移动荷载作用下层状正交各向异性地基平面应变问题动力响应

基于移动谐振荷载作用下单层正交各向异性地基的平面应变问题的动力方程,通过Fourier变换,引入状态向量,推导了直角坐标系下单层正交各向异性地基的传递矩阵,建立层状正交各向异性地基平面应变问题计算模型,利用传递矩阵方法,结合层间接触条件和连续条件,求得了直角坐标系下正交各向异性层状地基任意深度处的平面应变问题的位移和应力解析表达式。基于推导的理论方法,编制了相应的计算程序,验证了单层正交各向异性土体的计算结果,算例分析土体的分层特性和正交各向异性性质对土体变形的影响规律。研究结果表明:忽略土体的分层特性和上层土体的正交各向异性,不能准确描述地基的动力特性。     

多组贯穿节理岩体正交各向异性变形参数研究

目前对于节理岩体各向异性变形参数的解析方法研究不多。假设岩块为各向同性线弹性体,结构面的应力与位移之间满足线性刚度关系,建立多组贯穿节理岩体的正交各向异性变形参数计算模型,相关计算公式简单实用。进一步的研究结果表明：对于贯穿节理岩体,其体积变形具有正交各向异性变形特性,而剪切变形并不具有明显的正交各向异性。最后通过3DEC数值验证与辅助研究,相关数值成果与理论计算相差较小,说明该理论模型对于岩体各向异性变形与稳定性评价有一定的参考价值。     

节理岩体正交各向异性等效变形参数研究

将节理岩体变形视为线弹性的岩块变形和非线性弹性的结构面变形之和,在分析已有结构面变形特点的基础上,提出了一种新的结构面法向变形计算公式,该公式可以考虑岩体初始应力状态对变形的影响。然后,利用岩体裂隙网络和等效连续应变理论,研究节理岩体等效应变的计算方法,并根据正交各向异性的弹性本构模型,将岩体作为正交各向异性连续材料计算其等效变形参数。最后,编制相应的计算程序,通过计算实例验证了研究成果的合理性。     

正交各向异性新模型在平面应力问题中的应用

利用正交各向异性的新单元模型求解平面应力问题,并与有限元法进行了对比分析,得出两种方法的计算结果吻合良好。     

正交各向异性地层井壁围岩应力新模型

 常规石油工程岩石力学分析中,通常把地层正交各向异性简化为横观各向同性,然而该简化在某些地层条件下并不适用。对实钻岩芯进行的力学性质测试结果表明,在垂直于井眼轴线平面内,不同方向岩石力学性质的差异是客观存在的。在各向异性材料力学的基础上,利用叠加原理,分别考虑钻井液柱压力、水平最大地应力以及水平最小地应力单独作用 种情况,建立正交各向异性地层井壁围岩应力分析新模型。实例计算结果表明,无论水平地应力是否均匀,只要地层力学性质是各向异性的,那么井壁岩石处的周向应力必然呈现非均匀分布特征。而且,地层各向异性条件下的井壁围岩应力极值均比各向同性条件下要大。因此,地层力学性质的各向异性使井壁岩石的受力状态明显恶化。这一特征应该在今后的相关工程问题力学分析中予以重视。     

弹性地基上正交各向异性板的无网格局部Petrov-Galerkin法分析

基于经典板理论和对挠度函数采用移动最小二乘近似函数进行插值,进一步研究无网格局部Petrov-Galerkin(MLPG)方法在弹性地基上正交各向异性板弯曲问题中的应用。分析中,本质边界条件采用罚因子法施加,离散的线性方程从Winkler弹性基支正交各向异性板控制方程的局部积分对称弱形式中得到。通过两个数值算例,表明用MLPG法求解弹性地基上正交各向异性板弯曲具有分析简便和计算精度高等优点。     

傅立叶级数法求解正交各向异性板弯曲问题

用傅立叶级数法分析解决了正交各向异性板各种边界条件的弯曲问题,并结合四边固定板的算例说明了该方法具有计算理论简单,分析易理解,并且计算结果也达到了一定精度的优点.     

现浇混凝土空心板无梁楼盖的挠度和弯矩计算方法

根据现浇混凝土空心板正交各向异性主刚度之间的关系D3=√D1D2,将正交各向异性板等效为各向同性板,通过分析得到现浇空心混凝土无梁楼盖的挠度和内力计算方法:等效各向同性板任意点的挠度就是原正交各向异性板对应点的挠度;均布荷载下的内力分配与相同尺寸的各向同性板无梁楼盖相同,可以按经验系数法提供的参数进行计算.     

岩体各向异性与巷道围岩应力分析

各向异性弹性理论主要研究材料弹性对称性质的确定及弹性问題的解法等两方面内容。本文通过建立各向异性弹性常数的不变量方程,导出一种在非弹性对称坐标系下确定正交各向异性岩体弹性对称性质(主弹性常数及主轴方向)的理论方法.应用摄动理论,本文给出求解正交各向异性体弹性平面问題的摄动解答,并计算出一般巷道孔形围岩附近的应力分布.计算结果表明,各向异性对巷道围岩应力分布状态有显著影响。     

各种弹性支承附有集中质量的正交各向异性矩形板的自由振动

利用重傅里级数得到了附有集中质量的正交各向异性矩形板在弹性点支承，线支承和面支承下的自由振动解。     

Modeling Anisotropic Behavior of Gravelly Layer in Hualien,Taiwan

The Hualien Large-Scale Seismic Test (HLSST) program is under way to investigate soil-structure interaction during earthquakes in Hualien, a high-seismicity region in Taiwan. Since anisotropic characteristics of the gravelly layer affect the results of earthquake observation and forced vibration tests, the gravelly layer was modeled by an orthotropic elastic body in this paper to enhance the accuracy of the dynamic simulation analysis. The following conclusions are drawn. (1) The gravelly layer was modeled by an orthotropic elastic body whose model parameters were partly determined using results of earthquake observation. (2) The azimuth dependency of the shear wave velocity measured by the cross hole velocity logging can be expressed by the orthotropic elastic body model. (3) It can be explained by the orthotropic elastic body model that values of shear wave velocity measured by down-hole velocity logging were divided into two groups. (4) The initial shear moduli of undisturbed samples from the gravelly layer evaluated by cyclic triaxial tests agree with the calculated results by the orthotropic elastic body. (5) The anisotropic behavior of the model building during forced vibration tests can be expressed successfully by the orthotropic elastic body.     

简支双向钢-混凝土组合楼盖的弹性分析

用梁格法、拟板法、有限元法对四边简支双向钢-混凝土组合楼盖弹性阶段的变形及内力进行分析。通过与试验结果的对比可以看出,拟板法和有限元法计算简支双向组合楼盖比梁格法更经济且计算结果更全面。改变梁格数及板厚跨比进行算例分析可知,拟板法可用于分析常见结构布置的简支双向钢-混凝土组合楼盖。     

The effect of elastic foundations on the nonlinear buckling behavior of axially compressed heterogeneous orthotropic truncated conical shells

The buckling problem of a heterogeneous orthotropic truncated conical shell subjected to an axial load and surrounded by elastic media is analyzed based on the finite deformation theory. Using von-Karman nonlinearity, the governing equations of elastic buckling of heterogeneous orthotropic truncated conical shells surrounded by elastic media are derived. The governing equations are solved using superposition and Galerkin methods and obtained expressions for upper and lower critical axial loads. The influences of elastic foundations, heterogeneity, orthotropy and geometric characteristics on the upper and lower critical loads of conical shells with and without elastic foundations are studied in detail.     

Curved structures in waffle slab construction

Horizontally-curved concrete waffle slab structures are sometimes used as superstructures of bridges and as floor slabs in large exhibition halls. The idealization of a horizontally-curved wide structure as a curved beam or an assemblage of curved beams leads to inaccurate results. Although the finite element technique can be used to analyse the structural response of horizontally-curved structures, trial solutions have shown that the finite difference method is a more attractive alternative since it requires fewer equations. In using this latter method accurate estimates of the structure's orthotropic rigidities are required. An analytical study is undertaken to investigate the structural efficiency of a curved waffle slab system in comparison with conventional alternatives, such as the solid slab and girder-slab systems. The feasibility of using an equivalent orthotropic plate system to predict the elastic behaviour of curved concrete waffle slab structures is examined. The analytical results are verified and substantiated by tests on horizontally curved concrete waffle slab models subjected to concentrated and uniformly distributed loads.     

正交各向异性桥面板比拟等效参数确定

借助弹性理论中经典的正交各向异性板的相应结论,依据响应等效原理,研究了构造正交各向异性桥面板等效为物理各向异性板中的参数确定问题,等效后的物理各向异性板在拉压刚度、抗弯刚度、动力特性以及质量等方面直接等效于原结构.算例表明,给出的等效参数确定过程有效可靠.该方法为建立大跨桥梁结构面向状态评估需求的高精度有限元模型奠定了基础.     

用弹性波速计算正交各向异性岩体的裂隙张量

初步尝试了运用弹性波速确定岩体的裂隙张量；首先将岩体视为正交各向异性介质，基于裂隙岩体的应变体积平均，从裂隙引起的间断位移出发，导出裂隙张量与由裂隙引起的柔度张量增量之间的关系；然后根据正交各向异性岩体的波动理论，建立了岩体裂隙张量、等效弹性参数和弹性波速三者之间的相关关系。根据这些关系，给出了二阶、四阶裂隙张量的弹性波速计算过程。含裂缝水泥砂浆试件的试验结果表明，采用本文计算方法获得的裂隙张量基本能反映出裂隙的分布情况。     

密肋复合墙体有效面内剪切模量的计算

密肋复合墙体结构是近年来发展的一种建筑结构新体系,密肋复合墙体是密肋复合墙体结构的主要受力构件。采用复合材料方法对密肋复合墙体的弹性阶段进行力学分析,以有效自洽法(ESCM)和相互作用直推法(IDD)为基础,把墙体视为基体-夹杂型复合材料弹性板,推导密肋复合墙体有效面内剪切模量的计算公式,结合试验资料对计算模型进行验证。结果表明,建立的基体-夹杂型复合材料等效弹性板模型是可行的。     

现浇混凝土空心板的正交各向异性和等效各向同性板计算方法

通过分析得到了现浇混凝土空心板正交各向异性主刚度存在着D3=D1D2~(1/2)的关系;从正交各向异性板挠曲面的偏微分方程出发,保持一个主方向尺寸不变x1=x,将另一主方向的尺寸做线性缩放y1=k-14y,并保持弹性模量与第一主方向相同E=E1,泊松比μ=μ1μ2~(1/2),将原来的正交各向异性板等效为一块各向同性板,通过分析得到:各向同性板任意点的挠度就是原正交各向异性板对应点的挠度,各对应点内力存在简单的对应关系:Mx=Mx1、My=k1/2My1、Mxy=k1/4Mx1y1。最后,通过算例验证了该方法的正确性。     

移动荷载下正交各向异性地基无限大板的动力响应

以薄板理论和弹性动力学理论为前提,以位移分量为基本未知量,建立了直角坐标系下的移动谐振荷载作用下正交各向异性地基上覆无限大弹性板的力学模型和动力微分方程;然后用坐标变换和Fourier积分变换,且引入边界条件,推导了移动荷载作用下无限大板的挠度和薄板与地基之间的接触应力的积分形式解。基于推导的理论方法,编制了相应的计算程序,并对薄板表面作用线性谐振荷载问题进行了算例分析,验证了方法的正确性。最后,对移动谐振荷载作用下公路路面板的动力响应进行了参数分析,研究了土体参数、板参数、荷载速度、荷载频率对其影响规律。结果表明:土体的各向异性、板厚、板的弹性模量、荷载移动的速度和振动频率对板动力响应影响很大。