薄壁深梁弯剪耦合应力分布规律

均布荷载作用下深梁的正应力属于弯剪耦合应力,传统的细长梁应力计算公式误差较大不再适用,在对薄壁深梁的设计中存在很多问题．基于梁横力弯曲的挠曲微分方程,推导出双轴对称截面深梁在横向均布荷载作用下弯曲正应力的计算公式,并对其弯曲正应力的沿粱长、梁高分布规律影响因素进行了分析．采用ANSYS软件对工程实例进行计算分析,利用分析结果对推导公式进行精度评价．结果表明：精度满足要求,对各类薄壁深梁的设计具有指导意义．     

薄壁深梁弯剪耦合应力分布规律

均布荷载作用下深梁的正应力属于弯剪耦合应力,传统的细长梁应力计算公式误差较大不再适用,在对薄壁深梁的设计中存在很多问题.基于梁横力弯曲的挠曲微分方程,推导出双轴对称截面深梁在横向均布荷载作用下弯曲正应力的计算公式,并对其弯曲正应力的沿梁长、梁高分布规律影响因素进行了分析.采用ANSYS软件对工程实例进行计算分析,利用分析结果对推导公式进行精度评价.结果表明：精度满足要求,对各类薄壁深梁的设计具有指导意义.     

移动荷载作用下变截面连续箱梁桥的约束扭转效应研究

为研究变截面箱梁桥的应力分布特征和变形规律,根据箱梁约束扭转微分方程,推导出了变截面箱梁单元刚度矩阵。基于此,依托跨四港联动大道项目进行实例分析,设置了3种荷载分布工况,计算出了不同工况下变截面箱梁的弯矩和翘曲位移,并对应力放大效应进行了探究。结果表明：工况1和工况2中弯矩随纵向距离变化曲线数值和趋势均较为类似,呈现出“W”型。工况3变化趋势恰好相反,近似呈现出“M”型,且数值和变化幅度方面均偏小。翘曲位移主要集中在边跨端部和跨中位置处,以跨中截面为界表现出反对称分布。工况1和工况2中广义翘曲位移在中跨及右跨数值和变化趋势基本一致。翘曲双力矩曲线呈现出由峰值点向两侧衰减的规律,在中支点位置处和集中荷载作用点处均出现极值。翘曲正应力极值均出现在集中荷载作用的截面。3种荷载施加工况下,4个控制截面的应力放大系数均未超过1.41。     

瞬态扭矩作用下横观各向同性饱和地基的响应

通过Laplace-Hankel联合变换技术求解了横观各向同性饱和地基在瞬态扭转荷载作用下的动力方程，结合冲击荷载的具体分布形式，给出了地基内位移和剪应力在积分变换域内的解;通过Laplace Hankel逆变换给出了位移和剪应力的积分形式解.数值算例考虑了作用于地基表面圆形区域的荷载分别为线性分布和静刚性分布两种情况，分析了地基内的最大切向位移和最大剪应力沿径向和竖向的变化规律.数值研究表明,冲击剪应力的分布形式对地基内最大位移和剪应力的变化规律影响不大，土体的渗透系数对瞬态扭转荷载作用下地基的动力响应影响不明显，而地基的各项异性程度指标对最大切向位移和最大剪应力都有很大的影响.     

局部荷载作用下正交异性曲板的弯曲

本文根据具有曲线纵梁、横梁和桥面板组成的梁板结构体系,引进两个参数α,β,将这种结构体系比拟成正交异性弹性曲板。针对弹性曲板在局部荷载(车轮荷载)作用下,求解异性曲板的高阶偏微分方程,并且利用两个边界条件和两个连续条件,确定了十二个积分常数,获得了挠度方程的精确解,从而导出了各种内力分布系数K_r,K_θ,K_(rθ)及K。这些系数可直接用于径向支承的弯桥设计的内力计算。为便于设计应用,可根据本文基本公式制     

荷载横向变位下箱梁剪滞效应分析

为了研究荷载横向变位下对箱梁剪滞效应的影响,对箱梁底板、顶板及悬臂板分设不同的纵向位移差函数,采用二次抛物线作为箱梁翼缘板的纵向位移沿梁宽分布函数,基于能量变分原理,建立了考虑剪滞效应的箱型梁控制微分方程;分析了荷载在箱梁顶板横向变位下底板、顶板及悬臂板应力的变化规律,根据对简支箱梁在均布荷载作用下跨中剪力滞系数的计算...     

坡顶均布荷载作用下高边坡稳定特征分析

为研究坡顶均布荷载作用下高边坡的稳定特征,用ABAQUS大型有限元分析软件,结合有限元强度折减法,分析了均质粘土高边坡在坡顶不同位置作用有均布荷载时,边坡稳定安全系数、坡体最大剪应力、坡体位移及潜在滑裂面的变化规律。结果表明,稳定安全系数与W/H(W为均布荷载至坡顶外缘的距离,H为坡高)呈线性关系;最大剪应力与W/H呈非线性关系;坡体沿水平方向位移与W/H呈非线性关系;潜在滑裂面为一弧形,随着荷载距离边坡边缘越远,滑裂面距边坡边缘也越远。     

用奇异函数法求解超静定连续梁问题

本文应用奇异函数法求解超静定连续梁的内力和变形问题。通过奇异函数可以把作用于梁上的突变荷载描述成连续分布荷载,使力学问题的求解变得简单、方便,规律性较强,便于掌握和应用。文中在〔5〕的基础上,另外给出局部分布荷载和均布力偶的奇异函数表达式,并且从梁平衡方程的更一般形式(考虑均布力偶作用)出发来求梁的内力。     

一种剪滞翘曲位移函数的解析构造法

针对剪力滞问题,提出了一种解析的求解方法.通过对控制微分方程解的形式进行研究,构造出一种针对不同余弦剪力分布的剪滞翘曲函数;进而对任意给定的外荷载作用下的剪力分布进行级数展开,并单独求取各剪力分量对应的正应力;最终通过对正应力进行叠加并求取剪力滞分布.采用能量变分法推导了基于任意剪滞翘曲位移函数的求解公式,并编制了通用求解程序.分别以矩形简支箱梁(不带悬臂板)受集中荷载和带悬臂箱梁受均布荷载为例,进行了计算对比.研究表明:相比于已有方法,所提出的方法对不同荷载作用形式具有更好的适应性,且由于是采用级数展开的思想,适用于任意荷载作用情况下的剪力滞分析.     

考虑滑移和剪切变形的单箱双室组合箱梁剪力滞效应

为准确分析单箱双室组合箱梁的剪力滞效应,考虑钢混凝土的界面滑移效应和钢腹板的剪切变形,针对顶底板和翼板定义不同的剪力滞翘曲位移函数,基于能量变分法推导出单箱双室组合箱梁剪滞效应的控制微分方程及其闭合解。以单箱双室组合箱梁算例为基础,利用该方法分析其剪力滞效应的规律,结果表明：在同时考虑滑移和剪切变形时,组合箱梁的挠度比初等梁理论解大,且其挠度随界面滑移刚度的增大而减小;组合箱梁在均布荷载作用下,滑移量与荷载值近似成正比关系;在相同条件下,钢箱梁底板的剪力滞效应较混凝土顶板显著。     

开洞转换梁应力分布规律的有限元分析

本文采用Abaqus有限元分析软件对开不同形状洞口的框支转换梁在竖向均布荷载作用下的受力情况进行了分析。探讨了不同形状的洞口对框支转换梁的应力分布规律以及洞口附近的应力变化情况的影响。分析结果表明,洞口的形状对应力的分布有不同的影响,剪应力分布不受洞口形状的影响。     

均布荷载作用下有约束钢梁的整体稳定

为补充现行钢结构设计规范(GB 50017—2003)中均布荷载作用下有约束钢梁的整体稳定计算方法,根据能量原理,应用Rayleigh-Ritz法,提出其临界弯矩的理论计算公式。与美国(AISC)和英国规范(BS5950)中任意弯矩作用下钢梁的整体稳定计算公式进行对比,结果表明:当均布荷载产生的弯矩贡献较大或钢梁为单轴对称截面时,两国规范公式因未考虑荷载作用位置及单轴对称截面对钢梁临界弯矩的影响而存在很大的误差,不再适用。提出的均布荷载作用下有约束梁整体稳定计算公式与有限元计算结果吻合良好,可用于验算此类钢梁的整体稳定,为现行钢结构设计规范提供理论依据。     

线性荷载作用下单跨超静定深梁应力计算方法

为了获得线性荷载作用下工字形截面深梁各应力分量的解析计算方法,以单跨超静定深梁为例,参照以往的研究成果,通过建立合理的力学计算模型,应用弹性力学解法并考虑了弯剪耦合效应,推求出正应力、剪应力和挤压应力的解析计算公式并与材料力学解进行对比.通过对量纲为1翘曲正应力的定义和分析,获得量纲为1翘曲正应力沿梁高和跨度的分布规律,以及随跨高比和翼缘与腹板面积比的变化规律.结果表明剪力使正应力增大,对此类深梁已不能用材料力学中的细长梁纯弯曲理论计算其应力.此结果为线性荷载作用下工字形截面深梁的应力计算提供了一种解析计算方法,为结构设计计算提供了理论方法.     

箱型地铁隧道斜穿地裂缝时扭转变形的解析解

地铁隧道在斜穿活动地裂缝时处于弯、剪、扭的复杂受力状态,针对箱型隧道物理模型试验中表现突出的扭转变形破坏,笔者基于薄壁杆件约束扭转理论,结合箱型隧道斜穿活动地裂缝的实际受力情况,提出箱型隧道衬砌结构在集中扭矩和表面均布摩擦扭矩作用下的扭转角和剪应力解析解。利用ANSYS建立箱型隧道衬砌结构扭转变形有限元模型,并分析截面扭转角和最大剪应力,数值模拟结果和用解析法得到的扭转角及最大剪应力吻合良好。     

功能梯度梁临界荷载与固有频率的微分求积法计算

运用微分求积法(DQM)研究了轴向功能梯度变截面Euler-Bernoulli梁的屈曲临界荷载和固有频率,以及轴向荷载对功能梯度变截面梁固有频率的影响.首先基于Euler-Bernoulli梁理论,建立了求解功能梯度材料Euler-Bernoulli变截面梁屈曲临界荷载和固有频率的变系数常微分方程;然后基于微分求积法原理将梁的变系数常微分方程的特征值问题转化为一组线性代数方程组的特征值问题;再由QR法计算获得功能梯度变截面梁的屈曲临界荷载和固有频率.数值计算结果表明,采用等步长均匀网格时,微分求积法计算数值不稳定甚至失真,而用变步长非均匀网格获得计算值精度较高,如切比雪夫多项式的根作为离散节点分布形式;研究还表明,轴向拉力使梁的固有频率增大,压力使梁的固有频率减小,当第1阶固有频率为零时,对应的轴向压力即为梁的屈曲临界荷载.     

人工髋关节假体柄形状设计

在人工髋关节假体柄承受压力作用下，假设股骨和假体柄为完全结合的同心圆柱体，建立了一个相对完善的界面应力传递理论模型，获得了界面剪切应力和径向应力随轴向位置变化的分布.界面最大的剪应力发生在z=0处,即股骨颈的截面上.随着z的增大,界面剪应力呈幂指数减小.重要的是使得股骨假体柄与股骨之间界面应力在假体柄轴向上沿长度保持为一定常数且与施加于假体柄z=0处的压力相平衡,这样就不会出现股骨局部应力集中和假体柄下沉的现象.假设0相似文献   

均布荷载作用下简支磁电弹性梁的解析解

对磁电弹性材料构成的两端简支梁,在均布荷载作用下的弯曲问题按平面应力问题进行了研究.从横观各向同性磁电弹性体的三维基本方程出发,简化得到平面问题的基本方程,给出了用四个拟调和函数表达的四个特征根互异情况下的通解,进而以试凑法推导出了均布荷载作用下简支磁电弹性梁的位移、电势、磁势、应力、电位移和磁通密强度的解析解,所得解有易于理解、便于校对、形式统一简洁的特点.并且将计算结果与压电材料和弹性材料相应结果进行了分析、比较,发现应力σz与τxz材料常数无关,且与各向同性弹性梁结果一致;位移和电势受材料常数影响较大,而应力和电位移影响较小.所得结果为验证各种数值计算方法提供了参考依据.     

薄壁箱梁在保向力作用下的弯扭屈曲

薄壁杆件弯扭屈曲计算是薄壁结构设计中的一个重要内容.本文针对高宽比较大的简支薄壁箱梁,考虑弯扭屈曲变形中腹板的受力特征,将腹板由剪力滞导致的翘曲位移假设为三次抛物线规律分布函数,利用能量变分原理推导出薄壁箱梁在保向力作用下的弯扭屈曲控制微分方程,根据伽辽金法予以求解,得到了简支薄壁箱梁弯扭屈曲的临界荷载和临界荷载系数.通过分析表明,扇形惯性矩对临界荷载影响很小;荷载沿梁高方向的作用位置、翼缘宽度、腹板高度和梁跨度是影响临界荷载系数的主要因素;剪力滞效应的影响程度对跨度和腹板高度的变化较为敏感.     

竖向荷载下弹性支承直墙拱反弯点理论分析

在工程实践中,直墙拱应用较多。由于拱脚位移的存在,合理假设拱脚约束为转角约束、竖向约束和水平弹性约束,应用力法推导出了在弯矩、剪力和轴力共同作用下直墙拱沿弧长的弯矩公式。研究了竖向均布荷载、竖向三角形荷载和竖向集中力荷载作用下,直墙拱沿弧长的弯矩分布及反弯点形成的规律;发现在3种荷载作用下,使得拱脚弯矩为零时的圆心角依次减小。取弹簧支座刚度为等效的下端固支、上端允许水平位移的直墙的抗推刚度,得出了随着直墙高度增加,圆弧拱拱顶弯矩增大而拱脚弯矩减小的变化规律。在直墙拱的设计中,建议选取合适的直墙高度和使得圆弧拱拱脚弯矩为零的圆心角大小,从而有利于提高结构抗弯承载力及拱脚抗剪承载力。     

粘贴铝合金板加固钢筋混凝土梁的界面剪应力

为给粘贴铝合金板加固钢筋混凝土（Reinforce Concrete,RC）梁的铝合金板和RC梁的连接设计提供依据,对其粘贴界面剪应力开展了理论和试验研究。假设结构胶剪切变形沿厚度方向线性变化,根据粘贴界面位移协调条件,得到了一般荷载作用下的无附加锚固铝合金板加固RC梁的粘贴界面剪应力的通解。在此基础上,给出了常见荷载作用下的粘贴界面剪应力解析表达式和最大值。考虑铝合金板厚度和U形箍连接等影响因素,设计了6根铝合金板加固RC梁,对其进行了简支梁三分点加载试验。考虑铝合金板正应力和界面剪应力的关系式,通过密布在铝合金板纵轴线上的应变片测得了铝合金板的粘贴界面剪应力。根据理论计算和试验结果,得到了界面剪应力分布曲线和最大剪应力。研究结果表明：界面剪应力的理论和试验结果符合较好,呈现相同的变化规律：界面剪应力在板端取得最大值后迅速滑落至横轴附近,裂缝截面界面剪应力呈现波动。随着铝合金板厚度和板端与支座距离变大,板端界面剪应力也越大,结构胶厚度越大,最大界面剪应力越小,设置U形箍连接,界面剪应力变小。