性。此外, 利用该模型对某水电站工程和秦岭隧道工程的岩爆情况进行了评判, 结果与人工神经网络法、距离判别法等的评判结果一致。
体外预应力桥梁锚固结构的受力性能与配筋研究
杨美良, 李传习, 张建仁, 卢春玲
2008, 25(6): 0-164,.
摘要:
通过两座不同截面类型的体外预应力桥梁锚固结构的空间应力分析,获得了其应力分布特点,指出了其薄弱环节。探讨了角钢、锚垫板、体外预应力钢管对锚固结构受力性能的影响。根据力流传递形式结合拉压杆模型方法,建立了锚固结构拉压杆配筋计算模型,提出了配筋建议。分析表明:在锚固结构与梁交接部位设置角钢,能有效地降低该位置混凝土的应力集中;按弹性材料分析得到的锚固结构附近区域混凝土的各应力值均不同程度地超出设计强度的若干倍,但考虑材料的非线性,考虑角钢、锚垫板、体外预应力钢管、钢筋网以及分布钢筋的作用,锚固结构混凝土的局部应力大为降低,满足规范限值要求。
其他工程学科
地震载荷作用下液化土中输流管道动态响应研究
包日东, 闻邦椿
2008, 25(6): 0-175.
摘要:
将地震载荷作用下的液化区埋土管道模拟成受到液化土弹性力作用下的直梁模型,将管道两端约束等效化为两端弹性支承,考虑管-土间的相互作用和管内流体与管道之间的流固耦合作用,采用梁模型一般振型函数实施模态叠加法对液化区埋地管道进行地震响应的动态分析,探讨了管道、流体和液化土参数对管道上浮反应的影响。数值仿真结果表明:埋土管道在地震作用下砂土液化时的上浮位移,随液化区管道长度、管外径、管内流体流速、液化砂土的密度和管截面受到的轴向压应力的增大而增大,随管内输送流体的密度、液化土的相对弹性系数、管材的粘弹性系数和管截面受到的轴向拉应力的增大而减小,地震加速度幅值对管道上浮位移的影响相对 较小。
输电线断线振荡研究
李 黎, 夏正春, 江宜城, 梁政平
2008, 25(6): 0-169.
摘要:
针对采用拟静力法不能计算输电线路断线动态张力的缺点,利用显式动力有限元方法研究了输电系统线路断线的振荡响应。研究表明:在邻近断线档绝缘串下端的动、静位移以及不平衡力响应较大,远离断线档迅速衰减;线路的动态张力峰值是初张力的1.5倍―2.5倍,且离断线档越远,放大作用越大;线路的静态张力是初张力的0.26倍―0.95倍,且离断线档越远,卸载作用越小。该文还研究了初张力、档距和绝缘串长度对断线响应的影响。
铰接盘绕式空间伸展臂屈曲分析理论研究
戈冬明, 陈务军, 付功义, 董石麟
2008, 25(6): 0-180.
摘要:
首先介绍了铰接式可展空间伸展臂设计构造、受力特点与展开折叠机理,然后根据弹性稳定理论与卡氏能量原理,分别推导出局部卷压屈曲和整体螺旋屈曲的临界压力表达式,并据此进行参数特性分析。该文分析理论对铰接式空间伸展臂的设计具有重要指导意义。
压电材料中螺型位错与含界面刚性线圆形涂层夹杂的干涉
王建辉, 方棋洪, 陈政清
2008, 25(6): 0-187.
摘要:
研究了压电材料中位于基体的螺型位错与含界面刚性线圆形涂层夹杂的电弹耦合干涉问题。运用复变函数方法,获得了基体、涂层和夹杂中复势函数的精确级数形式解答。基于广义Peach-Koehler公式,计算了作用在位错上的像力。讨论了刚性线几何条件、界面层厚度和材料电弹特性对位错力和位错平衡位置的影响规律。结果表明:对于软夹杂和软涂层的情况,刚性线长度存在一个临界值改变像力的方向。螺型位错先被吸引后被排斥,在夹杂附近有一个稳定的平衡点。对于硬夹杂和硬涂层的情况,位错一直被排斥,刚性线对位错力的影响较小。
波浪场中水中悬浮隧道动力响应的研究
葛 斐, 惠 磊, 洪友士
2008, 25(6): 0-194.
摘要:
针对水中悬浮隧道在波浪力作用下动力响应的问题,通过Hamilton原理推导得到了悬浮隧道管段和锚索的运动控制方程,同时考虑了锚索横向和轴向变形之间的耦合作用,建立了悬浮隧道的动力响应模型,在时间域内采用逐步积分法迭代求解其运动控制方程。波浪力采用Airy线性波理论和Morison方程计算。计算结果表明:当锚索长细比较大时,锚索的自振模态会被激发,其横向和轴向变形之间的耦合作用不可忽略。随着入射波高或悬浮隧道重浮比的增加,悬浮隧道的横荡位移以及横摇角增大,但结构的垂荡位移以及锚索中的应力受波浪的影响较小。
柱状填料丝促进液相强制对流传质的Lattice Boltzmann模拟
董志强, 李维仲, 陈建峰, 吕和祥
2008, 25(6): 0-198,.
摘要:
应用多组分格子Boltzmann模型对旋转填充床中的柱状填料丝引起液相组分间强制对流传质进行了数值模拟,并通过引进反映液相宏观混合效率的函数对比分析了不同柱状填料丝形状和尺寸与其强制对流传质作用之间的定量关系。所获得的模拟结果对填充床的填料丝布置和优化设计,以及旋转填充床传质的数值研究工作有重要的参考价值。
防止热采井套管热破坏的预压固井技术
李子丰, 阳鑫军, 王兆运, 田新民
2008, 25(6): 0-224.
摘要:
热力采油是开采稠油的最广泛、效益较高的方法。实践表明:注蒸汽稠油井如果用常规方法固井,那么在通常的注汽温度下,套管都因热应力而产生屈服变形。目前现场常用的防止套管热破坏方法不能从根本上解决问题。该文提出了防止热采井套管热破坏的预压固井技术,即在注水泥结束但没有凝固时,向油层套管施加内压强,使套管膨胀;水泥在套管膨胀的条件下凝固。计算表明:采用预压固井技术后,热采井在整个生产周期内,套管不但不屈服,而且还有较大的安全系数。此项技术可能成为延长热采井套管使用寿命的重要手段。
水下爆炸船舱冲击响应时频特征的小波包分析
温华兵, 张 健, 尹 群, 黄泉水
2008, 25(6): 0-203.
摘要:
设计了带设备双层隔振系统的双层底船舱抗爆结构,进行了水下爆炸冲击试验。应用小波包分析方法,研究了水下爆炸压力和船舱冲击响应的时频分布规律,得到了船舱冲击响应时频特征与冲击环境之间的关系。研究结果表明:水下爆炸压力出现冲击波、滞后流和二次压力波过程,含有丰富的频率成分;冲击波主要作用在1kHz以上的高频段,易造成舰船局部结构的破损;滞后流主要作用在10Hz―1kHz的中频段,是舰船设备隔离系统产生冲击振动的主要来源;二次压力波主要作用在100Hz以下的低频段,会加速设备隔离系统的冲击响应;带设备双层隔振系统的双层底船舱抗爆结构,能有效提高船舶的抗爆性能。
横浪中船舶的随机混沌运动
刘利琴, 唐友刚, 吴志强
2008, 25(6): 0-208.
摘要:
采用概率密度函数和数值模拟的方法研究随机横浪中船舶的混沌运动特性和发生混沌运动的临界参数条件。综合考虑非线性阻尼、非线性恢复力矩以及白噪声横浪激励,建立了船舶的横摇非线性随机微分方程。用随机 Melnikov 均方准则确定混沌运动的系统参数域后,应用路径积分法求解随机微分方程得到了响应的概率密度函数。研究发现:当噪声强度大于混沌临界值时,船舶出现随机混沌运动;对于高的白噪声激励强度,系统响应有两种较大可能的状态并在这两个状态间随机跳跃,这时船舶的运动不稳定并可能发生倾覆。
钢球和刚性平面弹塑性正碰撞恢复系数研究
葛 藤, 贾智宏, 周克栋
2008, 25(6): 0-213.
摘要:
采用有限元法(FEM)研究了理想弹性和分段线性/幂指数强化材料钢球与刚性平面的弹性和弹塑性正碰撞。弹性碰撞FEM计算结果和Hertz理论计算结果吻合。弹性碰撞FEM计算结果说明波动效应在球体与刚性平面正碰撞中引起的能量损失可以忽略。弹塑性碰撞的FEM计算结果分别与Johnson和Thornton的理论模型计算结果进行了对比。弹塑性碰撞中,当碰撞速度大于临界速度时发生有限塑性变形,FEM计算结果表明恢复系数与 成正比。
风载作用下锅炉构架动力特性有限元分析
周家泽, 刘晓琴, 管昌生
2008, 25(6): 0-218.
摘要:
对风载作用下电站锅炉构架钢结构的动力特性进行了研究。针对工程实例,运用空间梁单元有限元方法建立了锅炉构架的三维结构模型;考虑风荷载作用,应用ANSYS软件对锅炉构架钢结构进行了静力计算分析;用Lanczos向量迭代法求解自振方程,研究了电站锅炉构架钢结构的自振特性;用反应谱法进行动力响应分析,计算结果表明,风载作用下结构的内力和变形较小,且满足设计规范要求。
基于Legendre正交多项式逼近法的结构可靠性分析
宫凤强, 李夕兵
2008, 25(6): 0-229.
摘要:
提出了结构可靠性分析的Legendre正交多项式逼近法。主要是基于数值逼近原理,以Legendre正交函数族做基,利用功能函数的高阶矩信息,通过计算功能函数概率密度函数的逼近表达式,然后根据工程结构可靠性的一般表达式来计算结构的失效概率,进行可靠性分析。通过数值检验,证明该方法可以很好地逼近各种经典理论分布曲线(正态分布、指数分布等6种经典分布)。文后给出了结构构件失效概率的实例计算,并和其它几种常用方法进行对比,进一步表明了Legendre正交多项式数值逼近法在结构可靠性分析理论上的正确性和实用性。
斜拉索表面水线多相复杂摆动对索气动稳定性的影响
刘庆宽, 乔富贵, 张 峰
2008, 25(6): 0-240.
摘要:
风雨环境中斜拉索表面形成的水线及其周向摆动在索的风雨振中起着关键的作用。实桥的斜拉索表面形成的水线位置沿索轴向有可能不均一,各部分水线的摆动可能存在位相差。该文通过振动分析得到水线摆动对索振动阻尼贡献的关系式,利用风洞试验测试了索的气动力并算得颤振导数,按水线位置分布均一和不均一,将水线分别简化为一段直线模型和两段位置不同的直线模型,分析了均一水线摆动和不同位相差的两段直线形水线摆动对索振动的影响,结果表明:单一水线摆动是否促使索变得气动不稳定,取决于水线摆动与索振动之间的位相差;不均一水线摆动时,两水线的位相差越小,摆动的效果越明显,位相差越接近180°,两水线摆动效果越趋向于相互抵消,此时水线的作用主要由水线摆动范围的中心位置决定。
帘线缠绕增强肘形橡胶软管耐压强度计算
帅长庚, 何 琳
2008, 25(6): 0-233.
摘要:
在肘形橡胶软管内压作用下的应力分析的基础上,根据其几何结构,推导出帘线缠绕增强肘形橡胶软管耐压强度计算公式,分析结果表明:帘线缠绕增强肘形橡胶软管弯管段爆破压力低于直管段爆破压力,因此其耐压强度只需根据弯管段爆破压力进行评估。它与帘线强度、层数、缠绕密度、缠绕角度有关,而且还与其几何结构有关,在弯管段最外侧最薄弱。试验结果表明:肘形橡胶软管耐压强度理论计算值与试验值很接近,理论推算爆破位置与试验结果相符,这说明肘形橡胶软管耐压强度理论计算公式的正确性。