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

2011年  第28卷  第11期

基本方法
变刚度变轴力Timoshenko悬臂柱的弯矩放大系数
赵钦, 童根树
2011, 28(11): 1-006.
摘要:
该文由简到繁,分析了等截面到变截面,同时考虑剪切变形和弯曲变形的Timoshenko 悬臂柱的弯矩放大系数。通过求解等截面悬臂柱集中力下的基本微分方程,得到弯矩放大系数的表达式。并在此基础上,研究了悬臂柱的轴力、截面的弯曲刚度和剪切刚度均沿高度线性变化的情况。通过研究获得了弯矩放大系数及其沿高度的变化规律,并拟合成与等截面柱具有相似形式的表达式。与ANSYS有限元结果的对比表明,模拟Timoshenko 悬臂柱弯矩放大系数的拟合公式均具有良好的精度。
结构动力可靠度计算的修正条件反应法
刘佩, 姚谦峰
2011, 28(11): 7-011,.
摘要:
基于反应时程分解的子集模拟法是计算受随机激励作用的结构小失效概率的高效算法,该法将失效域划分为子集序列,通过分解反应时程来生成子集计算所需的样本。条件反应法计算动力可靠度时,通过线性反应来估计非线性反应,或通过单自由度结构的反应来估计多自由度结构的反应。该文将基于反应时程分解的子集模拟法用于条件反应法中,提出修正的条件反应法。该法利用全概率公式得出失效概率的表达式,将条件反应法中互不相交的子集序列与基于反应时程分解的子集模拟法中的子集序列建立关系,利用基于反应时程分解的子集模拟法求解失效概率,大大减少了非线性反应分析的次数或多自由度结构反应的求解次数。应用该文所提方法对受随机激励作用的三自由度线性结构和单自由度非线性结构进行计算,结果表明修正的条件反应法是计算动力可靠度的有效算法,对小失效概率的计算效率较高。
双模量面板泡沫铝芯夹层圆板的非线性弯曲
吴晓, 杨立军
2011, 28(11): 12-016.
摘要:
采用弹性理论建立了双模量面板泡沫铝芯圆形夹层板在均布载荷作用下的静力平衡方程,利用静力平衡方程确定了夹层板的中性面位置。在考虑剪切变形影响的基础上,采用能量法研究了双模量面板泡沫铝芯圆形夹层板的轴对称非线性弯曲问题,求得了夹层板中心挠度与均布载荷的关系式,并把该方法计算结果与有限元计算结果进行了比较,验证了该方法是可靠的。算例分析表明,研究双模量面板泡沫铝芯圆形夹层板的非线性弯曲,不宜采用相同弹性模量弹性理论,而应该采用拉压弹性模量不同的弹性理论。
基于虚拟区域法的竖槽内液固两相流化过程研究
陈丽华, 金晗辉, 余钊圣, 陈臻
2011, 28(11): 17-022.
摘要:
该文应用分布式拉格朗日乘子/虚拟区域法对竖槽底部均匀排列的颗粒在液体内的流化过程进行了直接数值模拟,得到了流化过程中流场压力和速度矢量分布,颗粒的流化过程、位置分布和速度矢量分布等,分析了流场压力曲线和速度曲线的阶梯状分布与颗粒分布的关系,探讨了颗粒相流化过程中位置及速度分布随时间的变化。
有限变形下的后继屈服面演化规律研究
付强, 刘芳, 陈岑, 梁乃刚
2011, 28(11): 23-030.
摘要:
有限变形下的后继屈服面会出现膨胀或收缩,移动和畸变等变形特征。基于塑性变形的滑移机制,建立了适用于有限变形条件下的多晶塑性本构模型。提出了一种混合硬化假设,可以一致描述后继屈服面演化中的等向、运动和畸变硬化以及正或负交叉效应、包氏效应等。预测了2 种加工硬化铝合金(Al6061-T6511 和annealed 1100Al)分别在单轴拉伸和纯扭转下的后继屈服面演化过程,与已有实验结果符合一致。
含约束薄膜的单轴拉伸的理论与数值研究
张朝晖, 高原, 聂君锋, 胡强, 庄茁
2011, 28(11): 31-037.
摘要:
基于微态理论与应变梯度弹性理论框架,对含约束薄膜的单轴拉伸问题进行了研究。推导出在不同微观约束边界条件下薄膜单轴拉伸的解析解,较好的预测了薄膜内的边界层效应。通过分析两种理论之间的内在联系,发现可选取微态理论中的耦合因子作为罚参数,使得微态理论可以退化至应变梯度弹性理论。计算结果表明施加罚参数后的有限元解在边界层区域外与应变梯度弹性解析解吻合较好,即由于耦合因子的罚参数特性,使得基于微态理论开发的有限元程序可以应用于应变梯度弹性理论的模拟解答。
土木工程学科
基于车激响应和灵敏度分析的桥梁结构损伤识别方法研究
战家旺, 夏禾, 陈上有, De Roeck G
2011, 28(11): 38-044.
摘要:
提出了一种利用桥梁结构在车辆荷载作用下在线响应评估结构性损伤的方法。以单元弯曲刚度的变化量为识别指标,基于车桥动力相互作用理论计算车激桥梁响应以及响应对损伤指数的灵敏度,以结构不同状态下的响应残差为约束条件,利用最小二乘法求解灵敏度方程得到各单元的损伤指数,然后通过有限元更新技术和反复迭代,最终实现对桥梁损伤的定位和定量分析。分析了测量噪声和轨道不平顺对损伤识别结果的影响规律。数值算例表明,所提的损伤识别方法对轨道不平顺和量测噪声不敏感,可以利用加速度、速度或者位移响应有效识别桥梁的绝对损伤或相对损伤。
钢-混凝土组合梁考虑剪力滞效应实用设计方法
聂建国, 李法雄, 樊健生, 蔡奇
2011, 28(11): 45-051.
摘要:
钢-混凝土组合梁翼板剪力滞效应对组合梁截面应力和变形产生重要影响。基于组合梁弹性理论分析模型,忽略界面滑移效应,推导了简支和悬臂组合梁在均布和集中荷载作用下的应力和变形解析解。通过引入翼板有效宽度和截面有效刚度的两种简化设计方法分别考虑翼板剪力滞效应对组合梁截面应力和变形的影响。用该文提出的简化设计方法计算考虑剪力滞效应时组合梁截面应力和变形与解析结果吻合良好。通过比较分析各国规范关于组合梁剪力滞效应的设计方法,该文提出的简化设计方法具有精度高、计算方法简单等优点。
梁端开孔钢筋混凝土框架梁受力性能的试验研究
王逢朝, 李振宝, 崔宏剑
2011, 28(11): 52-058.
摘要:
高层建筑中,采用开孔梁可以有效降低建筑层高,节约建筑空间。但孔洞破坏了混凝土梁的原有受剪机理,尤其是框架梁端部开孔使梁端塑性铰区域受力变得复杂。通过对5 根端部开孔的钢筋混凝土框架梁试件进行反复荷载作用下的试验,研究了在低周反复荷载作用下端部开孔梁的受力性能,分析了不同开孔尺寸和补强方式的开孔梁的破坏特征及抗震滞回性能,从而得出有效的补强配筋形式。
水饱和混凝土单轴压缩弹塑性损伤本构模型
陈有亮, 邵伟, 周有成
2011, 28(11): 59-063,.
摘要:
多孔多相的饱和混凝土中,孔隙自由水对混凝土的力学特性有显著的影响。该文基于损伤力学基本原理建立了单轴压缩条件下水饱和混凝土的弹塑性损伤本构模型,并结合太沙基“有效应力原理”,认为材料的损伤是由本体有效应力和结构有效应力引起的,根据应力平衡条件得出了两种有效应力下的应力关系方程,并在此基础上建立了水饱和混凝土的单轴压缩损伤演化方程。
肋上开孔对预制预应力混凝土带肋薄板施工阶段挠度计算方法的影响研究
吴方伯, 黄海林, 陈伟, 周绪红
2011, 28(11): 64-071.
摘要:
预制薄板(预制预应力混凝土带肋薄板)施工阶段的受力性能与肋上孔洞分布及肋端缺口尺寸相关。为便于工业化生产及现场拼装,对预制薄板进行了规格设计。以肋上孔洞分布及肋端缺口尺寸为研究的影响因素,理论给出考虑肋上孔洞分布及肋端缺口尺寸的预制薄板弯曲挠度通用公式,结合工程实际,推导了预应力、均布荷载作用下两端简支预制薄板的等效刚度公式,便于编制计算机程序进行计算。借助MATLAB7.0,对比分析了5 种肋上孔洞分布形式预制薄板的跨中预应力反拱度、自重余拱以及施工阶段的挠度,结果表明:肋上孔洞分布对预制薄板的跨中挠度影响明显,且随板件长度增大逐渐减小。对于采用110mm×25mm 孔洞的预制薄板,建议预应力反拱度取无孔模型与通孔模型计算挠度的平均值,自重余拱、施工阶段的跨中挠度按通孔模型计算。
高渗透孔隙水压对混凝土力学性能的影响试验研究
李宗利, 杜守来
2011, 28(11): 72-077.
摘要:
模拟高坝混凝土工作环境,将混凝土标准试件浸没于高压水体中,在混凝土内造成高渗透孔隙水压,研究高孔隙水压作用后混凝土产生的强度、弹性模量,含水量和声速等宏观指标的变化。试验中具体开展了混凝土试块外不同水压(孔隙水压)、不同时间、不同混凝土等级、不同最大骨料粒径4 个因素的影响研究。试验采用正交试验设计法进行设计,关于高渗透孔隙水压对混凝土抗压强度、含水量变化和声速的影响研究共进行了28 组试验,而抗拉强度试验进行了9组。研究表明,随着渗透孔隙水压的增加,混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量逐渐降低,其损失率逐渐增大。其中外界水压(孔隙水压)、粒径和混凝土强度等级对混凝土抗压强度损失有显著的影响。在同一孔隙水压作用下,粒径越大、混凝土等级越小,其损失率越大。混凝土含水量随着外界水压(孔隙水压)的增加而增加,并与孔隙水压的作用时间和混凝土等级有关,时间越长、强度等级越低,含水量越大。混凝土波速随着外界水压(孔隙水压)的增加,波速呈现波动性变化。
特殊条件下考虑起始比降的双层地基一维固结解析解
王坤, 谢康和, 李传勋, 童磊
2011, 28(11): 78-082.
摘要:
假定初始孔压降不小于起始比降,获得了这一条件下考虑起始比降双层地基的一维固结解析解。计算结果表明当固结完成时,由于起始比降的存在,土中的孔隙水压力并不会完全消散,仍存在残余孔隙水压力,其数值与双层地基起始比降的大小有关,且上层土的起始比降对孔压消散速率、最终孔压的大小影响较下层土大;考虑起始比降,地基平均固结度按沉降定义和按孔压定义并不相同,按沉降定义的地基平均固结度要大于不考虑起始比降时的地基平均固结度,而按孔压定义的地基平均固结度要小于不考虑起始比降时的地基平均固结度,且其最终值小于1。
基于双重非线性的混凝土坝极限承载力研究
姜亚洲, 任青文, 吴晶, 杜小凯
2011, 28(11): 83-088.
摘要:
混凝土坝接近破坏时混凝土材料进入塑性状态发生有限变形,研究几何非线性和包含应变软化的材料非线性对其极限承载能力的影响具有实际意义。该文的研究中本构律考虑材料非线性的应变软化,协调律考虑几何非线性,平衡律涉及几何非线性,采用超载法分析混凝土坝的极限承载能力,选取弧长法计算混凝土坝上游水压荷载位移曲线极值点以及下降段,给出双重非线性即包含应变软化的材料非线性和几何非线性对重力坝系统整体极限承载能力的影响。
考虑土拱效应的挡墙后土压力研究
吴明, 彭建兵, 徐平, 孙苗苗, 夏唐代
2011, 28(11): 89-095.
摘要:
假设挡墙后无黏性土极限破坏时形成圆弧形主应力拱线,其中被动破坏形成大主应力拱线,主动破坏形成小主应力拱线。取破裂面呈直线,其和水平方向夹角通过土压力函数极值确定,得到考虑土拱效应的墙土界面侧向土压力系数和主应力旋转角。基于水平微分单元法,得出一种考虑土拱效应的被动土压力分布、合力大小和合力作用高度的解析式,修改了Paik考虑土拱效应的主动土压力公式。算例表明:考虑土拱效应的土压力理论比较符合模型试验的土压力分布。
桥梁结构基于性能的抗震设防目标与性能指标研究
陆本燕, 刘伯权, 邢国华, 吴涛
2011, 28(11): 96-103,.
摘要:
针对我国公路桥梁抗震规范中,地震作用水平相对单一且从E1地震到E2地震的重现期相差较大的现状,提出E1′地震作用水平和E2′地震作用水平,取其50年内的超越概率分别为40%和2%~3%;将桥梁结构划分为“五档”性能水平,结合4 个地震作用水平,建立17 个结构抗震性能目标和“四水准”的抗震设防目标;建立桥梁构件对应其力学性能的“五档”性能水平,结合“四水准”抗震设防目标,形成了C类桥梁结构对应于不同抗震设防目标的构件性能水平,完善了桥梁结构基于性能抗震设计的基本框架。在分析国内外127个以发生弯曲破坏为主的钢筋混凝土圆形截面桥墩试验研究的基础上,建立了钢筋混凝土桥墩在地震作用下处于5 个性能水平的量化指标。通过与新西兰、日本和美国加州等设计规范中相关规定的比较,结果表明:该文建议的钢筋混凝土桥墩不同性能水平变形位移角限值是合理的,可用于基于性能抗震设计时桥墩墩顶位移的确定。鉴于合理性能目标确定依赖于大量试验数据积累,建议统一性能目标试验数据记录模板。
带约束拉杆T形截面钢管内核心混凝土的等效单轴本构关系
左志亮, 蔡健, 钟国坤, 杨春
2011, 28(11): 104-113.
摘要:
该文介绍了11 个带约束拉杆和5 个不带约束拉杆的T 形钢管混凝土轴压短柱试件的试验研究,讨论在不同约束拉杆间距与直径、钢板厚度与屈服强度、截面尺寸下试件的破坏与承载力特点。结果表明,约束拉杆的设置改变了钢管的屈曲模态,延迟钢管局部屈曲的发生,有助于T形钢管混凝土轴压短柱的承载力和延性的提高。在合理假定的基础上,将T形钢管混凝土截面划分成1 个无拉杆的方形和3个有拉杆的矩形钢管混凝土区域,借鉴约束混凝土本构模型,建立了力学概念清晰的各区域核心混凝土等效单轴本构关系。采用建议的本构关系对相关试验的试件进行了荷载-应变全过程分析,计算曲线和试验曲线吻合良好。
地下隧道内爆炸冲击下地表多层建筑的动力响应研究
田力, 高芳华
2011, 28(11): 114-123.
摘要:
该文对带有筏板基础和地下室的多层框架及框剪建筑物在遭受邻近地下隧道内爆炸冲击作用下的动力响应进行了分析研究。采用ABAQUS软件建立了考虑地基土和混凝土等材料非线性的隧道-土体-多层建筑耦合体系的三维数值模型,经与LS-DYNA模型结果的比较分析验证了该文所建体系模型的正确性和有效性。通过大量的算例分析,对隧道内爆炸冲击下地表多层建筑在单线、双线隧道布局、建筑物与爆炸隧道之间距离的变化、以及爆炸点沿隧道纵轴线的位置移动等3组工况下的动力响应规律进行系统研究。结果显示:介于建筑物与爆炸隧道之间的另一平行隧道使爆炸波在土中的传播受到明显阻碍,继而削弱了建筑物的动力响应幅值;不同类型的多层建筑随着与爆炸点位置的不断接近均产生愈发强烈的动力响应,而彼此之间抗爆动力性能的差异也更为显著。
地震动加加速度反应谱的概念及特性研究
何浩祥, 闫维明, 陈彦江
2011, 28(11): 124-129.
摘要:
加加速度是加速度关于时间的变化率,反映了结构受力变化情况。地震动加加速度及其反应谱的研究可以加强人们对地震动非平稳性的认识。阐述了加加速度的力学意义及研究价值,探讨了计算加加速度的动力学方法并对其优缺点进行了比较。建立了地震动下弹性及弹塑性加加速度反应谱的求解方法。根据场地类型、放大系数、延性系数及折减系数等影响因素对加加速度反应谱的特性进行了研究,并提出了冲击折减系数的概念。结果表明加加速度对中短周期的建筑结构作用较明显,适当提高延性将有效降低加加速度造成的冲击效应。冲击折减系数随着结构周期增大明显增大,加加速度对于长周期结构的影响一般可以忽略。
预应力混凝土结构组合式非线性分析模型
于琦, 孟少平, 吴京, 郑开启
2011, 28(11): 130-137.
摘要:
为了准确预测预应力混凝土结构的非线性行为,建立了基于纤维截面的预应力混凝土结构组合式分析模型。开发了一种粘结单元模拟预应力筋与混凝土间的粘结滑移,采用基于纤维截面的粘结单元模拟普通纵筋与混凝土的粘结滑移,模型还考虑了材料低周疲劳特性对结构损伤的贡献。利用3组预应力混凝土框架试验对模型进行了验证,结果表明:组合式模型不仅能够反映预应力混凝土结构在往复荷载作用下的强度退化、刚度退化以及捏缩现象,准确预测结构滞回曲线,也能准确地评估预应力混凝土结构在地震作用下的各种动力特性。模型计算量小,收敛性好,可作为预应力混凝土结构非线性分析的有效手段。
基于索合力线形状的车辐式结构找形方法
尚仁杰, 郭彦林, 吴转琴, 张心斌, 孙文波
2011, 28(11): 145-152.
摘要:
深圳宝安体育场采用了长轴 237m、短轴230m、进深54m 的椭圆形车辐式张拉结构,结构找形是该项目设计的关键。该文在分析车辐式张拉结构受力特点的基础上得出车辐式张拉结构上弦、下弦拉力的合力线在一个曲面上,形成上弦、下弦合力线虚拟结构。基于平衡荷载与合力线虚拟结构拉力水平分量之间的关系,给出了计算合力线虚拟结构形状的有限元列式;根据合力线虚拟结构形状和上弦、下弦拉力水平分量的比值确定飞柱的上、下节点位置;根据索桁架上弦和下弦两端端点坐标、索拉力水平分量及吊索拉力和节点荷载,确定整个车辐式张拉结构的形状。
给出了找形后结构分析和索张拉控制的初应变计算公式以及边界结构弹性变形的处理方法;对深圳宝安体育场车辐式张拉结构进行了找形。该文的找形方法计算简单、准确,既可以通过编制有限元程序计算,也可以通过现有有限元软件实现。
方钢管钢骨高强混凝土压弯剪承载力分析
赵同峰, 欧阳伟, 郝晓彬
2011, 28(11): 153-158,.
摘要:
进行了6根方钢管钢骨高强混凝土压弯剪试件的试验研究。试验参数为轴压比、剪跨比及配骨指标。试验结果表明:在试验轴压比范围内,随着轴压比及配骨指标的增长,承载力逐渐增加;随着剪跨比的减小,抗剪承载力迅速增加,构件明显呈现剪切破坏特征。通过有限元法建立的计算模型,其计算结果经回归分析,得出了纯剪、压弯剪、压弯构件的界限剪跨比限值及实用的压弯剪构件极限承载力计算公式。在试验参数范围内,公式计算结果与试验结果吻合较好。
移动随机荷载下沥青路面的动力学特性和参数影响分析
李皓玉, 杨绍普, 齐月芹, 徐步青
2011, 28(11): 159-165.
摘要:
为研究车辆与路面的相互作用机理,采用四自由度二分之一悬架模型模拟车辆系统,以Kelvin地基上无限大双层Kirchhoff 薄板模拟沥青路面,建立了车辆-路面-路基相互作用系统。通过Fourier 积分变换得到路面动力响应的解析解,考虑路面随机不平度和车辆与路面的相互作用,研究了移动随机荷载作用下沥青路面动力响应的分布规律,进一步讨论了路面不平度、车辆载重、车辆悬架刚度、悬架阻尼、轮胎刚度和轮胎阻尼等参数对沥青路面动力响应的影响,形成了一套车辆对道路破坏性研究的系统化方法。结果表明:提高路面不平度等级、严禁车辆超载、限制轮胎超压、优化悬架刚度和悬架阻尼可有效降低路面的动力响应,延长路面的使用寿命,防止路面早期破坏。研究结果可为避免路面的早期破坏,延长路面的使用寿命提供理论参考。
复合材料梁结构损伤定位的无参考点互相关分析方法
张慕宇, 杨智春, 王乐, 丁燕
2011, 28(11): 166-169.
摘要:
改进了基于互相关函数的损伤检测方法,不需要定义参考点就可以对复合材料梁结构的损伤进行定位。首先采集完好结构各测点的两组加速度响应,一组作为参考响应,另一组作为其特征响应;当结构发生损伤后,采集损伤结构各测点加速度响应作为其特征响应,分别计算完好结构及损伤结构的特征响应与参考响应间的互相关函数;以各测点响应互相关函数最大值在结构完好与损伤之间的相对变化作为损伤指标,对不同测点间的损伤指标进行差分处理,获得相应的损伤定位指标以定位损伤。针对蜂窝夹层复合材料梁单位置损伤和多位置损伤的损伤检测实验表明,该方法仅利用各测点在随机激励下的振动响应信号便可以准确定位损伤。
正对称Pratt 桁架直腹杆受压大偏心N型圆钢管节点静力性能实验研究
陈誉, 刘飞飞
2011, 28(11): 170-177.
摘要:
对在正对称Pratt 桁架中出现的直腹杆受压大偏心N 型圆钢管节点的静力性能进行了单调加载的实验研究。实施了4 个负向大偏心、4个正向大偏心和1个无偏心直腹杆受压N型圆钢管节点实验。该文介绍了节点实验方案,考察了直腹杆受压大偏心圆钢管节点破坏现象,给出了竖向荷载-端位移曲线以及应变强度分布曲线,并将偏心率对节点极限承载力、刚度和延性的影响进行了讨论。实验研究结果表明:节点实验值基本接近刚接理论值,节点可以按照刚接节点处理;节点由负向大偏心过渡到正向大偏心率为0.25过程中,随着偏心率的增大极限承载力逐渐增大,在偏心率为0.25 时节点的极限承载力达到最大,随着节点偏心率从0.25 增加到1.00,节点极限承载力又逐渐减小;不论中国还是欧洲规范在负向大偏心时计算值均为一固定值与实验结果完全不符,且其计算结果偏于不安全;节点变为正向大偏心后由于两腹杆之间间隙较大,N型节点就逐步过渡到单独的两个Y型节点,节点形式的彻底变化导致两规范值小于实验值。
随机缺陷模态法在弦支穹顶稳定性计算中的应用
郭佳民, 董石麟, 袁行飞
2011, 28(11): 178-183.
摘要:
初始几何缺陷对弦支穹顶的稳定性能有较大的影响。在结构整体稳定性计算中,利用随机缺陷模态法为结构施加合理的初始几何缺陷是该文的主要研究目的。首先采用一致缺陷模态法,在不同初始几何缺陷下,对肋环2型弦支穹顶结构进行稳定性能分析,然后讨论随机缺陷模态中方差的取值方法,并利用该方法对肋环2型弦支穹顶结构进行了210种不同初始几何缺陷下的稳定性能分析,两种分析方法所施加缺陷的最大值均为结构跨度的1/300。分析结果表明:结构的初始几何缺陷对结构的稳定性能影响较大,考虑初始几何缺陷后结构稳定性能为完善结构的50%左右,且采用一致缺陷模态法时也需通过考虑不同缺陷分布形式的多次计算才能合理评估结构的稳定性能,建议在跨度较大、较为复杂的结构中采用随机模态法来考虑初始几何缺陷对结构稳定性能的影响。
机械工程学科
基于弹塑性力学的油气井打捞公锥造扣全过程分析和评价
祝效华, 王宇, 童华, 刘应华
2011, 28(11): 184-189.
摘要:
针对油气井中打捞公锥选型和造扣参数选择盲目,打捞周期长和成功率低等实际工程难题,该文基于大变形理论和虚功原理建立了公锥打捞油井钻杆落鱼的力学模型,并根据Johnson-Cook经验模型提出了打捞公锥造扣的弹塑性全过程分析与评价方法。此外,该文系统进行了钻压、转速、公锥硬度、公锥锥度、螺纹螺距、摩擦系数的参数敏感性分析,研究了各操作参数和特征参数对打捞公锥造扣能力和新扣连接强度的影响。实例分析中,该文给出了油井钻杆落鱼最适宜的打捞参数组合和公锥类型,并确定了各参数组合下公锥所造新扣的最大许用提升拉力。实验结果表明该文分析模型和评价方法具有合理性与普遍适用性。该文的研究工作为油气井打捞公锥的选择及优化设计提供了科学依据,对提高打捞效率和减少钻具落井等有重要的工程实际意义。
考虑焊接球节点变形的网壳结构多尺度有限元分析方法
罗尧治, 刘海锋, 娄荣
2011, 28(11): 190-196,.
摘要:
为了同时分析焊接球节点的局部受力和网壳的整体受力,根据多尺度有限元法的思想,将焊接球节点以及它所连接的杆件长为S的一小段作为微观尺度模型采用实体单元离散,结构的其余部分作为宏观尺度模型采用梁单元离散。根据经典欧拉梁理论的平截面假定推导了两种尺度模型界面上的位移增量约束方程,并给出了基于Updated Lagrangian 法的位移增量约束方程引入方法。给出了S 的估计值并采用Zienkiewicz-Zhu 后验误差估计理论来确定它是否合理。以考虑节点屈服的单层球面网壳弹塑性静力稳定性分析为例说明了该方法的有效性和可行性。
椭圆形截面管环向裂纹应力强度因子分析方法
王伟, 蔡永梅, 谢禹钧
2011, 28(11): 197-201.
摘要:
应力强度因子是断裂力学中一个重要的参量。基于虚功原理和弯曲理论,利用裂纹非自发扩展的能量释放率,即G*-积分理论分析求解了椭圆形截面管环向裂纹应力强度因子问题,给出了椭圆形截面管裂纹张开能量释放率的G*-积分表征,得出不同载荷作用下椭圆形截面管环向裂纹应力强度因子的具体表达式。通过将其结果与有限元分析所得结果的比较,表明该方法最大的特点是能够给出封闭解,且计算简单。
其他工程学科
风雪耦合作用下单层柱面网壳的动力稳定
黄友钦, 顾明
2011, 28(11): 210-217,.
摘要:
强风带动积雪漂移可能使结构处于稳定最不利状态,而目前在这方面的研究很少。该文研究一单层柱面网壳在风雪耦合作用下的动力稳定性。首先阐述风雪耦合作用下动力稳定性的研究方法,然后介绍风雪耦合作用的数值模拟,并通过风洞试验获得网壳表面的非定常气动力,最后分析了风雪耦合作用下单层柱面网壳的动力稳定。研究表明,斜风作用和不均匀分布积雪使单层柱面网壳更易于动力失稳,按荷载规范中雪荷载标准值来分析动力稳定得到的结论偏于不安全。
锁相红外热成像技术测量结构的应力分布
李旭东, 刘勋, 马渊, 刘俊岩, 吴东流
2011, 28(11): 218-224.
摘要:
通过试验研究了运用锁相红外热成像技术进行结构应力测量时,加载频率的改变对于测量结果的重要影响,给出了合理确定加载频率这一重要参数的试验方法。将锁相红外热成像技术应用到航空工业飞机机翼蒙皮与骨架之间铆接结构应力分布地研究中,显示了锁相红外热成像技术在结构应力测量方面相对于传统应变片电测技术的明显优越性。
螺旋流抑制杆管偏磨的PIV实验研究
王小兵, 刘扬, 崔海清, 韩洪升
2011, 28(11): 225-230.
摘要:
为了研究聚驱采出井偏心环空中流体流动状态与抽油杆所受法向力的关系,在模拟井筒中产生轴向流和螺旋流,利用粒子图像测速技术(PIV),测量了不同质量浓度聚合物溶液,在偏心环空窄间隙、宽间隙中轴向流和螺旋流的速度瞬时特性,并将它们的轴向速度梯度进行了比较。利用设计的实验装置测量了介质为不同质量浓度聚合物溶液时,轴向流和螺旋流的条件下,偏心环空中单位长度抽油杆所受的法向力。结果表明:偏心环空中螺旋流的轴向速度梯度比轴向流小,且窄间隙中螺旋流轴向速度梯度减小的幅度比宽间隙大;螺旋流条件下,单位长度抽油杆所受法向力小于轴向流。利用在井筒中产生螺旋流的方法可抑制聚驱采出井杆管偏磨现象。
密封进口涡动系数对转子系统动力学性能的影响
袁振伟, 王海娟, 岳希明, 褚福磊
2011, 28(11): 231-236.
摘要:
利用数值方法,通过求解基于Bulk-flow 模型的液体环状动压密封控制方程,得到了不同密封进口涡动系数下液体环状动压密封的动力特性系数。结合液体动压环状密封的流体动反力模型,建立了考虑液体动压环状密封动力学特性的系统运动方程,通过理论分析导出了表征系统动力学性能的模态阻尼与频率、振幅对数衰减率以及动力放大系数等的解析表达式。最后通过图形分析了密封进口涡动系数对转子系统动力学性能的影响,给出了一些可用于指导具有液体动压环状密封的转子系统动力学设计和故障诊断的结论。
地震波斜入射下考虑局部地形影响和土结动力相互作用的多跨桥动力响应分析
郜新军, 赵成刚, 刘秦
2011, 28(11): 237-243.
摘要:
在地震工程研究中同时考虑局部地形效应和土与结构动力相互作用对结构动力响应的影响是一个困难的问题。该文基于多源粘弹性人工边界理论,利用通用有限元程序ANSYS 建立了一种可以同时考虑地震波入射角度、土与结构动力相互作用及局部地形效应等因素影响的有限元分析模型。利用这一模型对一座5跨连续梁桥进行了动力响应分析,结果表明:结构内力随着地震波入射角度的变化而变化;地形效应的影响使桥梁结构局部存在内力放大效应;不考虑土-结构动力相互作用有可能较小的估计结构的内力;同时土的物理性质对土-结构动力相互作用也有一定的影响。
透镜式缠绕肋压扁缠绕过程数值模拟及参数研究
李瑞雄, 陈务军, 付功义, 赵俊钊
2011, 28(11): 244-250.
摘要:
利用ABAQUS 首先建立了透镜式复合材料缠绕肋整体压扁缠绕有限元模型,实现了压扁缠绕非线性数值模拟分析,并得到应力特征。进而对复合材料缠绕肋不同材料参数(铺设角度、层数、厚度)和不同几何参数(卷轴直径、肋圆弧直径、扁平率)下整体缠绕过程进行了数值模拟分析,并比较分析各种情况下的应力特征,得到各种情况下缠绕肋缠绕过程应力、应变及变化规律,以及缠绕弯矩。该文对缠绕肋截面的合理设计及系统样机的研制具有指导和参考价值。
灌芯混凝土砌块砌体破坏准则研究
吕伟荣, 王猛, 刘锡军
2011, 28(11): 251-256.
摘要:
该文在Tsai-Wu 张量多项式和试验的基础上,构造出灌芯混凝土砌块砌体平面受力状态下三应力参数的破坏准则;并引入材料力学的应力转换公式,将破坏准则转换为以主应力和主应力与材料主轴夹角为参数的公式。同时,结合国内灌芯混凝土砌块砌体的试验结果,利用最小二乘法确定相关参数,最终形成可适用于工程实际应用的三次多项式破坏公式,并绘制出相应的三维和二维破坏曲面。计算结果表明,计算曲线与试验结果吻合较好,可用于中高层配筋砌块砌体剪力墙结构的设计和数值分析。