留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2009年  第26卷  第7期

基本方法
压杆法研究厚度对小圆片试样断裂韧性的影响
王兆希, 施惠基, 薛 飞, 屈宝平, 窦宝峰
2009, 26(7): 1-006,.
摘要:
采用SP压杆实验方法,在常温下对六种不同厚度的小圆薄片的断裂韧性进行测试。实验结果表明,随着厚度的增加,断裂变形能和断裂韧性增加,断裂部分的外表面表现出微突起,微突起四周存在微小裂纹明显的特征。考虑弹塑性变形能,通过SP冲压断裂变形能计算得到断裂韧性,进而得到临界断裂变形能密度。采用塑性断裂应变作为裂纹起裂判据,临界断裂变形能密度作为裂纹扩展判据的断裂模型,对SP压杆实验进行模拟,得到与实验结果比较相符的模拟结果。采用GTN模型研究厚度对空洞增长的影响,得到厚度增加导致微突起明显的空洞率增加。
裂纹面接触摩擦对双-边裂纹板动态应力强度因子的影响
王立清, 盖秉政
2009, 26(7): 7-011.
摘要:
采用有限元方法求解了双-边裂纹板在冲击压缩载荷作用下裂纹面动态接触摩擦问题。裂尖平方根应力奇异性通过1/4节点奇异单元来模拟。应用位移法计算了动态应力强度因子,研究了裂纹面接触摩擦对双-边裂纹板动态应力强度因子的影响。数值结果表明:如果忽略裂纹面的接触作用,会得到负的I型动态应力强度因子以及实际上不可能出现的裂纹面相互穿透或重叠现象将发生;随着裂纹面摩擦系数的增大,裂纹面切向相对位移减小,相应的II型动态应力强度因子也减小。
细长旋成体大迎角分离控制数值研究
裴 曦, 陈志敏, 李昌明, 王 兴
2009, 26(7): 12-015.
摘要:
通过求解三维Navier-Stokes方程,模拟计算了细长体大迎角非对称涡流动,利用在物体表面加扰动块和微吹气的控制方法,分析了大迎角细长旋成体背风涡的结构及侧向力变化的流场因素。结果表明:加扰动块可以将细长体的非定常流动变为有规律的、确定的非定常流动,加微吹气扰动可以很好地控制细长体背风涡的非对称性。计算结果与实验结果进行了对比,并得到较满意的结果。
非对称Ⅲ型裂纹的动态扩展问题
吕念春, 程云虹, 王云涛, 程 靳
2009, 26(7): 16-021,.
摘要:
通过复变函数论的方法,对非对称Ⅲ型裂纹的动态扩展问题进行了研究。采用自相似函数的方法可以获得解析解。应用该法可以迅速地将所论问题转化为Riemann-Hilbert问题,并给出了坐标原点分别受到脉冲载荷、阶越载荷作用下解析解的一般表达式。利用这些解并采用叠加原理,就可以求得任意复杂问题的解。
基于模型降阶的压电柔性结构动力响应分析
张京军, 何丽丽, 高瑞贞
2009, 26(7): 22-027.
摘要:
用ANSYS软件对压电柔性结构建模,并计算其模态圆频率,按基于H2范数的空间模型降阶方法提取所需模态,应用D优化设计准则确定压电元件的最优位置,避免了布置的随机性,有效的减少了传感器/驱动器的个数而不会影响控制效果。最后以压电悬臂梁为例给出了系统的阶跃响应曲线,说明了此方法较常规的模态截断法更具优越性。
概率模型含模糊分布参数的结构体系模糊可靠度分析方法
尼 早, 邱志平
2009, 26(7): 28-034.
摘要:
结构体系的模糊可靠度评估是工程中倍受关注的重要问题,而主要失效模式的识别及对应极限状态方程的建立是结构体系模糊可靠度分析的关键。该文将模糊数学理论与可靠性分析相结合,对概率模型含模糊分布参数时的结构体系模糊可靠度进行分析,在失效模式不相关和相关两种情况下分别建立了相应的结构体系模糊失效概率计算模型。所提出的含模糊分布参数的结构体系失效模式的枚举准则,可在只需枚举出少量主失效模式的条件下,不漏掉最危险失效模式。算例分析表明该方法是有效和可行的。
圆形截面微型扭杆刚度的解析计算
刘春节, 王正东
2009, 26(7): 35-038.
摘要:
对于惯性导航仪表中的微型弹性扭杆,其回转母线上的过渡圆角不容忽视,按照材料力学上等截面圆柱扭转理论计算的刚度系数,存在较大的误差。基于变截面圆柱扭转理论,推导了带过渡几何圆角微型扭杆的刚度系数的计算公式,并探讨了圆角的大小对于计算结果的影响。数值计算的结果验证了所推导解析式的正确性和精确性。算例表明:不考虑过渡圆角的影响产生17%的误差,而采用该文给出的公式进行计算产生的误差在0.1%以内。
土木工程学科
单层网壳动力失效的形式与特征研究
杜文风, 高博青, 董石麟
2009, 26(7): 39-046,.
摘要:
研究了动力荷载作用下单层网壳结构的失效形式和特征。通过探讨结构的耗能机理,将结构塑性累积耗能与最大变形线性组合建立了结构动力破坏分析的新量化指标。并以一个跨度40m的K8,6型单层球面网壳结构为例,分析了两种可能的结构动力失效形式及其特征,对不同矢跨比和不同荷载作用方式时的结构失效形式进行了详细的参数分析。结果表明:动力失稳呈现突变性,而动力强度破坏呈现延性,根据动力破坏指数的变化规律可判断结构发生动力失效的形式。
拉索表面材料对风雨激振的影响研究
李 暾, 陈政清, 李寿英
2009, 26(7): 47-053.
摘要:
利用浸润学及普朗特边界层理论,提出拉索表面与水线之间作用力包括库仑阻尼力和粘性阻尼力。拉索表面材料对水浸润性的强弱影响着库仑阻尼力的大小,进而影响着拉索的风雨激振。根据研究成果,建立水线运动与拉索振动耦合的拉索风雨激振运动微分方程,并运用龙格-库塔法对运动微分方程进行求解。计算结果表明:不同的拉索表面材料对风雨激振有较大影响,斜拉索风雨激振中拉索的振幅随着库仑阻尼力的增大而增大,选用疏水性好的表面材料能够有效的减小风雨激振时拉索的振幅。
高层建筑附建人防地下室倾覆土压力简化算法
张正威, 宋二祥, 陈肇元
2009, 26(7): 54-059.
摘要:
利用大型通用有限元软件MSC.MARC和基于MARC平台开发土的修正D-P本构模型子程序、钢筋混凝土杆系纤维模型子程序,建立上部结构-地下室-土整体计算模型,对爆炸冲击波作用下高层剪力墙结构附建人防地下室的倾覆机理进行了数值计算。在此基础上,提出了高层建筑附建式人防地下室倾覆时土压力简化计算方法。该方法将地基土视为Winkler地基模型,弹簧参数根据地下室转动极限状态确定。算例计算结果表明简化算法的计算结果与有限元计算结果吻合较好。
部分水下弹性支承等截面梁柱的自由振动分析
杨 骁, 徐小辉
2009, 26(7): 60-065.
摘要:
研究浸入流体中自由端具有集中质量块的等截面弹性支承悬臂梁的横向自由振动。考虑由集中质量块引起的轴向力作用,建立了支承处弹性水平位移约束和转动约束耦合情形下悬臂梁横向自由振动数学模型。由于集中质量块的惯性力和惯性距,此模型的边界条件与固有频率相关。推导了梁自由振动的频率方程和振动模态的广义正交性条件。数值研究了水深、集中质量块质量、转动惯量、质心距以及弹簧耦合刚度等参数对悬臂梁固有频率和正则模态的影响。
半刚性连接高层钢框架P-Δ效应分析的简化方法
徐伟良, 郑廷银
2009, 26(7): 66-071.
摘要:
介绍一个半刚性连接高层钢框架P-Δ效应分析的实用简化方法。以部分框架为分析子单元,用变刚度的转动弹簧模拟梁柱节点连接的半刚性,建立了考虑P-Δ效应的半刚性连接高层钢框架内力和位移计算的无迭代简化公式。算例表明,梁柱连接的半刚性确实降低了钢框架的抗剪刚度,明显增加了结构的水平位移和P-Δ效应,应当在高层钢框架的P-Δ效应分析中考虑半刚性连接的影响。该方法不仅简单实用,便于手算,而且精度较高,可供工程设计人员在半刚性连接高层钢框架设计时使用。影响半刚性连接高层钢框架P-Δ效应的主要因素是柱的抗剪刚度、梁与柱的线刚度之比、半刚性连接的类型和相应的连接刚度系数α值。
风力发电高塔系统地震动力响应分析
贺广零, 周 勇, 李 杰
2009, 26(7): 72-077. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2007.12.0734
摘要:
该文研究了风力发电高塔系统地震动力响应分析问题。首先,基于随机地震动物理模型,生成了均值参数地震动加速度时程。然后,建立了风力发电高塔系统“桨叶-塔体-基础”一体化有限元模型。为了明确土-结构相互作用(SSI)对风力发电高塔系统动力行为的影响,建立了考虑基础和周围土体影响的对比模型。在这两种模型的基础上,对风力发电高塔系统进行了地震作用动力时程分析。研究表明:风力发电高塔系统地震动力响应非常突出,在地震活跃地区,地震作用很可能成为风力发电高塔系统的控制荷载之一。同时发现,考虑SSI效应会导致结构响应一定程度放大。因此,在对风力发电高塔系统进行地震动力响应分析时,必须考虑SSI效应。
预应力CFRP板加固梁的界面应力分析
邓 军, 黄培彦
2009, 26(7): 78-082,.
摘要:
CFRP板端应力集中导致的剥离破坏是加固梁破坏的主要形式之一。该文对CFRP板加固梁中的界面应力进行了推导,给出了考虑外荷载、温度变化和预应力等作用的界面应力计算公式,并对板端的最大界面应力计算进行了简化。对CFRP板施加预应力采用了预应力FRP法和梁反拱预应力法。通过算例及参数分析,讨论了不同工况(包括外荷载作用、温度变化、预应力作用等)下的界面应力及CFRP板纵向力。结果显示,采用预应力FRP法和温度的升高显著增加了加固梁的界面应力集中,而梁反拱预应力法引起的界面应力集中相对较小。另外,CFRP板的长度对预应力FRP法引起的最大界面应力没有影响,但梁反拱预应力法引起的最大界面应力随板长增加而减少。而各种工况下的最大界面应力均随板厚度的增加而增加。
完全叠接K型管节点的应力集中系数的试验研究
曲淑英, 张宝峰, 张国栋, 邵永波
2009, 26(7): 83-088.
摘要:
海洋平台管节点的疲劳寿命预测通常采用S-N曲线方法,其中应力幅S的大小需由应力集中系数这个参数来确定。该文通过对大型完全叠接K节点试件在轴向载荷作用下应力集中系数的试验研究,得到了轴向载荷作用下完全叠接K节点焊缝周围的应力集中系数分布和应力集中系数极值点位置,从疲劳的角度证实了完全叠接管节点形式有利于主管的安全。
波形钢腹板PC组合箱梁抗弯承载力的理论与试验研究
李立峰, 刘志才, 王 芳
2009, 26(7): 89-096.
摘要:
基于截面弯曲正应变分布的拟平截面假定及截面的轴力-弯矩-曲率(N-M-φ)关系,考虑了材料非线性、体外索与梁的应变不协调、体外索的二次效应等影响,编制了体外预应力波形钢腹板组合箱梁受弯全过程非线性分析程序。结合试验梁的全过程加载试验结果,研究表明:以混凝土开裂和受拉区普通钢筋屈服为分界点,体外预应力波形钢腹板组合箱梁受弯破坏全过程可分为明显的三个阶段:弹性阶段、开裂阶段、塑性阶段;编制的非线性程序能很好地预测了结构在极限状态下的承载能力和变形大小。研究还表明:体外索的二次效应对组合箱梁抗弯承载力影响较大,可通过设置跨中横隔板或转向块以减小其影响。
挤扩支盘桩水平承载力计算和影响因素分析
高笑娟, 刘丰军, 李跃辉, 朱向荣
2009, 26(7): 97-104.
摘要:
根据张氏法对普通桩在水平荷载下的解析解,对挤扩支盘桩桩身按直径不同分成若干段,在每一段上运用直桩的解析解。由各段在共用节点处的变形协调条件,结合初始条件和边界条件,求出所需参数,得到挤扩支盘桩水平荷载作用下的解析解。计算一定荷载作用下桩身的水平位移,并与有限元计算结果相比较,然后用有限元方法分析了桩身参数和桩周土参数对挤扩支盘桩水平承载力的影响。
不对称荷载下大跨空间结构体系可靠性设计研究
蒋友宝, 杨伟军
2009, 26(7): 105-110.
摘要:
为克服现行设计方法对不对称荷载下结构体系可靠性考虑较少的不足,该文提出了一种改进的设计方法。首先讨论了不对称荷载下荷载效应函数的特性,在结构实例分析的基础上得到了荷载效应函数的一般模型。基于此函数模型,在结构体系层次上可获得极限状态方程的显示表达式。然后进一步分析了极限状态曲面在标准正态空间中的非线性程度。最后依据选定的目标可靠指标值计算了分项系数的一组最佳值。这为大跨空间结构在不对称荷载下的体系可靠性设计提供了参考。
钢筋混凝土结构锈胀开裂的耐久性寿命评判与预测研究
&#;潘洪科;王穗平;祝彦知;杨林德
2009, 26(7): 111-116.
摘要:
钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性寿命的重要因素。依具体工程的不同要求,对结构的耐久性寿命可建立不同的评判准则,其中钢筋开始锈蚀时间和锈胀开裂的时间是关键。选取钢筋锈胀开裂作为寿命准则,在试验基础上提出合理的钢筋锈蚀轨迹假设模型并分析确定其参数,接着运用损伤力学理论对因钢筋锈蚀膨胀而对混凝土产生的作用效应进行数值模拟,并结合对钢筋锈蚀前的保护层被侵蚀时间的分析,可最终对结构的耐久性使用寿命进行评价和预测。
再碱化对碳化混凝土桥梁微观结构的影响
熊 焱, 屈文俊, 李启令
2009, 26(7): 117-124.
摘要:
运用压汞测孔法(MIP)和电镜扫描(SEM)分析方法对影响电化学再碱化混凝土的微观结构主次因素进行试验研究。试验结果表明,电流密度的影响最大,其次是再碱化时间和电解质溶液浓度。该试验最优电化学再碱化组合是电流密度为3A/m2,采用1mol/L的Na2CO3电解质溶液,再碱化时间为14d。标准养护、实验室加速完全碳化以及实施再碱化修复试件的混凝土孔隙率的测定结果表明,再碱化对混凝土的总孔隙率和孔径分布的影响都很大。再碱化后混凝土的累积孔隙体积有所减少,孔径分布偏向于凝胶孔,微观结构均匀密实,说明再碱化可以改善混凝土的孔结构,提高混凝土的耐久性能。
灌注桩残余应变的产生机理分析
印长俊, 王星华, 马石城
2009, 26(7): 125-133.
摘要:
桩的残余应变对桩的轴力分布曲线有显著影响,目前对灌注桩残余应变的研究还很少。该文首先通过构建灌注桩加载前应变状态的多场耦合模型,在模型中,叠加了桩身自重、混凝土收缩、温度变化和蠕变产生的应变,得到了残余应变的理论结果,其与具体工程的长期监测结果吻合较好;接着对理论结果与实际结果的差异进行了分析,认为产生差异的主要影响因素是养护过程中桩周实际边界条件的复杂性和无法直接测量混凝土参数(弹性模量,热膨胀系数),这些因素限制了表达式的应用范围;最后对公式中弹性模量进行了修正,使其结果与实际结果吻合更好。该文初步揭示了灌注桩残余应变产生的机理,并能解释Kister G(2007)的监测结果。桩身的残余应变对桩身的质量,桩端和桩身受力以及桩侧与岩石接触状况都有影响,在工程实践中值得关注。
刚性屋面索穹顶结构非线性数值分析
宗钟凌, 郭正兴
2009, 26(7): 134-139.
摘要:
将刚性屋面板离散为等刚度壳单元,连接件离散成一组弹簧单元,基于非线性数值计算方法,建立了刚性屋面索穹顶结构的非线性数值计算模型,采用牛顿-拉普森法和弧长法相结合的方法跟踪荷载-位移求解全过程,进而分析刚性屋面的协同工作对索穹顶结构整体刚度和稳定承载力的影响。数值计算结果表明:该文建立的数值计算模型模拟刚性屋面索穹顶结构是合理有效的;刚性屋面的协同工作使得索穹顶结构对荷载的敏感性降低,提高了结构的整体刚度和稳定承载力。
抑制屈曲支撑布置原则对钢框架抗震性能的影响
贾明明, 张素梅, 吕大刚, 蒋守兰
2009, 26(7): 140-146.
摘要:
安装抑制屈曲支撑可提高钢框架结构抗震性能,但抑制屈曲支撑布置原则对其耗能减振作用的发挥有重要影响。基于ANSYS采用弹塑性静力分析和弹塑性动力分析,基于9层Benchmark钢框架结构模型对抑制屈曲支撑三种不同布置原则对结构抗震性能的影响进行了分析。结果表明:基于支撑与框架刚度比或基于结构层间剪力分布布置支撑时结构延性较好,其中基于支撑与框架刚度比布置支撑时结构的层间位移角分布最均匀,其对提高结构体系抗侧刚度和耗能能力最为有效。因此在对抑制屈曲支撑钢框架进行设计时,宜采用基于支撑与框架刚度比布置支撑的方法。
斜拉桥斜拉索的风雨振动:参数研究
王凌云, 徐幼麟
2009, 26(7): 147-154.
摘要:
以往的大多数有关斜拉桥斜拉索风雨振动的研究都是在风洞内进行。虽然这些风洞/风雨洞试验展现出了在斜拉桥现场观测记录的原型斜拉索风雨振动一些重要性质,可是在原型斜拉索和圆柱体节段模型之间确实存在着某些不同。该文旨在探索原型斜拉索发生风雨振动的机理,以大量的参数分析研究系统各主要参数对原型斜拉索风雨振动的影响和作用。参数分析的结果表明:变化的气动力阻尼系数和/或水线运动、索运动以及风这三者之间相互作用所产生的激励力导致系统的风雨振动;索的结构阻尼的增加可以有效抑制索的风雨振动;索内静张力对系统的振幅有一定影响;平均风的风速剖面中的幂指数对系统的振幅也有一定影响,特别对系统发生风雨振动的相对应风速有一定影响。
大跨双薄壁高墩连续刚构桥双悬臂施工状态非线性稳定分析
方 志, 王 飞, 曹传林
2009, 26(7): 155-162.
摘要:
以龙潭河特大桥为工程背景,对双肢薄壁高墩连续刚构桥悬臂施工过程中各种工况下的稳定性进行了包括材料非线性在内的完全非线性分析,并对混凝土强度、薄壁墩厚度进行了参数敏感性研究。分析结果表明:在考虑双重非线性以后,高墩结构的稳定系数为仅考虑几何非线性解的60%;对变截面高墩而言,其破坏截面的位置与等截面高墩不同,不是位于墩底截面,而是出现在距墩底l /3 (l为墩高)左右的区域;最大悬臂状态时,横向静风荷载对高墩稳定承载力会产生较大影响,当基本风速由 18m/s增加到25.3m/s时,高墩的稳定承载力与不计横向风荷载相比,分别减少了14.06%及28.2%;混凝土强度和高墩壁厚对高墩稳定承载力影响显著;综合考虑各因素影响的非线性稳定分析具有更好的实际意义。
近断层脉冲地震作用下偏心基础隔震结构的地震反应研究
叶 昆, 李 黎
2009, 26(7): 163-169,.
摘要:
建立了考虑每个隔震支座变形的偏心基础隔震结构层间剪切模型,提出了合成双向近断层脉冲地震的方法;以此作为输入,对比研究了偏心基础隔震结构在双向近断层脉冲地震和远场地震作用下的非线性地震反应,分析了隔震层偏心、上部结构偏心、上部结构转侧频率比以及近断层脉冲地震脉冲周期等参数对于偏心基础隔震结构地震反应的影响。研究表明:存在隔震层偏心使偏心基础隔震结构对近断层脉冲地震作用更加敏感,并且近断层脉冲地震的脉冲周期对偏心隔震结构在近断层脉冲地震作用下的反应有很大的影响。
钢筋混凝土框架结构模型动力识别试验研究
谢献忠, 易伟建, 陈文新
2009, 26(7): 170-175.
摘要:
通过随机采样方式获取混凝土框架模型各层的地脉动加速度信号,采用虚拟响应提取技术较好的剔除了地脉动信号中的高频随机噪声和低频趋势噪声。采用积分算子变换法重构了变换空间内的位移、速度和加速度响应信号。在地脉动激励未知的前提下,首先利用1层―4层的响应信号,在变换空间内通过时域反演的方法识别出框架模型2层―4层的刚度、阻尼参数。然后利用结构的基频信息,通过求解特征值反问题得出底层的刚度参数。识别结果与D值法计算的层刚度参数值基本吻合。
机械工程学科
交错孔洞平板螺栓连接受拉分析模型研究
孙巍巍, 任志浩, 孟少平
2009, 26(7): 176-180.
摘要:
介绍了现行交错孔洞螺栓连接受拉极限承载力计算方法(等面积法及s2/4g法),并指出了两种方法分析模型的不足。使用ABAQUS的C3D8I单元,建立了交错孔洞平板螺栓连接的有限元模型,并与试验结果进行了验证。结合试验及有限元分析,通过引入应力折减系数,提出了交错孔洞平板螺栓连接新型受拉分析模型。利用验证后的模型,对孔洞横向间距、孔洞纵向间距等参数进行了分析。根据参数分析结果,总结了应力折减系数的变化规律并提出了应力折减系数极值的拟合公式。
漂浮基空间机械臂姿态、末端爪手协调运动的自适应神经网络控制
郭益深, 陈 力
2009, 26(7): 181-187.
摘要:
讨论了载体位置无控、姿态受控情况下,空间机械臂姿态、末端爪手协调运动的自适应神经网络控制问题。由拉格朗日方法,建立了漂浮基空间机械臂的系统动力学方程。以此为基础,借助于RBF神经网络技术、GL矩阵及其乘积算子定义,对空间机械臂系统进行了神经网络建模。最后针对空间机械臂所有惯性参数未知的情况下,设计了空间机械臂载体姿态与机械臂末端爪手协调运动的自适应神经网络控制方案。提出的控制方案不要求系统动力学方程具有关于惯性参数的线性性质,且无需预知系统惯性参数的任何信息;并无需对神经网络进行离线训练、学习,因此更便于实时应用。一个平面两杆漂浮基空间机械臂系统的数值仿真,证实了该控制方案的有效性。
降低钢结构焊接件残余应力的振动时效法
尹何迟, 张光业, 颜焕元
2009, 26(7): 188-191.
摘要:
研究钢结构焊接件拼焊过程中产生的焊接变形行为,通过应用振动时效(Vibratory Stress Relief, VSR)工艺,以消除拼焊处残余应力,提高焊接件的尺寸精度。通过振动过程中动应力分析和VSR工艺前后残余应力的对比测量,分析焊接件拼焊处动应力和残余应力的分布状况,实验结果表明VSR工艺消应力效果良好。
其他工程学科
速度场演化结构非定常气动力
张 伟, 葛耀君
2009, 26(7): 192-204.
摘要:
从流体力学的基本公式出发,获得了结构受流场作用的非定常气动力公式。在积分降阶时,采用奥高公式使得非定常气动力公式不仅能够适用于单箱桥梁断面周围的流场,也能够适用于多箱分离断面周围的多连通流场。同时,由于试验流场数据的采样频率较低,因此给出了仅忽略时间项的简化公式以及忽略时间并仅依照有限区域流场进行计算的简化公式。采用数值模拟和粒子图像测速系统(PIV)获得了雷诺数为22000的方柱绕流的流场,由于能够与其他研究者的结果得到较好的吻合,因此取其流场数据用于验证上述气动力公式。结果表明,按照该文推导得到的气动力公式计算,得到的阻力系数的计算结果较好,而升力系数结果则存在一定的差别。采用简化公式计算时,仅忽略时间项的简化公式得到的结果较好,而更进一步的简化公式则差别较大。该文还以分离双箱断面周围的数值模拟流场为例进行了公式的验证,结果依然是阻力系数较好,而升力系数存在一定的差距。最后对于阻力系数和升力系数验证计算结果出现的这种差异进行了分析。
蜂窝夹层复合材料悬臂梁损伤检测的试验研究
杨智春, 党晓娟, 谭光辉
2009, 26(7): 205-210.
摘要:
进行了用互相关函数幅值向量(cross correlation function amplitude vector, CorV)和连续小波变换(continuous wavelet transform, CWT)联合检测损伤的试验研究。采用蜂窝夹层梁试件,在保证试件其它结构参数一致的情况下,分别人为制造了不同位置的脱粘损伤。首先测试随机激励下完好结构和损伤结构的振动加速度响应,计算归一化的互相关函数幅值向量,再选取双正交小波函数分别对其进行连续小波变换,根据损伤前后小波系数的变化来检测结构的损伤状态,以小波系数差的模的最大的两个极大值作为损伤指标来进行损伤定位。该方法无需对结构建模,仅需获取结构损伤前后的时域振动响应信号。试验研究结果验证了用该文提出的联合检测方法检测蜂窝夹层复合材料结构损伤的有效性。
基于ALE格式的动网格方法数值模拟断面气动导数
艾辉林, 陈艾荣
2009, 26(7): 211-215.
摘要:
采用有限体积法,湍流效应采用大涡模拟,及使用基于任意拉格朗日-欧拉格式的动网格方法计算任意时刻运动断面所受气动荷载。通过对已有网格生成方法 —— 标准弹簧系数法进行改进,增加角度及边界等改进因子,大大提高了边界移动后的网格生成质量。利用强迫振动法对箱梁及边主梁断面的气动导数进行了数值模拟,计算结果与试验结果取得了较好的一致,表明采用CFD方法进行断面气动导数的数值模拟的可行性。
微电子封装钎料时相关本构模型的有限元实现
毛江徽, 杨显杰, 高 庆
2009, 26(7): 216-221.
摘要:
为便于工程应用,该文对已有的关于微电子封装63Sn-37Pb钎料合金材料的时相关变形本构模型在有限元软件ABAQUS上进行了移植。在有限元移植中,鉴于该时相关本构模型的复杂性,该文对传统的隐式算法进行了适当的修正处理,对现时内变量进行了更新;自行推导了一致切线刚度矩阵,以提高有限元程序的平衡迭代效率;对63Sn-37Pb钎料合金的多种加载工况进行了数值模拟,移植后的数值模拟结果与已得到验证过的数值模拟结果的比较表明该文的有限元移植是合理成功的;最后,作为应用的一个实例,该文对该材料的剪切结构试样进行了循环加载下的有限元模拟。
悬跨海底管线涡激振动试验研究
沙 勇, 王永学, 王国玉, 李广伟, 陈智杰
2009, 26(7): 222-226.
摘要:
基于水弹性相似关系,对海底管线服役期间常见悬跨高度和水流环境条件下,悬跨弹性海底管线涡激振动进行试验研究,采用粘贴于管线内壁的应变片测量振动过程中的应变。通过试验结果分析发现:在Vr<3.0情况下,悬跨管线涡激振动强度随折减速度Vr的增加而增加,Vr处于2.0附近时,悬跨管线涡激振动强度的增加较大,悬跨管线涡激振动强度不随相对悬跨高度e/D单调变化;当相对悬跨高度e/D>0.4时,管线主要以涡旋释放频率支配振动,此时相对悬跨高度e/D对悬跨管线振动支配频率影响不大,在相对悬跨高度e/D=0.4时,悬跨管线主要以其自身固有频率支配进行振动。另外,在相对悬跨高度e/D>0.4时,通过管线振动支配频率计算涡旋释放频率的斯特劳哈尔数St,计算所得St数均在0.18附近。
无底柱分段崩落法开采地表移动分析的粘-弹性力学模型
李文秀, 郭玉贵, 侯晓兵
2009, 26(7): 227-231.
摘要:
采用无底柱分段崩落法开采所引起的地表移动过程是一个复杂的过程。该文根据岩石流变学理论,给出无底柱分段崩落法开采地表下沉预计分析的粘-弹性力学理论模型,并对鲁中冶金矿业集团公司小官庄铁矿无底柱分段崩落法开采工程实例进行了具体的计算分析。通过运用该文给出的粘-弹性力学理论模型,对小官庄铁矿地表下沉量进行了预测,计算分析了小官庄铁矿西采区地表下沉随时间变化的地表动态下沉过程。将理论分析结果与现场工程实测资料进行了对比,发现二者吻合较好,表明该文提出的方法可用于预计分析无底柱分段崩落法开采所引起的地表移动问题。
高速客车空心车轴裂纹扩展特性研究
周素霞, 谢基龙
2009, 26(7): 232-237.
摘要:
分析了动车组车轴的运行环境,运用线路实测车轴动应力得到的载荷谱,对车轴进行有限元计算分析,得出了高速动车组空心车轴截面的应力分布。提出了车轴的超高周疲劳特点,同时考虑了硬物冲击或其它原因给车轴造成的意外损伤,而这种损伤很容易发展成为车轴表面裂纹。根据无损探测的发展情况,提出了初始裂纹尺寸。在此基础上,根据线弹性断裂力学理论,研究了车轴表面裂纹的应力强度因子随裂纹尺寸的变化规律,结合疲劳裂纹扩展方程及裂纹扩展门槛值,计算了给定初始裂纹尺寸下的裂纹扩展速率和扩展寿命。得出了不同裂纹扩展到临界长度时的运行里程,给出了空心轴的检修限度的参考值。
基于GTN细观损伤模型的板料成形过程损伤分析
陈志英, 董湘怀
2009, 26(7): 238-244.
摘要:
针对金属板料成形过程中的损伤破裂问题,基于Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)细观损伤本构模型建立了相应的损伤力学有限元数值计算方法,将完全隐式应力更新算法与显式有限元计算相结合,并考虑了板料的塑性各向异性行为,通过用户自定义材料子程序VUMAT将损伤模型嵌入到有限元软件ABAQUS中。对AA5052-O铝合金板材圆杯拉深成形损伤破坏过程进行了数值模拟计算。分析了采用不同板坯大小时零件的破裂情况,并与实验进行了对比。结果表明:GTN损伤模型可以有效揭示金属板材的复杂损伤行为并预测破裂缺陷;随着板坯直径的增大,零件的破裂趋势也增大。
考虑几何特征的方形蜂窝夹层板总体屈曲载荷求解方法
刘 均, 程远胜
2009, 26(7): 245-250.
摘要:
从方形蜂窝实际结构形式出发,准确考虑面板和芯层的几何特征,在现有经典夹层板理论的基础上,利用能量原理推导出方形蜂窝夹层板在面内载荷作用下平衡微分方程。以简支矩形夹层板为例,采用傅里叶级数和加权残值法进行求解,得到其总体屈曲的临界载荷值,并将其与三维有限元仿真结果进行比较,验证该方法正确性。还讨论了夹层板面板厚度、芯层高度及芯层薄壁间距对总体稳定性影响,数值仿真结果表明:面板厚度和芯层高度对夹层板总体屈曲影响较大,而芯层间距对总体屈曲影响较小。
潜射导弹垂直发射过程空化特性研究
魏英杰, 闵景新, 王 聪, 邹振祝, 余 峰
2009, 26(7): 251-256.
摘要:
采用数值模拟方法对潜射导弹垂直发射上升过程重力场中非定常空泡流进行了研究。使用动网格技术,结合求解考虑质量输运空化模型的混合介质RANS方程,实现了弹体边界运动与汽水流场的流-固耦合问题求解,并将仿真结果与实验数据进行对比分析,二者具有较好的一致性,验证了数值求解方法的正确性和有效性。以此为基础,数值模拟了重力影响下的潜射导弹垂直发射水下运动过程,给出了导弹阻力系数与空化数之间的关系,分析了肩空泡对导弹的流体动力和出水速度的影响。