高温下具有弹性支座钢构件的动力稳定荷载

根据弹性稳定理论原理研究了弹性支座钢构件在高温环境下的动力特性问题,导出了高温下杆件的动力稳定临界荷载计算式,并讨论了保护层厚度、长细比、阻尼、材料特性等因素对杆件动力稳定临界荷载的影响,探讨了在实际工程中如何减小结构失稳的问题,可为钢结构抗火设计提供参考.     

高温环境下钢压杆受轴向动载作用时的稳定性

基于结构弹性稳定理论原理，导出了高温环境下钢结构构件在轴向动力荷载作用时发生横向共振的动力稳定荷载的计算式．分析了不同杆端约束、杆件长细比、杆件尺寸、阻尼力和激振频率等参数对杆件动力稳定性的影响，进一步提出了在实际工程中如何减小杆件振动的有关措施，可为高温环境下钢结构工程设计与分析提供参考依据。     

竖向荷载下摩擦桩的临界荷载与临界长度

根据弹性稳定原理研究了摩擦桩在竖向荷载下的静力特性问题,导出了基桩临界荷载和临界长度计算式,讨论了桩侧摩擦力、桩的截面形式、材料特性等因素对基桩静力特性的影响,并给出了摩擦桩的静力计算参数,提出了在实际工程中如何提高基桩承载力的问题,可为桩基础分析与设计提供参考.     

用CDC法计算变轴力杆件的临界力

变轴力杆件是工程中广泛运用的一类持力构件，其稳定计算通常采用数值方法，但数值方法不能象解析方法可以对一类问题求通解。本文通过建立无量纲柱的新概念，并按CDC法导出变轴力压杆临界力的计算公式，得出一批对称荷载作用下的计算结果，并导出了在集中力、均布轴力、三角形分布轴力单独作用和联合作用下压杆临界力相关公式。该方法拓宽了DCD法的适用范围，使数值法具有解析法的优点。     

工字形截面楔形单元弹性稳定单元刚度矩阵的推导与探讨

推导了工字形截面薄壁楔形构件的稳定计算中的单元刚度矩阵，通过分析对比得出在楔形构件的稳定计算中，如果是弯扭失稳，则必须采用楔形单元矩阵。本文推导出的楔形杆件在任意荷载下的弹性稳定单元刚度矩阵，可用其直接形成总刚度矩阵，解算楔形杆的稳定问题。     

高温(火灾)环境下斜梁的静力特性分析

根据弹性稳定理论及Galerkin原理研究了斜梁在高温(火灾)环境下的静力特性问题,并讨论分析了温度、长细比、梁截面形式、倾斜角、隔热保护层、初始缺陷、钢结构材料特性参数等因素对斜梁静力特性的影响.     

平面框架静力和稳定分析程序

一、程序的功能本程序可用于平面框架的静力和稳定分析,如框架各杆的轴向力已用其他方法求得,也可用本程序单独作稳定分析,此时应将轴向力作已知数据输入。程序在完成静力分析后将输出各结点的位移值和各杆件的杆端内力。在完成稳定分析后将输出框架的临界荷载参数和各受压杆件的计算长度系数。如所知,在框架的柱子设计中计算长度系数的确定是十分重要的。     

变截面压杆临界载荷的迭代算法

针对变截面压杆临界载荷问题,基于一阶临界载荷作用下结构稳定平衡条件,进行杆件的离散化.以杆件各离散点的未知挠度和压杆临界力为未知量,以每个离散点的挠度与临界力所满足的差分方程,构建求解临界力非线性方程组.应用数值分析迭代理论,提出了临界力求解的直接迭代新方法.并编制计算程序.通过算例分析验证了该算法具有程序设计简单,收敛快和计算精度高等优点,为工程应用提供良好条件.     

蜂窝式钢构件轴心受压整体稳定计算

目的 研究蜂窝构件稳定承载性能,为国家制定对蜂窝构件设计应用相关规范提供理论参考.方法 以现有整体稳定计算理论为基础,结合蜂窝构件的受力机理和界面特性,对蜂窝构件轴心受压绕强轴整体稳定进行分析并采用基于试验的有限元分析方法进行数值分析加以验证.结果 当有效截面积取毛截面时,三种开孔形式的蜂窝式轴压构件的临界力理论值与特征值屈曲分析得出的临界力的比较分析,误差均在5%以内,用换算长细比的方法来考虑蜂窝孔对构件剪切变形的影响是有效的.结论 应用基于试验的方法建立有限元模型对蜂窝式构件轴心受压整体稳定的计算分析取得了良好的效果.     

纵向受压构件的横向固有频率分析——稳定的动力准则

本文推证了压杆稳定的动力准则，并推广到板壳等结构，得出纵向受压构件横向振动一阶固有频率的平方与纵向力成线性关系的结论，在此基础上提出了一种新的确定临界力的试验方案。     

Analysis on Critical Force of Unidirectional CFRP Slender Column

单向CFRP细长压杆临界力研究

边文凤¹,邵维一¹,王宝铭²

（1.哈尔滨工业大学（威海）土木工程系,威海 264209,山东;

2. 威海光威复合材料股份有限公司,威海 264209,山东）

创新点说明：

1）材料的制作运用两步法压力成型,对此种成型工艺制作的CFRP材料研究较少。

2）压杆临界力实验采用的实验装置比较精确,同时两端夹具是自己设计的,减少了很多实验误差,实验结果较为准确。

3）通过分析实验结果提出修正的柏利公式有一定的适用性。

研究目的：

纤维增强复合材料（简称FRP）具有轻质高强耐腐蚀等特性,适用于腐蚀环境与大跨度结构,针对大跨度空间结构中的杆件,本文以碳纤维增强复合材料（简称CFRP）的细长杆件为研究对象,研究其稳定性。目前对于FRP材料压杆临界力的研究集中于GFRP的研究,对于CFRP材料研究较少,同时对于两步法压力成型CFRP鲜有研究。鉴于此,在国内外研究成果基础上对两步法压力成型CFRP压杆临界力进行研究,提出一个适合此类材料的经验公式。

研究方法：

1）CFRP材料力学性能实验。本试验材料由威海光威复合材料有限公司提供,选用T300碳纤维丝与环氧树脂基体,树脂的质量含量为33%拉伸试验在WDW-100电子万能试验机上进行,通过引伸计来测得应变。试验加载分预加载和正式加载,根据GB/T1447-2005的相关规定进行。

2）CFRP材料压杆临界力实验。用于压杆临界力测试材料与拉伸试验材料为同一种材料,制作矩形试件两组,其截面尺寸分别为20 mm×2 mm和20 mm×1.2 mm,长度分别为364、309、254、199、144 mm。试验加载采用XL3410S型多功能压杆稳定实验装置。

研究结果：

1）通过材料力学性能实验得出CFRP材料应力应变呈明显的线弹性,同时材料破坏突然发生,属于脆性破坏。实际测得CFRP材料弹性模量为131.1 GPa,比例极限为1 700 MPa。

2）压杆临界力实验出现两种曲线,一种是压杆稳定实验中较为理想状态会产生的曲线,荷载先升到很高,而后回落趋近Pcr,但另一种是实际实验中的压杆由于不可避免的存在初曲率、材料不均匀,荷载偏心等因素的影响,从而在荷载小于Pcr时,压杆也会发生微小的弯曲变形,当接近Pcr时,弯曲变形会突然增大而丧失稳定。

3）经典的欧拉公式及考虑剪切变形影响修正后的欧拉公式的预测值与试验值的平均误差并不算太大,在10%左右;

4）比较实验结果发现,部分杆件压杆临界力的试验值高于两个欧拉公式的预测值,而另一部分杆件压杆临界力的实际值却低于两个欧拉公式的预测值,这对于设计是不利的。

5）考虑剪切变形的欧拉公式虽然提高了预测精度,但十分有限,约提高了1%。

6）最终提出修正的柏利公式与试验结果比较接近,同时预测结果比试验结果偏低,有利于实际生产设计使用。此公式适用于单向细长矩形FRP杆材。

结论：

1）在拉伸试验中CFRP杆件呈现明显的线弹性,且破坏突然发生,属于脆性破坏。

2）通过对不同长细比的杆件进行轴心受压试验,得到临界应力值与欧拉公式结果比较接近,但是不稳定,无法判断预测值大于或小于实际值,考虑剪切变形的欧拉公式提高了预测精度,但是影响不大。

3）通过对比分析得出的修正的柏利公式可用于实际生产设计,适用于单向细长矩形FRP杆材。应用该公式既保证了精度,同时计算结果低于试验值,有利于安全设计。

关键词：单向CFRP;细长压杆;临界力;稳定系数;修正的柏利公式

     

转子─轴承系统非线性失稳因素分析

对引起转子-轴承系统失稳的主要因素：非线性油膜力、转轴材料的内摩擦、动压密封力、蒸汽激振力进行了分析非线性油膜力对转子-轴承系统的稳定性影响最大,应重点分析和研究在非线性油膜力作用下转子-轴承系统的稳定性、响应及动力学行为．动态密封力、材料内阻尼、蒸汽激振力对转子-轴承系统的稳定性均有影响．因此在进行转子-轴承系统的稳定性研究及动力学设计时均应考虑这些非线性因素．     

时变轴向力作用下柱杆的稳定性

应用运动稳定性理论中的最新结果研究了两端铰接的等截面柱杆在时变阻力和时变轴向力作用下的稳定性问题。主要结论是：当阻尼力和轴向力随时间的变化率很小时，柱杆的平衡位置是稳定的，并且给出了具体的估计式，对于具体问题可以计算出阻力和轴向力的变化规范。     

汽车动力学稳定性的研究

首先用相平面法判断车辆的稳定状态,对横摆和侧偏随转向输入角和车速变化的收敛性进行了分析,证明了随车速和转向角输入的增大稳定域减小最后消失.其次用奇点分岔法对车辆稳定性进行了分析,把无耦合的侧向力和垂向力矩分别作为外部输入,分析其对侧偏和横摆收敛的影响.结果表明,垂向力矩输入对侧偏角和横摆角速度的结点都有影响,侧向力输入对侧偏角结点影响相对较大.因而,可以根据不同的横摆角速度和侧偏角,选择不同的侧向力和横摆力矩的组合以改善车辆稳定性.     

考虑非饱和影响土质边坡的稳定性分析

在考虑凝聚力和摩擦角随饱和度变化的条件下,对三峡库区某一滑坡进行了分析,探讨了临界稳定系数随饱和度变化的基本规律,研究了在某一设计要求的稳定系数情况下,滑体在不同部位的推力随饱和度变化的基本趋势;对滑体在水压力作用情况下的机理进行了研究.在此基础上,提出了该滑坡的防治治理措施.     

海底输油管道的稳定性分析

从海底输油管道在铺设过程中极限工况时的受力状况着手,建立了受力模型,并得到了一些经验公式,结合这些经验公式阐述了对海底输油管道的稳定性如何进行分析,并举例进行了说明.     

高温环境下侧向弹性约束对钢柱稳定长度的影响

基于结构弹性稳定理论原理,导出了高温环境下钢柱在轴向荷载作用时具有弹性支座的稳定长度计算式,分析了弹簧刚度、耐火保护层、温度等参数对钢柱稳定长度的影响,进一步提出了在实际工程中应采取的有关措施。     

基于余力矩的边坡临界滑动场方法及应用

基于常规极限平衡条分法的瑞典法、Bishop法以及不平衡推力传递法的条间力假定,将圆弧滑动面整体的滑动力矩与抗滑力矩之差定义为余力矩,在给定的安全系数下,利用简单有效的和声搜索算法寻求余力矩最大的滑动面作为给定安全系数下的危险滑动面,变化安全系数直至找到的危险滑动面的余力矩为零,该危险滑动面即为边坡的临界滑动面;鉴于取矩中心对计算结果的影响,对于非圆弧滑动面,采用滑面滑出端的余力替代余力矩作为控制指标,采用与圆弧滑动面下类似的寻找步骤即可得到非圆弧滑动面下的临界滑动面.通过两个典型土坡的算例分析证明了本文方法的可行性.