2009年 第26卷 第6期
2009, 26(6): 1-009.
摘要:
在连续体结构拓扑优化中，由于载荷通常非常复杂，存在一种类似于结构分析中“总刚病态”的“载荷病态”现象。引起载荷病态的原因是由于大多数拓扑优化算法没有考虑大载荷、小载荷间的不同影响，使得小载荷的传力路径在优化过程中消失。该文对载荷病态问题进行了剖析，并将其分为三种情况：1) 多工况间有载荷病态，但工况内无载荷病态；2) 仅在工况内有载荷病态；3) 多工况间有载荷病态，同时某工况内也有载荷病态。为解决载荷病态问题，该文提出了应变能策略，利用应力全局化的ICM方法，逐一采用不同的补充方法解决了上述三种载荷病态问题。对多工况下应力约束的连续体结构拓扑优化问题，应力全局化意指基于第四强度理论将局部性应力约束转化为全局性的应变能约束。数值算例表明：全局性的应变能约束代替局部性应力约束可以更好地得到传力路径，并能更方便地处理各种复杂载荷病态问题。
在连续体结构拓扑优化中，由于载荷通常非常复杂，存在一种类似于结构分析中“总刚病态”的“载荷病态”现象。引起载荷病态的原因是由于大多数拓扑优化算法没有考虑大载荷、小载荷间的不同影响，使得小载荷的传力路径在优化过程中消失。该文对载荷病态问题进行了剖析，并将其分为三种情况：1) 多工况间有载荷病态，但工况内无载荷病态；2) 仅在工况内有载荷病态；3) 多工况间有载荷病态，同时某工况内也有载荷病态。为解决载荷病态问题，该文提出了应变能策略，利用应力全局化的ICM方法，逐一采用不同的补充方法解决了上述三种载荷病态问题。对多工况下应力约束的连续体结构拓扑优化问题，应力全局化意指基于第四强度理论将局部性应力约束转化为全局性的应变能约束。数值算例表明：全局性的应变能约束代替局部性应力约束可以更好地得到传力路径，并能更方便地处理各种复杂载荷病态问题。
2009, 26(6): 10-015.
摘要:
微尺度力学的研究常遇到力学模型分析、复杂本构方程求解和跨尺度计算等问题，而传统的数学方法很难给出所研究的微尺度力学问题的解析解。该文探讨运用计算智能方法(主要包括人工神经网络、遗传算法和模糊数学等知识)对微尺度材料的力学行为进行研究。首先，采用人工神经网络建立微尺度材料的纳米压痕硬度随压痕深度变化的力学模型，并用其预测氧化镁材料的纳米压痕硬度；其次，运用遗传算法对A533-B号钢的球形压痕的载荷-位移曲线进行反分析，进而获取其力学参数。
微尺度力学的研究常遇到力学模型分析、复杂本构方程求解和跨尺度计算等问题，而传统的数学方法很难给出所研究的微尺度力学问题的解析解。该文探讨运用计算智能方法(主要包括人工神经网络、遗传算法和模糊数学等知识)对微尺度材料的力学行为进行研究。首先，采用人工神经网络建立微尺度材料的纳米压痕硬度随压痕深度变化的力学模型，并用其预测氧化镁材料的纳米压痕硬度；其次，运用遗传算法对A533-B号钢的球形压痕的载荷-位移曲线进行反分析，进而获取其力学参数。
2009, 26(6): 16-020,.
摘要:
开口薄壁构件的翘曲可视为各板件面内弯曲的组合，因此无需确定截面弯心和翘曲惯矩等参数，也能获得构件抗力性能描述；单肢化的假想荷载分析及其结论的灵活综合，可清晰表述弯扭屈曲时复杂的荷载附加效应，并能在结论中自然反映以Wagner效应为代表的诸多复杂因素。基于上述措施，该文所提出的弯扭屈曲分析方法具有简单的推导过程和结论形式，无需引入复杂的板壳非线性分析理论，但解决了Bleich的方法中横向荷载Wagner效应缺失问题以及轴向偏心荷载与横向荷载所致弯矩的附加效应形式不统一的问题，并对多样化的截面构型、荷载类型及约束方式提供广泛适应性。对于各种典型的弹性弯扭屈曲问题，特别是其中目前尚存在广泛争议的单轴对称截面梁的侧向屈曲问题，该方法均取得了良好的对比分析结论。分析表明：把薄壁构件凝聚到轴上进行分析和结论表述这一传统措施造成二阶分析中的诸多困难，并可能导致不易察觉的疏漏，该文的单肢解析化思路有助于避免这些问题。
开口薄壁构件的翘曲可视为各板件面内弯曲的组合，因此无需确定截面弯心和翘曲惯矩等参数，也能获得构件抗力性能描述；单肢化的假想荷载分析及其结论的灵活综合，可清晰表述弯扭屈曲时复杂的荷载附加效应，并能在结论中自然反映以Wagner效应为代表的诸多复杂因素。基于上述措施，该文所提出的弯扭屈曲分析方法具有简单的推导过程和结论形式，无需引入复杂的板壳非线性分析理论，但解决了Bleich的方法中横向荷载Wagner效应缺失问题以及轴向偏心荷载与横向荷载所致弯矩的附加效应形式不统一的问题，并对多样化的截面构型、荷载类型及约束方式提供广泛适应性。对于各种典型的弹性弯扭屈曲问题，特别是其中目前尚存在广泛争议的单轴对称截面梁的侧向屈曲问题，该方法均取得了良好的对比分析结论。分析表明：把薄壁构件凝聚到轴上进行分析和结论表述这一传统措施造成二阶分析中的诸多困难，并可能导致不易察觉的疏漏，该文的单肢解析化思路有助于避免这些问题。
2009, 26(6): 21-026.
摘要:
结合经典数学理论均匀设计和回归分析，借助有限元计算软件和动态测试技术，提出一个简单实用的结构物理参数识别算法，该算法是基于频域法识别物理参数的一种方法。大量的数值计算和工程应用表明，当系统具有良好可重复性和稳定性，待识别参数为一元或二元时，该算法能够有效地解决这类系统中的参数识别问题。利用该算法对某钢桁架结构边界条件中的部分连接刚度进行识别，得到了比较满意的结果，并验证了该算法解决实际问题时的有效性和可行性。
结合经典数学理论均匀设计和回归分析，借助有限元计算软件和动态测试技术，提出一个简单实用的结构物理参数识别算法，该算法是基于频域法识别物理参数的一种方法。大量的数值计算和工程应用表明，当系统具有良好可重复性和稳定性，待识别参数为一元或二元时，该算法能够有效地解决这类系统中的参数识别问题。利用该算法对某钢桁架结构边界条件中的部分连接刚度进行识别，得到了比较满意的结果，并验证了该算法解决实际问题时的有效性和可行性。
2009, 26(6): 27-030,.
摘要:
研究了机械场与电磁场耦合作用下两端简支弹性圆柱壳的混沌运动问题。给出了纵向稳恒磁场、环向电流和均布载荷共同作用下弹性圆柱壳的振动方程，并采用四阶Runge-Kutta法求解方程。通过变化环向电流使系统运动状态改变，分析了电磁参量对系统运动的影响，研究结果表明变化电磁场强度和通入环向电流的大小及方向，可以实施在机械载荷作用下的简支弹性圆柱薄壳的混沌与周期运动间的转化。
研究了机械场与电磁场耦合作用下两端简支弹性圆柱壳的混沌运动问题。给出了纵向稳恒磁场、环向电流和均布载荷共同作用下弹性圆柱壳的振动方程，并采用四阶Runge-Kutta法求解方程。通过变化环向电流使系统运动状态改变，分析了电磁参量对系统运动的影响，研究结果表明变化电磁场强度和通入环向电流的大小及方向，可以实施在机械载荷作用下的简支弹性圆柱薄壳的混沌与周期运动间的转化。
2009, 26(6): 31-035.
摘要:
提出塑性时间的定义，Valanis K C提出的内蕴时间是其特例。分析了一类积分型塑性时间内时模型“现时近似式”的基本性质，揭示了此类“现时近似式”存在屈服面和塑性位势的必要条件。当“现时近似式”存在屈服面和塑性位势时证明了“现时近似式”的塑性因子等于塑性时间与其Pfaffy型积分分母之积。当Pfaffy型积分分母为正常数时塑性因子等于塑性时间。从经典塑性增量理论出发，采用塑性因子作为塑性时间，建立了一个小应变条件下干砂的内时模型，该模型能够考虑砂土的剪胀性，能够较好地拟合循环荷载作用下干砂的应力-应变响应。
提出塑性时间的定义，Valanis K C提出的内蕴时间是其特例。分析了一类积分型塑性时间内时模型“现时近似式”的基本性质，揭示了此类“现时近似式”存在屈服面和塑性位势的必要条件。当“现时近似式”存在屈服面和塑性位势时证明了“现时近似式”的塑性因子等于塑性时间与其Pfaffy型积分分母之积。当Pfaffy型积分分母为正常数时塑性因子等于塑性时间。从经典塑性增量理论出发，采用塑性因子作为塑性时间，建立了一个小应变条件下干砂的内时模型，该模型能够考虑砂土的剪胀性，能够较好地拟合循环荷载作用下干砂的应力-应变响应。
2009, 26(6): 36-041.
摘要:
为了进行超长寿命疲劳破坏行为的可靠性研究，对GCr15钢超长寿命疲劳S-N试验数据进行了统计评估，采用Bansqun模型描述了其S-N曲线关系，建立了其概率S-N曲线模型，并采用SEV方法和Murakami方程分别预测了钢中最大夹杂尺寸和其相对应的疲劳强度。结果表明：其超长寿命疲劳S-N数据能较好地服从三参数威布尔分布，其概率S-N曲线形式都呈现持续下降的趋势；在验证了最大夹杂尺寸服从Gumbel 分布的基础上，SEV方法预测的最大夹杂尺寸随着钢体积的增大而线性增加，Murakami方程预测的结果揭示了其概率S-N曲线呈现持续下降的原因。
为了进行超长寿命疲劳破坏行为的可靠性研究，对GCr15钢超长寿命疲劳S-N试验数据进行了统计评估，采用Bansqun模型描述了其S-N曲线关系，建立了其概率S-N曲线模型，并采用SEV方法和Murakami方程分别预测了钢中最大夹杂尺寸和其相对应的疲劳强度。结果表明：其超长寿命疲劳S-N数据能较好地服从三参数威布尔分布，其概率S-N曲线形式都呈现持续下降的趋势；在验证了最大夹杂尺寸服从Gumbel 分布的基础上，SEV方法预测的最大夹杂尺寸随着钢体积的增大而线性增加，Murakami方程预测的结果揭示了其概率S-N曲线呈现持续下降的原因。
2009, 26(6): 42-045.
摘要:
考虑端部约束效应，并利用分离变量法，对受横向分布载荷作用的直梁弯曲应力问题进行分析，得到了直梁横截面上正应力和切应力沿梁高度方向以及沿梁轴线方向的分布规律，并将推导结果与经典结果进行比较。结果表明：在靠近约束端附近横截面上的切应力分布与用材料力学公式的计算结果相差较大，但应力最大值比较接近，正应力分布规律与用材料力学公式的计算结果相差较小，但应力最大值的差别不可忽略。稍微远离约束端处横截面上的正应力和切应力的分布均与材料力学计算结果一致。
考虑端部约束效应，并利用分离变量法，对受横向分布载荷作用的直梁弯曲应力问题进行分析，得到了直梁横截面上正应力和切应力沿梁高度方向以及沿梁轴线方向的分布规律，并将推导结果与经典结果进行比较。结果表明：在靠近约束端附近横截面上的切应力分布与用材料力学公式的计算结果相差较大，但应力最大值比较接近，正应力分布规律与用材料力学公式的计算结果相差较小，但应力最大值的差别不可忽略。稍微远离约束端处横截面上的正应力和切应力的分布均与材料力学计算结果一致。
2009, 26(6): 46-051.
摘要:
提出一种多工况应力约束下格栅结构的拓扑优化方法。优化目标结构是由无限细无限密的梁(或肋)构成的类格栅连续体(或加肋板)。采用正交异性增强复合材料模型模拟该类格栅连续体(或加肋板)的本构关系。以梁在结点处的密度和方向作为设计变量。根据有限元分析结果，采用满应力准则法优化各单工况下材料分布。按照多工况下材料的方向刚度与各单工况下材料的方向刚度最大值的差值最小为原则建立多工况下梁(或肋)的拓扑优化分布。经过少量迭代就可以建立优化的材料连续分布场。最后以3个算例演示拓扑优化的过程，并给出结点处梁的密度和方向分布。
提出一种多工况应力约束下格栅结构的拓扑优化方法。优化目标结构是由无限细无限密的梁(或肋)构成的类格栅连续体(或加肋板)。采用正交异性增强复合材料模型模拟该类格栅连续体(或加肋板)的本构关系。以梁在结点处的密度和方向作为设计变量。根据有限元分析结果，采用满应力准则法优化各单工况下材料分布。按照多工况下材料的方向刚度与各单工况下材料的方向刚度最大值的差值最小为原则建立多工况下梁(或肋)的拓扑优化分布。经过少量迭代就可以建立优化的材料连续分布场。最后以3个算例演示拓扑优化的过程，并给出结点处梁的密度和方向分布。
2009, 26(6): 52-057,.
摘要:
自然单元法是一种新兴的无网格数值计算方法，但应用于裂纹问题计算时，其近似函数并不能准确反映裂纹尖端附近应力场的奇异性，需要在缝尖附近增大结点布置密度以获得一定的计算精度。在单位分解框架下将缝尖渐近位移场函数嵌入到自然单元法近似函数中，应用伽辽金过程获得平衡方程的离散线性方程，用相互作用能量积分方法计算了混合模式裂纹的应力强度因子。算例分析表明：单位分解增强自然单元法可以方便地处理裂纹问题，在不增加结点布置密度的情况下可有效提高应力强度因子的计算精度。
自然单元法是一种新兴的无网格数值计算方法，但应用于裂纹问题计算时，其近似函数并不能准确反映裂纹尖端附近应力场的奇异性，需要在缝尖附近增大结点布置密度以获得一定的计算精度。在单位分解框架下将缝尖渐近位移场函数嵌入到自然单元法近似函数中，应用伽辽金过程获得平衡方程的离散线性方程，用相互作用能量积分方法计算了混合模式裂纹的应力强度因子。算例分析表明：单位分解增强自然单元法可以方便地处理裂纹问题，在不增加结点布置密度的情况下可有效提高应力强度因子的计算精度。
2009, 26(6): 58-064.
摘要:
薄壁构件的总势能方程在结构稳定分析和工程设计中具有十分重要的地位和意义，是进行结构稳定计算的基础和钢结构设计规范中制定相关设计公式的依据。多年来薄壁构件的总势能方程一直存在着多种形式，一些设计规范依据的总势能方程也不尽相同。该文采用典型的薄壁构件纵向位移表达式，从理性力学的角度，对薄壁构件的总势能方程进行了严格的推导，得到了应用较多、具有代表性的几种表达式，对产生总势能方程不同形式的原因进行了理论上的剖析，该文认为主要是推导者所采用的基本假定不同、采用的构件纵向位移表达式不同、推导方法上的差异以及工程梁理论本身不完善所造成的；理论的分析证明了经典理论下薄壁构件的总势能方程是最为准确合理的表达式。
薄壁构件的总势能方程在结构稳定分析和工程设计中具有十分重要的地位和意义，是进行结构稳定计算的基础和钢结构设计规范中制定相关设计公式的依据。多年来薄壁构件的总势能方程一直存在着多种形式，一些设计规范依据的总势能方程也不尽相同。该文采用典型的薄壁构件纵向位移表达式，从理性力学的角度，对薄壁构件的总势能方程进行了严格的推导，得到了应用较多、具有代表性的几种表达式，对产生总势能方程不同形式的原因进行了理论上的剖析，该文认为主要是推导者所采用的基本假定不同、采用的构件纵向位移表达式不同、推导方法上的差异以及工程梁理论本身不完善所造成的；理论的分析证明了经典理论下薄壁构件的总势能方程是最为准确合理的表达式。
2009, 26(6): 65-069,.
摘要:
基于Reissner-Mindlin一阶剪切变形板理论，讨论在预加面内机械荷载和温度场作用下，无拉力弹性半空间地基上四边自由中厚板在动荷载作用下的动力特性。把地基看作三维弹性半空间体，考虑地基变形衰减，用一组数学上完备的二元多项式作为位形函数，采用pb-2 Rayleigh-Rizt法求得四边自由中厚板的动力响应，并讨论了初应力对板的动挠度和动弯矩的影响。
基于Reissner-Mindlin一阶剪切变形板理论，讨论在预加面内机械荷载和温度场作用下，无拉力弹性半空间地基上四边自由中厚板在动荷载作用下的动力特性。把地基看作三维弹性半空间体，考虑地基变形衰减，用一组数学上完备的二元多项式作为位形函数，采用pb-2 Rayleigh-Rizt法求得四边自由中厚板的动力响应，并讨论了初应力对板的动挠度和动弯矩的影响。
2009, 26(6): 70-074.
摘要:
同一梁单元内材料具有不同性质时，传统梁单元的单元位移插值函数不能合理地描述梁内部的位移变化，导致计算精度较低。给出了一种计算同一单元内具有分布材料特性的梁反应的有限元方法，有效解决了传统梁单元的局限性。同时，给出了同一单元内具有分布材料特性的梁单元的一致等效节点荷载和一致质量矩阵的建立方法。与传统梁单元相比，使用该方法进行静力分析和特征值分析均可获得较高的计算精度，并且使用一个单元即可给出精确的单元内力和位移分布。此研究为分析同一单元内具有分布材料特性的梁的静力与动力反应问题提供了简单的方法和有价值的理论基础。
同一梁单元内材料具有不同性质时，传统梁单元的单元位移插值函数不能合理地描述梁内部的位移变化，导致计算精度较低。给出了一种计算同一单元内具有分布材料特性的梁反应的有限元方法，有效解决了传统梁单元的局限性。同时，给出了同一单元内具有分布材料特性的梁单元的一致等效节点荷载和一致质量矩阵的建立方法。与传统梁单元相比，使用该方法进行静力分析和特征值分析均可获得较高的计算精度，并且使用一个单元即可给出精确的单元内力和位移分布。此研究为分析同一单元内具有分布材料特性的梁的静力与动力反应问题提供了简单的方法和有价值的理论基础。
2009, 26(6): 75-081.
摘要:
首先介绍了求解冲击问题的解析法、有限元法的算法基础、适用于求解强非线性动力问题的有限元解法，以及计算冲击荷载响应的通用有限元软件ANSYS/LS-DYNA。为验证软件求解功能及相关参数设置的正确性，分别用解析法与有限元软件求解同一简单模型，二者结果吻合。随后在ANSYS/LS-DYNA软件中建立了60m跨度K8型单层球面网壳冲击模型。在上述基础上，对135个K8型网壳算例进行了分析，研究表明：网壳竖向变形和主要杆件受力随冲击质量与速度的增加而增大，当质量与速度增加到一定值后，二者均不再变化。而且当冲击质量较小时，网壳塑性发展可以由冲击动量初步判定，冲击质量较大时，则与冲击速度之间有明显相关性。在一次冲击网壳破坏情况下，冲击持时随冲击速度的增大而减少。
首先介绍了求解冲击问题的解析法、有限元法的算法基础、适用于求解强非线性动力问题的有限元解法，以及计算冲击荷载响应的通用有限元软件ANSYS/LS-DYNA。为验证软件求解功能及相关参数设置的正确性，分别用解析法与有限元软件求解同一简单模型，二者结果吻合。随后在ANSYS/LS-DYNA软件中建立了60m跨度K8型单层球面网壳冲击模型。在上述基础上，对135个K8型网壳算例进行了分析，研究表明：网壳竖向变形和主要杆件受力随冲击质量与速度的增加而增大，当质量与速度增加到一定值后，二者均不再变化。而且当冲击质量较小时，网壳塑性发展可以由冲击动量初步判定，冲击质量较大时，则与冲击速度之间有明显相关性。在一次冲击网壳破坏情况下，冲击持时随冲击速度的增大而减少。
2009, 26(6): 82-088.
摘要:
钢筋混凝土矩形贮液结构广泛应用于给水排水、污水处理、石油化工、铁路等各种工业企业，主要用于贮存清水、污水、石油和化学液体等。在这类结构的抗震设计中，液动压力是一项主要的地震作用。该文假定贮液结构内的液体是理想、无旋和不可压缩的，并忽略表面重力波的影响，采用无晃动机制的矩形贮液结构液-固耦合振动模型，针对带有弹性壁板的双向壁板式钢筋混凝土矩形贮液结构，将液体运动的速度势函数表示为壁板侧向变形和刚体运动速度势函数的叠加，推导了液动压力计算公式。为便于工程应用，结合现有文献并编制MATLAB程序，给出了液动压力计算的简化公式及其计算系数用表，从而为以后该类结构的设计计算提供了理论依据。
钢筋混凝土矩形贮液结构广泛应用于给水排水、污水处理、石油化工、铁路等各种工业企业，主要用于贮存清水、污水、石油和化学液体等。在这类结构的抗震设计中，液动压力是一项主要的地震作用。该文假定贮液结构内的液体是理想、无旋和不可压缩的，并忽略表面重力波的影响，采用无晃动机制的矩形贮液结构液-固耦合振动模型，针对带有弹性壁板的双向壁板式钢筋混凝土矩形贮液结构，将液体运动的速度势函数表示为壁板侧向变形和刚体运动速度势函数的叠加，推导了液动压力计算公式。为便于工程应用，结合现有文献并编制MATLAB程序，给出了液动压力计算的简化公式及其计算系数用表，从而为以后该类结构的设计计算提供了理论依据。
2009, 26(6): 89-094,.
摘要:
在超静定结构中，受扭构件所承担的扭矩必须根据其抗扭刚度来确定。该文对适筋纯扭板式构件的抗扭刚度进行了研究。适筋纯扭板式构件的工作曲线可理想化为四段直线组成，以(A)混凝土开裂，(B)构件裂缝全面形成、按“空间桁架”模式开始工作，(C)钢筋屈服、构件达到承载力为特征点。混凝土开裂前构件的抗扭刚度按连续均质体受扭导出，采用钢筋混凝土变角软化桁架模型(RA-STM)薄膜元理论推导出构件开裂后的抗扭刚度。通过对部分试件的计算验证，计算曲线与试验曲线吻合良好，表明该方法适用于适筋纯扭板式构件全过程抗扭刚度的计算。
在超静定结构中，受扭构件所承担的扭矩必须根据其抗扭刚度来确定。该文对适筋纯扭板式构件的抗扭刚度进行了研究。适筋纯扭板式构件的工作曲线可理想化为四段直线组成，以(A)混凝土开裂，(B)构件裂缝全面形成、按“空间桁架”模式开始工作，(C)钢筋屈服、构件达到承载力为特征点。混凝土开裂前构件的抗扭刚度按连续均质体受扭导出，采用钢筋混凝土变角软化桁架模型(RA-STM)薄膜元理论推导出构件开裂后的抗扭刚度。通过对部分试件的计算验证，计算曲线与试验曲线吻合良好，表明该方法适用于适筋纯扭板式构件全过程抗扭刚度的计算。
2009, 26(6): 95-099.
摘要:
以国家体育场大跨屋盖结构风振响应的计算分析为研究对象，提出了在时域内计算振型能量参与系数的方法，并采用振型能量累积参与系数选择主导振型；提出了利用主导振型响应的协方差计算结构节点的方差响应以及峰值因子的方法。计算结果表明，基于振型时程积分法的风振响应计算方法及响应统计分析方法既显著提高了计算效率又保证了计算结果的精度。
以国家体育场大跨屋盖结构风振响应的计算分析为研究对象，提出了在时域内计算振型能量参与系数的方法，并采用振型能量累积参与系数选择主导振型；提出了利用主导振型响应的协方差计算结构节点的方差响应以及峰值因子的方法。计算结果表明，基于振型时程积分法的风振响应计算方法及响应统计分析方法既显著提高了计算效率又保证了计算结果的精度。
2009, 26(6): 100-104.
摘要:
通过对PVC膜材料进行7种应力比下的双轴拉伸试验(比值分别为0∶1、1∶5、1∶2、1∶1、2∶1、5∶1和1∶0)，对膜材料在双轴拉伸作用下的拉伸特性进行了研究。在试验过程中施加了3次循环荷载，以使得经过循环作用后的膜材料的性能更接近实际使用的情况。结果表明膜材料具有明显的正交异性和非线性。该文推导了双轴拉伸作用下经纬向应变之间的关系，结合试验所得的变形特性，就经纬向应力比C 0.5时，经向弹性常数为负这一现象作了分析。根据已有的理论，对膜材料双轴向弹性常数进行了分析，当C = 1时，膜材料的经向和纬向同时具有最大的弹性常数。
通过对PVC膜材料进行7种应力比下的双轴拉伸试验(比值分别为0∶1、1∶5、1∶2、1∶1、2∶1、5∶1和1∶0)，对膜材料在双轴拉伸作用下的拉伸特性进行了研究。在试验过程中施加了3次循环荷载，以使得经过循环作用后的膜材料的性能更接近实际使用的情况。结果表明膜材料具有明显的正交异性和非线性。该文推导了双轴拉伸作用下经纬向应变之间的关系，结合试验所得的变形特性，就经纬向应力比C 0.5时，经向弹性常数为负这一现象作了分析。根据已有的理论，对膜材料双轴向弹性常数进行了分析，当C = 1时，膜材料的经向和纬向同时具有最大的弹性常数。
2009, 26(6): 105-110.
摘要:
从含初始弯曲的大挠度方程出发，以薄板厚度的折减量为摄动参数，将残余应力考虑成等效荷载，并通过参数分析的方法修正残余应力等效荷载，根据实用板与理想板的比拟，得出板的厚度折减量和板的极限承载力方程。非线性有限元分析和试验数据的对比表明：该文提出的方法实用、精度高，是分析板钢结构极限承载力的通用方法，可作为非线性有限元分析方法的补充，大大简化了结构极限承载力分析的复杂性。
从含初始弯曲的大挠度方程出发，以薄板厚度的折减量为摄动参数，将残余应力考虑成等效荷载，并通过参数分析的方法修正残余应力等效荷载，根据实用板与理想板的比拟，得出板的厚度折减量和板的极限承载力方程。非线性有限元分析和试验数据的对比表明：该文提出的方法实用、精度高，是分析板钢结构极限承载力的通用方法，可作为非线性有限元分析方法的补充，大大简化了结构极限承载力分析的复杂性。
2009, 26(6): 111-115.
摘要:
针对稳定型悬索桥设计中的难点问题，建立其空间参数化有限元模型，提出先零阶再一阶的综合优化方法，考虑稳定型悬索桥的形成过程和几何非线性效应，分三个阶段对稳定型悬索桥进行逐步深入的优化。在优化的过程中，以跨中挠度为目标函数，以各种几何和应力边界为约束，以稳定型悬索桥设计中的关键因素，诸如缆索的初始张拉应变、吊杆的长度和桥塔的高度等为设计变量。另一方面，对零阶方法、一阶方法和综合优化方法的优化效果进行了比较研究。通过对稳定型悬索桥的全面优化，从而使稳定型悬索桥的受力和变形达到均匀而合理的状态。
针对稳定型悬索桥设计中的难点问题，建立其空间参数化有限元模型，提出先零阶再一阶的综合优化方法，考虑稳定型悬索桥的形成过程和几何非线性效应，分三个阶段对稳定型悬索桥进行逐步深入的优化。在优化的过程中，以跨中挠度为目标函数，以各种几何和应力边界为约束，以稳定型悬索桥设计中的关键因素，诸如缆索的初始张拉应变、吊杆的长度和桥塔的高度等为设计变量。另一方面，对零阶方法、一阶方法和综合优化方法的优化效果进行了比较研究。通过对稳定型悬索桥的全面优化，从而使稳定型悬索桥的受力和变形达到均匀而合理的状态。
2009, 26(6): 116-121.
摘要:
采用Von Mises、Mohr Coulomb和Drucker Prager三种经典模型、以及两种适用于混凝土材料的Smeared Cracking模型和Damaged Plasticity模型，分别对带约束拉杆和无约束拉杆的方形、矩形钢管混凝土短柱轴压承载力进行有限元分析，简述每种本构模型的特点，并与已有的47个钢管混凝土短柱轴压试验结果对比。结果表明与静水压力无关且忽略混凝土塑性体积膨胀的Von Mises模型无法考虑钢管对混凝土的约束作用以及约束拉杆的作用，采用相关流动法则而低估了塑性体积膨胀的Smeared Cracking模型分析结果略低于试验结果，其他三种考虑静水压力并采用不相关流动法则的模型更符合试验结果，而且三者计算结果很接近。
采用Von Mises、Mohr Coulomb和Drucker Prager三种经典模型、以及两种适用于混凝土材料的Smeared Cracking模型和Damaged Plasticity模型，分别对带约束拉杆和无约束拉杆的方形、矩形钢管混凝土短柱轴压承载力进行有限元分析，简述每种本构模型的特点，并与已有的47个钢管混凝土短柱轴压试验结果对比。结果表明与静水压力无关且忽略混凝土塑性体积膨胀的Von Mises模型无法考虑钢管对混凝土的约束作用以及约束拉杆的作用，采用相关流动法则而低估了塑性体积膨胀的Smeared Cracking模型分析结果略低于试验结果，其他三种考虑静水压力并采用不相关流动法则的模型更符合试验结果，而且三者计算结果很接近。
2009, 26(6): 122-126.
摘要:
该文扩展了U变换-有限元法分析弹性矩形薄板的范围。通过构造一个与简支、固支或二种边界条件组合的矩形板的等效系统，使刚度矩阵成为循环矩阵，采用U变换，成功解耦了有限元矩阵方程，使得有限元计算只须在一个单元上进行。给出了承受板中集中载荷和对边均布弯矩两种载荷形式下的板中挠度解析表达式。所得到的级数解不仅计算效率高，还能给出误差估计的显式表达式，能够直接掌控计算精度。算例中考察了几种不同边界条件下的计算结果，与已有理论结果的对比说明，该方法提高了计算的精度和效率。
该文扩展了U变换-有限元法分析弹性矩形薄板的范围。通过构造一个与简支、固支或二种边界条件组合的矩形板的等效系统，使刚度矩阵成为循环矩阵，采用U变换，成功解耦了有限元矩阵方程，使得有限元计算只须在一个单元上进行。给出了承受板中集中载荷和对边均布弯矩两种载荷形式下的板中挠度解析表达式。所得到的级数解不仅计算效率高，还能给出误差估计的显式表达式，能够直接掌控计算精度。算例中考察了几种不同边界条件下的计算结果，与已有理论结果的对比说明，该方法提高了计算的精度和效率。
2009, 26(6): 127-132.
摘要:
为分析悬索桥主缆在活载下的变形，必须考虑在初始恒载下主缆所获得的重力刚度。利用缆索线形与简支梁弯矩图之间的比拟关系，并通过活载在竖向变位上所作的外力功等于缆索重力势能的改变这一功能原理，推导了主缆在活载下的竖向变形和内力的计算公式，以及重力刚度的解析表达式。最后通过算例分析，表明该文公式较现有其它公式具有更好的计算精度。
为分析悬索桥主缆在活载下的变形，必须考虑在初始恒载下主缆所获得的重力刚度。利用缆索线形与简支梁弯矩图之间的比拟关系，并通过活载在竖向变位上所作的外力功等于缆索重力势能的改变这一功能原理，推导了主缆在活载下的竖向变形和内力的计算公式，以及重力刚度的解析表达式。最后通过算例分析，表明该文公式较现有其它公式具有更好的计算精度。
2009, 26(6): 133-140,.
摘要:
为了解玄武岩纤维复合材料(BFRP)在整体结构中的加固效果和作用，对一个已经丧失承载能力的一板八柱整体板柱结构模型中的协调受扭边梁和偏压薄壁柱进行了加固，通过对加固后的整体结构试件进行十六点竖向静力加载试验，研究分析了被加固构件的受力性能。结果表明：BFRP较好地发挥了作用，边梁的旧扭转裂缝受到显著的约束，新扭转裂缝出现时间大大延迟，构件的刚度不仅得到了恢复且还有明显的提高；由于BFRP与构件的共同工作情况良好，未发生剥离现象，分担了钢筋的受力，故加固构件还具有较大的承载潜力。
为了解玄武岩纤维复合材料(BFRP)在整体结构中的加固效果和作用，对一个已经丧失承载能力的一板八柱整体板柱结构模型中的协调受扭边梁和偏压薄壁柱进行了加固，通过对加固后的整体结构试件进行十六点竖向静力加载试验，研究分析了被加固构件的受力性能。结果表明：BFRP较好地发挥了作用，边梁的旧扭转裂缝受到显著的约束，新扭转裂缝出现时间大大延迟，构件的刚度不仅得到了恢复且还有明显的提高；由于BFRP与构件的共同工作情况良好，未发生剥离现象，分担了钢筋的受力，故加固构件还具有较大的承载潜力。
2009, 26(6): 141-146.
摘要:
新老混凝土界面之间能够很好地传递界面间剪力，是人们普遍关心的一个问题。为研究在预应力作用下新老混凝土界面之间的力学性能，该文进行了施加预应力后新老混凝土组合梁在静载作用下界面间粘结性能的试验研究，试验梁变化的参数为箍筋间距。试验结果表明：新老混凝土组合梁在预应力作用下，粘结面无明显滑移，在静载作用下，荷载达到极限荷载的72%时，剪跨区局部发生粘结破坏，界面间滑移较明显。在Girrhammar给出的组合梁微分方程的基础上，考虑粘结面滑移、箍筋直径和间距，建立了新老混凝土组合梁界面应力、应变及滑移的计算方法。计算结果表明：该文建立的考虑滑移的新老混凝土组合梁界面分析方法与试验值吻合良好，计算结果可靠。
新老混凝土界面之间能够很好地传递界面间剪力，是人们普遍关心的一个问题。为研究在预应力作用下新老混凝土界面之间的力学性能，该文进行了施加预应力后新老混凝土组合梁在静载作用下界面间粘结性能的试验研究，试验梁变化的参数为箍筋间距。试验结果表明：新老混凝土组合梁在预应力作用下，粘结面无明显滑移，在静载作用下，荷载达到极限荷载的72%时，剪跨区局部发生粘结破坏，界面间滑移较明显。在Girrhammar给出的组合梁微分方程的基础上，考虑粘结面滑移、箍筋直径和间距，建立了新老混凝土组合梁界面应力、应变及滑移的计算方法。计算结果表明：该文建立的考虑滑移的新老混凝土组合梁界面分析方法与试验值吻合良好，计算结果可靠。
2009, 26(6): 147-152.
摘要:
在钢筋混凝土结构中，已存在裂缝对新裂缝的产生和发展有影响，从而对结构承载力性能亦有影响。为研究三维情况下裂缝交叉扩展的机理及其对结构承载力性能的影响，该文设计截面为正六边形对称配筋的钢筋混凝土梁实验，通过变换加载面和加载方式使梁分别产生竖直方向贯通的弯曲裂缝以及两种方向的剪切斜裂缝，并使各裂缝在空间相互交叉。通过实验，观察三维多向裂缝交叉扩展过程，测量梁各阶段荷载-挠度曲线，最后分析裂缝交叉扩展相互作用机理及其对梁构件承载力的影响的基本规律。针对多向裂缝相互作用机理建立三维多向固定裂缝模型，数值模拟结果表明该模型能够模拟多向裂缝交叉情况及其相互作用影响。
在钢筋混凝土结构中，已存在裂缝对新裂缝的产生和发展有影响，从而对结构承载力性能亦有影响。为研究三维情况下裂缝交叉扩展的机理及其对结构承载力性能的影响，该文设计截面为正六边形对称配筋的钢筋混凝土梁实验，通过变换加载面和加载方式使梁分别产生竖直方向贯通的弯曲裂缝以及两种方向的剪切斜裂缝，并使各裂缝在空间相互交叉。通过实验，观察三维多向裂缝交叉扩展过程，测量梁各阶段荷载-挠度曲线，最后分析裂缝交叉扩展相互作用机理及其对梁构件承载力的影响的基本规律。针对多向裂缝相互作用机理建立三维多向固定裂缝模型，数值模拟结果表明该模型能够模拟多向裂缝交叉情况及其相互作用影响。
2009, 26(6): 153-157.
摘要:
饱和土隧道在集中荷载作用下的隧道底面振动位移反应关系着饱和土的液化、震陷。根据饱和土中方形隧道的断面特征，采用两相饱和介质边界元法Green函数以及推导出的Lamb积分方程，计算出机车的集中振动引起的隧道底面振动反应表达式。结合具体算例，数值计算后表明结果可信。
饱和土隧道在集中荷载作用下的隧道底面振动位移反应关系着饱和土的液化、震陷。根据饱和土中方形隧道的断面特征，采用两相饱和介质边界元法Green函数以及推导出的Lamb积分方程，计算出机车的集中振动引起的隧道底面振动反应表达式。结合具体算例，数值计算后表明结果可信。
2009, 26(6): 158-165.
摘要:
根据动能定理及滚动摩擦耗能原理推求了一种圆弧滑道双辊轴摩擦摆隔震系统动力反应分析计算公式。辊轴放置在具有内凹圆弧曲线形状的上盘、下盘滑道中间，与滑道之间为非协调接触，形成辊轴式摩擦摆。分析与计算结果表明：这种摩擦摆具有隔震系统所必需特性。较长的自振周期使其具有必要的隔离能力；依靠结构重力可以使其复位；依靠滚动摩擦的作用，可以消耗传入上部结构的地震能量。设置辊轴摩擦隔震系统之后，能大幅减少结构地震动力反应的层间位移。适当地选取圆弧滑道半径与滚动摩擦系数值，隔震效果可达90%左右。当圆弧滑道半径为2m―3m、滚动摩擦系数小于0.01时，隔震系统具有较好的消能效果与复位能力。
根据动能定理及滚动摩擦耗能原理推求了一种圆弧滑道双辊轴摩擦摆隔震系统动力反应分析计算公式。辊轴放置在具有内凹圆弧曲线形状的上盘、下盘滑道中间，与滑道之间为非协调接触，形成辊轴式摩擦摆。分析与计算结果表明：这种摩擦摆具有隔震系统所必需特性。较长的自振周期使其具有必要的隔离能力；依靠结构重力可以使其复位；依靠滚动摩擦的作用，可以消耗传入上部结构的地震能量。设置辊轴摩擦隔震系统之后，能大幅减少结构地震动力反应的层间位移。适当地选取圆弧滑道半径与滚动摩擦系数值，隔震效果可达90%左右。当圆弧滑道半径为2m―3m、滚动摩擦系数小于0.01时，隔震系统具有较好的消能效果与复位能力。
2009, 26(6): 166-171.
摘要:
根据初始扭转轴压杆的变形规律导出了相应的弹性弯扭屈曲方程。方程表明：由于初始扭转角的存在，两抗弯主轴方向上的弯曲屈曲变形相互耦合；且由于截面剪心和形心不重合，弯曲屈曲变形与扭转屈曲变形也相互耦合。而对于具有双轴对称截面的初始扭转轴压杆，弯曲屈曲变形与扭转屈曲变形相互独立。同时，对不同初始扭转角的轴压杆进行有限元分析，指出Frisch-Fay R错误的分析假定，验证了双轴对称截面的初始扭转轴压杆弹性弯曲屈曲变形曲线是一条空间曲线，且随着初始扭转角的增加，该曲线对平面曲线的偏离变大。最后，进行了初始扭转杆的有限元参数分析，得出初始扭转轴压杆弹性弯曲屈曲承载力与初始扭转角和截面抗弯刚度比参数的变化关系。初始扭转角的存在使强轴对压杆绕弱轴的屈曲位移产生“抵抗”作用，从而提高了杆的弹性弯曲屈曲临界承载力；截面抗弯刚度比 越大，初始扭转角使这种“抵抗”作用越强，弹性屈曲承载力越高。
根据初始扭转轴压杆的变形规律导出了相应的弹性弯扭屈曲方程。方程表明：由于初始扭转角的存在，两抗弯主轴方向上的弯曲屈曲变形相互耦合；且由于截面剪心和形心不重合，弯曲屈曲变形与扭转屈曲变形也相互耦合。而对于具有双轴对称截面的初始扭转轴压杆，弯曲屈曲变形与扭转屈曲变形相互独立。同时，对不同初始扭转角的轴压杆进行有限元分析，指出Frisch-Fay R错误的分析假定，验证了双轴对称截面的初始扭转轴压杆弹性弯曲屈曲变形曲线是一条空间曲线，且随着初始扭转角的增加，该曲线对平面曲线的偏离变大。最后，进行了初始扭转杆的有限元参数分析，得出初始扭转轴压杆弹性弯曲屈曲承载力与初始扭转角和截面抗弯刚度比参数的变化关系。初始扭转角的存在使强轴对压杆绕弱轴的屈曲位移产生“抵抗”作用，从而提高了杆的弹性弯曲屈曲临界承载力；截面抗弯刚度比 越大，初始扭转角使这种“抵抗”作用越强，弹性屈曲承载力越高。
2009, 26(6): 172-177.
摘要:
讨论了载体位置不受控、姿态受控情况下，自由漂浮柔性空间机械臂的高斯基模糊神经网络自学习控制问题。利用拉格朗日方程和模态综合法可建立柔性空间机械臂的动力学模型，但由于此类空间机器人系统严格遵守动量守恒，其动力学方程表现出强烈的非线性性质。结合神经网络和模糊控制，即利用神经网络来实现模糊推理可使模糊控制具有自学习能力，在此基础上，设计了柔性空间机械臂关节空间的高斯基模糊神经网络自学习控制方案。由于将动量守恒定理耦合到系统动力学方程的推导过程中，所提出的控制方案具有不需要测量、反馈载体位置、移动速度和移动加速度的显著优点。系统的数值仿真，证实了方法的有效性。
讨论了载体位置不受控、姿态受控情况下，自由漂浮柔性空间机械臂的高斯基模糊神经网络自学习控制问题。利用拉格朗日方程和模态综合法可建立柔性空间机械臂的动力学模型，但由于此类空间机器人系统严格遵守动量守恒，其动力学方程表现出强烈的非线性性质。结合神经网络和模糊控制，即利用神经网络来实现模糊推理可使模糊控制具有自学习能力，在此基础上，设计了柔性空间机械臂关节空间的高斯基模糊神经网络自学习控制方案。由于将动量守恒定理耦合到系统动力学方程的推导过程中，所提出的控制方案具有不需要测量、反馈载体位置、移动速度和移动加速度的显著优点。系统的数值仿真，证实了方法的有效性。
2009, 26(6): 178-183.
摘要:
该文利用LS-DYNA软件，采用ALE方法，对城市复杂环境中爆炸波的传播规律与超压荷载进行了数值模拟和分析。通过对两建筑物模型中爆炸波传播的数值模拟及其与单建筑物模型的对比分析，结果表明两建筑物模型中爆炸波由于在两建筑物之间多次反射而被增强，因此在计算建筑物所受到的爆炸波超压荷载时必须考虑相邻建筑物的影响。通过对一典型T型街道中爆炸波传播的数值模拟及其与简单环境的对比分析，结果表明在城市街道中爆炸波受到地面和周边建筑物的多次反射而增强，且在一定高宽比范围内，街道越窄、周边建筑物越高，爆炸波超压荷载的增大系数越大，因此在分析城市复杂环境中爆炸波的传播规律和超压荷载时必须考虑周边建筑物的影响。从而为制定城市大型及重要建筑的防爆措施提供依据。
该文利用LS-DYNA软件，采用ALE方法，对城市复杂环境中爆炸波的传播规律与超压荷载进行了数值模拟和分析。通过对两建筑物模型中爆炸波传播的数值模拟及其与单建筑物模型的对比分析，结果表明两建筑物模型中爆炸波由于在两建筑物之间多次反射而被增强，因此在计算建筑物所受到的爆炸波超压荷载时必须考虑相邻建筑物的影响。通过对一典型T型街道中爆炸波传播的数值模拟及其与简单环境的对比分析，结果表明在城市街道中爆炸波受到地面和周边建筑物的多次反射而增强，且在一定高宽比范围内，街道越窄、周边建筑物越高，爆炸波超压荷载的增大系数越大，因此在分析城市复杂环境中爆炸波的传播规律和超压荷载时必须考虑周边建筑物的影响。从而为制定城市大型及重要建筑的防爆措施提供依据。
2009, 26(6): 184-192.
摘要:
针对波形齿锚具受力机理中的粘结、摩擦及弯曲效应设计出多种锚具，用碳纤维布制作若干多层布CFRP片材的小试件并用这几种锚具进行拉伸试验，从而实现锚固长度计算公式中参数进行试验研究并对其进行量化。同时还进行了有粘结型与无粘结型波形齿锚具锚固CFRP片材的试验，结果表明：波形齿锚具是以第一排螺杆轴力增量为主来增大摩擦力实现可靠锚固CFRP片材。并提出设计螺杆时其轴力与剪力值可取CFRP片材极限抗拉强度的百分率。
针对波形齿锚具受力机理中的粘结、摩擦及弯曲效应设计出多种锚具，用碳纤维布制作若干多层布CFRP片材的小试件并用这几种锚具进行拉伸试验，从而实现锚固长度计算公式中参数进行试验研究并对其进行量化。同时还进行了有粘结型与无粘结型波形齿锚具锚固CFRP片材的试验，结果表明：波形齿锚具是以第一排螺杆轴力增量为主来增大摩擦力实现可靠锚固CFRP片材。并提出设计螺杆时其轴力与剪力值可取CFRP片材极限抗拉强度的百分率。
2009, 26(6): 193-198.
摘要:
橡胶本构参数的精确性对橡胶结构力学分析的精度有至关重要的影响。开发一种基于图像分析的完整橡胶材料参数试验系统，并应用该系统对载重轮胎常用的橡胶进行了单轴拉伸、等双轴拉伸以及纯剪切的试验。在此基础上研究了多项式、Ogden以及Arruda-Boyce等流行橡胶本构关系的可靠性、稳定性与精度。结果表明双轴拉伸和纯剪切试验对确定可靠的橡胶本构是必不可少的。基于获得的橡胶本构参数对某全钢子午胎进行了充气和静载有限元分析，并进行了试验对比。分析证明轮胎接地压力、最大应变能密度等关键参数与橡胶本构参数有较大的相关性，二次多项式模型和Ogden模型在橡胶轮胎FEA中有较好的效果。
橡胶本构参数的精确性对橡胶结构力学分析的精度有至关重要的影响。开发一种基于图像分析的完整橡胶材料参数试验系统，并应用该系统对载重轮胎常用的橡胶进行了单轴拉伸、等双轴拉伸以及纯剪切的试验。在此基础上研究了多项式、Ogden以及Arruda-Boyce等流行橡胶本构关系的可靠性、稳定性与精度。结果表明双轴拉伸和纯剪切试验对确定可靠的橡胶本构是必不可少的。基于获得的橡胶本构参数对某全钢子午胎进行了充气和静载有限元分析，并进行了试验对比。分析证明轮胎接地压力、最大应变能密度等关键参数与橡胶本构参数有较大的相关性，二次多项式模型和Ogden模型在橡胶轮胎FEA中有较好的效果。
2009, 26(6): 199-204,.
摘要:
提出了基于相关函数预估计和渐近小波分析的结构系统识别方法，此方法可以从结构随机环境振动响应中识别出结构的模态参数和物理参数。证明了在广谱白噪声环境激励下，结构随机振动相关响应的Morlet小波系数图的脊线值包含了解耦的结构模态信息，可用于结构的模态参数识别。如果知道随机激励的功率谱强度，还可以识别结构的质量、刚度和阻尼矩阵等物理参数。三层框架结构数值算例的结果表明上述方法可以准确地从结构随机振动响应信号中识别出结构参数。苏通大桥北索塔环境振动测试试验研究的结果表明此方法对于工程结构环境激振下的结构模态识别具有很好的效果。
提出了基于相关函数预估计和渐近小波分析的结构系统识别方法，此方法可以从结构随机环境振动响应中识别出结构的模态参数和物理参数。证明了在广谱白噪声环境激励下，结构随机振动相关响应的Morlet小波系数图的脊线值包含了解耦的结构模态信息，可用于结构的模态参数识别。如果知道随机激励的功率谱强度，还可以识别结构的质量、刚度和阻尼矩阵等物理参数。三层框架结构数值算例的结果表明上述方法可以准确地从结构随机振动响应信号中识别出结构参数。苏通大桥北索塔环境振动测试试验研究的结果表明此方法对于工程结构环境激振下的结构模态识别具有很好的效果。
2009, 26(6): 205-211.
摘要:
为了提高不规则波载荷下海洋平台的模态识别精度，通过分析波浪传播方向上的桩腿间距对平台波浪合力频率特性的影响规律，针对4桩腿导管架平台提出了一种寻找波浪合力峰频与谷频的方法，并在该方法的基础上针对各个低阶模态识别提出了选择合适的波浪入射角范围来避免波浪合力有色噪声干扰的方法。然后通过对一个典型的4桩腿导管架平台的数值模拟分析，验证了寻找平台波浪合力峰频与谷频的方法，分析了波浪合力峰频与谷频对模态识别的干扰规律，并针对3个低阶模态找出了适合模态识别的波浪入射角范围。
为了提高不规则波载荷下海洋平台的模态识别精度，通过分析波浪传播方向上的桩腿间距对平台波浪合力频率特性的影响规律，针对4桩腿导管架平台提出了一种寻找波浪合力峰频与谷频的方法，并在该方法的基础上针对各个低阶模态识别提出了选择合适的波浪入射角范围来避免波浪合力有色噪声干扰的方法。然后通过对一个典型的4桩腿导管架平台的数值模拟分析，验证了寻找平台波浪合力峰频与谷频的方法，分析了波浪合力峰频与谷频对模态识别的干扰规律，并针对3个低阶模态找出了适合模态识别的波浪入射角范围。
2009, 26(6): 212-219.
摘要:
有效模量理论仅对宏观连续变化的不均匀体有效，如果出现不连续界面，仍用有效模量理论研究波传播规律会导致失真或错误。实验表明，表征不连续界面性质的柔度系数对弹性波传播的影响较大。针对油气储层介质内部界面弹性波传播规律进行了理论分析，推导了诸如弹簧模型、麦克斯韦模型的反射系数与透射系数，得出了柔度系数与反射、透射、能量损耗、全反射等的相关变化规律。
有效模量理论仅对宏观连续变化的不均匀体有效，如果出现不连续界面，仍用有效模量理论研究波传播规律会导致失真或错误。实验表明，表征不连续界面性质的柔度系数对弹性波传播的影响较大。针对油气储层介质内部界面弹性波传播规律进行了理论分析，推导了诸如弹簧模型、麦克斯韦模型的反射系数与透射系数，得出了柔度系数与反射、透射、能量损耗、全反射等的相关变化规律。
2009, 26(6): 220-225.
摘要:
基于三角形和六边形蜂窝结构面内冲击性能的研究，该文探讨了面内冲击荷载作用下组合Kagome蜂窝结构的变形机制和能量吸收特性。首先，在保证蜂窝结构胞元厚度与边长尺寸比值不变的前提下，分析了不同形状胞元及其组合结构的动态冲击性能，给出了试件宏观及微观胞元结构的动态演化过程。在此基础上，探讨了冲击速度和相对密度一定情况下单位质量不同蜂窝结构的能量吸收特性。其结论将对蜂窝材料微拓扑结构的动力学优化设计提供指导。
基于三角形和六边形蜂窝结构面内冲击性能的研究，该文探讨了面内冲击荷载作用下组合Kagome蜂窝结构的变形机制和能量吸收特性。首先，在保证蜂窝结构胞元厚度与边长尺寸比值不变的前提下，分析了不同形状胞元及其组合结构的动态冲击性能，给出了试件宏观及微观胞元结构的动态演化过程。在此基础上，探讨了冲击速度和相对密度一定情况下单位质量不同蜂窝结构的能量吸收特性。其结论将对蜂窝材料微拓扑结构的动力学优化设计提供指导。
2009, 26(6): 226-232,.
摘要:
应用组件法建立了端板连接节点初始转动刚度计算模型，考虑了端板受弯、柱翼缘受弯、螺栓受拉、柱子腹板受剪、柱子腹板受压和柱子腹板受拉变形对连接节点转动刚度的影响。基于板壳理论计算端板和柱子翼缘的弯曲变形，给出了不同加劲肋设置情况下的刚度计算公式；根据有限元分析结果，把柱子腹板受压刚度计算采用的有效宽度和EC3建议的承载力计算有效宽度统一；在计算螺栓刚度时，考虑了因螺栓预拉所挤紧的周围板件对螺栓变形的影响。该文模型和试验结果及已有模型进行对比，表明该计算模型不仅能精确计算节点的转动刚度，且相对于现有的分析模型更为简便、准确，便于实际工程中应用。
应用组件法建立了端板连接节点初始转动刚度计算模型，考虑了端板受弯、柱翼缘受弯、螺栓受拉、柱子腹板受剪、柱子腹板受压和柱子腹板受拉变形对连接节点转动刚度的影响。基于板壳理论计算端板和柱子翼缘的弯曲变形，给出了不同加劲肋设置情况下的刚度计算公式；根据有限元分析结果，把柱子腹板受压刚度计算采用的有效宽度和EC3建议的承载力计算有效宽度统一；在计算螺栓刚度时，考虑了因螺栓预拉所挤紧的周围板件对螺栓变形的影响。该文模型和试验结果及已有模型进行对比，表明该计算模型不仅能精确计算节点的转动刚度，且相对于现有的分析模型更为简便、准确，便于实际工程中应用。
2009, 26(6): 233-238.
摘要:
将大气紊流速度分解为平均速度和脉动速度两部分，基于一阶活塞理论求得其气动力，结合Von Karman大变形非线性几何应变-位移关系和伽辽金方法，建立了热环境下三维壁板在大气紊流下的气动弹性运动方程，先用频域分析法讨论了热环境对壁板稳定性的影响，再根据随机理论对壁板结构均方根响应值进行分析。结果表明：当来流平均动压接近和超过颤振临界动压时，壁板结构的均方根响应值随平均动压和温度的增大而增加，但其值仅在来流平均动压接近颤振临界动压时随紊流强度变化显著，对紊流尺度的变化不敏感。
将大气紊流速度分解为平均速度和脉动速度两部分，基于一阶活塞理论求得其气动力，结合Von Karman大变形非线性几何应变-位移关系和伽辽金方法，建立了热环境下三维壁板在大气紊流下的气动弹性运动方程，先用频域分析法讨论了热环境对壁板稳定性的影响，再根据随机理论对壁板结构均方根响应值进行分析。结果表明：当来流平均动压接近和超过颤振临界动压时，壁板结构的均方根响应值随平均动压和温度的增大而增加，但其值仅在来流平均动压接近颤振临界动压时随紊流强度变化显著，对紊流尺度的变化不敏感。
2009, 26(6): 238-242.
摘要:
研究了无限大压电基体材料中压电螺型位错与含界面导电刚性线椭圆夹杂的电弹耦合干涉问题。运用求解复杂多连通域问题的复变函数方法，获得了椭圆夹杂和基体区域复势函数以及电弹性场的精确级数形式解答。利用广义Peach-Koehler公式导出作用于压电螺型位错上的位错力公式。主要讨论了刚性线几何尺寸和椭圆曲率对位错力的影响规律。分析结果表明：界面刚性线排斥基体中的位错，对靠近椭圆夹杂界面的螺型位错的运动和平衡位置有重要的影响。当刚性线的长度达到临界值，界面刚性线的存在会改变螺型位错与压电椭圆夹杂的干涉规律。椭圆夹杂的压缩系数变大，刚性线尺寸对位错力的影响也越大。
研究了无限大压电基体材料中压电螺型位错与含界面导电刚性线椭圆夹杂的电弹耦合干涉问题。运用求解复杂多连通域问题的复变函数方法，获得了椭圆夹杂和基体区域复势函数以及电弹性场的精确级数形式解答。利用广义Peach-Koehler公式导出作用于压电螺型位错上的位错力公式。主要讨论了刚性线几何尺寸和椭圆曲率对位错力的影响规律。分析结果表明：界面刚性线排斥基体中的位错，对靠近椭圆夹杂界面的螺型位错的运动和平衡位置有重要的影响。当刚性线的长度达到临界值，界面刚性线的存在会改变螺型位错与压电椭圆夹杂的干涉规律。椭圆夹杂的压缩系数变大，刚性线尺寸对位错力的影响也越大。
2009, 26(6): 243-249.
摘要:
结合高雷诺数k- 模型，建立了辐流式沉淀池三维两相流紊流模型，在动量方程中考虑了曳力、虚拟质量力、升力的作用，以及悬浮物浓度的影响。在考虑池形结构变化条件下，对辐流式二沉池三维流态及悬浮物分布进行了模拟研究。结果表明：环向流速受池底、边壁、进口挡板及出口溢流堰影响较大，与假设切向速度为零的理想沉淀池存在很大差异，三维模型能更好的反映水流和悬浮物变化；采用外堰出水效果很差；当距离池壁2m时，采用内侧堰出水和双堰出水，其去除效果较外堰出水明显改善；与Deininger等的实测资料进行了对比，模拟值与实测值吻合较好。
结合高雷诺数k- 模型，建立了辐流式沉淀池三维两相流紊流模型，在动量方程中考虑了曳力、虚拟质量力、升力的作用，以及悬浮物浓度的影响。在考虑池形结构变化条件下，对辐流式二沉池三维流态及悬浮物分布进行了模拟研究。结果表明：环向流速受池底、边壁、进口挡板及出口溢流堰影响较大，与假设切向速度为零的理想沉淀池存在很大差异，三维模型能更好的反映水流和悬浮物变化；采用外堰出水效果很差；当距离池壁2m时，采用内侧堰出水和双堰出水，其去除效果较外堰出水明显改善；与Deininger等的实测资料进行了对比，模拟值与实测值吻合较好。
2009, 26(6): 250-256.
摘要:
考虑静电力边缘效应的影响，通过薄板大挠度弯曲微分方程退化建立了微梁大挠度变形的一阶控制方程组，并采用打靶法将微梁大挠度变形的边值问题转化为初值问题，借助高精度迭代修正齐次扩容精细积分法建立了一种新的分析微梁大挠度变形的计算模型与方法。为了保证非线性代数方程组求解的收敛性和稳定性，该文根据微梁的受力特点提出了一种增量迭代的算法。数值算例表明：该文所提出的方法具有较高的精度和稳定性，是分析微梁大挠度变形的一种有效方法。
考虑静电力边缘效应的影响，通过薄板大挠度弯曲微分方程退化建立了微梁大挠度变形的一阶控制方程组，并采用打靶法将微梁大挠度变形的边值问题转化为初值问题，借助高精度迭代修正齐次扩容精细积分法建立了一种新的分析微梁大挠度变形的计算模型与方法。为了保证非线性代数方程组求解的收敛性和稳定性，该文根据微梁的受力特点提出了一种增量迭代的算法。数值算例表明：该文所提出的方法具有较高的精度和稳定性，是分析微梁大挠度变形的一种有效方法。
