密肋壁板轻框结构计算模型及数值分析

本文提出密肋壁板轻框结构动力分析的简化计算模型,据此采用三维薄壁空间杆件有限元对试验模型进行计算,结果吻合较好。并将密肋壁板轻框结构与框架结构、剪力墙结构进行数值分析对比。     

密肋壁板结构弹塑性计算模型研究

密肋壁板结构中多种材料及构件的使用与嵌套,使实体计算模型比较复杂,故对于整体结构在地震动作用下的全过程受力分析,需提出结构的弹塑性简化计算模型。根据不同的分析目的,结合课题组前期研究成果,提出密肋壁板结构在弹塑阶段两种简化计算模型——刚架—等效斜压杆模型和刚架—整体斜撑模型。利用前期墙体拟动力试验研究结果,采用刚架—等效斜压杆模型对结构进行推覆及动力反应分析,验证模型的正确性;利用前期1/10比例振动台试验研究结果,采用刚架—整体斜撑模型对结构进行时程分析,验证刚架—整体斜撑模型的正确性。理论与试验表明：刚架—斜压杆模型具有一定的计算精度与实用性,适用于密肋复合墙体的非线性数值分析;刚架—整体斜撑模型兼顾高效性与精确性,适用于整体结构在大震下的弹塑性时程反应分析。     

框支密肋壁板结构墙梁实用计算理论研究

结合课题组前期研究成果,对框支密肋壁板结构墙梁的计算方法进行研究。以弹性地基梁理论为基础,引用三角级数解析,给出框支密肋壁板结构墙梁内力理论计算公式,回归得出内力修正系数。总结出框支密肋壁板结构墙梁实用设计方法,为设计工作提供依据。     

密肋壁板轻框结构恢复力模型探讨

针对新型结构体系－密肋壁板轻框结构独特的耗能机制,本文提出此结构弹塑性分析的恢复力模型,编制了弹塑性地震反应分析程序,数值计算与1／3房屋模型拟动力试验值吻合较好,验证了恢复力模型的合理性。     

极低屈服点钢在密肋壁板结构中的减震控制研究

密肋壁板结构是由预制的密肋复合墙板、现浇的隐形框架和楼板组合而成的一种具有独特构造特点的新型复合结构体系。根据密肋壁板结构体系的基本特点,引入耗能减震技术,结合极低屈服点钢材的特性,将结构中部分密肋复合墙板中的填充砌块置换成极低屈服点钢板,利用极低屈服点钢板耗散地震能量,实现对结构的耗能减震控制。建立了密肋壁板结构耗能减震控制体系的非线性动力分析模型,通过算例对耗能减震控制体系进行了地震响应分析,探讨了极低屈服点钢的耗能减震效果。计算结果表明,在结构中布置少量的极低屈服点钢板就能取得明显的减震效果,从而为密肋壁板结构提供一种适合这种结构构造特点的简单有效的耗能减震措施。     

密肋复合墙-剪力墙混合结构水平位移计算方法研究

密肋复合墙-剪力墙混合结构是把密肋复合墙与剪力墙组合起来,形成的一种新型联合抗侧力结构,有效解决了密肋结构在7度及以上地震烈度区建造高度、应用范围受限的问题。本文对水平荷载作用下复合墙-剪力墙结构的位移计算方法进行研究：依据Timoshenko梁基本理论,将密肋复合墙视为弯剪型悬臂墙,同时考虑其弯曲变形和剪切变形,采用变形连续化方法建立了结构体系的位移微分方程,以常见倒三角形荷载为例推导了密肋复合墙弯曲变形、剪切变形和结构总水平位移的解析表达式。算例分析表明：复合墙-剪力墙结构与框剪结构的刚度特征值、位移公式完全相容,后者可视为前者在复合墙抗弯刚度取无穷大时的一种特殊表现形式;结构侧移曲线呈现弯曲变形为主的弯剪型特征,但复合墙的剪切变形在总变形中占有一定比重,不应忽略。研究工作为复合墙-剪力墙结构的内力计算和抗震设计提供了基础。     

基于统一强度理论的密肋复合墙体开裂荷载计算

通过对密肋复合墙体进行水平低周反复加载试验研究,介绍墙体的主要破坏过程和受力特点;采用考虑中间主应力σ2影响、拉压性能不同且适用于各种材料复杂应力状态下的双剪统一强度理论,推导出墙体初始开裂荷载的实用计算公式,并与采用最大拉应力理论所得到的计算值进行对比分析。结果表明:采用双剪统一强度理论得到的开裂荷载值与采用最大拉应力理论的计算值相比更接近试验值,对于实际工程,具有一定的准确性、经济性与适用性。     

密肋复合墙板支撑框架结构自振周期计算方法

密肋复合墙板支撑框架结构是由框架与其内部嵌入的密肋复合墙板组成的一种双重抗震结构,框架内部嵌入复合墙板所组成的受力构件,其变形特征不同于普通框架和剪力墙,由此导致结构的自振周期计算方法不能直接按照一般框架-剪力墙结构进行计算。本文以Timoshenko双变量梁理论及协同工作模型为基础,建立了复合墙板支撑框架结构的频率方程,结合边界条件导出了结构的自振周期计算公式,并给出了基本自振周期的近似计算方法。算例分析表明：复合墙板支撑框架结构自振周期受复合板抗剪刚度影响较大,且影响随着振型的增加而增大,高振型时复合墙板剪切变形的影响不可忽略;采用似计算方法计算基本自振周期的误差不大,可以满足工程计算精度要求。     

密肋复合墙板变形与刚度分析

本文在密肋复合墙板试验研究的基础上,对墙板的变形与刚度特性进行理论分析,建立相应的力学计算模型,并采用刚度等效原则提出墙板刚度的实用计算方法,可供工程设计使用。     

框支密肋复合墙结构模型振动台试验研究

对1/6缩尺框支密肋复合墙结构模型进行振动台试验,研究结构模型经历弹性阶段、开裂直至破坏的不同阶段动力特性及反应。以El Centro波、Taft波、人工波为输入地震波,分别对设防烈度7度及8度多遇、基本、罕遇、超罕遇地震作用进行试验,研究模型结构在各阶段地震作用下加速度、位移、应变反应及破坏形式、破坏机理。试验结果表明,框支密肋复合墙结构转换层破坏模式为剪切型破坏,塑性变形主要集中在转换层;框支密肋复合墙结构各层绝对加速度响应主要取决于前两阶振型,高阶振型影响较小,其中第一阶振型起绝对控制作用。     

异型柱结构的计算模式合理性分析

 通过对浙江大学玉泉校区学生公寓高层B幢带转换梁异型柱框架结构的抗震分析,对界于异型柱和短肢剪力墙之间的结构,分别采用三维梁单元空间墙板单元为主要构成的结构有限单元模式和三维空间杆件薄壁柱单元为主要构成的结构模式,进行结构计算比较,寻求最符合实际受力状况的计算方法,以求得该类建筑最经济、安全的结构设计方案．     

多肋T形梁桥动力反应的分析

为了更加准确分析多肋T形梁桥的动力学特性,本文考虑了剪切变形、剪力滞后和剪滞翘曲应力的自平衡条件,以能量变分原理为基础建立了多肋T形梁广义位移的控制微分方程和自然边界条件,获得了相应广义位移的闭合解。以算例为基础详细讨论了剪力滞后和自平衡条件等因素对多肋T形梁桥动力反应的影响,得到了该类结构动力学特性的规律。本文解析解与有限元数值解进行了比较,说明了本文力学分析方法的有效性,本文方法丰富和发展了多肋T形梁桥的计算理论。     

非连续体吸波平板的设计制备及吸波机理分析

通过吸波体内导电媒质的“孤岛”化设计, 制备了单层非连续体平板吸波材料, 并分析了不同炭黑含量和不同试样厚度对吸波效能的影响以及电磁波的损耗机理。发现随着CB/ ABS 颗粒中炭黑含量和试样厚度的增加, 在8～18 GHz 频段内, 非连续体试样的反射损耗增加。当炭黑质量含量达到30 %时, 平板的反射损耗在8. 5～18 GHz 宽频范围内都超过- 10 dB , 在15～18 GHz 均高于- 15 dB。当试样厚度达到20 mm 时, 其反射损耗在8～18 GHz 频率范围内超过- 15 dB。结果表明, 非连续体试样较热压致密试样吸波效能有较大提高, 是很有潜力的吸波结构。      

连铸板坯凝固过程的数值模拟

为得到连铸坯凝固末端的液相穴分布,以便选取轻压下参数,依据实际生产中二冷边界换热条件,采用有限元法对连铸厚板坯冷却传热过程进行数值模拟,并用远红外测温仪测试并校准Q235B300 mm×1650 mm铸坯表面温度,得到了连铸坯在任意段截面的温度场分布、凝固末端液相穴形状及铸坯中心纵截面固相率分布.结果表明,可以根据铸机...     

浮置板轨道参数激励振动研究

浮置板轨道结构中,浮置板布置的周期性和不连续性导致轨道刚度的周期性变化。车辆行驶在浮置板轨道上时,轨道刚度的周期性变化会引起参数激励振动。为了研究该问题,将钢轨和浮置板视为模态梁,钢轨扣件和隔振器视为线性弹簧-阻尼器;车辆采用相邻车厢距离最近的两台转向架模型,建立了车辆-浮置板轨道耦合动力学模型。应用该模型分析了浮置板轨道参数激励振动的形成机理及影响因素,提出了减小参数激励振动的控制措施。计算结果表明:振动的频率成分主要为车轮通过浮置板的频率及其倍频;轮轨作用力随着车辆速度的提高而增加,随着隔振固有频率的减小而增加;调整浮置板下隔振器的位置和刚度可以降低参数激励振动引起的轮轨作用力。     

近爆作用下钢筋混凝土板动态破坏的数值模拟研究

当爆炸在结构构件表面发生时,产生的冲击波将会对结构构件造成损伤和破坏,而准确预测潜在的爆炸对结构构件造成的损伤是进行重要建筑物和防护结构抗爆设计的基础。为研究近爆作用下钢筋混凝土板的抗爆性能,采用AUTODYN软件建立了混凝土和钢筋的三维分离式实体模型,数值模型考虑了应变率对钢筋和混凝土材料动力本构特性的影响以及炸药-空气-结构之间的流固耦合相互作用,分析了不同炸药量作用下钢筋混凝土板的损伤机理和破坏特征,合理展现了钢筋混凝土板从混凝土开裂、碎片形成、部分钢筋屈服断裂到板局部震塌的动态演变过程。随着炸药量的增大,钢筋混凝土板的破坏模式逐渐由整体弯曲破坏转变为局部的冲切破坏     

PC板式加劲梁悬索桥三维颤振特性分析

以规划的贵州某PC板式加劲梁悬索桥为研究对象,针对施工和成桥两种状态,利用节段模型强迫振动风洞试验,识别了-3°、0°和3°三个风攻角下PC板式加劲梁的8个颤振导数。通过有限元软件ANSYS的二次开发,对大桥进行了颤振全模态频域分析,研究了不同风攻角和栏杆对该桥颤振特性的影响。研究发现,在0°风攻角下,栏杆(成桥状态)显著恶化了加劲梁的颤振特性;无论是施工状态(无栏杆)还是成桥状态,负攻角下大桥颤振临界风速显著降低;相反,正攻角下施工和成桥均有很高的颤振临界风速。这表明,此类PC板式加劲梁悬索桥对来流风攻角非常敏感,因此栏杆气动外形优化和桥址风场条件研究非常重要     

水泥混凝土道面结构在多轮荷载作用下的响应分析

为研究多轮荷载作用下对道面结构的响应,以ABAQUS分析软件为基础,采用多层结构的线弹性材料,建立了9块水泥混凝土面层板的"软弱地基-道面结构-飞机轮载相互作用"三维有限元模拟模型,建模过程中考虑了纵向横向接缝的传荷能力,为大型飞机轮载作用下的道面结构体系及其力学响应研究提供了先进、可靠的分析平台。     

Thermoelastic analysis of a layered slab subjected to a moving line heat source

Abstract

This paper reports a theoretical study of the transient thermal stress distributions of a layered slab which is composed of two different materials. The layered slab is heated by a moving line heat source on its upper surface and cooled convectively on the lower surface. In order to solve the initial and boundary value problem, a general hybrid Laplace transform/finite element method is utilized. Finally, a numerical procedure, the Fourier series technique, is used to obtain the inversion of the Laplace transform. The effect of the number of mesh elements in the X‐direction is also investigated to verify the accuracy and convergence of the finite element method. In addition, a typical result is compared with the analytic solution. The numerical results of the transient temperature and thermal stress distribution of the layered slab are presented to demonstrate the effect of the physical properties.