2006年 第23卷 第10期
摘要：
在二维连续体结构形状优化中,采用响应面方法近似求解约束的敏度来建立模型:根据结构分析的响应值,可以拟合出复杂响应对设计变量的显函数。为克服各试验点的拟合值与结构真实响应值之间的误差,发展了一种在中心试验点精确拟合的方法,提高了模型的精度,收到了良好的效果。
在二维连续体结构形状优化中,采用响应面方法近似求解约束的敏度来建立模型:根据结构分析的响应值,可以拟合出复杂响应对设计变量的显函数。为克服各试验点的拟合值与结构真实响应值之间的误差,发展了一种在中心试验点精确拟合的方法,提高了模型的精度,收到了良好的效果。
摘要：
基于Reynolds时均N-S方程和RSM模型对鞍形屋盖的平均风压分布进行了数值模拟,采用有限体积法对控制微分方程进行离散,并采用SIMPLE压力校正算法来实现非线性方程的迭代求解。数值模拟结果与风洞试验结果进行了对比分析,两者吻合较好,在此基础上系统研究了风向角、跨高比、矢跨比、地面粗糙度、风速等因素对屋面风压分布的影响,探讨了结构周围流场的绕流特性。最后根据屋面的结构形式及风压分布特点将鞍形屋面分成12个区,给出了不同风向角下的分区风载体型系数以供工程设计的参考。
基于Reynolds时均N-S方程和RSM模型对鞍形屋盖的平均风压分布进行了数值模拟,采用有限体积法对控制微分方程进行离散,并采用SIMPLE压力校正算法来实现非线性方程的迭代求解。数值模拟结果与风洞试验结果进行了对比分析,两者吻合较好,在此基础上系统研究了风向角、跨高比、矢跨比、地面粗糙度、风速等因素对屋面风压分布的影响,探讨了结构周围流场的绕流特性。最后根据屋面的结构形式及风压分布特点将鞍形屋面分成12个区,给出了不同风向角下的分区风载体型系数以供工程设计的参考。
摘要：
斜拉空间网格结构是塔柱、斜拉索和空间网格协同工作的杂交结构,刚柔相济,受力合理。考虑了不同施工阶段塔柱的弹性支承作用和斜拉索的几何非线性影响,局部修正了网格结构的刚度方程,并将斜拉索施加一定的预拉力,以达到增强结构刚度、减少用钢量的目的。算例分析表明,大跨度屋盖采用斜拉空间网格结构能明显降低杆件内力,减小结构挠度,改善整个结构的受力性能。
斜拉空间网格结构是塔柱、斜拉索和空间网格协同工作的杂交结构,刚柔相济,受力合理。考虑了不同施工阶段塔柱的弹性支承作用和斜拉索的几何非线性影响,局部修正了网格结构的刚度方程,并将斜拉索施加一定的预拉力,以达到增强结构刚度、减少用钢量的目的。算例分析表明,大跨度屋盖采用斜拉空间网格结构能明显降低杆件内力,减小结构挠度,改善整个结构的受力性能。
摘要：
发展了一种以脉动风速曲线的人工模拟为基础的非线性随机振动的时域分析方法。应用自回归滑动平均(ARMA)模型对大跨度薄膜结构随机风场进行了数值仿真;采用Wilson-θ逐步积分法和Newton-Raphson迭代法推导了薄膜结构在抖振力作用下的非线性动力增量平衡方程,可考虑风与结构物的耦合作用,进一步求出结构的时程响应曲线和统计特性;对参数变化对结构抖振响应的影响进行了分析,从而分析索膜结构的抖振响应特性。
发展了一种以脉动风速曲线的人工模拟为基础的非线性随机振动的时域分析方法。应用自回归滑动平均(ARMA)模型对大跨度薄膜结构随机风场进行了数值仿真;采用Wilson-θ逐步积分法和Newton-Raphson迭代法推导了薄膜结构在抖振力作用下的非线性动力增量平衡方程,可考虑风与结构物的耦合作用,进一步求出结构的时程响应曲线和统计特性;对参数变化对结构抖振响应的影响进行了分析,从而分析索膜结构的抖振响应特性。
摘要：
应用能量原理和正交各向异性材料的混合硬化本构关系,推导出在两端简支条件下轴向压缩圆柱壳的弹塑性临界应力表达式。计算了相应的临界应力。讨论了几何尺寸,材料性能等因素对临界应力的影响。计算结果表明,几何尺寸对弹塑性临界应力的影响较小,而材料的力学性能对弹塑性临界应力有较大的影响。
应用能量原理和正交各向异性材料的混合硬化本构关系,推导出在两端简支条件下轴向压缩圆柱壳的弹塑性临界应力表达式。计算了相应的临界应力。讨论了几何尺寸,材料性能等因素对临界应力的影响。计算结果表明,几何尺寸对弹塑性临界应力的影响较小,而材料的力学性能对弹塑性临界应力有较大的影响。
摘要：
基于静态位移的测量和边界元分析,性能参数识别的问题转化为极小化目标函数的问题,其中目标函数定义为测量位移与边界元计算的位移之差的平方和。求解此优化问题采用Levenberg-Marquardt算法。通过该算法适定性的分析,提出了考虑诸多因素综合影响的优化测点布置的方法。该方法的有效性得到了数值算例的验证,算例结果表明测点布置对正交各向异性复合材料孔板性能参数识别的结果有较大的影响。提出的方法可以找出测点的最优布置,得到令人满意的识别结果。
基于静态位移的测量和边界元分析,性能参数识别的问题转化为极小化目标函数的问题,其中目标函数定义为测量位移与边界元计算的位移之差的平方和。求解此优化问题采用Levenberg-Marquardt算法。通过该算法适定性的分析,提出了考虑诸多因素综合影响的优化测点布置的方法。该方法的有效性得到了数值算例的验证,算例结果表明测点布置对正交各向异性复合材料孔板性能参数识别的结果有较大的影响。提出的方法可以找出测点的最优布置,得到令人满意的识别结果。
摘要：
基于加权残值法,提出了一种求解随机结构特征值概率密度函数的方法。首先利用加权残值法得到特征值关于随机结构参数构成的随机向量的函数表达式,应用随机向量函数的概率分布函数表达式,通过确定积分区间、变量替换、积分顺序变换等一系列数学上的处理,获得结构特征值的概率密度函数的完整信息。通过两算例的结果与Monte-Carlo模拟法结果相比较,表明该方法具有较高的精度和计算效率。
基于加权残值法,提出了一种求解随机结构特征值概率密度函数的方法。首先利用加权残值法得到特征值关于随机结构参数构成的随机向量的函数表达式,应用随机向量函数的概率分布函数表达式,通过确定积分区间、变量替换、积分顺序变换等一系列数学上的处理,获得结构特征值的概率密度函数的完整信息。通过两算例的结果与Monte-Carlo模拟法结果相比较,表明该方法具有较高的精度和计算效率。
摘要：
通过Galerkin方法,将Winkler地基上四边自由受横向简谐激励矩形薄板的控制微分方程转化为非线性振动方程。应用非线性振动的多尺度法,求得了系统满足3次超谐共振情况时的一次近似解以及对应的定常运动,并对其进行数值了计算。对3次超谐共振定常运动分岔响应方程进行了奇异性分析,得到了开折参数平面的转迁集和分岔图。揭示了一些新的动力学现象。
通过Galerkin方法,将Winkler地基上四边自由受横向简谐激励矩形薄板的控制微分方程转化为非线性振动方程。应用非线性振动的多尺度法,求得了系统满足3次超谐共振情况时的一次近似解以及对应的定常运动,并对其进行数值了计算。对3次超谐共振定常运动分岔响应方程进行了奇异性分析,得到了开折参数平面的转迁集和分岔图。揭示了一些新的动力学现象。
摘要：
张量分析在计算力学中应用广泛,但其理论比较复杂,较难掌握和熟练运用。为此,给出了张量简化记法,这种记法与Fortran程序中或商业软件Matlab中的数组形似。将简化后张量的表达式应用于公式推导,可快速准确地得出结论。同时,通过引入矩阵的矢量化概念,将四阶张量的分量用一个方阵表示出来,这有利于符号运算和数值计算。以上两者结合可使得张量分析变得易于掌握,也有利于张量运算的推广。
张量分析在计算力学中应用广泛,但其理论比较复杂,较难掌握和熟练运用。为此,给出了张量简化记法,这种记法与Fortran程序中或商业软件Matlab中的数组形似。将简化后张量的表达式应用于公式推导,可快速准确地得出结论。同时,通过引入矩阵的矢量化概念,将四阶张量的分量用一个方阵表示出来,这有利于符号运算和数值计算。以上两者结合可使得张量分析变得易于掌握,也有利于张量运算的推广。
摘要：
研究预应力蛋形消化池与其内部流体相互耦合作用下的地震响应分析问题。通过ANSYS程序建立了计算流固耦合体系的有限元模型,分析比较了耦合效应对结构动力特性的影响,给出了结构的自振频率、模态、地震响应加速度、位移以及池体的应力。与国内首次模拟地震振动台试验结果进行了比较,两者符合良好,表明该有限元计算模型是合理的,可以应用于类似特种结构。
研究预应力蛋形消化池与其内部流体相互耦合作用下的地震响应分析问题。通过ANSYS程序建立了计算流固耦合体系的有限元模型,分析比较了耦合效应对结构动力特性的影响,给出了结构的自振频率、模态、地震响应加速度、位移以及池体的应力。与国内首次模拟地震振动台试验结果进行了比较,两者符合良好,表明该有限元计算模型是合理的,可以应用于类似特种结构。
摘要：
建筑物突然开孔时瞬态内压响应的规律可以用一个二阶非线性常微分方程来描述,由于开孔形状和孔边物理特征的复杂性,采用风洞试验获取方程中各项系数的方法往往比较困难。首先利用计算流体动力学的方法,模拟建筑物突然开孔瞬时的流场变化,获得风致内压的Helmholtz频率和孔口气流的等效线性阻尼。再由这两个参数计算得到的内压增益并与风洞试验结果相比较,二者结果吻合较好,表明数值计算能够准确地模拟突然开孔结构孔口处的气体流动状态。其次,利用孔口气流振荡曲线,采用参数拟合的方法进一步获得了内压传播方程中的各特征参数。
建筑物突然开孔时瞬态内压响应的规律可以用一个二阶非线性常微分方程来描述,由于开孔形状和孔边物理特征的复杂性,采用风洞试验获取方程中各项系数的方法往往比较困难。首先利用计算流体动力学的方法,模拟建筑物突然开孔瞬时的流场变化,获得风致内压的Helmholtz频率和孔口气流的等效线性阻尼。再由这两个参数计算得到的内压增益并与风洞试验结果相比较,二者结果吻合较好,表明数值计算能够准确地模拟突然开孔结构孔口处的气体流动状态。其次,利用孔口气流振荡曲线,采用参数拟合的方法进一步获得了内压传播方程中的各特征参数。
摘要：
从电磁弹性固体平面问题的基本方程出发,依据弹性力学虚边界元法的基本思想,利用电磁弹性固体平面问题的基本解,提出了电磁弹性固体平面问题的虚边界元——最小二乘配点法。电磁弹性固体的虚边界元法在继承传统边界元法优点的同时,有效地避免了传统边界元法的边界积分奇异性的问题。由于仅在虚实边界选取配点,此方法不需要网格剖分,并且不用进行积分计算。最后给出了一些具体算例,并和已有的解析解进行了对比,结果表明提出的虚边界元方法有很高的精度。
从电磁弹性固体平面问题的基本方程出发,依据弹性力学虚边界元法的基本思想,利用电磁弹性固体平面问题的基本解,提出了电磁弹性固体平面问题的虚边界元——最小二乘配点法。电磁弹性固体的虚边界元法在继承传统边界元法优点的同时,有效地避免了传统边界元法的边界积分奇异性的问题。由于仅在虚实边界选取配点,此方法不需要网格剖分,并且不用进行积分计算。最后给出了一些具体算例,并和已有的解析解进行了对比,结果表明提出的虚边界元方法有很高的精度。
摘要：
研究了无限大正交异性材料中半无限长Ⅲ型裂纹的动态扩展问题。裂纹尖端附近的应力和位移被表达为解析复函数的形式,而复函数可以表达为幂级数的形式,幂级数的系数由研究问题的边界条件来确定。这样就给出了裂纹尖端附近的应力分量和位移分量的简单近似表达式,由推导出的动应力分量和动位移分量可以退化为其在各向同性材料静态断裂问题中的情况。最后,裂纹扩展特性由裂纹几何参数和裂纹扩展速度来反映出来,相同的几何参数情况下,裂纹扩展愈快,裂纹尖端附近的最大应力分量和最大位移分量愈大。
研究了无限大正交异性材料中半无限长Ⅲ型裂纹的动态扩展问题。裂纹尖端附近的应力和位移被表达为解析复函数的形式,而复函数可以表达为幂级数的形式,幂级数的系数由研究问题的边界条件来确定。这样就给出了裂纹尖端附近的应力分量和位移分量的简单近似表达式,由推导出的动应力分量和动位移分量可以退化为其在各向同性材料静态断裂问题中的情况。最后,裂纹扩展特性由裂纹几何参数和裂纹扩展速度来反映出来,相同的几何参数情况下,裂纹扩展愈快,裂纹尖端附近的最大应力分量和最大位移分量愈大。
摘要：
基于振动固支弹性异型板基波频率值的求解问题,采用共形映射理论,为了寻求复杂域与单位圆域的共形映射函数,将复杂边界域插值点序列分为奇偶两序列并相互迭代;提出了三角插值数学方法及其法向收敛方法,求得了共形映射函数的复系数。应用Galerkin的方法,完成复杂振动板域振动微分方程的基波频率解析。以椭圆板域求解为示例,分析了偏心率e和面积对基波频率系数的影响。
基于振动固支弹性异型板基波频率值的求解问题,采用共形映射理论,为了寻求复杂域与单位圆域的共形映射函数,将复杂边界域插值点序列分为奇偶两序列并相互迭代;提出了三角插值数学方法及其法向收敛方法,求得了共形映射函数的复系数。应用Galerkin的方法,完成复杂振动板域振动微分方程的基波频率解析。以椭圆板域求解为示例,分析了偏心率e和面积对基波频率系数的影响。
摘要：
针对各向异性板料的大曲率弯曲回弹问题,建立了服从Hill屈服准则和指数强化模型的平面应变纯弯曲的回弹理论模型。应用该模型计算了Numisheet'2002无约束柱面弯曲回弹的考题,与实验结果和其它理论模型计算值的对比表明,模型的回弹结果与实验值很接近,其精度优于其它算法。同时还表明,屈服准则的选取对预测板料回弹量有着较大影响,而强化模型的影响则不是很显著。
针对各向异性板料的大曲率弯曲回弹问题,建立了服从Hill屈服准则和指数强化模型的平面应变纯弯曲的回弹理论模型。应用该模型计算了Numisheet'2002无约束柱面弯曲回弹的考题,与实验结果和其它理论模型计算值的对比表明,模型的回弹结果与实验值很接近,其精度优于其它算法。同时还表明,屈服准则的选取对预测板料回弹量有着较大影响,而强化模型的影响则不是很显著。
摘要：
提出了综合考虑动载荷和结构参数双重随机性的动力可靠度分析方法。首先基于随机振动的首次超越破坏准则,参照随机变量功能函数模式,建立了随机结构动力可靠度功能函数;然后引入序列响应面法,对功能函数进行拟合;最后用JC法求解可靠指标。算例分析验证了本文方法具有较好的计算精度和计算效率,尤其在复杂工程结构的动力可靠度分析中有广阔的应用前景。
提出了综合考虑动载荷和结构参数双重随机性的动力可靠度分析方法。首先基于随机振动的首次超越破坏准则,参照随机变量功能函数模式,建立了随机结构动力可靠度功能函数;然后引入序列响应面法,对功能函数进行拟合;最后用JC法求解可靠指标。算例分析验证了本文方法具有较好的计算精度和计算效率,尤其在复杂工程结构的动力可靠度分析中有广阔的应用前景。
摘要：
通过虚功原理和单位荷载法分析了均布荷载作用下一次超静定梁的弹塑性加载及变形过程。受力变形可分为四个阶段:弹性阶段、固支端附近产生塑性变形阶段、固支端为塑性铰而固支端附近塑性区卸载阶段、固支端保持为塑性铰而梁中部部分区域产生塑性变形直至形成塑性流动阶段。给出了加载各阶段的弯矩、位移公式及外荷载与支反力的关系式,可供工程结构设计和力学教学参考。
通过虚功原理和单位荷载法分析了均布荷载作用下一次超静定梁的弹塑性加载及变形过程。受力变形可分为四个阶段:弹性阶段、固支端附近产生塑性变形阶段、固支端为塑性铰而固支端附近塑性区卸载阶段、固支端保持为塑性铰而梁中部部分区域产生塑性变形直至形成塑性流动阶段。给出了加载各阶段的弯矩、位移公式及外荷载与支反力的关系式,可供工程结构设计和力学教学参考。
摘要：
利用Euler-Bernoulli梁理论(EBT)、Timoshenko梁理论(一阶理论,TBT)和Reddy三阶梁理论(RBT)之间,梁的特征值问题在数学上的相似性,研究了不同梁理论之间特征值的关系。将特征值问题的求解转化为一个代数方程的求解,并导出了不同梁理论之间梁的特征值之间的精确解析关系。因此,只要已知梁的经典结果(临界载荷和固有频率),便很容易从这些关系中获得一阶和三阶梁理论下的相应结果。另外,从这些关系中获得的含有剪切变形影响的结果,可以用于检验一阶和三阶梁理论下梁数值结果的有效性、收敛性以及精确性等问题。
利用Euler-Bernoulli梁理论(EBT)、Timoshenko梁理论(一阶理论,TBT)和Reddy三阶梁理论(RBT)之间,梁的特征值问题在数学上的相似性,研究了不同梁理论之间特征值的关系。将特征值问题的求解转化为一个代数方程的求解,并导出了不同梁理论之间梁的特征值之间的精确解析关系。因此,只要已知梁的经典结果(临界载荷和固有频率),便很容易从这些关系中获得一阶和三阶梁理论下的相应结果。另外,从这些关系中获得的含有剪切变形影响的结果,可以用于检验一阶和三阶梁理论下梁数值结果的有效性、收敛性以及精确性等问题。
摘要：
研究了金属预成形设计中的形状优化设计问题及相应的求解算法,并讨论了凝聚函数在这类问题中的应用。金属预成形设计在本质上是一类反问题,给出采用形状优化设计方法求解这类问题的数学模型,讨论了目标函数构造方法对数值计算收敛性的影响。提出采用凝聚函数将∞-范数形式的形状误差函数转化为光滑可微的目标函数,显著提高了求解以金属预成形设计为背景的优化问题的收敛性。采用流动模型描述金属材料高温下的变形过程,利用基于梯度的数学规划方法求解了金属预成形优化设计问题。数值算例验证了所提出方法的有效性。
研究了金属预成形设计中的形状优化设计问题及相应的求解算法,并讨论了凝聚函数在这类问题中的应用。金属预成形设计在本质上是一类反问题,给出采用形状优化设计方法求解这类问题的数学模型,讨论了目标函数构造方法对数值计算收敛性的影响。提出采用凝聚函数将∞-范数形式的形状误差函数转化为光滑可微的目标函数,显著提高了求解以金属预成形设计为背景的优化问题的收敛性。采用流动模型描述金属材料高温下的变形过程,利用基于梯度的数学规划方法求解了金属预成形优化设计问题。数值算例验证了所提出方法的有效性。
摘要：
基于梯度塑性理论,研究了应变软化阶段的刚度劣化对剪切带内部的局部应变及相对剪切位移的影响。剪切带被看作一维剪切问题,本构关系为线弹性及线性应变软化。考虑刚度劣化后,剪切带的弹性应变由弹性剪切模量、损伤变量及残余剪切模量确定。剪切带的非局部总应变由双线性的本构关系确定。将非局部总应变减去弹性应变,可得剪切带的非局部塑性应变。剪切带非局部塑性应变与流动应力及损伤变量等参数有关,此关系即为在经典弹塑性理论框架之内的考虑刚度劣化的屈服函数。将二阶应变梯度项引入该函数,可得剪切带内部的局部塑性剪切应变及局部总剪切应变的分布规律。对局部塑性剪切应变积分,得到了局部塑性剪切位移。结果表明:考虑了刚度劣化后,剪切带内部的弹性剪切应变及位移增加,而局部塑性剪切应变及位移降低。若不考虑刚度劣化,理论结果可蜕化为以前的结果。理论结果与岩石局部变形的观测结果在定性是一致的。
基于梯度塑性理论,研究了应变软化阶段的刚度劣化对剪切带内部的局部应变及相对剪切位移的影响。剪切带被看作一维剪切问题,本构关系为线弹性及线性应变软化。考虑刚度劣化后,剪切带的弹性应变由弹性剪切模量、损伤变量及残余剪切模量确定。剪切带的非局部总应变由双线性的本构关系确定。将非局部总应变减去弹性应变,可得剪切带的非局部塑性应变。剪切带非局部塑性应变与流动应力及损伤变量等参数有关,此关系即为在经典弹塑性理论框架之内的考虑刚度劣化的屈服函数。将二阶应变梯度项引入该函数,可得剪切带内部的局部塑性剪切应变及局部总剪切应变的分布规律。对局部塑性剪切应变积分,得到了局部塑性剪切位移。结果表明:考虑了刚度劣化后,剪切带内部的弹性剪切应变及位移增加,而局部塑性剪切应变及位移降低。若不考虑刚度劣化,理论结果可蜕化为以前的结果。理论结果与岩石局部变形的观测结果在定性是一致的。
摘要：
在仿真研究机械-地面系统时,常涉及地面建模问题,为此有必要对此作深入研究。结合在联邦德国的研究科题,在分析现有地面模型的基础上给出了地面撞击模型及相关参数的确定方法,并着重讨论分析了模型质量参数与撞击过程中能量转换之间的关系。模拟结果与试验值比较表明,该模型及参数确定方法行之有效。它不仅能较好地模拟地面本身的动态变形过程,而且能逼真地仿真机械-地面之间的相互作用。
在仿真研究机械-地面系统时,常涉及地面建模问题,为此有必要对此作深入研究。结合在联邦德国的研究科题,在分析现有地面模型的基础上给出了地面撞击模型及相关参数的确定方法,并着重讨论分析了模型质量参数与撞击过程中能量转换之间的关系。模拟结果与试验值比较表明,该模型及参数确定方法行之有效。它不仅能较好地模拟地面本身的动态变形过程,而且能逼真地仿真机械-地面之间的相互作用。
摘要：
网壳结构工程事故频繁发生,对其进行损伤识别及健康监测已迫在眉睫。针对网壳结构特点,推导了剩余模态力理论和最小秩摄动理论的基本公式,研究二者在大型网壳结构损伤识别应用中的有效性。依据相似理论,设计制作单层短程线网壳结构模型,对其进行模态试验研究,获取了损伤识别所必需的实测结构模态参数。利用Guyan静态缩聚技术进行有限元模型缩聚,采用最小秩摄动理论进行有限元模型修正,对比研究了基于数值模拟数据和试验实测数据的损伤位置判定及程度评估的整个过程。结果表明,基于剩余模态力和最小秩摄动理论的两阶段损伤识别算法不仅可以识别结构单损伤位置和多损伤位置,还可以定量评估损伤程度,对网壳结构的健康诊断是可行的。
网壳结构工程事故频繁发生,对其进行损伤识别及健康监测已迫在眉睫。针对网壳结构特点,推导了剩余模态力理论和最小秩摄动理论的基本公式,研究二者在大型网壳结构损伤识别应用中的有效性。依据相似理论,设计制作单层短程线网壳结构模型,对其进行模态试验研究,获取了损伤识别所必需的实测结构模态参数。利用Guyan静态缩聚技术进行有限元模型缩聚,采用最小秩摄动理论进行有限元模型修正,对比研究了基于数值模拟数据和试验实测数据的损伤位置判定及程度评估的整个过程。结果表明,基于剩余模态力和最小秩摄动理论的两阶段损伤识别算法不仅可以识别结构单损伤位置和多损伤位置,还可以定量评估损伤程度,对网壳结构的健康诊断是可行的。
摘要：
通过野外大比例(1∶2)结构模型动力试验,研究了土与箱基及框架结构动力相互作用。分别用脉动和牵引释放法测试了试验模型的自振频率及阻尼比,通过三维有限元计算理论值与现场实测值的对比发现,考虑土-结构动力相互作用(SSI)时模型自振频率比不考虑SSI作用时模型第一阶自振频率最大降低8.5%。从牵引释放试验中基础测点和地面测点速度频谱对比可以发现,地面测点振动以纵向运动为主,并且与土体特征频率接近的高频分量得到加强。由近场地面爆破振动试验可知,对于高柔框架结构,其顶部速度反应主要是由基础转动引起的摇摆分量组成,上部结构弹性变形次之,基础平动分量最小。试验为进一步研究具有埋置基础的土-结构动力相互作用提供了计算实例和丰富的试验对比数据。
通过野外大比例(1∶2)结构模型动力试验,研究了土与箱基及框架结构动力相互作用。分别用脉动和牵引释放法测试了试验模型的自振频率及阻尼比,通过三维有限元计算理论值与现场实测值的对比发现,考虑土-结构动力相互作用(SSI)时模型自振频率比不考虑SSI作用时模型第一阶自振频率最大降低8.5%。从牵引释放试验中基础测点和地面测点速度频谱对比可以发现,地面测点振动以纵向运动为主,并且与土体特征频率接近的高频分量得到加强。由近场地面爆破振动试验可知,对于高柔框架结构,其顶部速度反应主要是由基础转动引起的摇摆分量组成,上部结构弹性变形次之,基础平动分量最小。试验为进一步研究具有埋置基础的土-结构动力相互作用提供了计算实例和丰富的试验对比数据。
摘要：
在磁流变阻尼器力学性能试验基础上,利用MTS793系列软件平台,对安装有两种不同型号磁流变阻尼器的五层钢框架模型结构进行了地震模拟振动台减振控制试验,控制策略包括两种被动控制和基于有限传感器的H∞静态输出反馈控制方法的半主动控制。试验结果表明:两种磁流变阻尼系统的被动控制与半主动控制均可以有效减小地震作用下模型结构的位移反应和绝对加速度反应;当磁流变阻尼控制Passive-off提供的阻尼力过大时,Passive-on只起着刚性支撑的作用;当磁流变阻尼控制Passive-off提供的阻尼力较小时,Passive-on的控制效果要好于Passive-off;半主动控制与被动控制相比,优势并不明显。指出了磁流变阻尼器与模型相匹配的重要性,在工程应用中应引起高度重视。
在磁流变阻尼器力学性能试验基础上,利用MTS793系列软件平台,对安装有两种不同型号磁流变阻尼器的五层钢框架模型结构进行了地震模拟振动台减振控制试验,控制策略包括两种被动控制和基于有限传感器的H∞静态输出反馈控制方法的半主动控制。试验结果表明:两种磁流变阻尼系统的被动控制与半主动控制均可以有效减小地震作用下模型结构的位移反应和绝对加速度反应;当磁流变阻尼控制Passive-off提供的阻尼力过大时,Passive-on只起着刚性支撑的作用;当磁流变阻尼控制Passive-off提供的阻尼力较小时,Passive-on的控制效果要好于Passive-off;半主动控制与被动控制相比,优势并不明显。指出了磁流变阻尼器与模型相匹配的重要性,在工程应用中应引起高度重视。
摘要：
基于粘弹性人工边界提出了Rayleigh波的时域波动输入方法,在此基础上研究了Rayleigh波作用下地下隧道的动力反应特性,重点研究了埋深对结构动力反应的影响.结果表明提出的波动输入方法具有良好的模拟精度;Rayleigh波对浅埋地下结构的动力反应影响显著;存在临界埋深D0,当结构埋深D>D0时,随着埋深的增加,结构动力反应逐渐减小;当D
基于粘弹性人工边界提出了Rayleigh波的时域波动输入方法,在此基础上研究了Rayleigh波作用下地下隧道的动力反应特性,重点研究了埋深对结构动力反应的影响.结果表明提出的波动输入方法具有良好的模拟精度;Rayleigh波对浅埋地下结构的动力反应影响显著;存在临界埋深D0,当结构埋深D>D0时,随着埋深的增加,结构动力反应逐渐减小;当D
摘要：
研究了多、高层建筑顶部塔楼的水平地震作用,当采用底部剪力法简化计算时,对塔楼地震作用增大系数βn作了理论和计算分析,指出了βn的控制因素为主体结构基本周期T1、塔楼与主体的周期比Tn/T1和重力荷载比Gn/G,并对现行高层混凝土规范中的βn作了改进。分析中采用基于有限元理论的振型分解反应谱法建模计算,共计算了258种工况,根据这些结果给出了简化法中的修正系数βn值及实用表格,可供工程设计使用。
研究了多、高层建筑顶部塔楼的水平地震作用,当采用底部剪力法简化计算时,对塔楼地震作用增大系数βn作了理论和计算分析,指出了βn的控制因素为主体结构基本周期T1、塔楼与主体的周期比Tn/T1和重力荷载比Gn/G,并对现行高层混凝土规范中的βn作了改进。分析中采用基于有限元理论的振型分解反应谱法建模计算,共计算了258种工况,根据这些结果给出了简化法中的修正系数βn值及实用表格,可供工程设计使用。
摘要：
湿态混凝土受压时会产生孔隙水压力,孔隙水压力的大小与混凝土的变形和裂纹的扩展速度相关。孔隙水压力的产生给混凝土的力学性能带来一些影响,但是目前这方面的理论研究甚微。尝试利用断裂力学的方法,来探讨湿态混凝土在承受单轴压缩荷载时,孔隙水压力对混凝土开裂、扩展和抗压强度的影响。研究结果表明:混凝土中的孔隙水压力减小了阻碍混凝土开裂的摩阻力,相当于楔体的“楔入”作用,加速了混凝土的损伤和微裂纹的扩展,与干燥态的混凝土相比,湿态混凝土的开裂应力和抗压强度都有所降低。
湿态混凝土受压时会产生孔隙水压力,孔隙水压力的大小与混凝土的变形和裂纹的扩展速度相关。孔隙水压力的产生给混凝土的力学性能带来一些影响,但是目前这方面的理论研究甚微。尝试利用断裂力学的方法,来探讨湿态混凝土在承受单轴压缩荷载时,孔隙水压力对混凝土开裂、扩展和抗压强度的影响。研究结果表明:混凝土中的孔隙水压力减小了阻碍混凝土开裂的摩阻力,相当于楔体的“楔入”作用,加速了混凝土的损伤和微裂纹的扩展,与干燥态的混凝土相比,湿态混凝土的开裂应力和抗压强度都有所降低。
摘要：
对带约束拉杆方形钢管混凝土轴压构件的力学机理进行分析,借鉴约束混凝土本构模型,基于等效侧向压应力的概念,提出适合带约束拉杆方形钢管混凝土柱数值计算的核心混凝土本构关系,并结合有关试验结果对本构关系中的参数进行确定。应用该本构关系对有关试件进行荷载-应变关系全过程计算,计算结果与试验结果比较,两者吻合良好。
对带约束拉杆方形钢管混凝土轴压构件的力学机理进行分析,借鉴约束混凝土本构模型,基于等效侧向压应力的概念,提出适合带约束拉杆方形钢管混凝土柱数值计算的核心混凝土本构关系,并结合有关试验结果对本构关系中的参数进行确定。应用该本构关系对有关试件进行荷载-应变关系全过程计算,计算结果与试验结果比较,两者吻合良好。
摘要：
基于精确的几何非线性理论,建立了轴线可伸长双层梁在温度载荷作用下的非线性弯曲控制方程。其中包含了由于材料在横向非均匀分布而导致的拉-弯耦合项。应用打靶法数值求解相应的非线性边值问题,得到了均匀加热下两端不可移简支双层梁的热弯曲数值解。作为算例,给出了由铜和钢组成的双金属梁的平衡构形和平衡路径,分析和讨论了几何和物理参数对梁变形的影响。
基于精确的几何非线性理论,建立了轴线可伸长双层梁在温度载荷作用下的非线性弯曲控制方程。其中包含了由于材料在横向非均匀分布而导致的拉-弯耦合项。应用打靶法数值求解相应的非线性边值问题,得到了均匀加热下两端不可移简支双层梁的热弯曲数值解。作为算例,给出了由铜和钢组成的双金属梁的平衡构形和平衡路径,分析和讨论了几何和物理参数对梁变形的影响。
摘要：
针对施工期钢筋混凝土结构的特点,分阶段地对影响施工期结构构件抗力的特征及其概率模型进行了研究,建议了施工期荷载随时间及空间变异的概率模型。基于动态模型,提出了考虑各个施工阶段相关性的结构可靠度阶段分析法,以矩形梁为例计算了工程实例。
针对施工期钢筋混凝土结构的特点,分阶段地对影响施工期结构构件抗力的特征及其概率模型进行了研究,建议了施工期荷载随时间及空间变异的概率模型。基于动态模型,提出了考虑各个施工阶段相关性的结构可靠度阶段分析法,以矩形梁为例计算了工程实例。
摘要：
根据平截面假定推导了杆系单元和板壳单元在交界面上的约束方程,形成了混合有限元方法。利用该方法可以十分方便将整体杆系结构计算的内力作为外荷载施加到单个构件上,并对构件进行局部的受力分析。以带纵肋箱形构件为例,用混合有限元方法对该类构件进行了局部应力分析和局部板件稳定分析,总结了在混合有限元模型中板壳部分所需的长度及其合理的设置位置。
根据平截面假定推导了杆系单元和板壳单元在交界面上的约束方程,形成了混合有限元方法。利用该方法可以十分方便将整体杆系结构计算的内力作为外荷载施加到单个构件上,并对构件进行局部的受力分析。以带纵肋箱形构件为例,用混合有限元方法对该类构件进行了局部应力分析和局部板件稳定分析,总结了在混合有限元模型中板壳部分所需的长度及其合理的设置位置。
摘要：
通过对典型榫卯连接的力学分析和模型低周反复荷载试验,研究了榫卯的半刚性连接特性和刚度退化的规律。试验得到榫卯连接的弯矩-转角滞回曲线和骨架曲线,并拟合出了榫卯节点恢复力模型。将榫卯连接比拟为变刚度杆单元,理论推导了变刚度和相对柔度之间的关系。结果表明,木结构的榫卯连接刚度随荷载变化而呈非线性变化,刚度在0.3062~23.6054之间变化。研究结果可为木结构古建筑的抗震性能研究和修缮加固提供理论基础。
通过对典型榫卯连接的力学分析和模型低周反复荷载试验,研究了榫卯的半刚性连接特性和刚度退化的规律。试验得到榫卯连接的弯矩-转角滞回曲线和骨架曲线,并拟合出了榫卯节点恢复力模型。将榫卯连接比拟为变刚度杆单元,理论推导了变刚度和相对柔度之间的关系。结果表明,木结构的榫卯连接刚度随荷载变化而呈非线性变化,刚度在0.3062~23.6054之间变化。研究结果可为木结构古建筑的抗震性能研究和修缮加固提供理论基础。
摘要：
斯特罗哈数的雷诺数效应是桥梁断面雷诺数效应研究中的一个重要问题。表面压力积分成气动力的方法在文中得到了应用,用这种方法不仅得到了气动力均值,更重要的是获得了气动力的时程,从而可以计算气动力的RMS值和频率。通过压力积分气动力主要频率计算出刚性支撑断面的斯特罗哈数,并研究了斯特罗哈数随雷诺数的变化规律。试验雷诺数范围为2.7×104 to 1.4×106,其中高雷诺数与实桥仅差一个数量级,能够反映实桥情况。在研究中发现扁平桥梁箱形断面的斯特罗哈数有明显的雷诺数效应,斯特罗哈数变化的过渡区雷诺数范围在2×105 to 4×105。
斯特罗哈数的雷诺数效应是桥梁断面雷诺数效应研究中的一个重要问题。表面压力积分成气动力的方法在文中得到了应用,用这种方法不仅得到了气动力均值,更重要的是获得了气动力的时程,从而可以计算气动力的RMS值和频率。通过压力积分气动力主要频率计算出刚性支撑断面的斯特罗哈数,并研究了斯特罗哈数随雷诺数的变化规律。试验雷诺数范围为2.7×104 to 1.4×106,其中高雷诺数与实桥仅差一个数量级,能够反映实桥情况。在研究中发现扁平桥梁箱形断面的斯特罗哈数有明显的雷诺数效应,斯特罗哈数变化的过渡区雷诺数范围在2×105 to 4×105。
摘要：
以机织物增强建筑膜材料为对象,研究了通过单轴向拉伸试验来获取双轴向拉伸弹性常数的方法。根据膜材料双轴向拉伸弹性模量的确定方法,以二维正交各向异性材料的本构关系为基础,以膜材料经纬向拉伸应力比为设定加载参数,导出了机织膜材料单轴向和双轴向拉伸弹性模量之间的关系,提出了采用单轴向拉伸弹性常数估算建筑膜材料双轴向拉伸弹性常数的方法。通过参考文献中对GF/PTFE和PVDF1202T膜材料拉伸试验的测试结果,验证研究所提出方法的适用性。结果表明,在工程实践中利用单轴向拉伸试验来获得膜材料双轴向拉伸弹性模量是可行的。
以机织物增强建筑膜材料为对象,研究了通过单轴向拉伸试验来获取双轴向拉伸弹性常数的方法。根据膜材料双轴向拉伸弹性模量的确定方法,以二维正交各向异性材料的本构关系为基础,以膜材料经纬向拉伸应力比为设定加载参数,导出了机织膜材料单轴向和双轴向拉伸弹性模量之间的关系,提出了采用单轴向拉伸弹性常数估算建筑膜材料双轴向拉伸弹性常数的方法。通过参考文献中对GF/PTFE和PVDF1202T膜材料拉伸试验的测试结果,验证研究所提出方法的适用性。结果表明,在工程实践中利用单轴向拉伸试验来获得膜材料双轴向拉伸弹性模量是可行的。
摘要：
提出了一种新的线性化积分方法。首先将有鼓形圆盘锻造等效应变速率表示成二维应变速率矢量,对该矢量的内积进行了逐项积分;其次,将逐项积分结果求和并证明了求和结果与传统直接积分法的塑性功率表达式相同;最后由速度场推导出圆盘锻造应力影响因子的解析解与相应的鼓形参数b的计算公式。此外,进行了实际的压缩试验并按上述公式计算了应力状态系数;并将计算结果与Avitzur公式的计算结果及实验机的压力读数进行了比较,结果表明,计算的总压力与Avitzur公式的计算结果基本一致,但高于实测压力值,该解仍属于上界解。
提出了一种新的线性化积分方法。首先将有鼓形圆盘锻造等效应变速率表示成二维应变速率矢量,对该矢量的内积进行了逐项积分;其次,将逐项积分结果求和并证明了求和结果与传统直接积分法的塑性功率表达式相同;最后由速度场推导出圆盘锻造应力影响因子的解析解与相应的鼓形参数b的计算公式。此外,进行了实际的压缩试验并按上述公式计算了应力状态系数;并将计算结果与Avitzur公式的计算结果及实验机的压力读数进行了比较,结果表明,计算的总压力与Avitzur公式的计算结果基本一致,但高于实测压力值,该解仍属于上界解。
摘要：
介绍了用再生核质点法求解刚塑性可压缩材料体积成形的基本原理,利用罚函数满足本质边界条件,积分过程采用有限元背景网格,对边界和内部采用不同的高斯积分求解方案,采用砖形影响域的张量积核函数。模拟求解了三维稳定状态板轧制过程,并将模拟结果与文献中的实测值和刚塑性有限元求解结果进行了比较,结果吻合良好,为解决具有网格畸变问题的体积成形过程奠定基础。
介绍了用再生核质点法求解刚塑性可压缩材料体积成形的基本原理,利用罚函数满足本质边界条件,积分过程采用有限元背景网格,对边界和内部采用不同的高斯积分求解方案,采用砖形影响域的张量积核函数。模拟求解了三维稳定状态板轧制过程,并将模拟结果与文献中的实测值和刚塑性有限元求解结果进行了比较,结果吻合良好,为解决具有网格畸变问题的体积成形过程奠定基础。
