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2016年  第33卷  第5期

综述
厦门翔安海底隧道钢筋腐蚀监测技术
雷鹰, 郑翥鹏
2016, 33(5): 1-10. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2015.06.ST02
摘要:
海底隧道由于其特殊及地质环境的复杂性,为保证海底隧道钢筋混凝土的耐久性与结构服役能力,对其腐蚀状态进行监测尤为迫切。该文研究了翔安隧道钢筋腐蚀监测系统的设计,包括商用的以及基于电化学和物理方法的自主研发的腐蚀传感器,腐蚀监测断面与测点的布置、腐蚀传感器的安装,以及腐蚀数据库的建立。通过现场采集的腐蚀监测数据,评价了翔安海底隧道目前的腐蚀状况。最后介绍了基于超声导波的钢筋腐蚀监测研究新进展。
基本方法
基于材料全程本构关系对延性断裂韧性的数值模拟方法与应用
彭云强, 蔡力勋, 包陈, 姚迪
2016, 33(5): 11-17. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.10.0832
摘要:
利用ANSYS APDL编程语言,采用FAT (Finite-element-analysis Aided Testing)方法获取26NiCrMoV11-5汽轮机转子材料、A508-III压力容器钢和304不锈钢材料全程单轴拉伸本构关系曲线。借助ABAQUS软件中GTN (Gurson-Tvergaard-Needleman)损伤模型,采用有限元逆向法对3种材料漏斗试样单轴拉伸试验过程进行数值仿真,标定相应的GTN模型参数,获得了较好的结果。在此基础上将3种材料GTN模型参数用以模拟紧凑拉伸(Compact Tension,CT)试样的准静态裂纹扩展,基于载荷分离法实现了对26NiCrMoV11-5、A508-III和304不锈钢3种材料J阻力曲线的良好预测。
变截面复合材料薄壁转轴在不同约束下的振动与稳定性
马静敏, 任勇生
2016, 33(5): 18-24,33. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.10.0843
摘要:
该文针对复合材料变截面薄壁旋转轴在不同约束下的振动与稳定性问题,提出了一个动力学模型。基于变分渐进法和拉格朗日方程,推导了复合材料变截面薄壁转轴的自由振动方程。在转轴的结构模型中,综合考虑了扭转、拉伸和弯曲引起的截面翘曲的影响。采用伽辽金法,分析了截面按线性或者抛物线变化的变截面旋转轴的固有频率和临界转速,其中还考虑了一端固定一端自由和一端固定一端铰支两种边界条件以及复合材料铺层角的影响。此外,通过对比分析模型的计算结果与商用有限元软件ANSYS的结果,该文所提出的分析模型的有效性在一定程度上得到了验证。
中应变率加载下云杉各向异性力学行为研究
钟卫洲, 邓志方, 黄西成, 郝志明
2016, 33(5): 25-33. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.10.0872
摘要:
采用高速加载INSTRON设备对云杉开展100 s-1~102 s-1中应变率压缩实验,研究了材料沿顺纹、横纹径向、弦向、以及径(弦)切面内与顺纹呈15°、30°、45°、60°和75°夹角方向的力学性能。实验表明随着加载方向由顺纹向横纹径(弦)向变化,材料屈服强度逐渐减小,应力-应变曲线塑性流动段由"塑性软化"向"塑性硬化"转变;试件沿不同方向压缩屈服强度表现出较强应变率敏感性。冲击压缩下云杉宏观破坏模式与加载方向相关,沿顺纹方向加载时,试件中部向外膨胀,产生褶皱、纤维屈曲折断;当载荷方向与顺纹夹角逐渐增大时,材料失效模式体现为木材纤维分层滑移、撕裂。采用简化Hill强度理论对中低应变率下云杉空间屈服行为进行了理论描述,不同应变率下云杉空间屈服面为椭圆柱曲面,屈服曲面半径长度随应变率提高而增加。实验与理论分析表明,云杉沿空间不同方向具有各向异性力学特性,屈服强度受应变率和加载方向影响较大,而破坏模式则主要依赖于载荷方向。
流体饱和半空间中埋置球面P1、P2和SV波源动力格林函数
巴振宁, 梁建文
2016, 33(5): 34-43. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.09.0817
摘要:
基于Biot流体饱和孔隙介质理论,采用Hankel积分变换方法,在频域内求解了流体饱和半空间中埋置球面P1、P2和SV波源的动力格林函数。首先由Hankel积分变换将空间域内球面波展开为波数域内柱面波的叠加;然后在半空间表面对称位置虚拟放置一同样大小的球面波源,这样对于球面膨胀波源(P1和P2波源),地表剪应力为零,但存在非零正应力和孔隙水压,对于球面剪切波源(SV波源),地表正应力和孔隙水压为零,但存在非零剪应力;最后叠加球面波源、虚拟波源和残余半空间表面应力产生的动力响应,即可求得流体饱和半空间中埋置球面波源波数域内的动力响应,空间域内埋置球面波源的动力格林影响函数则由Hankel逆变换求得。该文给出的球面波源动力格林函数,为建立以球面P1、P2和SV波动力格林函数为基本解的间接边界元方法,求解饱和多孔介质中三维轴对称弹性波散射问题奠定了基础。
土木工程学科
钢筋混凝土框架结构弹塑性数值子结构分析方法
孙宝印, 古泉, 张沛洲, 欧进萍
2016, 33(5): 44-49. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2015.07.ST08
摘要:
大型复杂土木工程结构在地震作用下失效破坏可能由部分关键构件严重损伤破坏导致,而大部分构件仍处于弹性或小变形状态。该类结构的地震损伤和破坏全过程分析涉及超大规模系统强非线性动力分析,目前尚缺乏能很好兼顾效率和精度的计算理论,基于此,该文提出一种新型高效且实用的弹塑性数值子结构理论和计算方法,将大型复杂结构系统的大规模非线性计算问题转化为整体结构适度规模的线弹性分析和数量与规模均较小的局部隔离子结构非线性分析,其中,线弹性整体结构刚度矩阵的集成及LU三角分解仅需进行一次,大大提高计算效率;少数屈服构件的子结构非线性分析采用精细化有限元模型或不同类型单元模型,精确模拟构件局部损伤破坏机理,有效提高结构整体的计算精度。最后通过对一榀平面钢筋混凝土框架结构进行地震动力弹塑性数值子结构方法分析,验证其高效性与精确性。
氯离子在饱和混凝土裂缝中的扩散系数分析
金浏, 杜修力, 李悦
2016, 33(5): 50-56,73. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.12.1008
摘要:
裂缝的存在加速混凝土中氯离子的侵蚀速度,进而加快钢筋混凝土结构力学性能的劣化速度,因此钢筋混凝土结构耐久性设计中需要考虑裂缝的影响。现有文献中关于裂缝对氯离子扩散行为定量影响的试验结果具有很大的离散性,给出的拟合公式带有局限性。对此,该文建立了一个统一的裂缝中氯离子扩散系数Dcr与裂缝宽度wcr之间的定量关系式。该关系式各参数具有明确的物理意义,对应的曲线圆滑且不存在拐点。与已有试验数据吻合良好,验证了公式的合理性。数值模拟了开裂混凝土中氯离子扩散行为,数值结果与文献结果吻合良好,证明了方法的有效性。