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2008年  第25卷  第8期

基本方法
复杂结构损伤检测的分段小波变换法
于国友, 罗晓健, 苗 青
2008, 25(8): 0-005,.
摘要:
小波变换由于具有表征信号局部特征的能力,很适合探测信号中的反常成分,因此已越来越广泛的应用于简单结构的损伤检测。但对于工程中常见的复杂结构,转折点的存在却限制了小波变换的应用,尤其是难以检测到转折点处的损伤。该文采用将复杂结构分段化的方法来模拟海上自升式平台的两种损伤工况,经合理地选取模态类型,成功地检测到了此种复杂结构的多损伤情况。为了避免采用分段方法后因边界效应而引起的伪破坏,该文引入了模态扩展方法。对结构的模态进行扩展处理后,可准确地检测到结构端部或转折处发生的破损。
屈曲与应力约束下连续体结构的拓扑优化
隋允康, 边炳传
2008, 25(8): 0-012.
摘要:
基于ICM(独立、连续、映射)方法建立了以结构重量最小为目标,以屈曲临界力、应力同时为约束的连续体拓扑优化模型:采用独立的连续拓扑变量,借助泰勒展式、过滤函数将目标函数作二阶近似展开;借助瑞利商、泰勒展式、过滤函数将屈曲约束化为近似显函数;将应力这种局部性约束采用全局化策略进行处理,即借助第四强度理论、过滤函数将应力局部性约束转化为应变能约束,大大减少了灵敏度分析的计算量;将优化模型转化为对偶规划,减少了设计变量的数目,并利用序列二次规划求解,缩小了模型的求解规模。数值算例表明:该方法可以有效地解决屈曲与应力约束共同作用的连续体拓扑优化问题,能够得到合理的拓扑结构,并有较高的计算效率。
混合边界矩形板的自由振动分析
&#;郑荣跃;黄 炎;寥一寰
2008, 25(8): 0-017.
摘要:
应用一块板的一般解析解来求解混合边界矩形板的自由振动问题。一块板的一般解析解适用于求解任意边界条件矩形板的振动问题。混合边界矩形板的求解过程是将整块板分解为若干块板,每块板仅有均匀的边界,每两块相连的板边则具有连续性条件。利用全部边界条件和连续性条件即可求解各阶固有频率和振型。对几种具有简支边、平夹边或自由边混合边界的板做了计算,并与其它文献结果进行了对比。
孔洞在晶界上长大行为的模拟
刘文辉, 张新明, 唐建国
2008, 25(8): 0-022.
摘要:
通过编制率相关有限元用户子程序,运用晶体有限元,通过建立一个包含球形孔洞的双晶粒模型,对FCC晶体中孔洞在晶界的长大行为进行了分析。计算中,晶粒1的取向固定为(0,45,90),晶粒2的取向分别为(35,45,90),(60,45,90),(0,0,0),分别对应于单胞A,单胞B,单胞C,晶界与X轴方向的夹角分别取0,45,60。计算结果表明:单胞的断裂模式与两晶粒的取向因子的差异有关,对于两晶粒的取向因子差异最大的单胞B,单胞沿晶界处的等效塑性应变比单胞其它地方的应变大,且最大等效塑性应变在三个单胞中为最大,单胞易于发生沿晶断裂。而对于两晶粒的取向因子差异最小的单胞C,沿晶界的等效应变较小,单胞易于发生穿晶断裂。晶界与X轴方向的夹角为45时,单胞沿晶界处的等效应变较大,单胞易发生沿晶断裂。
两自由度系统气弹响应特性研究
祝志文, 顾 明, 陈政清
2008, 25(8): 0-030.
摘要:
基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)离散时间气动模型,计算了有无结构阻尼的薄平板在均匀流中分别受单自由度或两自由度(同时)初始位移激励下的系统气弹响应,分析了气弹位移及气动力时程特征及相互关系。研究表明:任意一个自由度的激励将激发起系统两个自由度方向的振动;低折算风速下,气动耦合项作用很小,气动力能对气弹系统产生气动正阻尼作用,且产生的竖弯气动阻尼大于扭转气动阻尼。研究还表明:系统任意一个自由度方向的气弹位移响应,以及升力或扭矩时程均有系统两个振动模态参与。气弹系统以某一系统频率发生的振动,是一个自由度方向的主运动和另一个自由度方向的耦合运动以一定的参与程度组合形成的牵连运动。
浮桥大位移理论计算方法研究及与动态测试结果的比较分析
江召兵, 陈徐均, 黄亚新, 沈 庆
2008, 25(8): 0-035,.
摘要:
为了研究浮桥在重载通过时的大位移变形,把浮桥简化成弹性基础梁,对浮桥在荷载作用下的动力响应进行了建模和计算。对浮桥在静态下的位移、单荷载和2车车队下的动态响应进行了计算,并与相应条件下的动态测试结果进行了比较分析。通过计算与试验的对比分析得出:利用弹性基础梁的理论计算结果,可以满足工程的精度要求,而且计算简便易行,能快速计算各个工况下浮桥的动力响应和位移大小。
岩土软化行为的网格依赖性问题研究
冀 宾, 陈万吉, 赵 杰
2008, 25(8): 0-041.
摘要:
岩土工程中常出现软化行为,传统的弹塑性有限元计算软化行为的剪切带问题会出现网格依赖性。该文引入偶应力弹塑性理论,详细推导了Drucker-Prager屈服准则下的偶应力增量有限元框架,采用可通过C0―1分片检验的RCT9+RT9单元,并通过UEL用户子程序将该单元加入到大型有限元软件ABAQUS中。算例表明:偶应力理论可以消除网格依赖性,为解决岩土软化问题提供了一条有效的途径。
楔形体诱导的非定常超空泡计算
张治勇, 杨洪澜, 张嘉钟
2008, 25(8): 0-047.
摘要:
采用积分方程方法,研究了楔形体外部自然超空泡流问题。提出了楔形体在静止流体中做变速运动所引起的非定常超空泡的积分方程。作为特例,得到了均匀来流时非定常超空泡的积分方程。应用时间有限差分离散化方法和有限差分法对积分方程进行了求解,得到了楔形体做变速运动、楔角变化、空化数变化、小扰动空化流等各种情况下的数值解。数值结果表明:非定常超空泡具有时滞性和波动性。楔体做变速运动时,加速度越大,时间滞后越长。在匀减速运动时,空泡不封闭,可能有回注射流发生。扰动频率越高,空泡长度变化越小,时间滞后越长。扰动以波动形式沿着空泡表面传播,传播速度为来流速度。该文所得到的结果,对于非定常超空化水翼的设计和分析能够起到参考作用。
模式识别技术在结构可靠度分析中的应用
蒋友宝, 杨伟军, 冯 健
2008, 25(8): 0-057.
摘要:
提出了一种重构功能函数的新方法。该方法采用模式识别中的最小错分样本数准则以实现对样本点较好的分类效果,从而得到功能函数的一个较好逼近。然后通过迭代算法修正每步得到的设计点以实现在真实设计点附近较高精度地逼近真实功能函数。它克服了一般响应面方法需用到功能函数值的不足。数值算例表明:该方法具有较高的精度且所需样本数量较少。
大跨度拉索预应力带肋单层球面网壳的稳定性及应用研究
殷志祥, 李会军
2008, 25(8): 0-052,.
摘要:
大跨度预应力带肋单层球面网壳结构的稳定性在设计中起着控制作用,尤其是各种因素(例如矢跨比、布索方式、缺陷及加载方式等)对该结构稳定性的影响还有待深入研究,目前研究多集中在中小跨度的带肋网壳结构动力或稳定性方面。该文对K6型和K8型110m拉索预应力带肋单层球面网壳的稳定性进行了较系统研究。分析了四种不同矢跨比、两种布索方案、四种初始缺陷和三种加载方式等因素对稳定性的影响;得到了不同因素对结构稳定性影响的关系曲线,找出了最优布索方案和矢跨比,并与天津市体育中心体育馆进行结构性能和耗钢量比较,结果表明:该结构形式能充分发挥材料性能,提高了极限承载力,与原结构相比节省了25.7%的钢材,经济效益显著,对于将来工程实践具有参考和指导意义。
含多分层损伤的先进复合材料格栅加筋圆柱壳(AGS)的热-机耦合非线性屈曲分析
陈浩然, 周柏华, 白瑞祥
2008, 25(8): 0-063.
摘要:
采用基于复合材料一阶剪切理论的有限元法研究了含多分层损伤的先进复合材料格栅加筋(AGS)板壳结构的热-机耦合屈曲性态,在屈曲分析中考虑了材料热物理、力学性质与温度相关特性和分层损伤处的上子板、下子板的接触效应。同时在分层前缘采用了位移约束条件以保证分层区域的各子板的变形相容要求。通过一含多分层损伤的典型复合材料格栅(AGS)圆柱壳结构算例分析,讨论了在热-机耦合作用下分层大小、个数和分层位置对该结构屈曲性态的影响。结果表明:复合材料格栅(AGS)圆柱壳结构具有较强的抗热屈曲的能力和良好的损伤容限性。该文提出的方法和所得结论将对AGS结构的热-机耦合屈曲能力的预测和损伤容限设计具有一定参考价值。
非协调实体退化厚/薄板单元
许德胜, 肖汝诚, 王 燕, 凌道盛
2008, 25(8): 0-069.
摘要:
在八节点三维实体等参元基础上,将板理论基本假定引入弹性应力-应变矩阵,并为局部坐标系下的挠度位移分量附加非协调位移项,构造了非协调实体退化板单元。板假定的引入用以克服单元厚度泊松自锁,非协调项的引入可缓解单元剪切自锁。通过修正常应变矩阵,确保单元通过分片检验。分域积分方法的采用,使单元可用于层合板结构分析。算例表明:单元对等厚度的厚/薄板均适用。
工程结构中的几何位移分析理论、方法和应用研究
钱若军, 苏 波, 林智斌
2008, 25(8): 0-076.
摘要:
结构的破坏有材料软化和几何软化两类,传统的结构理论只能分析材料软化问题,而对产生几何位移的几何软化问题无法求解。为分析结构系统中可能存在的几何位移,研究了几何位移分析理论和方法。从虚功原理出发,提出了结构系统的控制方程,并从控制方程中的临界方程,推广到等价不平衡方程;根据引入的几何软化系统的变形协调条件和归纳的三类定解条件,可对等价不平衡方程求解,从而计算出结构系统中可能存在的几何位移。所研究的理论和方法可用以分析结构的广义稳定问题,并成功应用于实际索结构工程的成形分析。
基于双剪统一强度理论的圆板塑性极限分析
刘 东, 蒋朝志
2008, 25(8): 0-084.
摘要:
通过对轴对称弯曲圆板在塑性极限状态下应力和弯曲内力的分布研究,建立了双剪统一强度理论下用弯矩表示的屈服条件,即广义双剪统一屈服条件。该广义双剪统一屈服条件是一条对称的外凸闭合折线,可应用于由各种拉压强度比及剪压强度比材料构成的圆板和环板的塑性极限分析。对均布荷载作用下的简(固)支圆板进行了塑性极限分析,得出了圆板的塑性极限荷载、塑性极限状态时的内力场和速度场,分析了拉压强度比α以及中间剪应力影响系数b对塑性极限承载力的影响。
土木工程学科
预应力混凝土曲线桥极限承载能力分析
汪劲丰, 吴光宇, 林 泉, 项贻强, 徐 兴
2008, 25(8): 0-091.
摘要:
针对梁段法难以客观分析预应力混凝土(P.C.)曲线桥梁极限承载能力的问题,提出采用实体退化单元的三维分析方法。基于经典的三维实体等参元和梁、板壳等理论,提出了新型实体退化单元,建立了用于钢筋模拟的三维弥散模型,从几何非线性、材料非线性及求解方法等三个方面对极限承载能力分析的具体实现方式进行了讨论。用一试验结果对该方法进行了验证,并将其用于四跨P.C.曲线梁桥,从破坏型式、应力变化及变形发展等方面对结构极限状态进行了分析。结果表明:该方法通用、可靠,应用于实桥是可行的,为更深入了解P.C.曲线梁桥极限状态性能提供了新的方法。
考虑界面影响的混凝土弹性模量的数值预测
应宗权, 杜成斌
2008, 25(8): 0-096.
摘要:
提出了一种考虑界面过渡层影响的混凝土弹性模量的数值预测方法。将球形骨料与包裹它的界面过渡层作为二相复合球结构的等效颗粒,由广义自洽方法计算不同粒径骨料与界面过渡层组成复合球的有效模量。然后由等效颗粒生成的随机骨料模型建立体积表征单元,施加均匀位移边界条件,通过数值方法计算该体积表征单元中的应力和应变场,由细观力学数值均匀化方法预测体积表征单元的有效弹性模量。计算结果表明:对于不同骨料含量的混凝土,有效弹性模量的预测值与试验值非常接近,界面过渡层的厚度对混凝土的整体弹性性质有较大影响。
考虑地基变形时超高层建筑束筒结构的半解析自由振动分析
龚耀清, 李 珂
2008, 25(8): 0-103.
摘要:
该文建立了超高层建筑束筒结构与其基础、地基共同工作的具有连续分布质量特性的三维半解析自由振动分析模型,也就是将超高层建筑束筒结构等效连续化为一个支撑在半无限大弹性地基上的具有连续分布质量特性的加劲薄壁筒组合体,然后选取适当的节线对其进行划分,并用定义在这些节线上的形变未知函数作为广义坐标,把超高层建筑束筒结构的自由振动问题,运用能量原理转化为这些未知函数的常微分方程组的特征值问题,再利用高质高效的常微分方程求解器进行求解。算例结果表明:模型的简化是合理的、可行的。并总结出了几点有工程参考价值的结论,从而为超高层建筑束筒结构考虑地基、基础以及上部结构的整体动力分析提供了一种新的分析方法。
大跨度斜拉桥风洞试验和计算分析的一致性研究
李永乐, 卢 伟, 熊文斌, 陶齐宇
2008, 25(8): 0-108,.
摘要:
为考查大跨度斜拉桥风洞试验和计算分析两种研究方法间的一致性,以宜宾长江大桥为工程背景,针对该桥最大单悬臂状态,采用有限元方法分析结构静风响应,采用频域随机振动分析方法计算结构的抖振响应,并将计算分析得到的静风响应和抖振响应与气弹模型风洞试验结果进行对比分析,讨论了计算分析和风洞试验两种研究方法各自的精度以及两者间存在差异的原因。研究表明:对于较为显著的响应,两种方法的分析结果在总体上是一致的。
厚薄通用板元在厚筏基础中的应用
陈朝晖, 郭 益, 李正良
2008, 25(8): 0-120.
摘要:
Timoshenko厚梁理论提供了随梁厚变化的剪应变函数,将其应用于厚板中,得到板剪应变场,此外,假设整个板元的挠度场为不完全四次式,引入广义协调理论,建立了两个变量场的协调方程,从而构建了一个无剪切闭锁的厚薄通用板元。在此基础上,利用最小位能原理,得出考虑转角支撑作用的厚筏基础和Winkler弹性地基的共同作用方程。最后,将其首次应用于实际工程的分析中。
梁柱端板连接节点的初始刚度计算
王素芳, 陈以一
2008, 25(8): 0-115.
摘要:
将节点分为受弯端板、受弯柱翼缘和受剪节点域三类组件,分别计算各组件的初始刚度并将其进行组装,提出了端板连接节点初始刚度的理论计算方法。该方法考虑了端板有加劲肋、无加劲肋两种构造形式,考虑了螺栓预拉力对节点刚度的影响,考虑了柱翼缘对节点域刚度的贡献,通过与试验和有限元结果对比表明该方法具有足够的精度,可用于节点刚性的判断。最后利用理论方法对按照现行规范设计的端板连接节点刚性进行了初步评价,并讨论了端板加劲肋的影响。
复杂应力状态对混凝土梁外贴FRP条带抗剪贡献的影响
曲 哲, 叶列平, 陈建飞, 陆新征
2008, 25(8): 0-132,.
摘要:
FRP剥离是外贴FRP抗剪加固混凝土梁主要的破坏模式之一。以往研究中往往简单的将面内剪切试验得到的FRP-混凝土界面粘结滑移关系应用于外贴FRP抗剪加固梁的剥离承载力计算。外贴FRP抗剪加固梁中FRP下的混凝土的应力状态与面内剪切试验情况有较大差别,这对FRP-混凝土界面的力学性能具有较大的影响。因此,以往的方法高估了FRP条带的抗剪贡献。该文研究了混凝土多轴应力状态对FRP-混凝土界面性能的影响,并根据试验研究结果,提出了U形FRP加固混凝土梁中FRP剥离应变的折减系数。与试验结果的对比计算分析表明:使用该折减系数修正后的设计公式更加合理。
钢框架整体结构的抗火极限安全分析
张宏涛, 张荣钢, 白玉星, 徐秉业, 王晓纯, 徐 彤, 张素枝, 高建岭
2008, 25(8): 0-126.
摘要:
基于塑性极限上限分析,利用基本破坏机构迭加的方法,通过求解非线性规划问题对石油化工装置的钢框架结构进行了抗火极限分析研究。钢框架结构不仅包含了普通的平面框架结构,还有复杂的空间框架结构。并使用FORTRAN语言编制了钢框架的计算程序。与试验结果的对比和典型算例表明该方法简单有效,可以为钢框架整体结构抗火设计提供理论依据和计算方法。
双线隧道中单侧隧道内爆炸引起地面建筑的动力响应及滑移隔震研究
田 力, 李忠献, 郝 洪
2008, 25(8): 0-138.
摘要:
该文针对双线地铁隧道中单侧隧道内爆炸引起的附近地面建筑物的动力响应及滑移隔震效应进行了数值模拟研究。采用八结点等参元和集中质量体系来分别模拟包含隧道的有限土区和地面多层建筑,并将其耦合形成整个相互作用体系模型。在基底摩擦力计算中提出修正连续摩擦力模型,以克服传统Coulomb摩擦力模型的内在缺陷。通过与单线隧道内爆炸引起建筑物响应及滑移隔震效应的算例对比分析,揭示出地表建筑物在遭受地下单侧隧道内爆炸产生的经相邻隧道反射及衍射后的冲击波作用所引起的动力响应特征及其基底滑移隔震效果,从而为相关的理论研究和工程实践提供重要的数据参考。
苏通大桥三维颤振分析
许福友, 陈艾荣
2008, 25(8): 0-144.
摘要:
基于结构有限元模型,给出了大跨度缆索承重桥梁三维颤振分析方法。该方法能够考虑静风作用、主梁附加攻角、拉索自激力和振型参与影响,同时迭代搜索侧弯、竖弯和扭转三种振动频率。采用该方法对苏通大桥进行了三维颤振分析,该方法的可靠性和实用性得到证实。结果表明:对于苏通大桥而言,不考虑静风作用和主梁附加攻角影响会高估颤振临界风速;不考虑拉索自激力作用和拉索振型参与,相当于忽略了系统气动正阻尼,会低估颤振临界风速;颤振临界风速颤振分析计算结果与风洞试验结果之间存在差异。
抗拔螺旋桩叶片与地基相互作用试验研究
董天文, 梁 力, 王 炜, 王明恕
2008, 25(8): 0-155,.
摘要:
复杂的桩体表面几何形状对螺旋桩的桩土相互作用影响显著,该问题研究有助于揭示抗拔螺旋桩的工作机理。基于深基础承载力理论对螺旋桩基础的抗拔承载性状分析,提出了修正的叶片距宽比参数(叶片间距与叶片净半径的比),通过12次具有3种叶片距宽比的螺旋桩基础抗拔模型试验,实测了加载过程中螺旋桩基础的地基应力,研究了叶片与地基间的荷载传递规律和影响因素。试验表明:叶片距宽比小于5时,各层叶片的应力扩散作用较弱;在叶片距宽比小于3时,叶片与地基的荷载传递可认为是沿着叶片外径发生;叶片距宽比为5时,抗拔螺旋桩基础的桩土相互作用较强,首层叶片上部地基出现滑裂破坏。
两端简支曲线梁面内位移精确解
李晓飞, 赵颖华
2008, 25(8): 0-149.
摘要:
应用虚功原理和曲线结构热胀变形规律,建立了在集中荷载和变温作用下两端简支曲线梁面内位移解析表达式。当曲率半径趋近于无穷大时,得到相应的直梁解,并与曲线梁有限元结果吻合较好,从而证明了该文解答的正确性。将单跨梁解答应用于多跨曲线桥的求解中,得出在变温和桥墩顶部摩擦力共同作用下多跨曲线桥面内位移解析解。建立实际曲线桥有限元仿真模型,通过仿真分析结果与解析解比较,说明了该文理论具有较好的工程应用性,可作为曲线桥结构研究和设计的理论依据。
结构在水平与竖向随机地震同时作用下的相关函数和谱密度
李创第, 李 暾
2008, 25(8): 0-163.
摘要:
对单自由度结构在水平与竖向地震同时作用下的随机稳定性、响应及其相关函数和谱密度函数进行系统研究。首先利用Stratonovich和Itô随机微分方程与响应矩微分方程的互相关转化关系,建立了结构响应矩方程;然后根据Hurwitz随机稳定准则,获得了结构一阶和二阶响应矩渐近稳定的解析判别式;继而,利用复模态法获得了结构响应二阶矩的解析瞬态解和平稳解;最后利用Itô随机微分方程解具有的非可料函数性质,获得了结构位移、速度响应的自相关函数、互相关函数以及谱密度函数、互谱密度函数的解析解,给出了算例,并综合分析了各种参数对结构响应、稳定性以及相关函数和谱密度函数的影响。
自密实混凝土与老混凝土粘结剪切强度的塑性极限分析
郑建岚, 陈 峰
2008, 25(8): 0-168.
摘要:
该文假定了自密实混凝土与老混凝土粘结层的直剪破坏机构,选用Mises屈服条件,对新老混凝土的粘结强度进行塑性极限分析,得到粘结剪切强度的上限解 的理论计算公式,并根据试验结果确定了公式中的主要参数,以供自密实混凝土加固工程设计参考。
弯剪受力下后锚固群锚承载力计算方法分析
谢 群, 陆洲导
2008, 25(8): 0-179,.
摘要:
在现有研究理论基础上,针对钢-混凝土后锚固连接钢材破坏时群锚弯剪承载力计算进行分析。采用椭圆型拉剪计算公式并假定所有锚栓均参与受剪,将群锚弯剪受力问题转化为受拉最大那排锚栓的拉剪承载力计算。进行了弯剪受力下的型钢-混凝土后锚固连接件静力和低周反复加载试验,锚固方式采用化学植筋。试验结果表明:受拉最大的钢筋首先达到屈服,且发生在整体锚固破坏前,仅钢筋周围局部混凝土在临近破坏时损坏,可以判断为钢材破坏,破坏前有明显的变形征兆,低周反复加载下后锚固连接承载力较相应的静力时低,建议抗震设计时取承载力折减系数0.8。通过对比分析,该文改进后的群锚弯剪受力方法的计算结果与试验数据吻合较好,可为工程设计提供参考。
基于DICM的钢管混凝土框架梁柱连接的转角测量与分析研究
孙 伟, 谢士华, 梁书亭, 杨福俊, 何小元
2008, 25(8): 0-174.
摘要:
由于钢管混凝土框架梁柱连接形式的多样性和受力形式的复杂性,目前还未能建立实用、有效的连接区工作性能的评判标准。连接的转角是其研究的重要指标,因此连接转角测试方法的实用性和有效性对连接工作性能研究的深入开展有非常重要的影响。数字图像相关方法(DICM)具有非接触、无附加质量、精度高和全场测量的优点,但局限于有限变形和小转角测试。基于以上两点,结合钢管混凝土框架钢加强环式梁柱连接的模型实验,利用改进的数字图像相关方法,对该连接的弯矩-转角关系进行了测试。根据梁柱及其连接的变形特点,采用基于全局坐标的形函数,测得了管壁处、加强环边及一倍梁高处截面的弯矩-转角关系,该方法适用于精确测试发生较大刚体转动及形变的试件。通过该模型实验,验证了该方法用于测试钢加强环式连接转角的可行性,并为进一步分析钢加强环式连接的工作性能提供了实验依据。
饱和粘土中挤土桩球形孔扩张的弹塑性分析
胡 伟, 黄 义, 刘增荣, 栗 蕾
2008, 25(8): 0-187.
摘要:
将桩体的贯入模拟为球形孔扩张过程,基于球形孔扩张理论,在大变形假定情况下,结合修正剑桥模型及水力压裂理论,由最小耗能原理从能量的角度推导出了饱和粘土中挤土按球形孔扩张后,土体整个范围内,包括弹性区、塑性区、破坏区内的应力、位移及超孔隙水压力分布的解析解,并分析了土的超固结比对结果的影响,和其他文献的比较结果证明了理论解析解的准确性。其结论可为饱和土地区的静压桩、打桩等岩土工程问题提供理论依据。
聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂性能试验研究
张 鹏, 李清富, 黄承逵
2008, 25(8): 0-193.
摘要:
通过30个尺寸为100mm×100mm×515mm的聚丙烯纤维水泥稳定碎石和普通水泥稳定碎石三点弯曲试件断裂试验,探讨了聚丙烯纤维对水泥稳定碎石断裂韧度(KIC)、断裂能(GF)、临界裂缝嘴张开位移(CMODC)、临界裂缝尖端张开位移(CTODC)、极限裂缝嘴张开位移(CMODmax)和极限裂缝尖端张开位移(CTODmax)的影响。试验结果表明:聚丙烯纤维的掺入可增大水泥稳定碎石的断裂韧度、断裂能、临界裂缝嘴张开位移、极限裂缝嘴张开位移、临界裂缝尖端张开位移和极限裂缝尖端张开位移;随着聚丙烯纤维体积掺量的增加,断裂韧度、临界裂缝嘴张开位移和临界裂缝尖端位移的变化无明显规律,但断裂能、极限裂缝嘴张开位移和极限裂缝尖端位移基本上呈线性增加的。
碳纤维布加固混凝土结构疲劳特性试验研究
姚允武, 李春良, 程永春
2008, 25(8): 0-204.
摘要:
首次提出了界面剪切疲劳试验的新方法,借此研究了疲劳荷载作用下的碳纤维与混凝土粘结界面间的抗疲劳性能。并基于弹性理论,得出剪切变形条件下与弯曲变形条件下的碳纤维与混凝土界面间粘结剪应力的计算公式是相同的结论。因此用界面剪切疲劳试验代替弯曲疲劳试验去考察碳纤维与混凝土界面间粘结强度的疲劳性具有更高的精度和效率。同时试验结果表明:在应力比R=0.2条件下,碳纤维布与混凝土界面间的极限粘结疲劳强度约是其静粘结强度的64%,可见在疲劳荷载的作用下,碳纤维布与混凝土界面间的粘结强度将下降,因此在碳纤维加固的混凝土梁的设计中,应重视疲劳荷载导致的界面粘结强度降低的问题,并且设计时应对粘结剪切强度赋予一定的安全系数。
冲击振动落砂机在1∶4强共振点附近的动力学特性
张艳龙, 徐慧东
2008, 25(8): 0-199,.
摘要:
应用映射的中心流形和范式方法,研究了冲击振动落砂机高维映射在其Jacobian矩阵的一对复共轭特征值 穿越复平面单位圆周情况下的分岔:应用中心流形理论将Poincaré映射化为二维映射,并得到了1∶4强共振下的范式映射,从而讨论了映射在1∶4强共振点附近的分岔图重组过程,定性分析了冲击振动落砂机在1∶4强共振点及其附近的动力学特性。数值仿真结果也表明:冲击振动落砂机在1∶4强共振点附近存在周期运动的Neimark-Sacker分岔和一些复杂分岔,如周期4轨道的Ton型和Tout型相切分岔。
索穹顶结构施工成形及荷载试验研究
阚 远, 叶继红
2008, 25(8): 0-211.
摘要:
通过对一直径为4.8m的Levy型索穹顶模型的成形和荷载试验研究,得到了在成形过程中和不对称荷载作用下结构的内力和变形规律。试验结果表明:单元的初始下料长度、重力作用效应、预应力损失等均是实际工程设计中的关键问题。试验结果证实了作者提出的成形和找力分析方法可以满足索穹顶结构张拉成形要求,试验结果还证实了索穹顶结构的非保守性能。
代换梁法在自锚式悬索桥上的推广应用
李立峰, 程翔云
2008, 25(8): 0-217.
摘要:
为了解决自锚式悬索桥活载内力计算问题,按照我国著名学者李国豪教授提出的代换梁法的基本原理,分析了自锚式悬索桥和传统地锚式悬索桥的构造和受力的不同点,对自锚式悬索桥提出了新的计算模型,由此导出了因活载对主缆产生水平拉力分量的计算公式,从而解决了确定自锚式悬索桥加劲梁内力的问题。通过一座桥例的分析,用该方法所得到的计算结果与空间及平面有限元法的分析值基本吻合。因此,该方法对设计具有实用意义。
埋地钢管局部悬空的挠度和内力分析
王小龙, 姚安林
2008, 25(8): 0-222.
摘要:
在地质灾害作用下,埋地钢管下方的土壤下陷或流失会造成管道悬空,这给管道长期的安全运行构成了严重的威胁。对于埋地钢管在悬空时的失效问题曾有文献进行过研究,但均未推导出此种状态下埋地钢管的挠度和内力计算公式。该文基于Winkler假设的弹性地基梁理论,建立了埋地钢管在局部悬空时管道与土相互作用的力学模型。利用埋地钢管悬空段与非悬空段之间的变形协调性,通过求解管轴挠曲线微分方程,得出了埋地钢管在局部悬空时的挠度和内力计算公式。通过算例与有限元方法的结果进行了比较,结果表明:该方法在精度方面可满足工程要求。
混凝土灌芯纤维石膏墙板的简化计算方法及内力分析
姜忻良, 徐明霞
2008, 25(8): 0-229.
摘要:
为了研究混凝土灌芯纤维石膏墙板(以下简称复合墙板)在荷载作用下石膏墙板与芯柱受力发展过程、受力体系的演变过程及承载力,该文依据复合墙板的构成特点,将石膏墙板与由芯柱和圈梁构成的框架(以下简称框架)分开,分别确定力与位移的关系并用匀质链杆相连,建立计算简图。再依据石膏墙板与框架的高宽比不同其变形特点不同,分别确定力与位移的关系,以变形协调关系为理论基础推导出了高宽比不同时复合墙板的受力破坏路径,及各阶段的内力计算方法及计算公式。计算结果表明:该文提供的方法与试验结果吻合较好。
残余应力平板表面裂纹的线弹簧模型
段静波, 袁杰红, 杨 政
2008, 25(8): 0-234.
摘要:
建立了残余应力平板表面裂纹的线弹簧模型,利用边裂纹权函数得到了裂纹表面上沿厚度非线性分布残余应力向线性分布转化的公式;基于Reissner板理论和连续分布位错思想,通过积分变换方法,推导了问题的控制方程和应力强度因子表达式;利用Gauss-Chebyshev方法给出了数值计算结果,并与现有的有限元解进行了比较,结果表明:该模型简单有效,而且精度较高。
其他工程学科
基于现代优化方法的气动弹性建模与设计技术
谭申刚, 万志强
2008, 25(8): 0-240.
摘要:
通过六种在工程设计上应用的实例,阐述国内飞机设计单位当前在飞机设计的各个阶段,利用现代优化技术所开展的气动弹性优化工作。内容涵盖机翼、尾翼、全机、常规金属结构、复合材料结构气动弹性优化建模和优化设计方面的问题;涉及飞机初步设计、详细设计和改型设计等多个阶段。应用结果表明:使用作者提出的基于遗传/敏度混合优化方法的现代优化技术,可以很好地解决现代飞机设计各个阶段的气动弹性建模和结构优化问题,达到提高设计效率、提升设计水平的效果。