动力光弹性在建筑力学中应用初探

本文对动光弹性法在建筑工程力学中的应用作了初步探讨.对在冲击荷载作用下,圆盘和半无限平板中应力波的传播作了定性分析和讨论,对两个实验中的动静荷载下的等色条纹图分别作了比较,看出动态应力在结构物的局部区域的分布相当复杂,不能单一简化,有待于深入细致地研究.     

正交异性材料平台巴西圆盘试样的位移公式及其应用

巴西圆盘试样广泛用于地质材料的力学性能测试。改进后的平台巴西圆盘克服了集中力产生应力集中的缺点,正交异性材料则是对各向同性材料的推广,在这样的背景下提出正交异性巴西圆盘试样的压缩位移公式。用有限元分析软件ANSYS模拟正交异性岩石的巴西圆盘试样的对径压缩实验;利用有限元分析结果对正交异性平台位移压缩公式进行精度检验,并用半经验半解析的方法,对该公式进行局部的修改,修改后的公式在岩石材料的正交异性指数的整个范围的总体评价上,误差小于6%,具有更好的计算精度。最后,描述了平台巴西圆盘位移公式的应用,通过对正交异性岩石平台巴西圆盘试样进行两个正交方向的两种加载角的对径压缩试验,记录载荷位移曲线,可由初始直线段的斜率倒数来确定正交异性材料的各个弹性参数,包括杨氏模量、泊松比和剪切弹性模量。     

无限平板中的多裂纹问题

在本文中,对无限平板中多裂纹的解作了详细的推导和全面的论证。本文中推导出了两个基本解。两个基本解就是无限平板中单裂纹表面一点处受一对法(切)向集中力时的解答。对基本解沿裂纹线取一定的密度函数,并利用迭加原理,便可以使多裂纹问题中各裂纹的边界条件得到满足。由此,我们可把无限平板中的多裂纹问题化为一组Fredholm积分方程的求解问题。利用Chebyshev积分公式,可把积分方程组化为代数方程组,并不难得出裂纹端的应力强度因子值。文中给出了两个算例。复数形式的Fredholm积分方程组也被推导出来。文中还证明,Panasyuk得到的奇异积分方程组可转换到本文的Fredholm积分方程组。     

非负矩阵的Hadamard积的谱半径上界

对于非负矩阵,它的谱半径一定是它的一个特征值.而求矩阵的特征值有时会非常困难,因此对非负矩阵的谱半径即最大特征值进行估计,是矩阵理论的核心问题之一.利用著名的Gerschgorin圆盘定理和Brauer卵形定理,证明了两个非负矩阵A与B的Hadamard积的谱半径上界的两个估计式.     

平台圆盘对径压缩的一个位移解

用半解析半经验的方法推出圆盘对径压缩的一个位移解，该公式可以估算力作用点有微小平台时直径的压缩位移。解析方法采用集中力对径压缩完整圆盘的直径上的应变求积分算压缩位移，但部分项积分的上限离开直径端点有微小距离，这相当于圆盘上有平台。再对所推公式做经验性修正。所推公式不仅形式简单，而且有良好的精度，与有限元计算结果比较误差不大于3．6％。最后给出从材料各向同性到正交异性的推广情况。     

双层格栅桨搅拌容器内气液两相混合

为了提高搅拌容器内的气液混合效果, 在标准Rushton桨的基础上, 用格栅圆盘代替实体圆盘, 设计一种格栅搅拌桨。采用计算流体力学的方法, 研究双层格栅桨的气液混合性能, 并与标准Rushton桨进行了对比。研究结果表明: 在所研究的工况条件下, 双层格栅桨搅拌容器内的流型仍为典型的双循环流动结构, 但搅拌桨附近流体的轴向速度和泵送能力得到了提高, 改善了搅拌桨附近、上下两层桨之间以及搅拌容器上方区域内气体的分散状态。就搅拌功率而言, 双层格栅桨通气前的功率准数比标准Rushton桨约低5%, 具有一定的节能效应; 通气后双层格栅桨的相对功率需求约大8%, 气液混合效率略高。     

悬挑十字交叉基础梁节点荷载分配方法探讨

将半无限长梁自由端无限延伸,形成无限长梁;基于Winkler地基上无限长梁的解答,求得集中力偶作用下原半无限长梁自由端处的剪力和弯矩。利用半无限长梁自由端需满足弯矩及剪力为零的条件,求得需在自由端施加的外荷载。分别计算外荷载和集中力偶在作用点处产生的挠度,叠加求得集中力偶作用下半无限长梁在作用点处的挠度,并提出集中力偶作用下的悬挑影响系数计算公式。根据静力平衡和变形协调条件,建立竖向荷载和力矩共同作用下具有悬挑的十字交叉基础的节点分配荷载的一般公式。     

粘弹塑性土工格栅加筋尾矿流变模型研究

分析土工格栅工程力学特性对加筋尾矿结构变形和长期稳定的影响,基于四参数粘弹塑性模型表征土工格栅长期低应力作用下的力学特性,提出了土工格栅加筋尾矿的流变模型,把加筋复合体受力分析分为两个阶段,分别对应尾矿处于弹性状态和塑性状态,将尾矿产生塑性变形的时间（塑性到达时间）作为两个阶段分界点,并给出了两个阶段的加筋复合体本构关系表达式。研究表明：四参数粘弹塑性模型能够准确反映土工格栅的衰减型蠕变和应力松弛特征;第1阶段,筋材中的应力随时间减小,导致尾矿中的微观应力重新分布,直到尾矿达到屈服条件进入第2阶段,筋材的应力开始保持不变,加筋复合体整体应变由于筋材的蠕变而增加;加筋复合体受力快速由第1阶段过渡到第2阶段,第1阶段变形很小,复合体整体应变主要由第2阶段导致;塑性到达时间受到土工格栅模型参数中Kelvin系数和尾矿强度参数内摩擦角的影响显著。     

柱辊子滚动阻力与辊子半径有关的理论分析

<正> 前言本文根据弹性力学接触应力理论和材料弹性滞后能量损失的概念,通过数学运算,推导出圆柱辊子沿平面滚动的阻力与辊子半径等参数的关系。一、作用于半无限体边界上的集中力及其变形位移 A.半无限平面体上的径向应力设在半平面体边界上作用有沿着板厚均匀分布的垂直压力,平板厚度为一单位长度,因此,力P即为平板厚度上的集中载荷(见图1),在平面上任取一点M,坐标为r和θ,过M点作一垂直于半径为r的微面积,假设径向应力σ_r与角θ的余弦成正比,而与半径r成反     

土工格栅-砂土界面特性的拉拔试验研究

为研究筋-土界面摩擦特性,借助双向格栅与砂土的中型拉拔试验,研究界面正应力、横肋百分比、格栅宽度和拉拔速率对筋-土界面作用机理和格栅横肋受力的影响.研究结果表明,随着界面正应力的增加,筋材抗拔能力显著增强,单宽拉拔力达到格栅极限抗拉强度时拉拔位移变小;由于砂土对格栅的挤压作用,格栅横肋分布越均匀越有利于筋材受力,界面摩擦力占总拉拔力的比值随横肋百分比的增加而减少,相同拉拔位移下较窄格栅拉拔力略小于较宽格栅;格栅纵向应变沿长度方向先增后减,应变峰值位置随着拉拔力的增加逐渐远离加载端,表明拉拔过程中格栅的受力具有传递性和不均匀性,且最大值受筋材拉拔变形的影响逐渐向筋材中部移动.     

应用几何云纹法测量模型的瞬态变形

本文应用几何云纹法与高速摄影技术相结合,对受落锤冲击加载的带孔矩形板进行了瞬态变形分析,并用几何云纹法辅助动态光弹性方法分离模型的内部应力进行了探讨.     

边界不同恒温时功能梯度板平面稳态温度场

假设热导率沿功能梯度板高呈指数函数形式分布,基于该板的平面稳态热传导基本方程,用分离变量法,导出边界不同恒温时该板的平面稳态温度场的级数解析解,与有限元解对比,两种方法的最大节点温度误差0.86％.通过数值计算,获得了该板的平面稳态温度场分布,研究了板的梯度参数和几何组成对温度场的影响.主要结果表明:板内的温度场分布对称于过形心的y轴;随着梯度参数值的增加,板内的高温区向左右两边界和下边界逐步扩展;随着板高的递减,板内中下部的温度分布趋于平缓.因此,可选择适合的梯度参数和几何组成来满足设计、应用和热应力分析的需要,所获得的解析解可作为检验其他近似方法的参考标准.     

异构有限元网格多场信息的等效集成方法

针对受多场作用的异构有限元网格信息集成问题,提出主/辅网格等效集成方法,即将异构有限元网格其中之一作为主网格,其他作为辅网格.采用等参逆变换方法将辅网格单元信息向主网格结点等效,最后在主网格中使用RGB三原色模型实现多物理场的集成化显示.将零件的四边形单元网格的结点属性向三角形单元网格结点属性等效,两者的应力分布图和等值线图的高度一致,验证了方法的正确性.本方法用于集成显示盾构刀具、刀盘的应力场和温度场综合作用分布,结果表明:两场在刀具刀刃部位的作用均较强,而对刀盘盘身的作用相对较弱.研究结果为刀具、刀盘的结构设计提供了有限元分析依据.     

线性摩擦焊接过程三维热力耦合有限元分析

采用热力耦合有限元方法，建立了线性摩擦焊接过程三维弹塑性有限元计算模型，综合考虑了异种材料线性摩擦焊接成型过程的几何非线性、材料非线性和摩擦界面接触非经性行为，着重分析了摩擦焊接过程中的不同产热机制及转化规律，直接由焊件材料的性能参数及设定的焊接规范参数对线性摩擦焊接过程的焊接参数、物理参量场的变化规律进行了数值模拟，得到了线性摩擦焊接过程中的温度场和应力场变化规律。为整体叶盘线笥摩擦焊接制造技术的发展提供理论基础。     

一种几何云纹现象的分析

分析了几何云纹法的一种特殊现象：异节云纹的条纹倾角对光栅栅线夹角的显著放大作用。运用数学方法定量揭示了这种特殊现象所遵守的数学方程和产生这一现象所应满足的条件,并通过实例计算说明了放大作用的具体情况。     

空间钢管-板XX型节点静力性能参数分析

采用计算机模拟仿真方法,对空间钢管-板XX型节点进行参数分析。研究了不同的支管加载比例、几何参数和主管应力比对空间钢管-板XX型节点的破坏模式和极限承载力的影响。结果表明：节点板间的夹角不同时,支管加载比例对节点极限承载力的影响规律有很大差异;主管应力比无论正负均会引起节点极限承载力的降低。在此基础上,通过对数值结果的回归分析,考虑了节点板间的夹角和支管加载比例的空间影响效应,提出适用于该类节点的极限承载力公式。     

热载荷作用下含裂纹功能梯度板的有限元分析

为深入理解功能梯度材料的热断裂行为,研究了热载荷作用下任意热机械属性功能梯度材料板的裂纹尖端特性.利用解析方法推导了不含裂纹功能梯度板的温度场和热应力场,根据叠加法,把热应力场转化为裂纹表面载荷,采用基于非均匀单元的有限元方法计算分析了稳态热载荷下功能梯度板的裂纹尖端特性,并针对不同材料热机械属性分布形式,考察了热应力...     

基于ANSYS平台含圆孔薄板的应力集中分析

应用有限元方法对两端均匀受拉含圆孔薄板进行应力分析，得出应力集中因数与径宽比及长宽比的关系曲线图表。通过与弹性力学相应结果的比较，证明ANSYS软件对薄板应力集中分析的有效性，分析表明薄板的应力集中因数除取决于径宽比外，还与长宽比有关。     

共振仪共振相位差测量系统设计

针对波尔共振仪的共振相位差测量,提出了同步跟随相位测量方法.设计了一套跟随振动系统摆盘的受控刻度盘系统,刻度盘以振动系统的摆盘的最大转速为转动速度,刻度盘上的任意一点在水平方向的投影与振动系统摆盘的摆动为等效的振动.完整的同步跟随相位测量系统由振动系统摆盘测量系统、受控刻度盘系统和驱动同轴盘测量系统组成.同步跟随刻度盘根据振动系统摆盘测量系统所采集的数据取代摆盘,并与驱动同轴盘同轴,当同步跟随的刻度盘与振动系统摆盘达到同步时,在共振发生时同步跟随的刻度盘和驱动同轴盘也几乎同步转动,所以驱动同轴盘零指针总指向同步跟随的刻度盘一个相位值,驱动同轴盘与刻度盘之间给出相位差.同步跟随相位测量方法将不受环境因素影响,便于在不同照明条件下布置多台实验仪器.     

有限加筋板边界效应对应力强度因子的影响

分析了合裂纹损伤的有限加筋板边界效应对裂纹尖端应力强度因子的影响，得到裂纹尖端应力强度因子随结构尺寸及边界条件的变化规律。结果表明，随着有限加筋板高宽比和筋、板相对刚度的增大，结构应力强度因子的下降幅度逐渐增大。当裂纹尖端离筋条越近时，这种现象越明显。