受压或受弯开孔薄板的弹性屈曲性能

开发、论证并总结了一组闭合公式,可以估算在弯矩或压力作用下,板的单个或多个开孔对其临界弹性屈曲应力的影响。公式适用于四边简支和三边简支的板(这在设计中又称为加劲板和非加劲板)。由于有限壳单元特征值屈曲分析需要运用商业有限元程序,而这些程序又不是专为结构分析而开发的,不能很方便地用于工程设计,所以可以采用这些公式作为这种屈曲分析方法的简化替代。这些公式的形式与板稳定性近似分析的经典形式相似,并通过有限壳元对其进行了参数分析并验证。有限元参数分析证实了开孔可能会导致板产生独特的屈曲模式,开孔的几何尺寸和间距可能会增加或者减少板的临界弹性屈曲应力。这些公式及其使用限制可适用于工程中通常采用的开孔形状、位置和间距,同时研究也指出,若需得到足够精确的计算,则还是有必要采用壳单元的有限元分析。     

各向同性和各向异性加劲板的局部屈曲和屈曲后的性能分析

研究了评估各向同性和各向异性加劲板的局部屈曲和屈曲后性能的方法。该方法考虑了2个加劲肋之间的加劲板块,用等效的各种不同刚度横向和转动弹簧代替其余的板块,作为所计算板块的弹性支座。在解决各向同性和具有任意边界条件的碾压对称组合板的局部屈曲问题时,采用二维里兹位移函数(pb-2Ritz)。通过板块的屈曲分析能准确地预测板的局部屈曲性能。最后,将此方法加以改进,用于预测表面已经局部屈曲的加劲板的屈曲后反应。选择适当的边界条件对所分析的构件在屈曲后性能的计算中是非常重要的。该方法计算的结果与相应的有限元结果符合较好。     

发生畸变屈曲的纵向加劲板的受压试验

采用厚4.0mm,名义屈服应力为235.0MPa的中厚钢板制作板件,并分别设置不同刚度的纵向加劲肋,对此纵向加劲板进行受压破坏试验。对发生畸变屈曲或局部与畸变相关屈曲的纵向加劲板的受压极限承载力和性能进行试验和理论研究,结果表明:临界屈曲模式主要取决于纵向加劲肋的刚度和母板的宽厚比。对于某些加劲板,局部屈曲和畸变屈曲之间的相互作用非常明显。畸变屈曲构件和局部与畸变相关屈曲构件展示了较大的后屈曲强度。研究纵向加劲板的的畸变屈曲强度曲线。采用直接强度法提出设计强度简化公式,用于考虑纵向加劲板的畸变屈曲及局部与畸变相关屈曲。将强度曲线与试验和有限元结果对比,验证了曲线的正确性。通过试验研究,得出有关纵向加劲板的屈曲性能的一些结论。     

横向加劲板在局部载荷作用下的稳定性分析

本文采用Ｒｉｔｚ法分析局部载荷作用下的横向加劲板的屈曲强度，板内应力则采用有限条法计算。给出了加劲肋的临界刚度比及板的最大屈曲系数的计算图表。分析结果表明，当载荷相对尺寸小于０．５，板长宽比小于１．３８时，横向加劲板比纵向加劲板具有较高的临界载荷。     

局部和整体弯曲下加劲板半解析大挠度分析中的强度标准

为预测任意加劲板的极限强度,研究了可能应用于半解析方法的多种强度准则。以评估强度准则在预测平面内加载（局部和整体弯曲）下的板极限强度的适用性。利用大挠度理论和Rayleigh-Ritz方法来求解平衡方程,得到后屈曲作用下薄板的残余强度。将计算结果与具有不同板尺寸及各种规则和不规则布置的加劲肋的非线性有限元分析的结果进行对比。结果发现,在板和加劲肋的标准组合下,两者具有良好的一致性。当采用这种准则时,按所提出的求解方法可以进行非常有效而且准确的计算。     

边缘加劲板在均匀压力下的试验研究

目前,已有许多关于不同边界条件钢板在各种荷载下的试验研究。经典的类型是钢板纵向边缘受约束(加劲)或不受约束(不加劲)。但是现有文献没有关于钢板纵向边缘部分约束(部分加劲)的试验报告。对30块三边简支、单纵边加劲的钢板进行试验分析。试件的边缘加劲从零加劲(自由边)到刚性加劲变化,在此中间状态的边缘加劲就是部分加劲钢板。部分加劲钢板的性能由一套三维照相测量系统进行记录,并讨论了多大尺寸的边缘加劲肋才能提供足够刚性的约束。试验中的边缘加劲板的类型有简单边缘板、简单倾斜边缘板和复杂边缘板。根据数值研究得到关于部分加劲板强度计算的设计准则是准确可靠的,并且证明现有的国际冷轧钢结构规范所采用的一般强度方法有效。     

开口肋加劲板屈曲模态与临界屈曲应力分析

为更好掌握开口肋加劲板的设计计算方法,采用弹性稳定分析方法,对无纵向和横向加劲肋的四边简支板、纵向加劲肋等间距布置的四边简支加劲板、纵向和横向加劲肋等间距布置的加劲板进行屈曲模态和临界屈曲应力分析。结果表明:对于四边简支板或四边简支加劲板,临界屈曲应力与板宽、板长和板厚均有关,减小板宽和板长以及增大板厚可提高临界屈曲应力;随着加劲肋刚度比的变化,四边简支加劲板一般表现出3种屈曲模态,模态1为加劲肋与被加劲板共同发生整体屈曲,模态2为在加劲肋处形成波节,加劲肋与被加劲板发生屈曲,模态3为加劲肋为刚性加劲肋,不会发生失稳,只有被加劲板发生局部失稳;临界屈曲应力随加劲肋刚度比的增大而增大,模态1增大幅度最大,模态2次之,模态3逐步趋于定值。     

外加盖板斜加劲薄钢板墙弹性屈曲性能分析

采用有限元软件ANSYS 15.0对多组外加盖板斜加劲薄钢板墙(CSW)模型进行弹性屈曲分析,研究盖板相似比、盖板高厚比、加劲肋高厚比及肋板刚度比等因素对CSW模型屈曲性能的影响,探讨提高CSW结构屈曲应力的方法,最终给出了CSW肋板刚度比的门槛刚度以及盖板高厚比的合理取值范围。     

加劲板有限元屈曲分析

本文提出了加劲板屈曲分析的等参加劲板弯曲单元。在西文的方法中，加劲松件可放在平板单元内部任意位置，而不必放在节线上，由于等参二次单元能较容易地适应曲线边界，层状板材和横向剪切变形。公式暨能应用于薄板又能适用于厚板。并给出了各种正交含可变斜交角的斜交加劲板之临界荷载和加劲参数，其结果表明与某些文章发表过结果完全一致。     

采用FSDT无网格法对折板进行弯曲分析

采用基于一阶剪切变形理论(FSDT)的无网格Galerkin方法分析不同荷载和边界条件下的带加劲肋和无加劲肋的折板弹性弯曲问题。折板由不同平面的板组合而成,这些板的刚度矩阵由无网格法给出。借用有限元概念,将每一块板都视为一个单元,整块板的整体刚度矩阵就可以通过这些单块板的刚度矩阵而得到。加劲板也同样如此,采用无网格法给出加劲板的刚度矩阵。比有限元方法优越的是,在确定板刚度矩阵的时候不需要网格,这意味着在折板或加劲肋位置变化处的大变形或者裂缝发展时,可以避免耗时过长,以及网格重组带来的对精度的影响。为验证此法的精确度和收敛性,本文采用此法及ANSYS对多个数学模型进行计算,结果表明两组结果非常一致。     

Semi-analytical postbuckling and strength analysis of arbitrarily stiffened plates in local and global bending

A semi-analytical method for pre- and postbuckling analysis of imperfect plates with arbitrary stiffener arrangements, subjected to in-plane biaxial and shear loading, is presented. By using large deflection theory in combination with the Rayleigh–Ritz approach on an incremental form, the method is able to trace both local and global equilibrium paths. Ultimate strength predictions are made using the von Mises’ yield criterion applied to the membrane stresses as collapse criterion. A Fortran computer program based on the presented theory is developed and computed results are verified by comparisons with nonlinear finite element analysis. Relatively high numerical accuracy is achieved with small computational efforts. The method is therefore suited also for design optimisation and reliability studies.     

竖向承载单桩优化设计及其准则法

提出了竖向承载单桩优化设计的数学模型及其求解的准则法 ,通过对均匀地基土层条件下的竖向受压桩与竖向抗拔桩的优化分析 ,说明竖向承载单桩优化设计方法可以应用于解决实际工程问题且经济效果明显     

基于强度折减法的地铁车站交叉段稳定性分析

基于有限元强度折减原理,分别以特征点位移突变、等效塑形应变贯通和计算收敛等方法作为地铁车站隧道交叉段整体稳定性分析的失稳破坏判据,进行整体安全系数计算,通过实例分析,提出适合地铁车站隧道交叉段整体稳定性分析的强度折减判据。研究结果表明:有限元强度折减法可以定量地得出地铁车站隧道交叉段的整体安全系数;收敛判据计算得出的安全系数明显大于其他两种判据的结果,单独使用任何一种判据都不能真实地确定安全系数;采用特征点位移突变与等效塑形应变贯通两者相结合的综合判据可以较好的得到地铁车站隧道交叉段的整体安全系数。     

Dynamic critical load based on different stability criteria for coupled buckling of columns with stiffened open cross-sections

The dynamic coupled buckling loads were determined for the columns with intermediate stiffener subjected to in-plane pulse loading. The pulse loading of a rectangular shape was concerned. Columns made of isotropic material were assumed to be simply supported at loaded ends. A plate model was adopted in the analysis. The discussed problem of interactive buckling is solved by the analytical–numerical method (ANM) using Koiter’s perturbations method. The differential equations of motion were obtained from Hamilton’s Principle, taking into account all components of inertia forces. In this study, the interactions of two global modes with two local ones were presented. The results obtained by the analytical–numerical method (ANM) were compared with finite element method (FEM)—ANSYS. The dynamic critical loads using the most popular Budiansky–Hutchinson’s criterion, the Kleiber–Kotula–Saran’s criterion with Kubiak’s modifications and the phase plane criterion were determined. New versions of criteria: Kleiber–Kotula–Saran’s quasi-bifurcation dynamic criterion and the phase plane criterion were proposed.     

基于流形的结构体破坏分析

在原有流形方法的基础上增加了模拟多裂隙结构体的破坏及跟踪裂缝扩展的功能,对于含有大量节理裂隙的结构,采用传统的摩尔－库仑准则,允许裂缝不仅沿原有的不连续面扩展,而且可以穿过完整介质,导致结构体的破坏,对于单条裂缝的扩展,用作者开发的二阶流形法与局部子域边界元法（BEM）相结合,可精确地求出缝端应力强度因子,并模拟裂缝的扩展,在这一方法中,所模拟裂缝不受网格限制,可沿任意方向扩展,给出了几个算例说明了该模拟方法的合理性。     

基于流形方法的结构体破坏分析

 在原有流形方法的基础上增加了模拟多裂隙结构体的破坏及跟踪裂缝扩展的功能。对于含有大量节理裂隙的结构, 采用传统的摩尔2库仑准则, 允许裂缝不仅沿原有的不连续面扩展, 而且可以穿过完整介质, 导致结构体的破坏。对于单条裂缝的扩展, 用作者开发的二阶流形法与局部子域边界元法(BEM) 相结合, 可精确地求出缝端应力强度因子, 并模拟裂缝的扩展。在这一方法中, 所模拟裂缝不受网格限制, 可沿任意方向扩展, 给出的几个算例说明了该模拟方法的合理性。     

DDA 方法的改进及应用(英文)

ＤＤＡ是分析不连续节理岩体的不连续变形分析数值方法。由于其提出较晚，在理论和工程应用中还有诸多局限性，因此在岩土工程中的应用还不广泛。本文对传统ＤＤＡ方法的“张开－闭合”（ｏｐｅｎ－ｃｌｏｓｅ）迭代作了修改，并采用了切向与法向不同的刚度，较传统ＤＤＡ方法有更大的适用性，如此改进后的方法应用于地下洞室开挖分析，取得了较好的结果。     

住宅小区建筑设计方案评价的灰色关联法

建筑设计方案是房地产开发中建筑功能、环境效果、社会劳动消耗和经济效益的集中体现。本文在对影响评价结果精度和现有评价方法不足分析的基础上,提出运用灰色关联法评价建筑设计方案的方法,此方法根据住宅小区建筑设计的特点,对影响设计方案的因素进行了综合分析,建立了建筑设计方案的指标体系及其判断矩阵,并使之定量化,规律化,运用层次分析法确定指标因素的权重,采用灰色关联法,构造出设计方案的评价模型,根据关联度的大小确定建筑设计的最优方案。此方法克服了现行实际评价方法的不足,不仅科学地确定评价指标的权重,减小了主观因素对评价结果的影响,而且提高了评价结果的辨别能力,具有实际的应用价值。     

基于重度增加法的边坡稳定性三维有限元分析

提出了分析边坡稳定性的三维非线性有限元重度增加法。利用ANSYS软件,基于D-P准则,考虑了关联的流动法则,先保持土体强度指标粘聚力和内摩擦角不变,通过逐步增加重度的方法使土体达到临界状态,采用坡顶水平位移与重度增加系数关系曲线上位移陡然增大作为边坡的破坏标准。充分考虑了土体的空间作用机制和变形协调机制,通过计算得到可能的半球形或复合形滑动面的位置和形式,而不是事先去假定,得到的安全系数也与其他方法相近。该方法可以更好地模拟土坡的破坏,有助于了解土坡的破坏机理,其结果对工程实践具有指导作用。     

边坡失稳机理的力学解释

从力学意义上对岩土体屈服破坏行为进行了分析,指出了摩尔-库仑剪切屈服准则在边坡稳定分析中存在的问题,分别采用摩尔-库仑屈服准则和张拉-剪切复合屈服准则对边坡内部最危险滑动面的形成机理进行了直观的解释,并以强度折减有限元法的实例分析进行了验证。大量滑坡事故现场踏勘和勘察表明,滑动面的实际情况常与张拉-剪切复合屈服准则的理论分析结果相吻合。