基于Boer多孔介质理论的饱和半空间上刚性圆板基础竖向振动特性研究

针对饱和黏弹性半空间地基上刚性圆板基础竖向振动问题,基于Boer多孔介质动力控制方程组,应用Hankel积分变换技术并结合基础与地基土接触面混合边值条件,推导求解相关方程得到了饱和黏弹性半空间地基上刚性圆板基础的竖向动力阻抗以及振幅放大系数公式。在此基础上进一步通过数值算例对比分析探讨了液固耦合系数、基础质量比、地基土黏滞阻尼系数对所得基础竖向动力阻抗及振幅放大系数的影响规律。解析推导得出的对应竖向动力阻抗三维精确解不但丰富了基础振动理论,还可为相关工程实践提供参考和理论支持。     

饱和地基上刚性圆板的扭转振动

用解析的方法首次研究了饱和地基上刚性圆板的扭转振动特性。首先运用Hankel变换求解饱和介质动力问题的控制方程,然后按混合边值条件建立了饱和地基上刚性圆板扭转振动的对偶积分方程,并把对偶积分方程化为第二类Fredholm积分方程。文末数值算例给出了动力柔度系数和扭转角幅值随无量纲频率的变化曲线,并与单相弹性介质情况进行了对比分析。数值结果表明:与经典的弹性介质上基础的振动特性相比,水相的存在对饱和地基上刚性圆板的扭转振动特性有一定的影响,且在共振频率附近可以减弱其振动,当土体渗透性较好时更是如此。     

横观各向同性饱和层状地基的三维稳态动力响应

首先引入状态向量,将直角坐标系下横观各向同性饱和土的Biot波动方程转化为一组状态方程,然后基于双重Fourier变换,求解了状态方程并得到传递矩阵。进而利用传递矩阵,并结合饱和地基的边界条件、排水条件及层间接触和连续条件,求解了横观各向同性饱和层状地基的稳态动力响应问题。数值算例表明采用各向同性饱和介质的动力学模型,不能准确描述具有明显各向异性特性的饱和土地基的动力特性。     

饱和层状地基条形基础动刚度的精细积分算法

采用基于积分变换、对偶方程和精细积分的算法求解饱和多层地基条形基础的动刚度问题。利用Fourier积分变换得到Biot多孔饱和介质波动方程在频域-波数域内的常微分方程,引入广义对偶变量,对二阶常微分波动方程进行降阶处理;针对地表自由排水和封闭排水边界条件,给出了适于精细积分算法的矩阵表达;对控制方程采用精细积分解答,得到波数域内的格林函数,对结果进行逆Fourier积分变换,得到空间域的力和位移关系;施加边界条件,最终得到刚性条形基础的动刚度的解答。通过与文献已有结果进行对比,验证了精细积分算法的准确性。最后计算两组算例,分别分析了表面薄层的孔隙率、渗透力阻尼系数对条形基础动刚度的影响。     

任意荷载作用下层状横观各向同性弹性地基的直角坐标解

首次建立了在直角坐标系下层状地基力学问题的通用解法,改变了过去仅能在柱坐标系下进行求解此类的状况。首先将坐标系的原点选在荷载影响范围以外足够远处,从直角坐标系下的横观各向同性弹性问题的基本方程出发,利用Laplace变换及其微分性质,建立了单层横观各向同性弹性地基的状态控制方程,并利用状态空间理论给出了单层地基的解答。然后再利用传递矩阵技术,给出了任意荷载作用下的层状横观各向同性弹性地基的解析解。用提供的方法求解层状横观各向同性地基的非轴对称问题比在极坐标下求解简单、快捷。     

高铁荷载下横观各向同性CFG桩桩土复合路基减振特性研究EI北大核心CSCD

基于2.5D有限元法基本原理,推导横观各向同性地基2.5D有限元控制方程,利用等代桩墙对水泥粉煤灰碎石(cement fly-ash gravel, CFG)桩桩土复合路基进行简化,建立高铁荷载下横观各向同性CFG桩桩土复合路基2.5D有限元分析模型。考虑不同车速,分析横观各向同性地基土体刚度比n对高铁荷载下地面振动的影响,研究CFG桩桩土复合路基的减振机理,探讨桩径、桩间距、面积置换率m对其减振特性的影响。结果表明:高铁荷载下地面振动随横观各向同性地基土体刚度比n的提高而减小;CFG桩能更多地将高铁运行引起的动荷载沿深度方向传导至复合路基深处,从而显著减小地面振动,且减振效果随与轨道中心距离逐渐增强;CFG桩桩土复合路基的减振效果随桩径增大或桩间距减小而增强,当桩径大于等于0.5 m或桩间距小于等于4倍桩径时,进一步增大桩径或缩短桩间距难以显著提高减振效果;振动衰减系数FVR随CFG桩桩土复合路基面积置换率m的增大而减小,当面积置换率m≥0.06时,继续增大面积置换率m对减振效果的影响较小。     

速度脉冲激励作用下混凝土框架柱抗剪性能研究

研究等效速度脉冲地震作用下混凝土框架柱最不利抗剪性能。以混凝土框架结构底层柱为分析对象,采用等效正弦速度脉冲激励作为地震动输入,通过非线性动力时程分析,研究竖直和水平向联合速度脉冲地震作用对框架柱抗剪性能的影响,分析速度脉冲地震作用与竖向和水平向加速度峰值比、峰值输入时差、剪跨比以及基本振动周期等对抗剪需求和抗剪承载力的交互影响规律。结果表明：脉冲速度强度增大,框架柱抗剪需求增大;竖向与水平向峰值比增大,柱抗剪承载力减小。加速度峰值输入时差对柱的最不利抗剪性能有重要影响;剪跨比越大,速度脉冲的影响越显著。基于分析结果的非线性回归,建立了考虑速度脉冲及其交互因素影响的最不利剪力作用效应修正系数     

相邻明置刚性条形基础的水平-摇摆耦合阻抗研究

基于弹性半空间理论研究两相邻明置条形基础的水平-摇摆耦合动力阻抗。推导了频域内水平、垂直简谐条形均布激振下弹性地基位移的格林函数,将基础与地基的接触面分割成若干个子单元,利用格林函数建立各子单元的耦合柔度方程。根据基础的刚体位移决定各子单元的位移,由叠加原理得到土与相邻明置条形基础的水平-摇摆动力耦合阻抗函数。通过收敛性研究并与其他数值计算及混合边值法的精细解进行比较,证明此方法具有计算简便和精度高的特点,可用于全频段阻抗函数的计算。最后分析了相邻条形基础距宽比对水平-摇摆耦合动力相互作用的影响,计算表明:当两明置条形基础距宽比S/L5.0时,应考虑其水平-摇摆的动力相互作用效应。     

考虑有限深度土体运动的Winkler地基梁1/2次谐波共振响应分析

土-结构相互作用系统动力响应的基本特征之一是有限范围内弹性地基与其支承结构共同运动,将土体运动引入系统的动力学方程可体现其对系统动力学特性的影响。基于考虑有限深度土体运动影响的Winkler地基上有限长梁的非线性运动方程,利用Galerkin法和多尺度法,求得弹性地基梁1/2次谐波共振的幅频响应方程和位移的二阶近似解。进而通过数值计算,得到了梁1/2次谐波共振的幅频响应曲线,研究了地基深度、质量、弹性模量、Winkler参数和阻尼等对弹性地基梁1/2次谐波共振响应的影响。研究结果表明:有限深度土体运动对Winkler地基梁1/2次谐波共振响应影响显著。运动方程中引入土体运动的影响后,梁1/2次谐波共振区间明显减小。随地基深度、质量和弹性模量改变,弹性地基梁1/2次谐波共振的幅频响应曲线偏转程度、共振区间和响应幅值等均发生定量改变。当弹性地基刚度增大到一定程度,Winkler地基参数变化对系统1/2次谐波共振响应的影响明显减弱。阻尼对系统动力响应起抑制作用,当参数η增大到一定值后将不会出现1/2次谐波共振响应的非平凡解。     

贯穿裂纹管局部柔度系数的理论与试验研究

根据线性断裂力学理论和应变能释放原理,推导了考虑裂纹张开状态的圆周贯穿裂纹管的附加局部柔度方程,利用自适应的Simpson数值积分方法计算裂纹引起的局部柔度系数,并根据得到的局部柔度系数,建立了以扭转弹簧模拟裂纹行为的裂纹管模型。进行了裂纹管的动力模型试验,通过裂纹管模型固有频率的试验值与理论值对比分析验证局部柔度系数的正确性。研究结果表明:裂纹管固有频率的试验值与使用"弹簧铰"裂纹管模型求得的理论值基本吻合,验证了贯穿裂纹管局部柔度系数的合理性。     

Estimation of Parameters of Universal Distribution of Moments of Failure of Products

A method is proposed for estimating the parameters of a mixture of exponential and Weibull distributions for which the accuracy of preliminary estimates obtained by graphical analysis is refined in accordance with the criterion of maximum likelihood. The efficiency of the proposed method is supported by the results of statistical modeling.     

Analysis of the rate of propagation of the wave of change of boiling modes

An approximate analytical expression is derived for the velocity of the front of the wave of change of boiling modes on a rod and on a plate. The impact of the Thomson effect and of the heater orientation in the gravity field is included. Adequate agreement is demonstrated between the derived relations and experimental data.     

Evaluation of optical properties of highly scattering media by moments of distributions of times of flight of photons

A novel method for the determination of the optical properties of tissue from time-domain measurements is presented. The data analysis is based on the evaluation of the first moment and the second centralized moment, i.e., the mean time of flight and the variance of the measured distribution of times of flight (DTOF) of photons injected by short (picosecond) laser pulses. Analytical expressions are derived for calculation of absorption and of reduced scattering coefficients from these moments by application of diffusion theory for infinite and semi-infinite homogeneous media. The proposed method was tested on experimental data obtained with phantoms, and results for absorption and reduced scattering coefficients obtained by the proposed method are compared with those obtained by fitting of the same data with analytical solutions of the diffusion equation. Furthermore, the accuracy of the moment analysis was investigated for a range of integration limits of the DTOF. The moment analysis may serve as a comparatively fast method for evaluating optical properties with sufficient accuracy and can be used, e.g., for on-line monitoring of optical properties of biological tissue.     

可燃气体检测报警器测量结果的不确定度评定

本文详细介绍了可燃气体检测报警器示值误差测量结果的不确定度评定方法。     

水三相点复现的不确定度评定

水三相点是开尔文热力学温度的唯一基准点，也是ITS-90国际温标重要的定义固定点。因此，水三相点不确定度分析对整个温标的建立、温度量值传递起着至关重要的作用。近3年来，中国计量科学研究院研制出一系列高质量的水三相点容器，加强了水三相点的研究，为不确定度的分析提供了更为可靠的实验依据。同时，不确定度的分析也是客观评价新研制容器性能的一个重要指标。因此，根据实验结果对新研制容器所复现的水三相点进行了不确定度评定。评定结果表明，其扩展不确定度为0．16mK(k=2．69，P=0．99)。     

心电图机电压测量示值误差测量值的不确定度评定

本文介绍了心电图机电压测量示值误差测量值的不确定度评定与表示方法。