基于不同算法和边界条件的土中爆炸数值计算

运用共用节点算法、接触算法和任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法对土中爆炸问题进行了数值模拟,考虑了3种不同的人工边界条件,即粘性边界、三维一致粘弹性边界和远置边界,从模型建立、模拟结果和计算时间3个方面对不同算法和边界条件下爆炸成腔效果进行了对比分析。结果表明:不同流固耦合算法各有优劣,需同时兼顾计算成本和模拟效果等因素选取合适的算法,而等效粘弹性边界单元可在保证计算精度的前提下有效降低计算成本,更好地模拟爆炸冲击过程中无限地基能量辐射阻尼效应问题。     

围压和裂隙水压力对岩石中椭圆裂纹初始开裂的影响

根据线弹性理论,导出了椭圆裂纹边缘的切向应力的表达式。分别给出了单向压力、双向压力、单向压力与裂隙水压力共同作用3种情况下椭圆边缘开裂点的位置、开裂方向和最大切向拉应力值。根据最大拉应力理论,给出了最大切向拉应力和临界载荷公式。结果表明,开裂点、开裂角、最大切向拉应力和临界载荷随椭圆的纵横轴比和倾角的不同而变化,由此可得到最危险的倾角。     

含交叉多裂隙类岩石材料单轴压缩力学性能研究

 以类岩石材料模拟岩体,考虑了主次多裂隙、等长多裂隙两类交叉多裂隙形式,制作含交叉多裂隙试件,对试件进行单轴压缩实验,研究了含交叉多裂隙岩体在单轴压缩下的力学性能。研究表明：含2条交叉裂隙试件强度高于含单一裂隙试件,当裂隙数量超过2条(不含)时,含主次多裂隙试件峰值强度与含单一裂隙试件接近,含等长多裂隙试件的峰值强度及试件破坏所需外力功都低于含单一裂隙试件;次裂隙数量增加对含主次多裂隙试件强度影响不明显,裂隙数量增加对含等长多裂隙试件的强度降低作用非常明显;绝大部分含交叉多裂隙试件峰值强度对应应变低于含单一裂隙试件;含主次多裂隙试件起裂应力高于含单一裂隙试件,大部分含等长多裂隙试件起裂应力低于含单一裂隙试件;含单一裂隙试件破坏面为剪切裂隙,含交叉多裂隙试件破坏面以张拉裂隙为主。     

基于偶应力理论的自然单元法研究

理论上偶应力理论较传统连续介质力学理论更精确,在研究具有微结构介质的力学行为时具有优势;在数值方法上,采用non-Sibsonian插值的自然单元法,在计算效率和本质边界条件的施加上较采用移动最小二乘插值的无网格方法具有明显的优势.通过采用基于Voronoi图和Delaunay三角化结构的non-Sibsonian插值方法构造近似位移场向量,实现无网格方法中位移边界条件的直接精确施加;将自然单元法与偶应力理论相结合,运用广义变分原理,推导出基于偶应力理论的无网格自然单元法的离散控制方程,给出基于偶应力理论的自然单元法.并将其应用于薄梁的弯曲问题,数值计算结果验证方法的正确性和有效性.     

车辆-钢轨-钢弹簧浮置板道床耦合系统振动特性分析

根据分析动力学原理,建立了列车-轨道结构耦合系统模型。采用ANSYS软件对系统进行了模态分析和谐响应分析,得到了系统的固有频率和振型。根据振动理论得到了地基反力和力传递率幅频特性曲线。以Sperling指标为依据,对乘车舒适度进行了评价分析。进一步研究了不同钢弹簧刚度和阻尼情况下,乘车舒适度和地基反力的变化规律。结果表明:钢弹簧刚度越大,乘车舒适性越好,传至地基的反力越大;钢弹簧阻尼越大,乘车舒适性越好,传至地基的反力也越小。     

旋转梯度对平面裂纹的影响及其尺度效应

 将移动最小二乘无网格方法和弹性偶应力理论结合在一起,建立弹性偶应力理论的移动最小二乘无网格方法离散模型。首先研究偶应力理论下的小圆孔应力集中问题,确定该方法的基本参数,解决算法实施的关键技术。在此基础上,针对不同的特征长度,研究平面应力情况下中心I型裂纹尖端的强度因子和正应力分布、单边和双边I型裂纹尖端应力强度因子、最大剪应力以及复杂受力状态下中心斜裂纹初始扩展问题。与此同时,研究剪力和裂隙压力对尺度效应的影响。结果表明：偶应力对I型裂纹尖端的剪应力影响显著,对I型裂纹尖端正应力影响甚微;对平面斜置裂纹的弯折扩展有显著的影响,破裂角度、破裂步长、扩展载荷表现出显著的尺度效应;水平剪力明显加剧了尺度效应,裂隙压力对尺度效应的影响甚微。     

基于偶应力理论的无网格Galerkin方法及尺度效应数值模拟研究

Cosserat介质理论又称为偶应力理论,它较传统连续介质力学更精确,在研究具有微结构介质的力学行为时具有优势.文中将偶应力理论和无网格方法结合在一起,建立基于偶应力理论的无网格方法的基本算法,导出离散模型的计算列式.首先以圆孔孔边应力集中问题和薄梁的弯曲问题为例,确定这一方法的基本参数,解决算法实施的关键技术.进而研究平面裂隙破裂问题,结果表明, 裂隙破裂的尺度效应明显,偶应力对裂隙始裂的破裂方向、破裂步长和破裂载荷有较大影响.     

不同养护条件下内养护补偿收缩砂浆性能研究

研究了28 d干燥、保湿7d后干燥、密封三种干燥条件下复掺高倍吸水树脂(SAP)与MgO膨胀剂对砂浆性能的影响.研究结果表明:在以上三种条件下,复掺均能降低砂浆的收缩变形、提高砂浆7d和28 d的抗折强度、抗压强度和抗冻性.复掺在每种干燥条件下对砂浆性能影响不同,密封条件的收缩变形最小,保湿7d后干燥的抗折强度与抗压强度最大、抗冻性最好.复掺氧化镁膨胀剂掺量为8％时减缩效果最好,强度与抗冻性较单掺SAP砂浆有所提高.     

支承弹簧对输液曲管固有频率和极限流速的影响

基于Hamilton变分原理,导出具有弹性支撑的1/4圆形输液曲管的变分—积分方程。采用多个函数组合的方法,选取满足边界条件的试函数,利用Galerkin直接法求出系统的固有频率和极限流速的近似解析公式。数值结果表明,弹簧对固有频率和极限流速都有显著影响。根据数值结果,用最小二乘法给出固有频率和极限流速与弹簧刚度的关系公式。     

基于变分原理的直接解法求压杆的临界载荷

稳定性是结构工程的重要课题 ,因此压杆临界载荷的计算也显得非常重要 .求压杆临界载荷的方法很多 :有静力法、矩量法、子域法、最小二乘法 .利用变分原理的直接解法 ,针对不同支承的压杆假设弯曲函数～试验函数 ,求出了压杆临界载荷的计算公式 .计算结果非常接近精确解 .直接解法不依赖于微分方程的积分而是直接利用变分原理 ,通过假设弯曲函数～试验函数求得近似解 .它的优点是把微分方程的积分过程转化为代数方程组的求解过程 ,避免了求解微分方程的麻烦 .如果试验函数满足压杆的自然边界条件 ,在试验函数中取前一项或前两项就能有比较高的精度 ;如果试验函数能满足位移边界条件 ,但不能完全满足力的边界条件 ,在试验函数中可以多取几项 ,也可以达到比较高的精度 .最后结果表明 ,基于变分原理的直接解法原理简单 ,精确度高