基于欧拉与铁摩辛柯理论的简支梁挠度分析

欧拉理论在计算梁挠度时只计入了弯矩引起的变形,铁摩辛柯理论考虑了剪切变形引起的梁的附加挠度.为了分析它们对简支梁挠度的影响情况,给出了其主要推导过程和挠曲线方程,同时结合弹性力学解进行数值对比分析,得到不同跨高比下两种理论对梁挠度的影响程度和基本应用范围.     

深部矸石充填体黏弹性效应及顶板时效变形特征

深部充填开采矸石充填体的黏弹性特征对顶板长时变形具有重要影响.采用矸石充填体侧限压缩试验系统测试了矸石充填体的黏弹性,建立了矸石充填体分数阶蠕变模型和分数阶蠕变地基梁模型,给出了分数阶黏弹性地基梁的挠度表达式,结合工程案例分析了顶板时效变形特征,认为深部环境下矸石充填体具有显著黏弹性效应,而顶板会随充填体的蠕变不断产生变形,且其时效变形可采用矸石充填体分数阶黏弹性地基梁模型预测.结果表明:矸石充填体在分级加载下,总蠕变应变随蠕变时间和最大应力的增加而不断增长,应力达到20 MPa时,应变增幅为2.86%;识别了矸石充填体分数阶蠕变模型参数,参数识别精度R²均大于0.99;根据分数阶黏弹性地基梁挠度表达式计算得出顶板10 a蠕变量较1 a蠕变量在采场充填区中心位置增加2.73%;分数阶黏弹性地基梁顶板变形理论值与新巨龙1302N工作面直接顶下沉实测值相对误差为4.29%.     

持续荷载作用下疲劳损伤混凝土梁的变形性能分析

为明确往复荷载和持载作用下混凝土梁变形的发展规律,本文通过弯曲疲劳加载引入疲劳损伤后采用堆载法对4根梁进行堆载徐变试验,研究疲劳损伤对梁受压区混凝土的徐变发展规律和持续荷载作用下梁变形性能的影响。研究结果表明:相较于无损梁,疲劳损伤梁受拉区混凝土最大裂缝宽度、受压区混凝土总应变和总挠度更大,且在堆载作用下的发展速率更快,随着疲劳损伤程度的增大,各指标也有增大的趋势;疲劳作用促进了混凝土微裂缝的产生和发展,提前并加速了梁徐变变形的发展,导致前期疲劳加载就已产生了部分徐变应变和徐变挠度;基于试验结果建立了疲劳损伤梁受压区混凝土总徐变应变和梁徐变挠度计算模型,发现疲劳循环寿命比为0.025、0.15和0.60时的疲劳残余挠度分别相当于无损梁128、800和1 180 d的徐变挠度。     

载流环形板的热磁弹性分析

对置于磁场中的载流环形板的热磁弹性问题进行了理论分析,讨论了载流板的温度、应力、位移与外加电磁场、温度场以及机械载荷的关系.首先根据电动力学方程和广义欧姆定律得到了载流薄板的电流密度的分布,考虑到焦耳热效应及热平衡方程,得到了由于焦耳热效应产生的置于磁场中的载流环形板的温度场;同时引入了热传导方程,得到了外加温度场引起的环形板内部的温度分布,并认为两种温度场相互独立且满足叠加原理,从而得到了载流环形板的温度分布.其次在建立载流板壳的电磁场、温度场、机械场耦合非线性运动方程,物理方程、几何方程及电动力学方程的基础上,得到了板壳热磁弹性问题的基本方程.最后应用准线性迭代方法,得到了关于热磁弹性问题的线性迭代方程组,整理成含有8个基本未知函数的标准柯西型,即变换成能用离散正交法编程求解的准线性微分方程组,应用自编程序,得到该问题的数值解.变换电磁参量,讨论了载流环形薄板应力、温度及变形随外加电磁参量的变化规律;根据圆环形板的挠度与参量之间的变化规律,并通过实例证实了可以通过改变电、磁、力场的参数来实现对板壳的应力、应变状态的控制.     

电磁炮发射轨道受指数函数磁压力的变形计算

为解决电磁炮发射轨道受力变形的精确计算,以利于延长导轨的使用寿命并提高发射精度,将某型电磁炮的发射轨道模拟为移动载荷作用下弹性基础上的简支梁,采用欧拉梁理论建立梁的力学模型,推导出受任意指数函数磁压力控制方程的解析解,改变了长期以来利用均布压力近似代替变力求解问题所造成的误差;运用MATLAB软件对弹性基础的弹性系数、阻尼系数、轨道质量和载荷的出口速度对梁变形的影响进行了数值分析.结果表明,弹性基础的弹性系数、移动载荷的出口速度对梁变形的影响比较显著,阻尼系数、轨道质量的大小对梁变形没有明显的影响.为求解电磁炮发射轨道受任意函数的磁压力作用时的变形以及推动电磁炮的实用化奠定了理论基础.     

复杂支撑梁桥中缺陷与边界条件的耦合识别

对各类边界条件的局部劣化梁桥进行了结构分析,引入弹性铰模拟局部劣化区对梁桥变形的影响,建立了含局部劣化梁的挠曲线近似表达式。在此基础上给出了对局部劣化复杂支撑梁的物性参数和边界条件进行耦合识别的算法。用有限元结构分析结果模拟传感器埋设点的挠度实测值,对两端固支超静定梁的断裂参数和边界条件进行耦合识别的算例结果表明,模型构造合理,迭代过程收敛快,算法简便,精度高。     

考虑梁变形影响的混凝土双向板的挠度分析

目前在工程中通常按线弹性薄板小挠度理论计算双向板的变形值,且不考虑支承梁变形影响,所得计算结果与实际情况偏差较大,当板跨度较大、梁刚度较小时尤其明显。为此,在分析钢筋混凝土双向板的挠度时,考虑材料非线性和几何非线性非常必要。本文采用增量迭代法编制了非线性有限元程序,对承受均布荷载且考虑支承梁变形影响的单块钢筋混凝土双向板在正常使用阶段的非线性特性进行了探讨。通过调整实际支承梁刚度与板刚度的比值,即梁板相对刚度比值,对钢筋混凝土双向板进行了计算,最后通过非线性回归建立了框架结构中双向板在实际支座条件下的挠度计算公式。     

玻璃钢板加固既有混凝土梁挠度试验研究与有限元分析

对玻璃钢板加固混凝土的挠度进行了试验研究和有限元分析,研究了不同玻璃钢板长度、厚度对挠度的影响,得到了挠度随玻璃钢板长度、厚度变化的规律,为加固梁的变形计算提供依据,有限元计算结果与试验结果吻合较好.     

玻璃钢板加固既有混凝土梁挠度试验研究与有限元分析

对玻璃钢板加固混凝土的挠度进行了试验研究和有限元分析,研究了不同玻璃钢板长度、厚度对挠度的影响,得到了挠度随玻璃钢板长度、厚度变化的规律,为加固梁的变形计算提供依据,有限元计算结果与试验结果吻合较好.     

复杂支撑梁桥中缺陷与边界条件的耦合识别

对各类边界条件的局部劣化梁桥进行了结构分析,引入了弹性铰模拟局部劣化区对梁桥变形的影响,建立了含局部劣化梁的挠曲线近似表达式。在此基础上给出了局部劣化复杂支撑架的物性参数和边界条件进行耦合识别的算法,用有限元结构分析结果模拟传感器埋设占煌挠度实测值,对两端固支超静定梁的断裂参数和边界条件进行耦合识别的算例结果表明,模型构造合理,迭代过程收敛快,算法简便,精度高。     

不同连梁形式联肢剪力墙的静力弹塑性分析

建立12层钢筋混凝土联肢剪力墙结构分析模型,用两种不同的侧向载荷分布模式,分别对采用钢筋混凝土连梁和型钢混凝土连梁的联肢剪力墙结构进行静力弹塑性(Pushover)分析.在此基础上,以变形和延性(包括顶点位移、层间位移和结构塑性铰分布)为参数评估其抗震性能.研究发现,在承载力相同时,型钢混凝土连梁比钢筋混凝土连梁的截面尺寸小很多,型钢混凝土连梁的联肢剪力墙抗震性能较好.     

带自复位耗能连梁的剪力墙结构的抗震性能

为了减小强地震作用下钢筋混凝土联肢剪力墙的连梁结构损伤,实现震后结构功能的快速恢复,提出了一种兼具自复位和耗能功能的新型自复位耗能连梁.新型自复位耗能连梁在跨中安装了由形状记忆合金绞线和粘弹性耗能单元并联而成的新型复合自复位阻尼器.以一榀10层双肢剪力墙结构为例,对连梁跨中分别安装该新型自复位阻尼器的联肢剪力墙、粘弹性...     

高层建筑随机地震反应的简捷计算

依据高层建筑的变形特征,将高层建筑简化为悬臂剪切梁、弯曲梁、弯剪梁和弯曲—剪切梁,给出了其振型函数和相应的计算参数;基于振型叠加原理,给出了高层建筑随机地震反应计算的一般化方法,且为完全二次项组合ＣＱＣ法,对不同类型的高层建筑,计算方法的差异仅在于振型函数的差异。最后,对某３０层高层建筑进行了随机地震反应数值分析,得到了一些有益的结论。     

平面裂纹变形扰动磁场的解析解

基于磁弹性耦合问题的线性化理论,采用Fourier变换方法对含内部中心裂纹的无限大板在外力和磁场共同作用下的变形扰动磁场进行了求解,得到了变形后扰动磁场的解析解.结果表明:变形扰动磁场场强与外力成正比;切向强度沿裂纹呈反对称分布,在裂纹上下表面产生突变;法向强度沿裂纹对称分布,在裂纹尖端产生奇点.     

荫罩热变形的分析与计算

本文先用有限元的迦辽金法考虑了曲面上非线性热辐射和热传导的耦合问题,计算得到荫罩、框架组件在工作状态下的温度分布情况,然后运用通用结构分析程序SAP 84计算了组件的热变形,根据电子束轨 求得着屏误差。结果符合实际情况。文中还进一步对影响着屏误差的多种因素进行了计算与分析,所得结果具有重要的实用价值。     

爆炸下考虑钢梁翼缘变形的改进单自由度法

为解决爆炸下结构产生较大局部变形时采用等效单自由度方法计算结构整体位移会出现较大误差甚至错误的问题,在单自由度理论基础上,以工字型钢梁为研究对象,通过分析翼缘局部变形对钢梁整体位移的影响规律后,基于提出的钢梁截面简化变形模型对其弯曲抗力函数进行改进,提出钢梁抗爆分析的改进单自由度方法。通过有限元软件ABAQUS数值模拟不同爆炸工况下钢梁的动态位移响应与破坏特征,并与单自由度模型及改进单自由度模型的计算结果进行对比,研究了不同计算模型下钢梁的位移及破坏差异。结果表明：与有限元模拟结果相比,钢梁翼缘局部变形越大,单自由度模型计算结果偏小越严重,而改进单自由度模型计算结果较好,可以更好地适用于钢梁抗爆分析的位移简化计算。     

双腹板工字型GFRP腰梁连接受力性能研究

为研究深基坑支护中双腹板工字型GFRP腰梁连接节点力学性能,针对GFRP腰梁的两种套筒式连接方法开展两点对称加载足尺试验,借助ABAQUS有限元模拟软件建立两种连接方法的三维数值模型,分析不同连接方法GFRP腰梁的受力性能,并以腰梁跨中截面为研究对象,揭示连接套筒与GFRP腰梁的横向变形规律,掌握不同连接形式GFRP腰梁构件的极限状态和破坏形式。结果表明,双腹板工字型GFRP腰梁承载力高,构件的稳定性好;采用内置式钢套筒连接构件变形较小,节点承载力更高,现场安装方便,能够实现基坑支护中腰梁构件的循环利用,是GFRP腰梁现场施工的合理连接方式。     

蠕变模型对约束钢梁抗火性能分析的影响

钢材在高温和荷载作用下产生明显蠕变变形,影响火灾中结构的变形和受力性能。现有的蠕变模型较多,但没有一个广泛适用的蠕变模型。不同的蠕变模型对钢结构抗火分析结果有很大影响。为了量化蠕变模型对约束钢梁抗火性能分析的影响,对5种常用的蠕变模型进行了对比分析。采用编写的约束钢梁计算程序,分别计算5种蠕变模型下约束钢梁的抗火性能并与试验数据进行对比。结果表明,采用Norton蠕变模型的计算结果与试验数据吻合最好。最后对影响约束钢梁抗火性能参数进行了研究,研究发现,Harmathy蠕变模型对约束梁抗火性能分析结果影响最大;不同蠕变模型对不同荷载比、约束刚度下的约束钢梁抗火性能影响程度均不同。     

材料模型对金属成形过程模拟效率及精度的影响

采用不同的材料模型（刚粘塑性、大变形弹塑性）及大变形弹塑性热力耦合方法,对两类零件的成形过程进行了有限元模拟,并对有限元模拟效率及精度进行了分析研究,提出了一般性的有限元模型选用准则。     

基于LTNE的二维饱和多孔介质平板热流固完全耦合数值分析

针对目前多孔介质热流固耦合数学模型多为不完全耦合模型,且物理模型多为一维或一维轴对称模型的现状,对二维饱和多孔介质平板热流固完全耦合问题进行数学建模和数值分析.采用强耦合方式实现热流固3个物理场的完全耦合.在平板左侧施加30℃流体和固体温度边界条件及固定位移边界条件,平板其他边界温度场和位移场假设为自然边界条件,平板四周加载0Pa的孔隙压力边界条件.利用COMSOL Multiphysics有限元分析软件的偏微分方程（PDEs）模式实现上述完全耦合模型的求解,得到渗流场、应变场以及双温度场的数值解.数值结果表明,随时间增加,流体和固体温度、应变及孔隙压力沿x轴方向传递,同时发现x轴方向应变远大于y轴方向应变.此外,随时间增加,y轴方向应变和孔隙压力最大值逐渐减小.研究建立的数学模型和数值解有助于深入认识二维饱和多孔介质热流固完全耦合力学行为.