边坡稳定性的三维变分分析

本文从有地震力作用的三维滑体的总体平衡出发,利用变分计算导出了三个未知函数的控制微分方程及最小安全系数的计算公式,编制了适用于均质、非均质土坡、废石场、软岩边坡三维变分分析程序,并给出模型计算和实例分析.     

简述民用建筑节能技术及应用

分析了我国建筑能耗的现状及存在的问题,基于建筑节能的热力学原理和主要的施工方法,从供热规划、调节水力平衡、降低热损失、推广分户计量等方面,阐述了供热系统的节能技术,有利于实现可持续发展。     

试论非平衡统计物理基本方程

由于从刘维方程不能严格统一推导出不可逆性、熵增加原理和流体力学方程，本文提出时间反演不对称的刘维空间反常朗之万方程或其等价的广义刘维方程，作为统计物理的基本方程。这个方程反映了统计热力学的运动规律是随机性的而非确定性的。由它出发推导出了非平衡熵、熵增加原理、平衡态系综、ＢＢＧＤＹ扩散方程链，流体力学方程，如质量漂移扩散方程、广义Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程等。所有这一切都是统一的严格的，不需增补任何假设．但是难以证明所有非均匀的远离平衡态的孤立系统内各处的熵产生密度σ≥０。     

高耸构筑物厚地基圆板的混合变分解

根据应力变分和位移变分原理,导出圆板的混合变分方程,并将其转换成状态方程,使状态空间理论和变分解相结合。将地基反力作为非独立状态变量直接引人到状态方程表达式中,得出任意厚地基圆板的变分解,同时给出了数值结果。     

复合加载情况下非均匀地基上矩形基础承载力研究

复合加载情况下,求解非均质地基上矩形基础的极限承载力,以及从理论上研究影响极限承载力的相关因素,具有很强的工程实用与理论参考价值。基于极限平衡原理,在Mohr-Coulomb破坏准则的基础上,将非均质地基上矩形基础极限承载力问题等价为一个边界待定的泛函极值问题。利用变分原理得到与平衡方程相等价的积分约束条件以及相应的欧拉方程与横截条件,在引入问题边界条件后,求得了复合加载情况下非均质地基破坏时的滑裂面方程。同时研究了土体内摩擦角、土体黏聚力、矩形基础长宽比、土层强度比与地下水位变化等因素对地基极限承载力的影响。     

任意厚度横观各向同性地基板的混合变分解

根据应力变分方程和伽辽金变分方程原理 ,推导出混合变分方程 ,并将其转换成状态方程 ,使状态空间理论和变分解相结合。将地基反力作为非独立状态变量直接引入到状态方程表达式中 ,给出横观各向同性地基厚板的变分解。对数值结果与精确解进行了对比 ,结果吻合较好     

Cosserat弯曲板的增强数学模型

介绍一个可以从非对称应力、偶应力、位移和微转动来假设其物理和数学目标近似值的弯曲板模型。近似值与三维的Cosserat弹性平衡方程、边界条件和本构关系相一致。根据Hellinger-Prange-Reissner变分原理对Cosserat材料和应力-位移关系进行概括,制定Cosserat弯曲板变分原理。通过该原理可获得平衡方程、本构关系和σ33应力组合近似值参数的最小弹性能的最优值。所得出的解被证明是唯一的,与精确的三维解相比较,弯曲板在初步计算中产生了1%的相对误差,而与著名的用于简单受弯弹性板的Reissner模型结果相一致。对于板厚度的标准值来说,这个较低的相对误差是比较稳定的。     

多层墙体热湿耦合传递模型及验证

从非平衡热力学角度论证了多层墙体热湿耦合过程采用水蒸气分压力和温度作为驱动势的合理性。由于水蒸气分压力是含湿量和温度的函数,利用全微分思想,建立了多层墙体热湿耦合传递模型,该方法可避免Budaiwi方法在热湿耦合模型建立过程中采用的空气含湿量与相对湿度间的近似表达式,而且简化了方程系数,便于方程的求解。通过对多层墙体求解结果的对比,验证了该模型的有效性。     

三维非连续变形分析方法的变分原理及应用

根据三维非连续变形方法的特点及相应的位移模式,详细推导了基于变分原理的非连续变形方法的理论计算公式,建立了三维非连续变形分析方法的理论体系和控制方程,并给出了相应的公式和算例.     

基于非平衡热力学理论的黏土多组分重金属吸附模型

黏土垫层土颗粒的吸附特性是控制溶质运移的重要关键因素,进而影响对防渗屏障长期服役性能的准确评估。在传统单组分吸附模型的基础上,基于非平衡热力学和Ziegler最大耗散率原理,通过构建弥散型自由能函数和弥散型耗散率函数,采用连续介质力学方法建立了非理想状态体系下适用于多组分重金属离子的非平衡态吸附模型。所建模型预测的多组分重金属离子吸附行为与已有试验结果吻合度较好,对比分析结果表明:所建非平衡态吸附模型能够正确揭示多组分重金属离子在黏土中的吸附动力学机制。     

轮载作用下沥青路面三维非线性有限元分析

在解析法基础上的多层弹性体系理论 ,是当前国内外广泛使用的描述沥青路面结构的力学模型 ,它有一些局限性 ,而用解析的方法难以建立起更一般的沥青路面结构的力学模型。以三维非线性有限元模型NAAPS为工具 ,对轮载作用下沥青路面的非线性响应进行了初步分析 ,得到了一些有意义的结论 ,说明了非线性分析在路面结构分析中的广泛前景     

极限平衡法与有限元法在边坡稳定中的对比

分析了极限平衡法和有限元强度折减法的基本原理,针对同一边坡进行了稳定性分析,分析结果表明:利用有限元强度折减法得出的安全系数与毕肖普法和简布法差值分别为0.288和0.359。     

梁杆结构稳定性分析的一种精确有限元方法及其优化

由二阶理论建立了梁杆结构分析的精确几何非线性有限元增量平衡方程,并利用精确有限元方法对一些典型结构进行了稳定性分析。基于梁杆结构的稳定性分析提出了结构稳定优化的概念。对一些典型受力结构的分析表明：通过对梁杆结构的稳定性分析进行优化设计是可行的,具有广阔的研究前景和应用价值。     

三维DDA与有限元的耦合分析方法及其应用

发展了三维不连续变形分析(DDA)与有限元(FEM)耦合计算的力学模型。通过对三维块体进行有限单元网格剖分,采用有限元法来求解块体内部的位移场及应力分布,块体边界之间的接触则采用DDA方法来模拟,基于最小势能原理建立了三维DDA-FEM耦合方法的总体平衡方程,并详细推导了接触矩阵的表达式。在此基础上编制了相应的计算程序并将其应用到混凝土基础与地基相互作用的变形分析。计算结果表明了该耦合方法的有效性。     

悬索及悬索-框架结构的几何非线性分析

运用修正Lagrange坐标描述 ,引进五节点曲线索单元和四次多项式为位移插值函数 ,基于非线性应变定义 ,推导了悬索单元的切线刚度矩阵 ,采用刚度凝聚方法 ,大大减少了计算机的存储和计算量 ,并使得曲线索单元能与PEP单元相结合 ,实现对大跨度和复杂的悬索及悬索 -框架结构全过程的几何非线性分析与设计。算例计算结果表明 ,该方法精度很高 ,便于应用     

基于离散单元法的白鹤滩水电站复杂块体稳定性分析

 节理岩体边坡块体稳定性分析是岩体力学工程实践中关心的一个重要问题,经典极限平衡理论在求解复杂块体稳定时具有诸多的限制。基于离散单元法作为运行平台,推导复杂块体安全系数计算公式,并在此基础上编制复杂块体稳定性分析程序,能够弱化复杂地形、材料非线性以及初始地质条件等传统问题的约束;继而运用2种经典块体模型对该程序进行正确合理性验证。最终将程序应用于白鹤滩左岸边坡复杂块体稳定性分析研究,给出关键块体安全系数及其潜在破坏模式,并根据块体稳定性特征及其变形模式给出加固建议。该研究结果对岩体边坡复杂块体稳定性研究具有一定指导意义。     

考虑参数空间变异性的边坡稳定可靠性有限元极限分析

当土性参数空间变异性较大时,极限平衡法得到的滑移面不尽合理。阐述了基于广义变分原理的有限元极限分析方法,采用混合有限元方法,构筑了线性应力三角形单元与线性速度三角形单元,结合强度折减法与线性规划算法,建立了边坡稳定安全系数上下限分析方法,分析了土的抗剪强度参数空间变异性对边坡稳定性的影响,并与3种典型极限平衡法进行了对比。结果表明,FELA方法可有效搜索边坡临界滑移面,并给出安全系数的严格上下限。对于简单均质边坡,有限元极限分析与极限平衡法结果接近,极限平衡法结果大多位于极限分析的上下限内;对于空间变异性较大的边坡,有限元极限分析法可以有效搜索可能的多种临界滑移面,而极限平衡法则存在显著偏差,且往往高估滑坡风险。强度参数的空间变异性还导致边坡安全系数分布形式变化显著,仅采用安全系数无法反应这一变化。根据安全系数的分布形式,给出了土性参数设计值建议。     

钢框架非线性分析中的一种新单元模型

为避免稳定函数方法在轴力为拉、压和零时刚度系数表达式各异的不便 ,提出了点平衡三次B样条函数单元。该单元是以满足节点位移及分别在 1 3和 2 3跨度点处的平衡条件来构造的。由此模型 (PES)导出的刚度系数表达式 ,具有比五次多项式单元简单 ,易于应用等优点。通过算例表明 ,PES单元针对 1个单元 构件模型具有较高精度。     

The dynamic response of structures subject to excitation by moving mass systems: part 1—basic formulation

A brief review is presented of methods of analysis of dynamic systems, including direct integration methods and mode superposition techniques and concepts associated with these methods. The component element method is then employed to model the problem of masses moving over continuous structures. The time-varying relationships between the moving masses and the structures are expressed via component elements, e.g. springs, dampers, stops, etc., connecting the two. Central to the analysis is a change of basis whereby the generalized masses of the structure are uncoupled, and an explicit numerical scheme for direct integration of the equations of motion. The validity and accuracy of this approach are demonstrated by analyses of comparatively simple systems. Its generality and versatility are demonstrated by combining it with finite element techniques. By incorporating finite element methods, the analysis of very complex structures subjected to complex systems of live loads is possible.     

薄壁构件弯扭失稳的一般理论

在薄壁构件的弯扭失稳问题上近20年以来存在着传统的和较新的两种不同的理论,这两种理论的并存使得一些国家的规范和一些著作出现不一致,例如我国的(GB50017—2003)和N.S.Trahair的著作犤17犦仍然采用传统理论的结果,而(GB50018—2003)、ISO的钢结构材料标准和美国的金属结构稳定设计解说却采用较新理论的结果。作者发现被忽视的横向正应力也是影响薄壁构件稳定的重要因素。本文在考虑非线性横向应变能的基础上,导出了薄壁构件的总势能方程。从板的理论出发,全面考虑微元上各种应力以及外荷载的影响,用假想荷载法导出了薄壁构件的弯扭失稳平衡微分方程。这组平衡微分方程和本文提出能量法的是一致的,这进一步证实了本文提出理论的正确性。