遗传算法的改进及其在预应力空间网格结构中的应用

针对预应力空间网格结构设计变量的特点,提出了一种采用离散变量、基于遗传算法的优化设计方法.该方法将杆件截面和预应力置于同一水平变量空间,个体编码中同时体现两种变量的遗传基因,避免了割裂设计空间、分级优化而带来的误差影响.优化方法采取了适应度变换、最优保留及自适应遗传等改进措施,以改进标准遗传算法易于发生早熟现象、局部寻优能力差等缺点.     

一类弹粘塑性材料II型扩展裂纹的尖端场

为了研究粘性效应作用下的II型扩展裂纹尖端场,假设扩展裂纹尖端的粘性系数与塑性应变率的幂次成反比,通过量级匹配表明应力和应变均具有幂奇异性,奇异性指数由粘性系数中等效塑性应变率的幂指数唯一确定.引入Airy应力函数,求出了裂纹尖端应力和应变场的控制方程.选取适当的特征参数,给出了边界条件,对控制方程通过双参数打靶,进行了数值计算,求得了裂纹尖端的应力应变场.分析与计算结果表明粘性效应是裂纹尖端场的一个重要因素.     

双材料界面Ⅱ型扩展裂纹尖端的弹粘塑性场

双材料界面中材料粘性效应的存在,粘性效应对界面裂纹尖端场的分布和对界面本身性能的变化起着重要的影响.考虑裂纹尖端的奇异性,建立了双材料界面扩展裂纹尖端的弹粘塑性控制方程.引入界面裂纹尖端的位移势函数和边界条件,对刚性——弹粘塑性界面Ⅱ型界面裂纹进行了数值分析,求得了界面裂纹尖端应力应变场,并讨论了界面裂纹尖端场随各影响参数的变化规律.计算结果表明,粘性效应是研究界面扩展裂纹尖端场时的一个主要因素,界面裂纹尖端为弹粘性场,其场受材料的粘性系数、马赫数和奇异性指数控制.     

Effect of nano-silica modification on the tensile property of SMA/GF/CF/epoxy super hybrid woven fabric composites

Tensile properties of epoxy casts together with shape memory alloy (SMA), glass (GF) and carbon (CF) woven fabric reinforced epoxy matrix super hybrid composites were investigated, respectively. In order to enhance the mechanical strength of this advanced material, two categories of modifications including matrix blending and fiber surface coating by nano-silica were studied. Scanning electron microscopy (SEM) and fiber pull-out tests were adopted to complement the experimental results, respectively. Experimental results reveal that the toughness of epoxy matrix is enhanced significantly by adding 2wt% nano-silica. The failure mechanism of SMA reinforced hybrid composites is different from that of GF/CF/epoxy composites. Compared with the matrix modification, the fibers modified by coating nano-silica on the surface have better tensile performances. Moreover, the fiber pull-out test results also indicate that composites with fiber surface modification have better interfacial performances. The modification method used in this paper can help to enhance the tensile performance of the mentioned composite materials in real engineering fields.     

玻璃纤维表面纳米SiO_2改性对GF/PCBT复合材料力学性能的影响

为研究玻璃纤维(GF)表面纳米SiO2改性对GF增强树脂基复合材料力学性能的影响,利用真空辅助模压(VAMP)工艺制备了不同含量的纳米SiO2表面改性GF增强聚环状对苯二甲酸丁二醇酯(PCBT)复合材料。分析了GF表面改性对GF/PCBT复合材料力学性能的影响,研究了纤维表面改性对GF/PCBT复合材料抗湿热老化性能的影响规律。纤维拔出试验结果表明:经表面处理的GF/PCBT复合材料的界面剪切强度提高了1.16倍;采用含量为0.5wt%和2wt%(与树脂质量比)的纳米SiO2处理GF表面后,复合材料的三点弯曲强度分别提高1.5倍和1.67倍,弯曲模量分别提高1.03倍和1.17倍。SEM结果显示:当纳米SiO2用量为2wt%时,破坏后的纤维表面被树脂完全覆盖,树脂与纤维粘结良好。在湿热条件下,由于纳米SiO2颗粒的存在,水分子很难通过界面相扩散到改性后的材料内部,其抗湿热性能提高。     

火灾高温作用下钢结构倒塌分析

为了研究结构在油气火灾条件下的连续倒塌行为,该文采用碳氢化合物燃烧的升温曲线,通过显式动力分析,对三层抗弯钢框架的完整失效过程进行了分析。给出了结构内部不同位置处构件内力、变形等随温度的变化情况。同时,采用标准升温曲线对结构进行加热,对比分析不同升温速度和最高温度对结构火灾行为产生的影响。分析结果表明,初始升温速率越快,达到的温度越高,结构就会越快的进入到失效状态,在分析研究中应注意对这两个因素加以考虑。     

形状记忆合金的本构关系

利用DSC分析了热流-温度曲线和马氏体体积分数与自由能增量间的微分关系,建立了一个新的余弦型形状记忆合金马氏体相变模型;推导了一个新的形状记忆合金本构方程.研究表明:Liang和Rogers的马氏体相变模型和本构方程分别为本文建立的马氏体相变模型和本构方程所描述的一种特殊情况;本文建立的马氏体相变模型和本构方程比Liang和Rogers及其它现存马氏体相变模型和本构方程能更准确地描述形状记忆合金的相变行为和力学行为.     

火灾下钢筋混凝土楼板的薄膜效应分析

为了研究火灾下钢筋混凝土楼板的抗火性能.根据材料在不同温度的本构模型,对考虑薄膜作用的火灾下钢筋混凝土板进行了分析.通过分析板块中面的平衡方程及位移协调方程,建立了由板位移和Airy应力函数表示的2个微分控制方程.采用二重Fourier级数解推导了火灾作用下楼板的位移、薄膜力以及应力一应变的表达式.所得的计算结果与试验结果吻合较好.该研究为考虑薄膜效应时楼板的抗火设计提供了参考,对发挥楼板的抗火潜能、降低结构抗火成本有重要意义.     

无粘结预应力混凝土梁非线性有限元分析方法研究

无粘结预应力混凝土的计算并不象有粘结预应力混凝土那样,由外荷载引起预应力筋的应变不能根据相应截面的混凝土的应变求得,其应力的计算比较复杂.以有限元理论为基础,提出无粘结预应力混凝土梁的全过程分析模型,并研究编制了计算程序,分析了无粘结预应力混凝土的整个受力过程、变形发展、混凝土及无粘结筋的应力分布状态等.实例计算结果表明,该模型具有较好的精度,可用于工程结构的实际模拟分析.     

双材料界面I型裂纹尖端的弹粘塑性场

考虑裂纹尖端的奇异性,建立了双材料界面准静态扩展裂纹尖端的弹粘塑性控制方程.引入界面裂纹尖端的位移势函数和边界条件,对刚性-弹粘塑性I型界面裂纹进行了数值分析,求得了界面裂纹尖端应力应变场,并讨论了界面裂纹尖端场随各影响参数的变化规律.计算结果表明,粘性效应是研究界面扩展裂纹尖端场时的一个主要因素,界面裂纹尖端为弹粘性场,其场受材料的粘性系数和奇异性指数控制.