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2011年  第28卷  第4期

基本方法
平稳运动稳定性分析的位移变分法
文 颖, 曾庆元
2011, 28(4): 1-006,.
摘要:
该文论述系统平衡状态受到位移干扰(即位移变分)时,产生抗力增量与荷载增量,当前者大于后者时,平衡状态稳定;小于时,则不稳定,得出平衡状态稳定性的力素增量判别准则。而两种增量的代数和即系统平衡方程位移变分与其系数之积,当系数大于零时,平衡状态稳定;小于零时,不稳定,得出位移变分系数的判别准则,简称为位移变分法。按照D’Alembert原理,可将动力学问题转化为静力学问题来处理,此种位移变分法可用于运动稳定性的分析。该文7个例子的计算结果均与经典理论解相同,并有经典解得不出的若干结果。
裂纹面荷载作用下多裂纹应力强度因子计算
刘钧玉, 林 皋, 胡志强
2011, 28(4): 7-012.
摘要:
该文基于比例边界有限元法计算了裂纹面荷载作用下平面多裂纹应力强度因子。比例边界有限元法可以给出裂纹尖端位移场和应力场的解析表达式,该特点可以使应力强度因子根据定义直接计算,同时不需要对裂纹尖端进行特殊处理。联合子结构技术可以计算多裂纹问题的应力强度因子。数值算例表明该文方法是有效且高精确的,进而推广了比例边界有限元法的应用范围。此外,比例边界有限元法可方便的处理各向异性材料裂纹问题,该文计算了正交各向异性材料多裂纹问题的应力强度因子。
基于扩展有限元方法的界面接触算法
喻葭临, 于玉贞, 张丙印, 吕 禾
2011, 28(4): 13-017.
摘要:
该文构建了适用于扩展有限元法(XFEM)的界面接触算法,该算法具备模拟界面上粘连、滑动和分离状态的能力。对平面摩擦问题的计算结果表明,该方法对于界面接触行为的描述能力与常规接触面单元十分接近。对平面应变压剪试样中剪切带问题的模拟分析表明,该算法合理地反映了摩擦接触的耗散机制,从而避免了零能耗散现象,能够较准确地描述平面应变压剪试样中的局部化变形现象。
随机变量概率信息不充分时的可靠性新模型
唐樟春, 吕震宙, 吕媛波
2011, 28(4): 18-022.
摘要:
针对随机变量具有一定的数据积累而又不足以确定概率分布的情况,提出了一种新的可靠性模型。对于具有 个试验样本数据的基本随机变量,给定一映射变量的 个样本数据以形成 个子区间,使得每个子区间只包含1个基本随机变量的样本数据,从而可以确定每个子区间的基本可信度分配BPA。用证据合成的Dempster法则对具有 个基本随机变量基本可信度分配BPA进行合成,而后求得结构失效 的信任测度函数 和似真测度函数 ,进一步可用 和 作为失效概率的上下边界来对失效概率进行近似估计。算例表明,所提模型可以充分地利用样本信息,从而可以合理地度量结构的安全程度。
拉压模量不同圆板的非线性弯曲计算
吴 晓, 黄 翀, 杨立军, 孙 晋
2011, 28(4): 23-027,.
摘要:
拉压弹性模量不同的圆板在均布外载荷作用下,会形成拉压弹性模量不相同的拉伸区和压缩区,把拉压弹性模量不同的圆板看成两种材料组成的层合板,采用弹性力学理论建立了拉压模量不同圆板在均布外载荷作用下的静力平衡方程,利用静力平衡方程确定了拉压弹性模量不同圆板的中性面位置。在此基础上,建立了拉压弹性模量不同圆板的非线性弯曲微分方程,求得了圆板中心挠度与均布荷载的关系式,并把该方法计算结果与有限元方法计算结果进行比较,验证了该计算方法可靠性。算例分析表明:当圆板材料拉压弹性模量相差较大时,其挠度计算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。
含多个椭圆孔或裂纹的圆柱体扭转问题
黄 成, 高存法
2011, 28(4): 28-034.
摘要:
基于复势函数理论,提出了一种既简洁又直观的方法来研究含多个椭圆孔或裂纹的圆柱体的Saint-Venant扭转问题。首先,应用保角变换技术以及Faber级数和Fourier级数展开方法,给出了孔边应力和抗扭刚度的半解析解;然后,当椭圆退化成裂纹时推导了裂纹尖端的应力强度因子解。最后,通过几组数值算例,讨论了各种参数的变化对孔周应力集中、抗扭刚度以及应力强度因子的影响,并就特殊情况与文献中的一些结果进行了比较,结果表明了该方法具有精度高,收敛速度快等优点。
基于神经网络模型的结构参数提取新方法
许 斌, 龚安苏, 贺 佳, MASRI Sami F
2011, 28(4): 35-041.
摘要:
参数识别是结构健康监测、性能评估的关键问题之一。作为一种代表性的动力系统时域参数化模型方法,自回归滑动平均(Auto-regressive and moving average, ARMA)模型在机械和土木工程结构的参数识别中得到了广泛应用;另一方面,尽管一般而言神经网络模型的权重和阈值并不需要具备明确的物理意义,但由于神经网络具有描述复杂函数关系的能力,作为一种非参数化模型方法在结构动力系统的建模和控制领域发挥重要作用。该文首先通过结构运动平衡方程的离散时间解,证明了非参数化神经网络模型与ARMA模型在描述线性结构动力系统的响应时间序列上的等效性,在此基础上,提出了一种从结构的非参数化神经网络模型中抽取结构物理参数的新方法。通过一个多自由度系统的数值模拟结果和一个四层钢框架模型的动力试验实测数据验证了所提出的结构参数抽取方法的有效性。
Reissner-Mindlin板壳无网格法的闭锁与灵敏度分析及优化的研究
龚曙光, 曾维栋, 张建平
2011, 28(4): 42-048.
摘要:
该文利用罚函数法施加边界条件,建立了Reissner-Mindlin板壳无网格法的离散形式,通过数值锁死试验,探讨了EFG法、RPIM以及基于节点积分的无网格法在解决Reissner-Mindlin 板壳闭锁问题中所存在的优缺点。所得结果表明,基于匹配近似场和节点积分方案的无网格法在处理剪切闭锁问题时具有优越性。然后以SCNI-MLS无网格法为基础,对Reissner-Mindlin板壳结构的尺寸、形状和轮廓设计进行了统一的设计灵敏度分析,结合约束变尺度序列二次规划法,完成了SCNI-MLS无网格法壳结构优化设计的算例,算例结果验证了所建立灵敏度分析的精度和优化方法的可行性。
土木工程学科
钢管混凝土组合柱轴心受压承载力计算方法
钱稼茹, 江 枣
2011, 28(4): 49-057.
摘要:
简要介绍了钢管混凝土组合柱轴心受压承载力已有的主要计算方法。在提出组合柱轴压承载力极限状态及组合柱轴压峰值应变的基础上,建立了组合柱轴压承载力计算公式。采用该文公式计算了34个组合柱试件的轴压承载力,计算值与试验值符合良好。为使轴心受压组合柱的峰值应变大于管外箍筋约束混凝土的轴压峰值应变、小于钢管混凝土的轴压峰值应变,提出了钢管混凝土截面面积在组合柱总面积中所占比例的上限值建议。
权函数法计算的混凝土断裂韧度
张秀芳, 徐世烺
2011, 28(4): 58-062,.
摘要:
在采用解析方法确定混凝土的双K断裂韧度时,粘聚断裂韧度计算的准确性直接影响起裂韧度断裂控制参数计算的准确性。根据权函数法,给出了基于CEB-FIP粘聚应力软化函数计算的粘聚断裂韧度的表达式。使用最大高度为1000mm的五组楔入劈拉紧凑拉伸试件测量的最大荷载和临界裂缝嘴张开口位移,计算了混凝土的双K断裂韧度,并与积分解析计算公式进行了对比。结果表明,两种解析计算方法较为吻合,最大误差不超过2%。
非加劲钢板剪力墙结构分析等代模型研究
郭彦林, 周 明