弹性理论法计算Hardfill坝坝体应力

为清楚地描述Hardfill坝的坝体应力分布情况,运用弹性理论法推导了Hardfill坝在自重、上游水压力及扬压力等主要荷载作用下的坝体应力计算公式.基于无限楔体的标准解,利用圣维南原理和迭加法推导出Hardfill坝在自重及水压力下的应力计算公式;并在辛克维兹所解决的三角形渗透压力所引起的坝体应力问题的基础上,推导Hardfill坝在渗透压力作用下的应力计算方法.通过与有限元法计算结果的比较,验证了弹性理论公式对Hard-fill坝坝体应力分布描述的可靠性.     

库水对高面板堆石坝动力反应的影响

采用基于势流体理论的坝水流固耦合有限元分析方法,研究高面板堆石坝坝水动力耦合系统的动力反应特性,对库水模拟长度、上游坝坡坡度、两岸坡度和地震加速度等要素进行敏感性分析,探讨库水分布规律及对高面板堆石坝动力反应的影响.结果表明:由于库水的存在,坝体的自振频率有所降低;坝面动水压力中部大四周小,沿坝高大致呈抛物线分布,计算模型中"库水长度"取3倍坝高可满足精度要求;河谷几何特性对坝体动力反应有较为明显的影响;动水压力随上游坝坡坡度的减缓而变小,两岸岸坡和上游坝坡对大坝加速度反应的影响规律相似;地震峰值加速度对坝库耦合系统动力响应影响显著.     

Hardfill坝结构破坏模式与设计准则初探

根据Hardfill坝的特点与设计理念,提出其可能的大坝结构破坏模式,并针对3组不同性质的Hardfill材料及3组不同的坝体剖面进行计算检验,初步总结出Hardfill坝的结构设计准则.研究表明:Hardfill坝可能发生沿坝基面等软弱面的整体失稳破坏、坝坡失稳破坏及坝体或坝基局部的应力破坏;其破坏过程为剪切屈服区自坝趾开始,并沿坝基面向上游扩展,从而导致大坝整体失稳,坝趾为坝体整体安全度的薄弱区.在设计中应确保大坝在不同荷载条件下整体与局部的抗滑稳定性、坝体及坝基应力安全性,并且可将坝趾区是否达到破坏的临界状态作为评价大坝的整体安全度的准则.     

包含软弱夹层地基上重力坝动力特性和地震响应规律

针对复杂坝基对坝体动力特性及地震响应产生影响的问题,以亭子口水利工程为依托,在考虑地基-结构动力相互作用的前提下,通过不含软弱夹层和包含软弱夹层地基计算结果的对比,探讨了软弱夹层对重力坝动力特性和地震响应规律的影响.计算结果表明:在动力特性方面,软弱夹层的存在使各阶振型自振频率有所降低;在地震响应规律方面,软弱夹层使坝体加速度响应值减小约23%～41%,使坝体顺河向动位移有明显增大,使坝体动应力响应值减小约9%～38%.     

双曲薄拱坝动力计算与模型试验结果分析比较

本文对某一双曲薄拱坝(厚高比为0.179)用ADAP-CH84程序在空库情况下进行了动力计算,得出前16阶自振频率、振型及振型参与系数;并用规范(SDJ10-78)中标准反应谱求得三个地震方向的各自组合位移和组合地震应力。本文还将动力计算结果同模型试验结果作了对比分析,对双曲薄拱坝的自振特性和地震反应提出一些合理的论点。     

成层地基一维土层地震反应解析

基于改进的一维剪切梁模型，对成层土层推导了确定自振频率、振型函数、参与系数及稳态动力响应的封闭型解析表达式．首次证明了成层土层振型函数的正交性，最后应用本解析解对一个算例进行了计算，得到了土层的最大地震反应值(位移、加速度、剪应力)．     

幂函数模量成层土上剪切梁式结构的随机地震反应

按照剪切梁理论,给出了幂函数剪切模量成层土上剪切梁式结构的自振频率方程及任意阶振型函数的解析表达式.在此基础上,用振型叠加原理计算了该梁式结构的地震反应,然后利用随机振动理论,并基于基岩输入地震加速度的功率谱密度函数:白噪声谱和过滤白噪声谱,研究了该梁式结构对地震的随机动力响应问题.计算表明:1)在基岩输入地震加速度的功率谱为白噪声谱的情况下,土层和梁式结构的最大期望反应,均有别于过滤白噪声谱时的相应值,2)平稳输入与输出过高地估计了土层和梁式结构的随机响应.     

海底隧道地震动力响应研究

高水压作用下海底隧道的地震动力响应是一个需要深入研究的问题.基于Winkler地基模型,利用动力平衡条件和微分关系推导出了仅由弯曲引起的梁振动方程,利用分离变量法求得了海底隧道的振型和自振频率,并推导出了地震作用下海底隧道与地基之间的动力相互作用系数以及隧道结构位移表达式.通过算例计算研究了水压对于结构的自振频率、结构位移以及相互作用系数的影响.研究表明,高水压作用下结构的地震动力响应不可忽略.     

考虑重力坝——地基动力相互作用时关于地基边界范围的研究

本文采用无质量地基模型,研究了在六种不同地基弹性模量的情况下,重力坝自振频率随地基边界范围变化的规律,得到了重力坝—地基动力相互作用分析中应选取的合理的地基边界范围.同时,还分析了坝—地基相互作用对坝体振型的影响.     

两层轻钢龙骨体系动力特性及地震位移反应分析

由于和传统钢结构形式有差别,轻钢龙骨体系在计算地震剪力时,自振周期按《荷载规范》附录中的经验公式取值不尽合理,有必要对这种结构形式的动力特性及地震位移反应进行研究。以一两层格构轻钢龙骨教学楼为例,采用有限元软件ABAQUS对结构进行了整体建模,得到其前20阶自振频率及前3阶振型,分别采用底部剪力法和时程分析法分析了结构的地震位移反应,并进行了比较,为结构设计和计算提供方便。     

用传递矩阵法分析受轴向力作用的转子──支承系统的横向振动

本文以一组协调运动方程为基础，导出了受轴向力作用下转子──轴承系统横向振动的传递矩阵。该传递矩阵包括了转动惯量、陀螺效应、横向剪力以及轴向力对转轴横向振动的影响。轴向力可以是常力或分布力。与传统的传递矩阵法相比，本文导出的传递矩阵是质量分布型，即特性相同的轴段不论多长均可以处理成一个单元，从而大大地降低了传递矩阵的数目，提高了计算速度和精度。用本文提出的方法，不仅可以求得系统的固有频率、振型、动态响应，还可以模拟轴上各点的涡动轨迹。     

微/纳米定位平台的动态特性分析与试验

为了分析微/纳传动平台的动态特性,应用拉格朗日方程,建立5自由度微/纳米定位平台的动力学模型,推导出固有频率及阶跃响应的解析式.采用有限元方法,仿真得到平台的前5阶固有频率和模态阵型.在不同驱动频率和不同加载下,分别进行静、动态试验,结果表明,平台的开环调节时间为0.812s;驱动频率为100Hz时,发生共振现象;加载小于10N时,平台具有较好的稳定性;动态试验得到压电陶瓷、电容传感器和平台的分辨率分别为4、10和45nm,且平台的重复定位精度为0.6μm.     

Distribution of acceleration and empirical formula for calculating maximum acceleration of rockfill dams

To find the distribution patterns of dynamic amplification coefficients for dams subjected to earthquake, 3D seismic responses of concrete-faced rockfill dams with different heights and different shapes of river valley were analyzed by using the equivalent-linear model. Statistical analysis was also made to the seismic coefficient, and an empirical formula for calculating the maximum acceleration was provided. The results indicate that under the condition of the same dam height and the same base acceleration excitations, with the increase of the river valley width, the position of the maximum acceleration on the axis of the top of the dam moves from the center to the riversides symmetrically. For the narrow valleys, the maximum acceleration occurs in the middle of the axis at the top of the dam; for wide valleys the maximum acceleration appears near the riversides. The result negates the application of 2D dynamical computation for wide valleys, and shows that for the seismic response of high concrete-faced rockfill dams, the seismic coefficient along the axis should be given, except for that along the dam height. Seismic stability analysis of rockfill dams using pseudo-static method can be modified according to the formula.     

津保铁路矮塔斜拉桥的动力特性

以津保铁路矮塔斜拉桥为例,应用大型有限元软件Midas／Civil对该桥建立全桥模型,采用子空间迭代法对其进行动力分析,得出该桥的自振频率和振型,并讨论了边界条件对其动力特性的影响．计算结果表明：设置辅助墩能明显提高结构的整体刚度,并对结构的自振频率和振型有较大影响．研究结果可为同类型矮塔斜拉桥的设计和施工提供参考．     

Dynamic characteristics analysis for the random FGM beam

The uncertainty in effective physical properties is inherent since the manufacturing and fabrication processes of FGM (Functionally Graded Materials) are extremely complex. Based on the high-order shear deformation theory, the finite element model is developed for the FGM beam with material properties varying in the axial direction, taking into account the shear deformation. Using the moment method of the random function, the statistics of dynamic characteristics for the FGM beam is calculated, and the effect of random constituent material properties on the dynamic characteristics for the FGM beam is systemically investigated in the case of different volume fraction indexes. The Monte-Carlo method is used to verify the presented method. Numerical results show the dominant effect of the constituent volume fraction index on the dispersion in dynamic characteristics, and the dispersion in modal frequencies becomes higher when more material properties are considered random, and the dispersion in mode shapes depends mainly on the randomness of constituent material mass densities, while the volume fraction index and random elastic modulus of constituent materials have little influence on mode shapes.     

考虑流固耦合的矩形渡槽动力分析

针对大型矩形渡槽的动力分析问题,建立流固耦合(FSI)系统的位移-压力(ui,p)有限元格式,固体域以位移为自由度,流体域以压力为自由度,给出流固耦合系统的动力特性方程;并基于FSI的(ui,p)格式建立槽体-水体-槽墩-基础-地基系统的力学计算模型,采用模态分析法和拟静力法分别求解6种水深(空槽、1/4水深、半槽水深、3/4水深、设计水深、满槽水深)下渡槽的动力特性和动力响应.计算结果表明,基于FSI系统的(ui,p)格式,考虑了槽体与水体的相互作用,提高了计算精度,同时也得出不同水深下渡槽结构动力特性和动力响应的变化规律.     

应用最小余能原理确定变截面杆的固有频率(Ⅰ)——棱柱形悬臂杆

本文应用最小余能原理的理论和方法 ,对棱柱形悬臂杆进行动力分析 .具体地计算了楔体及平头楔体悬臂杆的固有频率 ,并讨论了变截面深梁中剪力及挤压应力对固有频率的影响     

基于刚度矩阵的桥梁损伤识别研究

结构损伤本质上是结构局部刚度和质量的改变,反映在结构动力特性上是模态参数的变化.针对桥梁损伤往往只是局部刚度改变的情况,提出一种基于结构及其子结构的刚度矩阵,利用固有频率和振型确定子结构刚度矩阵的改变程度,以及改变了刚度矩阵的子结构的位置,来判断桥梁损伤的位置及其程度的结构损伤识别方法.从识别结果看,该方法能对桥梁结构的损伤位置及其程度做出准确的识别.,