2019年 第36卷 第8期
2019, 36(8): 1-15.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.10.ST12
摘要:
随着物流和电商行业的飞速发展，钢货架结构从单纯提供货物存储功能的简单机械类产品逐步向高位立体库、库架合一式建筑发展，这对货架结构的安全性提出更高要求。与传统钢框架结构相比，钢货架结构的托盘货载远大于结构自重，竖向荷载活恒比值可达10∶1量级；主要竖向承重构件多采用连续开孔薄壁截面，其性能受到局部屈曲、畸变屈曲、整体屈曲以及各屈曲模式间相互作用的影响；梁柱节点和柱脚节点多为半刚性挂齿式机械连接，表现出强非线性和捏拢滑移滞回特征；竖向支撑体系对整体结构稳定性的影响机制和有效性。另外，在地震作用下，货架结构的破坏模式除了主要承重构件的破坏和整体结构的垮塌外，还存在托盘货载跌落导致的货物、结构破坏和人员伤害。在钢货架结构抗震分析中，托盘货物的滑动和跌落应属于一种极限状态加以考虑，托盘与横梁间的动力摩擦系数将成为评估结构性能的一个重要参数。结合国内外已有研究成果，该文基于钢货架结构的特点，评述了现有的研究方法，综述了各基本结构要素的力学行为、整体结构的稳定性态及抗震性能，探讨了研究中的关键问题。
随着物流和电商行业的飞速发展，钢货架结构从单纯提供货物存储功能的简单机械类产品逐步向高位立体库、库架合一式建筑发展，这对货架结构的安全性提出更高要求。与传统钢框架结构相比，钢货架结构的托盘货载远大于结构自重，竖向荷载活恒比值可达10∶1量级；主要竖向承重构件多采用连续开孔薄壁截面，其性能受到局部屈曲、畸变屈曲、整体屈曲以及各屈曲模式间相互作用的影响；梁柱节点和柱脚节点多为半刚性挂齿式机械连接，表现出强非线性和捏拢滑移滞回特征；竖向支撑体系对整体结构稳定性的影响机制和有效性。另外，在地震作用下，货架结构的破坏模式除了主要承重构件的破坏和整体结构的垮塌外，还存在托盘货载跌落导致的货物、结构破坏和人员伤害。在钢货架结构抗震分析中，托盘货物的滑动和跌落应属于一种极限状态加以考虑，托盘与横梁间的动力摩擦系数将成为评估结构性能的一个重要参数。结合国内外已有研究成果，该文基于钢货架结构的特点，评述了现有的研究方法，综述了各基本结构要素的力学行为、整体结构的稳定性态及抗震性能，探讨了研究中的关键问题。
2019, 36(8): 16-29,58.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.06.0320
摘要:
在结构局部非线性求解过程中，刚度矩阵仅部分元素发生改变，此时切线刚度矩阵可写成初始刚度矩阵与其低秩修正矩阵和的形式，每个增量步的位移响应可用数学中快速求矩阵逆的Woodbury公式高效求解，但通常情况下迭代计算在结构非线性分析中是不可避免的，因此迭代算法的计算性能也对分析效率有重要影响。该文以基于Woodbury非线性方法为基础，分别采用Newton-Raphson （N-R）法、修正牛顿法、3阶两点法、4阶两点法及三点法求解其非线性平衡方程，并对比分析5种迭代算法的计算性能。利用算法时间复杂度理论，得到了5种迭代算法求解基于Woodbury非线性方法平衡方程的时间复杂度分析模型，定量对比了5种迭代算法的计算效率。通过2个数值算例，从收敛速度、时间复杂度和误差等方面对比了各迭代算法的计算性能，分析了各算法适用的非线性问题。最后，计算了5种算法求解基于Woodbury非线性方法平衡方程的综合性能指标。
在结构局部非线性求解过程中，刚度矩阵仅部分元素发生改变，此时切线刚度矩阵可写成初始刚度矩阵与其低秩修正矩阵和的形式，每个增量步的位移响应可用数学中快速求矩阵逆的Woodbury公式高效求解，但通常情况下迭代计算在结构非线性分析中是不可避免的，因此迭代算法的计算性能也对分析效率有重要影响。该文以基于Woodbury非线性方法为基础，分别采用Newton-Raphson （N-R）法、修正牛顿法、3阶两点法、4阶两点法及三点法求解其非线性平衡方程，并对比分析5种迭代算法的计算性能。利用算法时间复杂度理论，得到了5种迭代算法求解基于Woodbury非线性方法平衡方程的时间复杂度分析模型，定量对比了5种迭代算法的计算效率。通过2个数值算例，从收敛速度、时间复杂度和误差等方面对比了各迭代算法的计算性能，分析了各算法适用的非线性问题。最后，计算了5种算法求解基于Woodbury非线性方法平衡方程的综合性能指标。
2019, 36(8): 30-39.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0505
摘要:
针对寒区铁路路基浅层土体冻结状况变化时使其透气透水性（覆盖条件）改变，进而影响其内水分迁移、集聚乃至冻胀的现象，提出“时变覆盖效应”这一概念。基于非等温水热气耦合运移模型以及刚性冰模型，建立了对路基土体内水分迁移、冻胀发展进行模拟的数学模型。对时变覆盖效应下水分迁移与冻胀的一维问题进行模拟，揭示了时变覆盖效应下路基土体水分蒸发、迁移的规律。模拟结果显示，时变覆盖效应下，土体的冻胀量较全时完全覆盖条件下相比较小，但仍有可能对铁路设施造成危害。此外，该文还对土性、温差大小以及初始含水量对时变覆盖效应的影响进行了分析。
针对寒区铁路路基浅层土体冻结状况变化时使其透气透水性（覆盖条件）改变，进而影响其内水分迁移、集聚乃至冻胀的现象，提出“时变覆盖效应”这一概念。基于非等温水热气耦合运移模型以及刚性冰模型，建立了对路基土体内水分迁移、冻胀发展进行模拟的数学模型。对时变覆盖效应下水分迁移与冻胀的一维问题进行模拟，揭示了时变覆盖效应下路基土体水分蒸发、迁移的规律。模拟结果显示，时变覆盖效应下，土体的冻胀量较全时完全覆盖条件下相比较小，但仍有可能对铁路设施造成危害。此外，该文还对土性、温差大小以及初始含水量对时变覆盖效应的影响进行了分析。
2019, 36(8): 40-48.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.10.0534
摘要:
该文提出一种多杠杆并联的放大型黏滞阻尼墙，根据放大型黏滞阻尼墙的构造和受力特点，分析了放大装置的竖向提拉效应，提出了普通型和放大型黏滞阻尼墙的阻尼力及耗能理论公式，并对装置的变形和耗能进行了分析。设计制作3倍位移放大型装置黏滞阻尼墙和普通黏滞阻尼墙的试验模型，并在正弦波的作用下进行往复加载试验，分析不同试验工况下黏滞阻尼墙的滞回耗能曲线，并将理论曲线与试验曲线进行了对比，验证了力学模型的正确性。在相同位移下，放大型黏滞阻尼墙比普通阻尼墙滞回曲线更加饱满、耗能更为显著。最后以三层混凝土框架结构为计算模型进行减震分析，确认了考虑竖向提拉效应的放大型黏滞阻尼墙的减震效果。
该文提出一种多杠杆并联的放大型黏滞阻尼墙，根据放大型黏滞阻尼墙的构造和受力特点，分析了放大装置的竖向提拉效应，提出了普通型和放大型黏滞阻尼墙的阻尼力及耗能理论公式，并对装置的变形和耗能进行了分析。设计制作3倍位移放大型装置黏滞阻尼墙和普通黏滞阻尼墙的试验模型，并在正弦波的作用下进行往复加载试验，分析不同试验工况下黏滞阻尼墙的滞回耗能曲线，并将理论曲线与试验曲线进行了对比，验证了力学模型的正确性。在相同位移下，放大型黏滞阻尼墙比普通阻尼墙滞回曲线更加饱满、耗能更为显著。最后以三层混凝土框架结构为计算模型进行减震分析，确认了考虑竖向提拉效应的放大型黏滞阻尼墙的减震效果。
2019, 36(8): 49-58.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.10.0552
摘要:
以约束水平、环境条件（密闭或干燥）和钢纤维等为参数，开展了超高性能混凝土（UHPC）圆环约束收缩试验。研究了钢环应变随龄期的发展规律；分析了各参数对圆环约束下的残余应力与各关键龄期的力学性能的影响；采用了拉应力水平和应力松弛率来评价UHPC的开裂性能。为配合圆环收缩试验，开展了自由收缩与基本力学性能试验。试验表明，未掺钢纤维的UHPC早期开裂风险大，在14 d前均发生开裂，裂缝平均宽度大于0.25 mm，含钢纤维试件均未开裂。不同约束程度对拉应力水平与应力松弛率的影响均显著，降低约束程度能有效降低开裂风险。与自由收缩测试结果不同，圆环约束UHPC在密闭条件下后期的开裂风险会高于环向干燥条件。建议以密闭条件下14 d的抗裂性能作为控制指标评价圆环约束下UHPC的开裂性能。
以约束水平、环境条件（密闭或干燥）和钢纤维等为参数，开展了超高性能混凝土（UHPC）圆环约束收缩试验。研究了钢环应变随龄期的发展规律；分析了各参数对圆环约束下的残余应力与各关键龄期的力学性能的影响；采用了拉应力水平和应力松弛率来评价UHPC的开裂性能。为配合圆环收缩试验，开展了自由收缩与基本力学性能试验。试验表明，未掺钢纤维的UHPC早期开裂风险大，在14 d前均发生开裂，裂缝平均宽度大于0.25 mm，含钢纤维试件均未开裂。不同约束程度对拉应力水平与应力松弛率的影响均显著，降低约束程度能有效降低开裂风险。与自由收缩测试结果不同，圆环约束UHPC在密闭条件下后期的开裂风险会高于环向干燥条件。建议以密闭条件下14 d的抗裂性能作为控制指标评价圆环约束下UHPC的开裂性能。
2019, 36(8): 59-69,78.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.03.0144
摘要:
在混凝土静态破坏尺寸效应方面已取得了较完善的成果，而在动态破坏尺寸效应方面，包括其产生机制及对应的尺寸效应律的研究则非常匮乏。为探讨动态荷载作用下混凝土尺寸效应行为，从细观角度出发，结合混凝土细观结构特征，考虑动态加载下细观组分应变率效应的影响，建立了混凝土破坏行为研究的细观力学分析模型与方法。以双边缺口混凝土试件为例，对其在低应变率（10-5 s-1~1 s-1）下混凝土动态拉伸破坏行为及尺寸效应进行细观数值模拟，并分析了应变率效应对动态破坏尺寸效应的影响。最后，结合应变率效应对强度及尺寸效应的影响规律—“强度增强效应”与“尺寸效应削弱效应”，在静态破坏尺寸效应律的基础上，建立了混凝土拉伸强度的“静动态统一”尺寸效应理论公式，并验证了理论公式的准确性和合理性。
在混凝土静态破坏尺寸效应方面已取得了较完善的成果，而在动态破坏尺寸效应方面，包括其产生机制及对应的尺寸效应律的研究则非常匮乏。为探讨动态荷载作用下混凝土尺寸效应行为，从细观角度出发，结合混凝土细观结构特征，考虑动态加载下细观组分应变率效应的影响，建立了混凝土破坏行为研究的细观力学分析模型与方法。以双边缺口混凝土试件为例，对其在低应变率（10-5 s-1~1 s-1）下混凝土动态拉伸破坏行为及尺寸效应进行细观数值模拟，并分析了应变率效应对动态破坏尺寸效应的影响。最后，结合应变率效应对强度及尺寸效应的影响规律—“强度增强效应”与“尺寸效应削弱效应”，在静态破坏尺寸效应律的基础上，建立了混凝土拉伸强度的“静动态统一”尺寸效应理论公式，并验证了理论公式的准确性和合理性。
2019, 36(8): 70-78.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.06.0307
摘要:
基于64组超高性能混凝土（ultra high performance concrete， UHPC）抗压性能试验数据，分别建立了峰值压应变ε0、立方体抗压强度fcu与轴心抗压强度fc之间的关系以及弹性模量Ec与立方体抗压强度fcu的关系；基于复合材料力学，建立了受拉区UHPC等效拉应力；基于平截面假定，建立了UHPC梁正截面受弯承载力计算公式，推导了受压区等效矩形应力图形参数、计算公式，并结合UHPC受压本构确定等效矩形应力图形参数。通过28根试验梁的相关数据，验证UHPC梁正截面受弯承载力计算公式及等效矩形应力图形参数取值的可行性。研究结果表明，等效矩形应力图形参数取值较为合理，梁正截面受弯承载力计算值与试验值吻合良好。
基于64组超高性能混凝土（ultra high performance concrete， UHPC）抗压性能试验数据，分别建立了峰值压应变ε0、立方体抗压强度fcu与轴心抗压强度fc之间的关系以及弹性模量Ec与立方体抗压强度fcu的关系；基于复合材料力学，建立了受拉区UHPC等效拉应力；基于平截面假定，建立了UHPC梁正截面受弯承载力计算公式，推导了受压区等效矩形应力图形参数、计算公式，并结合UHPC受压本构确定等效矩形应力图形参数。通过28根试验梁的相关数据，验证UHPC梁正截面受弯承载力计算公式及等效矩形应力图形参数取值的可行性。研究结果表明，等效矩形应力图形参数取值较为合理，梁正截面受弯承载力计算值与试验值吻合良好。
2019, 36(8): 79-86,105.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.06.0337
摘要:
为采用缩尺模型研究火灾下整体钢结构的火灾反应，首先基于火场相似关系以及热传导分析理论推导了钢结构火灾反应相似关系模型，其次根据建立的火场与结构相似关系模型分别设计了1/4和1/8缩尺火场试验模型与钢框架结构试验模型，并对其进行了缩尺火灾试验研究，对比分析了空气温度、结构温度、结构变形与结构破坏规律。结果表明：烟气温度、结构温度、结构变形表明结构火灾反应相似模型具有较好的合理性和准确性，承载力与稳定性也满足相似模型；温度相似比为1以及相同的火场和结构时间相似比可以简化相似模型；缩尺模型试验需要严格控制火场维护结构的变形以及外界通风条件，才能保证结构在高温破坏阶段后的相似性。
为采用缩尺模型研究火灾下整体钢结构的火灾反应，首先基于火场相似关系以及热传导分析理论推导了钢结构火灾反应相似关系模型，其次根据建立的火场与结构相似关系模型分别设计了1/4和1/8缩尺火场试验模型与钢框架结构试验模型，并对其进行了缩尺火灾试验研究，对比分析了空气温度、结构温度、结构变形与结构破坏规律。结果表明：烟气温度、结构温度、结构变形表明结构火灾反应相似模型具有较好的合理性和准确性，承载力与稳定性也满足相似模型；温度相似比为1以及相同的火场和结构时间相似比可以简化相似模型；缩尺模型试验需要严格控制火场维护结构的变形以及外界通风条件，才能保证结构在高温破坏阶段后的相似性。
2019, 36(8): 87-95.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0376
摘要:
随着服役时间的增加，混凝土结构中钢筋易发生锈蚀，引起混凝土结构承载性能下降，严重影响工程结构的继续使用。该文在分析纵筋锈蚀后的屈曲效应、箍筋锈蚀后的约束效应、混凝土和钢筋材料性能劣化的基础上，建议了考虑锈蚀影响的钢筋、混凝土及锈蚀钢筋与混凝土界面粘结性能的本构模型，以锈蚀钢筋混凝土柱为研究对象，对反复荷载作用下钢筋混凝土柱的分析模型进行修正，建立了锈蚀钢筋混凝土柱压-剪-弯交互作用下极限承载力计算模型，并通过21根锈蚀混凝土柱的试验结果对建议分析模型进行了验证。研究结果表明：锈蚀钢筋混凝土柱极限承载力试验值与计算值之比的平均值为1.021，方差为0.014，建议模型极限承载力预测值与试验结果吻合较好，可用于低周反复荷载作用下锈蚀钢筋混凝土柱的承载力分析。
随着服役时间的增加，混凝土结构中钢筋易发生锈蚀，引起混凝土结构承载性能下降，严重影响工程结构的继续使用。该文在分析纵筋锈蚀后的屈曲效应、箍筋锈蚀后的约束效应、混凝土和钢筋材料性能劣化的基础上，建议了考虑锈蚀影响的钢筋、混凝土及锈蚀钢筋与混凝土界面粘结性能的本构模型，以锈蚀钢筋混凝土柱为研究对象，对反复荷载作用下钢筋混凝土柱的分析模型进行修正，建立了锈蚀钢筋混凝土柱压-剪-弯交互作用下极限承载力计算模型，并通过21根锈蚀混凝土柱的试验结果对建议分析模型进行了验证。研究结果表明：锈蚀钢筋混凝土柱极限承载力试验值与计算值之比的平均值为1.021，方差为0.014，建议模型极限承载力预测值与试验结果吻合较好，可用于低周反复荷载作用下锈蚀钢筋混凝土柱的承载力分析。
2019, 36(8): 96-105.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0377
摘要:
为了研究CFRP环向约束钢管混凝土柱在压弯扭复合荷载下的力学性能，该文开展了4个CFRP环向约束钢管混凝土柱和2个钢管混凝土柱的拟静力试验，主要参数为CFRP层数和轴压比，得到了在弯扭、压弯扭两种荷载作用下柱的破坏模式和荷载-变形曲线。试验结果表明， CFRP环向约束钢管混凝土柱的破坏模式为弯型破坏，其破坏过程为：塑性铰区域钢管局部屈曲、CFRP形成环向裂纹，随后CFRP断裂、与钢管剥离，最后钢管局部屈曲部位开裂。轴力的存在会使得钢管更容易出现“象腿”破坏模式。在弯扭荷载下， CFRP环向约束对钢管混凝土的延性以及承载力提高不明显；在压弯扭荷载下， CFRP环向约束能有效提高钢管混凝土的延性及其耗能能力，减缓刚度退化，但对承载力的提高不明显。此外，增加CFRP层数能有效抑制钢管的局部屈曲，增强耗能能力。
为了研究CFRP环向约束钢管混凝土柱在压弯扭复合荷载下的力学性能，该文开展了4个CFRP环向约束钢管混凝土柱和2个钢管混凝土柱的拟静力试验，主要参数为CFRP层数和轴压比，得到了在弯扭、压弯扭两种荷载作用下柱的破坏模式和荷载-变形曲线。试验结果表明， CFRP环向约束钢管混凝土柱的破坏模式为弯型破坏，其破坏过程为：塑性铰区域钢管局部屈曲、CFRP形成环向裂纹，随后CFRP断裂、与钢管剥离，最后钢管局部屈曲部位开裂。轴力的存在会使得钢管更容易出现“象腿”破坏模式。在弯扭荷载下， CFRP环向约束对钢管混凝土的延性以及承载力提高不明显；在压弯扭荷载下， CFRP环向约束能有效提高钢管混凝土的延性及其耗能能力，减缓刚度退化，但对承载力的提高不明显。此外，增加CFRP层数能有效抑制钢管的局部屈曲，增强耗能能力。
2019, 36(8): 106-113,140.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0386
摘要:
通过混凝土经历10℃~-40℃、10℃~-80℃和10℃~-160℃等3种典型的超低温温度区间冻融循环作用试验，探讨不同的温度区间和冻融循环作用次数对混凝土弹性模量的影响。结果表明，随冻融循环作用次数的增加，上限温度时因冻融损伤累积使混凝土的弹性模量呈逐渐软化趋势，其中下限温度较低温度区间的变化趋势最为明显；下限温度时因混凝土内孔隙水结冰使混凝土弹性模量呈先增大后减小趋势，且较上限温度时的变化幅度更大。不同温度区间的混凝土相对弹性模量差以及上下限温度时单次冻融软化指标和累积冻融软化指标均存在明显的差异且变化规律较为复杂。该文还由试验结果拟合出混凝土相对弹性模量与超低温冻融循环作用的温度区间和次数间的关系式。所获得的这些结果可为LNG储罐类混凝土结构的设计和安全性能评估提供参考。
通过混凝土经历10℃~-40℃、10℃~-80℃和10℃~-160℃等3种典型的超低温温度区间冻融循环作用试验，探讨不同的温度区间和冻融循环作用次数对混凝土弹性模量的影响。结果表明，随冻融循环作用次数的增加，上限温度时因冻融损伤累积使混凝土的弹性模量呈逐渐软化趋势，其中下限温度较低温度区间的变化趋势最为明显；下限温度时因混凝土内孔隙水结冰使混凝土弹性模量呈先增大后减小趋势，且较上限温度时的变化幅度更大。不同温度区间的混凝土相对弹性模量差以及上下限温度时单次冻融软化指标和累积冻融软化指标均存在明显的差异且变化规律较为复杂。该文还由试验结果拟合出混凝土相对弹性模量与超低温冻融循环作用的温度区间和次数间的关系式。所获得的这些结果可为LNG储罐类混凝土结构的设计和安全性能评估提供参考。
2019, 36(8): 114-121.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0397
摘要:
基于钢管混凝土“统一理论”成果及部分试验结果，研究钢管混凝土柱截面形状由三角形、正方形……正n边形到圆形变化时，钢管对混凝土约束效应的变化规律。通过划分混凝土有效与非有效约束区，引入形状效率的概念，对约束效应进行折减，采用统一的圆形截面计算公式进行计算，回归分析得到截面几何形状内角角度与混凝土约束区划分的关系；然后，以四边形截面为例，研究截面图形规则性与约束效应的关系，给出计算方法；最后，将异形截面多腔钢管混凝土截面按照腔体拆分为简单多边形截面，引入形状效率和规则性的影响，分别进行轴压承载力计算，叠加各腔体承载力后得到整个截面的轴压承载力。研究结果表明：正多边形截面钢管混凝土有效与非有效约束区边界二次曲线初始切线角度与正多边形内角呈线性关系；提出的基于“统一理论”的不规则异形截面多腔钢管混凝土柱轴压承载力计算方法可较好的反应其约束特征，计算结果与实测结果符合较好，满足工程设计要求。
基于钢管混凝土“统一理论”成果及部分试验结果，研究钢管混凝土柱截面形状由三角形、正方形……正n边形到圆形变化时，钢管对混凝土约束效应的变化规律。通过划分混凝土有效与非有效约束区，引入形状效率的概念，对约束效应进行折减，采用统一的圆形截面计算公式进行计算，回归分析得到截面几何形状内角角度与混凝土约束区划分的关系；然后，以四边形截面为例，研究截面图形规则性与约束效应的关系，给出计算方法；最后，将异形截面多腔钢管混凝土截面按照腔体拆分为简单多边形截面，引入形状效率和规则性的影响，分别进行轴压承载力计算，叠加各腔体承载力后得到整个截面的轴压承载力。研究结果表明：正多边形截面钢管混凝土有效与非有效约束区边界二次曲线初始切线角度与正多边形内角呈线性关系；提出的基于“统一理论”的不规则异形截面多腔钢管混凝土柱轴压承载力计算方法可较好的反应其约束特征，计算结果与实测结果符合较好，满足工程设计要求。
2019, 36(8): 122-132.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0401
摘要:
为了研究钢纤维掺量和三轴应力比对高性能轻骨料混凝土破坏准则和本构关系的影响规律，进行了钢纤维全轻混凝土和钢纤维次轻混凝土多轴强度和变形特性的试验研究，考虑到试验机加载能力和新拌高性能轻骨料混凝土的工作性能，选取的钢纤维体积掺量为0、0.5%、1.0%和1.5%，试验加载路径有单轴拉、压，双轴等压和真三轴压。结果发现在单轴应力和低应力比条件下，钢纤维能够明显地发挥增强阻裂作用，随着钢纤维掺量的增加，中间主应力对极限抗压强度和峰值应变的影响越来越大，且钢纤维体积掺量对两种轻骨料混凝土应力-应变曲线下降段有一定的影响；在高应力比条件下，钢纤维体积掺量对峰值强度、峰值应变和应力-应变曲线下降段无明显影响，但对高应力比下轻骨料混凝土应力-应变曲线上特有的应力平台区域有较大的影响。考虑钢纤维含量特征参数的影响，对普通骨料混凝土的Kotsovos破坏准则进行了相应的修正，得出了适合钢纤维增强轻骨料混凝土的破坏准则表达式。
为了研究钢纤维掺量和三轴应力比对高性能轻骨料混凝土破坏准则和本构关系的影响规律，进行了钢纤维全轻混凝土和钢纤维次轻混凝土多轴强度和变形特性的试验研究，考虑到试验机加载能力和新拌高性能轻骨料混凝土的工作性能，选取的钢纤维体积掺量为0、0.5%、1.0%和1.5%，试验加载路径有单轴拉、压，双轴等压和真三轴压。结果发现在单轴应力和低应力比条件下，钢纤维能够明显地发挥增强阻裂作用，随着钢纤维掺量的增加，中间主应力对极限抗压强度和峰值应变的影响越来越大，且钢纤维体积掺量对两种轻骨料混凝土应力-应变曲线下降段有一定的影响；在高应力比条件下，钢纤维体积掺量对峰值强度、峰值应变和应力-应变曲线下降段无明显影响，但对高应力比下轻骨料混凝土应力-应变曲线上特有的应力平台区域有较大的影响。考虑钢纤维含量特征参数的影响，对普通骨料混凝土的Kotsovos破坏准则进行了相应的修正，得出了适合钢纤维增强轻骨料混凝土的破坏准则表达式。
2019, 36(8): 133-140.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0403
摘要:
高层建筑中，部分剪力墙楼梯间外纵墙两侧仅通过连梁与其它墙肢相连，由于剪力墙先于楼梯施工，该墙肢为无支高度较高的一字形墙肢，存在平面外失稳的可能，从而使结构设计偏于不安全。该文首先根据能量法基本原理，考虑施工完成前和完成后两种工况，建立了一字形墙肢考虑自重时平面外失稳的计算方法，并采用有限元数值模拟验证了该方法的正确性。然后以某高层剪力墙结构为例进行验算，指出楼梯间外纵墙一字形墙肢存在失稳的可能。最后给出了四种处理方法：添加翼缘或风井、梯板分布筋锚入一字形墙肢中整浇、用填充墙替代一字形墙肢及计算时不考虑一字形墙肢承担地震作用，并对上述方法进行了分析。该文认为，取消一字形墙肢，沿层高处布置梁，梁上设置轻质填充墙，则可避免楼梯间一字形墙肢的稳定性问题。该做法施工方便，建议采用。但在地震区，需提高楼梯间轻质填充墙的抗倒塌能力，保证生命通道的畅通。
高层建筑中，部分剪力墙楼梯间外纵墙两侧仅通过连梁与其它墙肢相连，由于剪力墙先于楼梯施工，该墙肢为无支高度较高的一字形墙肢，存在平面外失稳的可能，从而使结构设计偏于不安全。该文首先根据能量法基本原理，考虑施工完成前和完成后两种工况，建立了一字形墙肢考虑自重时平面外失稳的计算方法，并采用有限元数值模拟验证了该方法的正确性。然后以某高层剪力墙结构为例进行验算，指出楼梯间外纵墙一字形墙肢存在失稳的可能。最后给出了四种处理方法：添加翼缘或风井、梯板分布筋锚入一字形墙肢中整浇、用填充墙替代一字形墙肢及计算时不考虑一字形墙肢承担地震作用，并对上述方法进行了分析。该文认为，取消一字形墙肢，沿层高处布置梁，梁上设置轻质填充墙，则可避免楼梯间一字形墙肢的稳定性问题。该做法施工方便，建议采用。但在地震区，需提高楼梯间轻质填充墙的抗倒塌能力，保证生命通道的畅通。
2019, 36(8): 141-148.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0406
摘要:
该文提出了预压碟簧自复位耗能（PS-SCED）支撑-钢框架结构的等效阻尼比公式并验证其合理性，在此基础上，采用直接基于位移的抗震设计方法对一6层PS-SCED支撑-钢框架结构的支撑参数进行设计并分析。结果表明，不考虑等效阻尼比设计的支撑刚度偏于保守，支撑承载力需求偏大，而考虑等效阻尼比设计的支撑刚度和承载力需求更小且能使结构满足预定的性能目标；在相同性能目标下，支撑刚度比对结构的位移响应影响不大，按照所提出的刚度比区间设计的支撑参数能使结构满足变形限值要求。
该文提出了预压碟簧自复位耗能（PS-SCED）支撑-钢框架结构的等效阻尼比公式并验证其合理性，在此基础上，采用直接基于位移的抗震设计方法对一6层PS-SCED支撑-钢框架结构的支撑参数进行设计并分析。结果表明，不考虑等效阻尼比设计的支撑刚度偏于保守，支撑承载力需求偏大，而考虑等效阻尼比设计的支撑刚度和承载力需求更小且能使结构满足预定的性能目标；在相同性能目标下，支撑刚度比对结构的位移响应影响不大，按照所提出的刚度比区间设计的支撑参数能使结构满足变形限值要求。
2019, 36(8): 149-160.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0410
摘要:
为在新型城镇化进程中推广使用带有震后可更换构件的结构体系，对钢框架体系中带低屈服点LYP160钢材盖板连接组件的节点进行梁柱连接部位扩大梁翼缘截面的改进，提高节点承载能力及“保险丝”作用效果。采用通用有限元软件ABAQUS建立全螺栓连接节点数值模型，结合国内外典型试验结果，验证数值模型的准确性和适用性。通过建立不同扩翼程度、不同削弱程度的盖板连接节点模型，对比其承载性能、滞回性能、断裂性能以及耗能能力等，深入探讨不同扩翼程度对不同削弱程度的扩翼型盖板连接节点抗震行为的影响，并给出此类节点的设计流程，为工程应用提供参考依据。研究结果表明：扩大梁端翼缘截面可增加盖板连接组件耗能，减少主体结构进入塑性程度及耗能比例，有效转移塑性铰位置，提高节点“保险丝”作用效果及作用时间；随着扩翼程度的增大，节点所需的承载力系数设计值提高，使节点避免过度削弱，兼顾正常使用承载能力及可更换“保险丝”作用，但当扩翼达到一定程度后，对盖板连接组件耗能比例的提高作用有限；基于计算结果拟合得到节点承载力系数限值与扩翼系数的关系曲线，为保证“保险丝”作用充分发挥，应保证承载力系数设计值小于承载力系数限值，扩翼型节点的承载力系数限值比未扩翼型节点提高22%，实现对节点进行较小削弱就能充分发挥“保险丝”作用效果的目标。
为在新型城镇化进程中推广使用带有震后可更换构件的结构体系，对钢框架体系中带低屈服点LYP160钢材盖板连接组件的节点进行梁柱连接部位扩大梁翼缘截面的改进，提高节点承载能力及“保险丝”作用效果。采用通用有限元软件ABAQUS建立全螺栓连接节点数值模型，结合国内外典型试验结果，验证数值模型的准确性和适用性。通过建立不同扩翼程度、不同削弱程度的盖板连接节点模型，对比其承载性能、滞回性能、断裂性能以及耗能能力等，深入探讨不同扩翼程度对不同削弱程度的扩翼型盖板连接节点抗震行为的影响，并给出此类节点的设计流程，为工程应用提供参考依据。研究结果表明：扩大梁端翼缘截面可增加盖板连接组件耗能，减少主体结构进入塑性程度及耗能比例，有效转移塑性铰位置，提高节点“保险丝”作用效果及作用时间；随着扩翼程度的增大，节点所需的承载力系数设计值提高，使节点避免过度削弱，兼顾正常使用承载能力及可更换“保险丝”作用，但当扩翼达到一定程度后，对盖板连接组件耗能比例的提高作用有限；基于计算结果拟合得到节点承载力系数限值与扩翼系数的关系曲线，为保证“保险丝”作用充分发挥，应保证承载力系数设计值小于承载力系数限值，扩翼型节点的承载力系数限值比未扩翼型节点提高22%，实现对节点进行较小削弱就能充分发挥“保险丝”作用效果的目标。
2019, 36(8): 161-170,181.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0419
摘要:
地震所导致的碰撞是影响桥梁结构地震响应的一个重要因素。该文以32 m标准跨径高铁简支梁桥为研究对象，按1/6缩尺比设计及制作了单跨桥梁振动台试验模型，并针对以往点-面接触碰撞测力装置不能真实反映原型结构碰撞接触形式的不足，设计了一种新型面-面接触的碰撞测力装置。通过振动台试验研究了桥梁模型在地震激励下的横向碰撞效应，并通过快速傅里叶变换（FFT）从频域角度分析了碰撞对桥梁结构横向地震响应的影响。结果表明：新型测力装置能够较为准确地测得挡块与垫石之间的碰撞力时程；挡块与垫石间的碰撞限制了墩梁间的横向相对位移的发展，但会放大桥墩墩底弯矩响应和梁体加速度响应。在不考虑挡块时，桥梁结构的地震响应功率谱在低频区（结构基频附近）具有较高的幅值，即地震响应主要受结构基频控制；而在设置挡块后，碰撞改变了地震响应的频率分布，在高频区的功率谱幅值明显增大。
地震所导致的碰撞是影响桥梁结构地震响应的一个重要因素。该文以32 m标准跨径高铁简支梁桥为研究对象，按1/6缩尺比设计及制作了单跨桥梁振动台试验模型，并针对以往点-面接触碰撞测力装置不能真实反映原型结构碰撞接触形式的不足，设计了一种新型面-面接触的碰撞测力装置。通过振动台试验研究了桥梁模型在地震激励下的横向碰撞效应，并通过快速傅里叶变换（FFT）从频域角度分析了碰撞对桥梁结构横向地震响应的影响。结果表明：新型测力装置能够较为准确地测得挡块与垫石之间的碰撞力时程；挡块与垫石间的碰撞限制了墩梁间的横向相对位移的发展，但会放大桥墩墩底弯矩响应和梁体加速度响应。在不考虑挡块时，桥梁结构的地震响应功率谱在低频区（结构基频附近）具有较高的幅值，即地震响应主要受结构基频控制；而在设置挡块后，碰撞改变了地震响应的频率分布，在高频区的功率谱幅值明显增大。
2019, 36(8): 171-181.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0420
摘要:
为获得危旧混凝土桥梁的真实承载性能，通过对足尺危旧预应力混凝土小箱梁进行抗弯和抗剪承载性能试验，研究危旧预应力混凝土小箱梁受力退化行为。通过足尺危旧预制箱梁残余承载能力试验，量测分析了试验梁的荷载、挠度、应变、裂缝宽度等，对危旧小箱梁的残余抗弯、抗剪极限承载能力及刚度进行了分析，得出危旧预制箱梁抗弯、抗剪受力性能及破坏机理。将足尺试验结果与承载力计算值以及公路—I级设计内力值进行比较，分析危旧混凝土小箱梁的实际承载性能。引入损伤折减系数，建立危旧混凝土箱梁极限承载力计算公式。试验结果表明：结构损伤降低了箱梁的承载性能，试验梁在未开裂阶段的挠度不满足公路桥规对活载刚度的验算要求，抗弯足尺试验得到的抗弯承载力与抗弯承载力计算结果基本相同，比主梁设计内力弯矩值高70%；抗剪足尺试验结果比主梁设计内力剪力值分别高32%和37%；引入损伤折减系数后的抗弯、抗剪承载力计算公式可以较准确的评估危旧混凝土小箱梁的承载能力，可为我国大量现役混凝土小箱梁的评估与维护提供参考。
为获得危旧混凝土桥梁的真实承载性能，通过对足尺危旧预应力混凝土小箱梁进行抗弯和抗剪承载性能试验，研究危旧预应力混凝土小箱梁受力退化行为。通过足尺危旧预制箱梁残余承载能力试验，量测分析了试验梁的荷载、挠度、应变、裂缝宽度等，对危旧小箱梁的残余抗弯、抗剪极限承载能力及刚度进行了分析，得出危旧预制箱梁抗弯、抗剪受力性能及破坏机理。将足尺试验结果与承载力计算值以及公路—I级设计内力值进行比较，分析危旧混凝土小箱梁的实际承载性能。引入损伤折减系数，建立危旧混凝土箱梁极限承载力计算公式。试验结果表明：结构损伤降低了箱梁的承载性能，试验梁在未开裂阶段的挠度不满足公路桥规对活载刚度的验算要求，抗弯足尺试验得到的抗弯承载力与抗弯承载力计算结果基本相同，比主梁设计内力弯矩值高70%；抗剪足尺试验结果比主梁设计内力剪力值分别高32%和37%；引入损伤折减系数后的抗弯、抗剪承载力计算公式可以较准确的评估危旧混凝土小箱梁的承载能力，可为我国大量现役混凝土小箱梁的评估与维护提供参考。
2019, 36(8): 182-191.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0428
摘要:
结合3个普通钢筋混凝土构件和11个钢管高强混凝土叠合构件的单调加载静力试验，对钢管高强混凝土叠合构件的破坏形态、破坏机理和受剪承载能力开展研究。通过分析破坏特征与荷载-跨中挠度曲线，重点对钢管尺寸、剪跨比和是否焊接栓钉对叠合构件受剪承载力的影响进行分析。试验研究结果表明：试件发生剪切斜压和剪压两种破坏模式；试件的受剪承载力随钢管尺寸的增加而提高；随剪跨比的增大而降低；焊接栓钉可提高试件的承载能力，但作用有限。依据现有规范并结合试验结果，基于桁架-斜压场模型提出了钢管高强混凝土叠合构件的受剪承载力计算公式，其计算结果与试验结果吻合较好。
结合3个普通钢筋混凝土构件和11个钢管高强混凝土叠合构件的单调加载静力试验，对钢管高强混凝土叠合构件的破坏形态、破坏机理和受剪承载能力开展研究。通过分析破坏特征与荷载-跨中挠度曲线，重点对钢管尺寸、剪跨比和是否焊接栓钉对叠合构件受剪承载力的影响进行分析。试验研究结果表明：试件发生剪切斜压和剪压两种破坏模式；试件的受剪承载力随钢管尺寸的增加而提高；随剪跨比的增大而降低；焊接栓钉可提高试件的承载能力，但作用有限。依据现有规范并结合试验结果，基于桁架-斜压场模型提出了钢管高强混凝土叠合构件的受剪承载力计算公式，其计算结果与试验结果吻合较好。
2019, 36(8): 192-200,209.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.04.0228
摘要:
为研究外环板式高低梁-方钢管柱节点的弹塑性剪切承载力，对7个十字形外环板式高低梁-方钢管柱节点进行了低周往复加载试验。基于试验，建立了20个考虑不同参数影响的三维实体节点模型并对其进行了非线性有限元分析。结果表明：通过引入节点单侧最小柱梁强度比概念，可将该类节点的破坏模式分为节点区域整体剪切破坏及节点区域部分剪切破坏，且节点域两侧梁高比（db1/db2）、外环板尺寸以及钢管柱的宽厚比（D/t）等因素对节点剪切承载力产生影响。基于屈服线理论并结合试验及有限元分析结果，提出了外环板式高低梁-方钢管柱节点剪切承载力计算方法。该计算方法数据特征稳定，建议公式的结果与试验及仿真模拟结果吻合较好，能较精确地评估该类型节点的弹塑性剪切承载力，可供实际工程设计参考。
为研究外环板式高低梁-方钢管柱节点的弹塑性剪切承载力，对7个十字形外环板式高低梁-方钢管柱节点进行了低周往复加载试验。基于试验，建立了20个考虑不同参数影响的三维实体节点模型并对其进行了非线性有限元分析。结果表明：通过引入节点单侧最小柱梁强度比概念，可将该类节点的破坏模式分为节点区域整体剪切破坏及节点区域部分剪切破坏，且节点域两侧梁高比（db1/db2）、外环板尺寸以及钢管柱的宽厚比（D/t）等因素对节点剪切承载力产生影响。基于屈服线理论并结合试验及有限元分析结果，提出了外环板式高低梁-方钢管柱节点剪切承载力计算方法。该计算方法数据特征稳定，建议公式的结果与试验及仿真模拟结果吻合较好，能较精确地评估该类型节点的弹塑性剪切承载力，可供实际工程设计参考。
2019, 36(8): 201-209.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0258
摘要:
为提高模板侧压力计算的准确性和可靠性，进行了新浇混凝土侧压力实验，并将实测数据与不同规范计算值进行了对比分析。基于雅申理论建立了新浇混凝土侧压力计算模型，推导了新浇混凝土模板侧压力计算公式，并通过实测值进行了验证。研究表明：采用现行规范计算新浇混凝土侧压力不仅离散性较大，而且存在一定的安全隐患；而基于雅申理论建立的模板侧压力模型不仅能较准确地预测新浇混凝土侧压力，而且计算值与实测值相比离散性小，可靠性高。
为提高模板侧压力计算的准确性和可靠性，进行了新浇混凝土侧压力实验，并将实测数据与不同规范计算值进行了对比分析。基于雅申理论建立了新浇混凝土侧压力计算模型，推导了新浇混凝土模板侧压力计算公式，并通过实测值进行了验证。研究表明：采用现行规范计算新浇混凝土侧压力不仅离散性较大，而且存在一定的安全隐患；而基于雅申理论建立的模板侧压力模型不仅能较准确地预测新浇混凝土侧压力，而且计算值与实测值相比离散性小，可靠性高。
2019, 36(8): 210-216,225.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0519
摘要:
黏滞阻尼器耗能减震结构的减震效果与阻尼器在结构中的安装方式密切相关，已有黏滞阻尼器布置机构主要考虑结构减震需求和安装连接简单方便，而未考虑建筑需求。针对现有黏滞阻尼器布置机构占用结构框格内空间、阻碍视野的不足，提出了一种新型黏滞阻尼器开敞式布置机构。介绍了开敞式布置机构的构造与工作原理，并对机构的力学性能进行理论分析，推导了位移放大系数和等效阻尼比计算公式。设计并制作了一个设置黏滞阻尼器开敞式布置机构的钢框架试件，给试件施加正弦位移激励，分析了开敞式布置机构在动力作用下的受力性能，以及在不同位移幅值、频率工况下，框架侧移与阻尼器两端相对位移之间的关系，验证了该文提出的位移放大系数计算公式的准确性。采用SAP2000对比分析了一个无控钢框架结构，以及设置阻尼器对角布置机构和开敞式布置机构后的减震性能，验证了该新型布置机构在实际工程中应用的可行性。
黏滞阻尼器耗能减震结构的减震效果与阻尼器在结构中的安装方式密切相关，已有黏滞阻尼器布置机构主要考虑结构减震需求和安装连接简单方便，而未考虑建筑需求。针对现有黏滞阻尼器布置机构占用结构框格内空间、阻碍视野的不足，提出了一种新型黏滞阻尼器开敞式布置机构。介绍了开敞式布置机构的构造与工作原理，并对机构的力学性能进行理论分析，推导了位移放大系数和等效阻尼比计算公式。设计并制作了一个设置黏滞阻尼器开敞式布置机构的钢框架试件，给试件施加正弦位移激励，分析了开敞式布置机构在动力作用下的受力性能，以及在不同位移幅值、频率工况下，框架侧移与阻尼器两端相对位移之间的关系，验证了该文提出的位移放大系数计算公式的准确性。采用SAP2000对比分析了一个无控钢框架结构，以及设置阻尼器对角布置机构和开敞式布置机构后的减震性能，验证了该新型布置机构在实际工程中应用的可行性。
2019, 36(8): 217-225.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.12.0725
摘要:
研究结构偏心和速度脉冲强震双重耦合不利对钢筋混凝土框架体系结构影响系数的修正措施。通过理论推导建立该耦合不利效应对结构影响系数的修正方法，给出修正系数计算流程。以最不利的强度偏心框架为对象，分别选取10条速度脉冲型和非速度脉冲型地震加速度记录，开展非线性动力时程分析，量化速度脉冲地震效应、偏心率、结构延性和楼层数对修正系数的影响规律。基于数值分析结果，建立修正系数的拟合关系式。结果表明，速度脉冲地震工况下的修正系数明显大于非速度脉冲工况。修正系数随偏心率增大，先线性增大后非线性急剧增大。偏心较小时，延性对修正系数的影响较小；偏心较大时，修正系数随延性的增大而减小。楼层数对修正系数无明显影响。拟合的修正系数关系式可为抗震设计中综合考虑速度脉冲地震和结构偏心的不利影响提供参考。
研究结构偏心和速度脉冲强震双重耦合不利对钢筋混凝土框架体系结构影响系数的修正措施。通过理论推导建立该耦合不利效应对结构影响系数的修正方法，给出修正系数计算流程。以最不利的强度偏心框架为对象，分别选取10条速度脉冲型和非速度脉冲型地震加速度记录，开展非线性动力时程分析，量化速度脉冲地震效应、偏心率、结构延性和楼层数对修正系数的影响规律。基于数值分析结果，建立修正系数的拟合关系式。结果表明，速度脉冲地震工况下的修正系数明显大于非速度脉冲工况。修正系数随偏心率增大，先线性增大后非线性急剧增大。偏心较小时，延性对修正系数的影响较小；偏心较大时，修正系数随延性的增大而减小。楼层数对修正系数无明显影响。拟合的修正系数关系式可为抗震设计中综合考虑速度脉冲地震和结构偏心的不利影响提供参考。
2019, 36(8): 226-234,247.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.02.0057
摘要:
近年来，区域建筑地震韧性提升已逐渐成为国际防震减灾领域的研究热点。该文以典型区域建筑RC框架结构为例，综合考虑区域计算效率和精度，以关键设计指标把握能力、关键结构响应预测能力和韧性水准评价结果为核心目标，研究了适用于该类结构隔震韧性提升的简化模型。基于基本案例，首先评价了广泛使用的基于剪切梁的组合简化模型的精度，结果表明：该模型无法把握关键设计指标底部剪力比，更重要的是无法预测影响韧性水准的关键结构响应最大楼面绝对加速度。鉴于此，该文建议了一种基于铁木辛柯梁的组合简化模型，可准确把握上述关键设计指标和结构响应。以一栋既有RC框架结构为例，实现了基于该简化模型的隔震韧性提升，并用于指导该结构的隔震韧性提升实际工程设计，结果表明：该模型可较好把握关键设计指标和预测关键结构响应，且韧性评价结果与精细模型评价结果相对误差小于4.5%，而基于剪切梁的组合简化模型预测的修复费用和工时误差分别高达177%和31.5%，表明该文建议的简化模型可服务于区域RC框架结构的隔震韧性提升。
近年来，区域建筑地震韧性提升已逐渐成为国际防震减灾领域的研究热点。该文以典型区域建筑RC框架结构为例，综合考虑区域计算效率和精度，以关键设计指标把握能力、关键结构响应预测能力和韧性水准评价结果为核心目标，研究了适用于该类结构隔震韧性提升的简化模型。基于基本案例，首先评价了广泛使用的基于剪切梁的组合简化模型的精度，结果表明：该模型无法把握关键设计指标底部剪力比，更重要的是无法预测影响韧性水准的关键结构响应最大楼面绝对加速度。鉴于此，该文建议了一种基于铁木辛柯梁的组合简化模型，可准确把握上述关键设计指标和结构响应。以一栋既有RC框架结构为例，实现了基于该简化模型的隔震韧性提升，并用于指导该结构的隔震韧性提升实际工程设计，结果表明：该模型可较好把握关键设计指标和预测关键结构响应，且韧性评价结果与精细模型评价结果相对误差小于4.5%，而基于剪切梁的组合简化模型预测的修复费用和工时误差分别高达177%和31.5%，表明该文建议的简化模型可服务于区域RC框架结构的隔震韧性提升。
2019, 36(8): 235-247.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0380
摘要:
翼型动态失速导致气动非线性特征突出，与洞壁效应耦合给风洞试验数据带来极大的不确定性，该文通过试验和数值手段揭示了翼型动态试验洞壁效应产生机理和影响规律，结果表明：相比于静态试验，由于洞壁的存在，动态试验翼型的尾流区的总压和静压分布更不均匀，动态试验翼型在相同迎角下的洞壁干扰更严重，表现为翼型在大迎角段，洞壁干扰导致模型中间截面附近和端部截面附近的速度分布和压力分布差异更明显，且相比于压力面，吸力面流动的二维性变得较差。侧壁干扰抑制了翼型中间截面附近的流向分离，诱导了端部附近的展向分离流。上洞壁和下洞壁的非定常压力系数随翼型实时迎角变化也呈迟滞环曲线，迟滞环方向相反，且脉动一阶主频率与翼型俯仰振荡频率一致。风洞洞壁干扰下，翼型动态失速三维涡结构呈“Ω”型。风洞上下壁干扰使得翼型线性段的升力系数和升力线斜率均增加，诱导翼型提前失速；在负行程，则使得翼型升力系数降低。侧壁干扰在负行程诱导了翼型表面的展向流动、减小了翼型弦向流动速度，引起翼型升力系数减小，正行程范围则影响较小，且翼型失速延迟。FL-11风洞翼型动态试验的上下壁干扰效应为主导因素；但是侧壁干扰不可忽略，特别是在翼型振荡周期的大迎角和负行程范围。
翼型动态失速导致气动非线性特征突出，与洞壁效应耦合给风洞试验数据带来极大的不确定性，该文通过试验和数值手段揭示了翼型动态试验洞壁效应产生机理和影响规律，结果表明：相比于静态试验，由于洞壁的存在，动态试验翼型的尾流区的总压和静压分布更不均匀，动态试验翼型在相同迎角下的洞壁干扰更严重，表现为翼型在大迎角段，洞壁干扰导致模型中间截面附近和端部截面附近的速度分布和压力分布差异更明显，且相比于压力面，吸力面流动的二维性变得较差。侧壁干扰抑制了翼型中间截面附近的流向分离，诱导了端部附近的展向分离流。上洞壁和下洞壁的非定常压力系数随翼型实时迎角变化也呈迟滞环曲线，迟滞环方向相反，且脉动一阶主频率与翼型俯仰振荡频率一致。风洞洞壁干扰下，翼型动态失速三维涡结构呈“Ω”型。风洞上下壁干扰使得翼型线性段的升力系数和升力线斜率均增加，诱导翼型提前失速；在负行程，则使得翼型升力系数降低。侧壁干扰在负行程诱导了翼型表面的展向流动、减小了翼型弦向流动速度，引起翼型升力系数减小，正行程范围则影响较小，且翼型失速延迟。FL-11风洞翼型动态试验的上下壁干扰效应为主导因素；但是侧壁干扰不可忽略，特别是在翼型振荡周期的大迎角和负行程范围。
2019, 36(8): 248-256.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0369
摘要:
为研究固支多层片组结构在水下爆炸作用下的毁伤行为，以能量法为基础，建立了典型多层片组结构在水下爆炸冲击波作用下的塑性响应模型，给出了一定爆炸载荷迎面作用下固支多层片组结构的塑性变形以及剪切断裂毁伤计算方法。利用AUTODYN仿真软件，对不同工况下固支多层片组结构的毁伤进行了仿真研究，并开展了水下爆炸毁伤试验，测试了水下爆炸冲击波参数和多层片组结构的毁伤情况。结合数值模拟和试验结果可知，该理论模型可以很好的预测多层片组结构的毁伤破坏情况，包括其塑性变形层数、剪切破坏层数和最大破坏深度，为水下多层防护结构抗冲击设计提供了一定的依据。
为研究固支多层片组结构在水下爆炸作用下的毁伤行为，以能量法为基础，建立了典型多层片组结构在水下爆炸冲击波作用下的塑性响应模型，给出了一定爆炸载荷迎面作用下固支多层片组结构的塑性变形以及剪切断裂毁伤计算方法。利用AUTODYN仿真软件，对不同工况下固支多层片组结构的毁伤进行了仿真研究，并开展了水下爆炸毁伤试验，测试了水下爆炸冲击波参数和多层片组结构的毁伤情况。结合数值模拟和试验结果可知，该理论模型可以很好的预测多层片组结构的毁伤破坏情况，包括其塑性变形层数、剪切破坏层数和最大破坏深度，为水下多层防护结构抗冲击设计提供了一定的依据。
