数值模拟在土木工程中的应用

本文针对当前土木工程领域数值模拟是否进一步应用的争议进行了深入剖析,介绍了国内数值模拟在以下方面的应用现状:评价和预测混凝土结构的寿命、抗连续倒塌、基坑工程、抗震、火灾下的结构演化、桥梁、结构动力分析、风荷载效应、钢结构等.本文还指出了数值模拟在土木工程应用中现存的问题及解决办法,总结了数值模拟的应用特点,指明了研究方向.     

土与结构物接触面特性研究

土与结构接触面力学特性和数值模拟的研究，是土木工程中的一个重要课题，本文系统简述了接触面力学性和数值模拟的研究现状，指出了接触研究中存在的问题，并提出了接触面研究可能的发展方向。     

土木工程随机风场数值模拟研究的进展

风荷载是大跨空间结构、高层和高耸结构、桅式结构、大跨度桥梁等土木工程结构的主要设计荷载之一.风荷载的确定手段主要有风洞试验、现场实测、数值模拟等.但前两类风荷载确定手段均较为复杂,且耗时耗资巨大,因而仅仅针对特定的工程结构才进行.通过数值模拟方法得到的风速时程满足风主要统计特性的任意性, 而且比实际记录更具有代表性, 因而在实际工程中被广泛使用.首先简要介绍大气边界层风的特性与风荷载的作用特点,接着重点讨论了土木工程风工程中平稳高斯、非平稳高斯、非高斯随机风场的模拟技术,最后对该领域的进展情况给出了一些展望.     

颗粒阻尼技术的研究综述

介绍了颗粒阻尼技术的基本概念,耗能机理,以及国内外的应用情况和研究概况;系统阐述了颗粒阻尼的理论分析、数值模拟以及试验研究的发展,指出了其优缺点,并简述了多自由度结构附加颗粒阻尼器的离散元模拟方法;重点介绍了颗粒阻尼技术应用于土木工程的实例以及相应的研究情况,指出其在应用中的诸多优点及使用潜力,同时也明确了目前研究中的难点和不足,并提出了建议。     

耦合离子与水化产物间相互作用的水泥基材料氯离子传输模型

钢筋混凝土结构为土木工程领域应用最广泛的结构形式,而氯离子诱发的钢筋锈蚀为降低混凝土结构耐久性的主要原因之一。在以往的研究中,基于Nernst-Planck方程的数值模型通常被用来模拟混凝土中离子的传输,进一步预测混凝土结构的服役寿命,然而这些数值模型并未考虑传输过程中离子与水化产物之间的热力学作用。因此,本文基于离子传输的物理化学作用的本质过程,建立了饱水状态下水泥基材料中多离子传输的数值模型。首先,采用表面络合模型和相平衡模型,建立了孔溶液中离子与水化产物间的热力学数值模型;然后,借助于算子分裂算法,求解了耦合热力学作用的Nernst-Planck方程多离子传输的有限元模型,得到了水化产物中各相成分、孔隙率及孔溶液中各自由离子浓度的演化规律。最后,通过已有文献的试验研究验证了本文建立的数值模型的准确性。     

土木工程结构损伤诊断的几种方法探究

在我国,土木工程结构的应用范围最广,土木结构具有尺寸大、总量轻等特点,这使得土木工程结构存在先天缺陷。土木工程结构在使用中极容易受到环境和非结构构件等因素的影响,在这些因素的作用下,土木工程结构会出现损伤。为了确保土木工程结构的安全,必须要及时的对这些损伤进行识别和诊断,避免因土木工程结构稳定性问题导致质量和安全事故。本文主要分析了土木工程结构损伤的危害及损伤诊断的内涵,并详细介绍了几种损伤诊断方法。     

量测模态数量对结构损伤识别影响数值模拟研究

基于不完备信息开展土木工程结构损伤识别研究是一个热点、难点问题。利用结构部分节点振型分量以及低阶固有频率对一两层框架结构进行了损伤识别数值模拟研究,着重考察了量测模态数量对损伤识别精度的影响,为实际结构损伤识别信息的选取提供了一定依据。     

小波变换在密集模态结构参数识别中的应用

系统研究了小波变换在具有低频密集模态的土木工程结构参数识别中的应用。采用Morlet小波，首先阐述了该方法识别模态频率和模态阻尼比的基本原理；分析了其时间和频率分辨率，针对土木工程结构中低频模态密集的情况，提出了选择小波参数的具体方法。通过三自由度结构的数值分析验证了该方法的正确性和优越性。     

调谐型颗粒阻尼器简化力学模型及其参数计算方法研究与减震桥梁试验

介绍了调谐型颗粒阻尼器, 进行了基于该阻尼器减震高架连续梁桥缩尺模型的振动台试验;建立了该阻尼器的数值分析简化力学模型, 提出了该模型等效阻尼比的能量估算方法, 并对该阻尼器的减震控制效果进行了有限元数值模拟. 试验与数值模拟结果表明：调谐型颗粒阻尼器可以有效降低高架连续梁桥的地震响应;上述简化力学模型和参数估算方法可以有效模拟调谐型颗粒阻尼器的减震控制效果, 可为基于颗粒阻尼器的土木工程结构减震设计参考.     

利用振动模态参数对一空间复合结构梁的损伤检测的探讨

利用振动模态识别法对结构损伤进行诊断作为一种无损检验的方法,现已广泛应用在航天、航空、机械、造船、土木工程等多个领域。本文将对振动参数识别法做进一步的讨论和验证。文中将通过改变模型单元刚度模拟其结构损伤,利用有限元结构动力分析程序对该模型在“损伤”前后进行了结构动力分析。数值仿真计算结果表明:不同程度的损伤对结构各阶的频率、振动模态具有不同程度的影响;结构损伤前后的振动模态变化对“损伤”较为敏感,利用其模态的变化能对结构损伤实现有效定位。     

利用振动模态参数对一空间复合结构梁的损伤检测的探讨

利用振动模态识别法对结构损伤进行诊断作为一种无损检验的方法,现已广泛应用在航天、航空、机械、造船、土木工程等多个领域.本文将对振动参数识别法做进一步的讨论和验证.文中将通过改变模型单元刚度模拟其结构损伤,利用有限元结构动力分析程序对该模型在“损伤”前后进行了结构动力分析.数值仿真计算结果表明：不同程度的损伤对结构各阶的频率、振动模态具有不同程度的影响;结构损伤前后的振动模态变化对“损伤”较为敏感,利用其模态的变化能对结构损伤实现有效定位.     

对土木工程建设发展的探讨

系统分析了土木工程的建设成就和建筑材料、结构型式、设计理论等方面的研究与应用现状;对土木工程的未来发展方向从复杂结构型式的研究,新材料、新技术开发与应用,岩土锚固技术,基于可靠度的设计理论等方面进行了探讨。提出应加强土木工程各学科间的交流,促进土木工程的更大发展。     

光纤在土木工程中的应用

本文介绍了光纤传感器在土木工程应力场、应变场或速度场、温度场测试中的应用情况。介绍了分布式光纤压力传感器，变形测量传感器，光弹式压力传感器和光纤阵列传感方式及其在土木工程的应力、应变及速度测试当中的应用。以及在结构主动抗震的人工神经网络系统中的应用。及其发现前景的展望。     

自复位摩擦耗能支撑结构多尺度模型更新数值混合模拟方法

为提高复杂结构模型更新数值混合模拟精度及工程应用能力,提出自复位摩擦耗能支撑结构多尺度模型更新数值混合模拟方法。以OpenSees和MATLAB为计算平台,对二层带有自复位摩擦耗能支撑结构钢框架进行在线数值混合模拟。该方法采用容积卡尔曼滤波器算法,同时对单轴钢材Giuffre-Menegotto-Pinto材料本构模型和自复位摩擦耗能支撑构件模型进行参数识别,并更新整体结构数值模型。结果表明,与传统数值混合模拟方法相比,多尺度模型更新数值混合模拟方法有效提高了数值模型精度,显著降低了耗能、残余变形、顶层相对位移、最大层间位移角的相对误差,验证了多尺度模型更新数值混合模拟方法的有效性。     

结构弹塑性地震反应现状评述

自从五十年代末期提出结构的弹塑性地震时程反应数值模拟法后，无论是在结构与构件的试验和理论分析、数值模拟的数学力学模型建立，或是数值模拟方法方面，都取得了大量的研究成果。本文不揣冒昧，就结构的弹塑性地震反应分析的几个主要方面作了现状评述。     

基于小波变换的结构模态参数识别

及时、准确地识别出结构的模态参数是结构健康监测与损伤识别的重要前提。小波分析是众多识别方法中较优越的一种，因其在时一频两域都具有表征信号局部特征的能力，近年来这一方法在线性及非线性系统的参数识别中开始应用。探讨了基于小波脊（Ridge）与小波骨架（Skeleton）的模态参数识别方法，针对小波变换中遇到的边端效应问题，提出了基于自回归滑动平均模型（ARMA）的“预测延拓”方法，并以美国土木工程师学会（ASCE）提供的Benchmark模型为例进行了数值模拟。结果表明，本文提出的方法可以有效地抑制小波边端效应，通过小渡变换可以准确地识别出结构的模态参数。     

嵌入式共固化复合材料阻尼结构低速冲击性能数值模拟

嵌入式共固化复合材料阻尼结构是一种新型阻尼处理结构,在航空、航天、高速列车等高科技领域有广阔的应用前景。采用LS-DYNA显式动力学软件建立了该结构的有限元分析模型,对这种新型阻尼结构的低速冲击性能进行数值模拟,并将数值模拟结果与实验数据进行比较以说明模拟方法的有效性。结果表明这种新型复合材料阻尼结构的抗冲击性能大大优于相同材质的复合材料结构。     

土木工程施工中边坡支护技术的应用分析

边坡支护技术是很多土木工程施工中的重点内容之一。根据土木工程的具体水文地质特点、气候因素以及施工要求,可以应用锚杆支护、土钉墙以及地下连续墙等支护技术来对边坡进行支撑加固,从而提高土木工程结构的稳定性和安全性,并为保证工程建设的施工质量和安全奠定坚实的基础。本文将对土木工程施工中边坡支护技术的应用进行分析和研究。     

数值模拟在蒸发冷却中的应用

本文主要介绍了蒸发冷却空调的技术及其发展,概述了fluent技术以及数值模拟技术在蒸发冷却空调中的研究应用,阐述了数值模拟在蒸发冷却中的应用存在的问题及今后的研究方向。     

基于有限元模型修正的土木结构损伤识别方法

基于有限元模型修正的结构损伤识别方法计算过程直观、物理意义明确,能同步识别结构损伤位置和损伤程度,是结构损伤评估最直接的依据。该文介绍了基于有限元模型修正的损伤识别方法基本原理与过程,总结近三十年来有限元模型修正技术的发展。土木工程结构模型复杂性(包含大量单元、节点、待修正参数等)导致有限元模型修正过程效率低,详细介绍了基于子结构有限元模型修正的土木工程损伤识别方法在提高计算效率方面的优势。将两种有限元模型修正方法应用于一栋超高层建筑数值模型的损伤识别,说明两类方法在土木结构损伤识别中的特点。土木工程尺度大而结构损伤通常发生在局部区域,子结构方法将整体结构的分析转换为对若干独立子结构的分析,通过少数局部子结构的模型修正实现损伤识别,避免重复分析大尺寸整体结构,为大型结构基于有限元模型修正的损伤识别开辟高精度和高效率的途径。