穿黄隧洞预应力衬砌结构三维非线性有限元分析

采用考虑接触问题的三维非线性有限元方法，对穿黄隧洞预应力衬砌结构进行计算分析。计算中考虑了内、外衬之间的接触，以及地基抗力对结构的作用，并对荷载施加过程和锚具槽施工过程进行了模拟。计算结果表明，预应力衬砌因锚索张拉挤压产生环向预压应力，同时，在衬砌环中还产生纵向拉应力。有资料分析某隧洞仿真模型预应力张拉试验中衬砌出现的环向裂缝，就是纵向拉应力超限所致。通过数值方法，分析引起纵向拉应力的主要因素，可供类似工程结构参考应用。     

有限元后处理图形软件FEPS的开发

 为方便有限元计算的前、后处理，作者用FORTRAN语言开发了图形软件FEPS，并介绍了开发过程中使用的计算机图形编程技术，该软件的特点，以及在实际工程中的应用。     

盾构法隧洞的平面非线性有限元分析

 针对盾构施工法的特点，提出一种简化的平面有限 元模拟方法，编制了相应的计算程序。该方法能够模拟盾构施工过程中的开挖，外层衬砌装 配、支护，内、外层衬砌共同承担水压力等整个过程。通过对某过河隧道工程实例的计算分 析，得出衬砌受力变形的基本特征，为盾构法隧道的衬砌设计提供参考。     

数值流形法中覆盖函数的改进形式及其应用

 采用高阶覆盖函数可以提高数值流形法的计算精度，但常用的基于全局坐标的高阶函数会导致刚度矩阵病态，并且影响物体边界上占据部分数学网格的小单元的计算精度。在其他研究者建议的基于局部坐标的覆盖函数基础上，提出了改进的局部覆盖函数，使刚度矩阵的性态得到有效改善，并提高了边界上小单元的应力精度；建立了局部覆盖函数与全局覆盖函数间的关系式，方便了公式推导。     

分析旋转薄壳的传递矩阵法

基于一般线弹性薄壳理论,首次导出了旋转壳体状态向量的一阶常微分矩阵方程,此方程是一般旋转壳的传递矩阵法分析所必需的.借助齐次扩容技术和精细积分,应用推广的传递矩阵法对旋转薄壳的静动力问题进行了数值求解.算例结果表明:提出的一套解法不仅精度良好,而且具有较高的计算效率;它为分析变厚度旋转壳的各类问题寻求一种半解析方法奠定了基础.     

执行器的分类与发展

介绍了当前自动控制系统中常用的几种执行器，并按能源形式对其进行分类，分析了其工作特点、工作原理、适应范围，确信其必将随着科学技术的发展走智能化的道路。     

调节阀的选择与安装

介绍了通过选择调节阀的类型、口径和流量特性以达到正确选择调节阀的目的,以及如何正确安装调节阀。     

基于精确几何的曲梁分析新方法

在前期研究的直梁的独立覆盖分析方法基础上,提出曲梁的独立覆盖分析方法。采用实体分析模式,只需使多项式覆盖函数中的某些项不参与计算,就能模拟梁的基本假设,从而避免了推导曲梁控制方程及相应数值计算公式的复杂性。借助随中面参数方程变化的局部坐标系,并计算该坐标系的局部坐标和方向余弦关于整体坐标的导数,就能实现精确几何描述下的曲梁分析。采用常曲率的一段圆形曲梁和变曲率的一段椭圆形曲梁的算例,验证了方法的可行性。研究方法为曲梁和下一步的曲壳分析提供了全新的途径,也是除了等几何分析方法之外的实现几何保形性的新方式。     

三峡升船机塔柱结构施工期仿真计算分析

通过三维有限元仿真计算,模拟施工浇筑全过程,分析三峡升船机塔柱结构在施工期的几个关键技术问题,包括:施工进度安排的影响,风荷载的影响,预应力套管的埋设位置,徐变的影响。通过研究得出:10月份开始浇筑筒体混凝土相比4月份开始浇筑,塔柱结构最大拉应力及变形都有所减小,这2种浇筑情况最大竖直向位移均出现在高温季节浇筑的混凝土中;在宽槽回填高程与内侧墙浇筑高程存在较大高差时,以及塔体顶部封顶前,风荷载对塔体结构有较明显作用;齿条及螺母柱的竖直向位移与预应力套管的埋设位置直接相关,并且受上部混凝土浇筑自重影响,随年气温的变化呈现周期性变化;徐变对齿条和螺母柱的影响较小,均在安装精度要求的范围内。研究成果可为三峡升船机塔柱施工方案及施工精度控制提供参考。     

软弱围岩中的新型双层复合衬砌的受力特性研究及渗水风险分析

 某输水隧洞位于河床的软弱砂岩中,其双层复合预应力衬砌结构形式新颖,受力条件复杂。为了解这种新型双层复合预应力衬砌的工作性态和受力特性,分别采用现场1∶1仿真模型试验方法、三维非线性有限元数值分析方法,并将数值分析结果与仿真试验进行对比分析。有限元分析按照仿真模型试验中管片拼装、分层填土、内衬浇筑、内衬预应力张拉以及内衬充水加压的实际过程模拟,计算中考虑衬砌与土体的耦合效应,通过外衬变形反分析调整土体计算参数,采用基于直接约束的接触迭代算法模拟管片与管片之间、内衬与外衬之间的多重接触与传力。研究结果显示,无论是结构变形、缝隙开度还是结构应力,有限元分析与仿真试验规律一致,数值接近,两种方法相互验证了这种具有多重复杂接触边界的非连续变形柔性结构的受力特性,明确了内、外衬的传力机制;在此基础上,进一步分析高压内水外渗对结构安全性的影响以及预防措施,其研究成果可供类似工程参考。