弹性浮板在周期集中载荷作用下的水弹性响应

基于线性水波理论和Mindlin厚板动力学理论,采用Wiener-Hopf方法,研究了水面上浮动弹性平板受周期集中载荷作用下的水弹性响应。流体被假设为不可压理想且等深,流动有势。首先分析求解了两种区域(自由水面下区域和浮板下区域)内等深流场的导波问题。而后将原来混合边值问题的求解归结为求解无穷线性代数方程组的问题。其次,采用该方法研究了三种周期集中载荷激励下浮板上挠度和动弯矩幅值的分布情况;最后,对浮板上挠度幅值分布与不同周期载荷的作用点的关系进行了研究。     

弹性地基板的无界边界元—有限元耦合计算法

本文应用无界边界元－有限元耦合法对弹性地基上的薄板进行了计算。弹性薄板采用有限元离散，弹性半无限地基应用边界元离散，并应用无界边界元模拟半无限体表面的无限性，通过板与基础接触面位移和力的协调性（光滑接触），建立了弹性地基和板的综合算式。计算结果表明，本文方法具有工作量少、精度高等优点，非常适合于机场道面工程及其它基础工程。     

BEM—FEM分析弹性地基加反

用无奇点边界元法处理弹性基上的薄板；用有限元法处理加肋板上的肋梁弹性地基上的薄板与格栅之间的平衡与协调关系，将两种方法建立的方程进行耦联导出一组基本方程；求解板上选点的挠度和有关参数，进而求得板和肋梁的内力。本方法适于任意形状，多种边界条件以及不均匀地基上的加肋板。     

非轴对称载荷作用下任意弹性边界圆板弹性动力响应

利用模态迭加法得出了任意弹性边界圆板在非轴对称横向集中阶跃载荷作用下弹性动力响应的精确解，作为算例，给出简支圆板在非轴对称载荷作用下板上典型点的挠度与时间的关系曲线。     

地下结构中弹性板的有限元分析

本文在平板有限元的基础上，对弹性板采用８节点四边形抛物线等参元进行分析，依据共同作用原理推导出弹性地基及弹性支撑对刚度阵和载荷阵的贡献。得到弹性地基及弹性支撑与板相互作用的二维抛物等参元的有限元公式。按导出的公式编写了有限元程序，并对程序进行考核，证明所得结果与理论结果能较好地吻合。     

加劲板BEM—FEM耦联自由振动分析

本文将加劲板分为薄板和结合梁（格栅）两部分，薄板部分用无奇点边界元法（ＢＥＭ）处理，而格栅用有限元法（ＦＥＭ）处理，分别建立各自的方程，然后根据板与梁之间的平衡和协调条件加以耦合，导出加劲板的自振特征方程，从而求解各阶频率和振型。本方法适用于任意形状、任意边界条件的加劲板，且精度良好     

定常温度热弹性板的精化理论

本文首先给出了定常温度热弹性 Ｂｉｏｔ［１］通解的一种新的简化形式,它看起来与各向同 性弹性力学的Ｐａｐｋｏｖｉｃｈ－Ｎｅｕｂｅｒ 通解十分相象,而后由此出发,由一般的各向同性弹性板推 广到本文的热弹性板问题,研究了热弹性板的问题,在没有任何预先假设的前提下,应用Ｌｕｒ’ｅ 算子法,证明了此通解不失一般性,导出了热弹性板精化理论的控制微分方程。     

混合弹性边界下板类结构的动力学分析方法

板结构与其他构件的装配关系可用不同的边界条件进行模拟,然而针对不同边界条件的板结构进行动力学特性分析,目前缺乏统一的数学建模方法。以混合弹性边界条件下加筋、开孔的板类结构的横向振动为例,利用Rayleigh-Ritz法和模态叠加法求解矩形加筋多孔板在简谐激励下的动力学响应问题。采用将开孔板与加强筋沿交界面进行分离,结合改进的傅里叶级数设定开孔板的横向振动位移函数,利用不同刚度弹簧模拟混合弹性边界,推导加筋矩形开多孔板和边界弹簧系统的动能与势能,求解其在简谐激励下的动力学响应。经对比,理论计算结果与有限元（Finite Element Method,FEM）结果吻合良好。此外,用同样的方法分析不同孔尺寸对结构固有频率和响应的影响。研究发现,可通过改变加筋板的开孔形状、尺寸对结构的振动特性进行调整。研究成果可为混合弹性边界板结构动力分析提供一种新的技术途径,可以简化加筋开孔板结构动力分析的步骤。     

水面上弹性浮板在外载荷作用下的动力学特性研究

基于线性水波理论和Mindlin厚板动力学理论,采用Wiener-Hopf方法,研究了水面上浮动弹性平板局部受动载荷(周期分布载荷)作用下的动力学特性。首先将分析计算结果与采用其他方法得到的计算结果进行了对比和分析;其次,采用本文方法研究了三种周期载荷激励下浮板上挠度和动弯矩幅值的分布情况;最后,对浮板挠度幅值分布与不同周期载荷的中心位置及其分布宽度的关系进行了研究。     

磁弹性板的精化理论

将Cheng精化理论推广到磁弹性板的研究中,对磁弹性板进行了精确的分析。从Huang和Wang给出的线性软磁材料的位移通解出发,利用中面上位移及其沿板厚方向的梯度,将板内的位移表示出来,并获得板内应力张量。利用Pao和Yeh给出的线性边界条件和Lur’e算子方法,给出磁弹性板的精化理论。其中挠度方程略去高阶项后,与磁弹性薄板的挠度方程一致。     

浮式鲆鲽类网箱在波流场中动态响应的数值模拟

根据浮式鲆鲽类养殖网箱的结构特点,基于有限元方法对波流共同作用下网箱的运动受力进行数值模拟,并将数值模拟结果与水槽模型实验结果进行比较分析。结果显示：在3种工况条件下,计算机模拟值与实验值吻合较好,验证了程序及数学模型的可靠性。借助于计算机3D可视化技术,可对波流场中网箱结构的运动过程进行虚拟呈现。其中,当流速为26cm/s时,网箱底框架最大倾角可达9°;波浪作用下底框架最大倾角为12°。当波流联合作用时,底框架最大倾角与最大锚绳受力值均高于波浪或水流单独作用时。当水流入射方向与波浪成角度时,底框架最大倾角与锚绳受力随着夹角的增加而减小。今后将通过海上实测进一步对模拟结果进行验证,使数值模拟能够更加精确。     

钢悬链式立管与海床相互作用模拟方法研究

基于大挠度曲线梁模型和弹性地基梁理论,研究了钢悬链式立管与海底相互作用的模拟方法。采用大挠度曲线梁模拟钢悬链式立管的悬垂段,采用弹性地基梁模拟海底流线段。钢悬链式立管与海底相互作用模型不仅考虑了弹性支撑反力和摩擦力,还考虑了动态效应的阻尼力和液化土的吸力。分析表明,采用大挠度曲线梁和弹性地基梁模型分析钢悬链式立管,其单元尺寸的影响较小,可采用较大的计算单元,从而缩短计算时间、减少内存。基于该方法的开发程序与商用程序OrcaFlex吻合较好,但对单元长度的敏感性远远小于OrcaFlex。     

方柱绕流诱发的弹性薄板流固耦合特性研究

在封闭水流槽道中央,上游布置一刚性方柱,下游弹性薄板的一端固定在方柱尾端,弹性薄板上端、下端和另一端自由.上游方柱绕流后在下游形成周期性扰动流场,进而诱发下游弹性薄板的连续振动.数值模拟结果表明,当周期性扰动流场与结构形成强烈的非线性耦合作用时,近壁区流动进一步受板扰动的影响,流动的边界条件发生改变,流场对称结构遭到破...     

柔性丝线与下游圆柱相互作用的二维数值模拟研究

基于格子 Boltzmann 方法和沉浸边界法,首先对柔性丝线在均匀来流中的周期性摆动和圆柱绕流进行了二维数值模拟,并将模拟结果已有研究成果进行了对比分析。为提高计算效率和计算精度,采用了多块网格耦合算法,并在圆柱曲边界处采用了较为精确的边界处理方法。通过分析柔性丝线的升阻力系数和末端位移,研究了丝线与下游圆柱间距对丝线摆动和尾流特征的影响,并讨论了雷诺数和柔性丝线质量比对结果的影响。通过数值模拟结果得出：下游刚体的存在对柔性丝线有明显的减阻效果;在一定的参数范围内,由于粘滞作用和涡的相互作用,丝线末端的摆动幅值随间距增大相继出现了减小和变大的现象;雷诺数的增大可以增强丝线运动,而丝线质量比起到了不稳定作用。     

金属蜂窝平板加热过程的数值模拟及试验研究

对某种金属蜂窝平板进行了模拟气动加热试验，测定了加热表面和非加热表面的瞬态温度。在试验结果的基础上，考虑传导和辐射传热的偶合作用，建立了该金属蜂窝平板传热的有限元分析模型。计算结果与试验结果吻合较好，表明该数值模拟方法可用于计算传导和辐射偶合问题。对有限元计算结果和试验结果的进一步分析表明，温度沿厚度方向呈规则的线性分布，该规律对于金属蜂窝的设计和使用有重要的指导意义。     

水中悬浮隧道在冲击载荷作用下的计算模型与数值模拟

建立了水中悬浮隧道在冲击载荷作用下的简化计算模型。用等效质量法将圆柱壳分布质量折算成冲击点处的集中质量,模型中考虑流体附加质量和系统阻尼的影响。根据碰撞过程中的动量守恒、变形过程中的能量守恒以及结构的位移与内力关系,得到问题的解析解。为验证解析解,在ANSYS/LS-DYNA中建立了动态冲击有限元分析模型。通过算例分别考察了在忽略和考虑流体附加质量两种情况下,冲击点位置和冲击速度对冲击点处最大径向位移的影响,将解析解与数值解进行对比,结果吻合较好。然后采用数值模拟方法得到了系统阻尼对计算结果的影响规律。数值模拟过程中还可以得到冲击点处的最大Mises应力。     

土-建筑群动力相互作用的数值模拟

针对土与建筑群的动力相互作用问题,该文建立了土与结构动力相互作用研究的被研究块体模型,给出一种处理建筑群与地基动力相互作用研究的波动数值方法。该方法便于研究城市中建筑群的地震响应。数值模拟结果表明:城市中建筑群的存在会使地震地面运动响应出现长尾波现象,竖向地震作用对结构的水平地震响应影响很大。     

规则波作用下导桩锚泊的浮防波堤水动力特性的数值模拟

浮防波堤主要有锚链锚泊和导桩锚泊两种锚泊方式,两种锚泊方式的浮体的运动响应不同,消波效果和水动力特性也不同。该文基于Navier-Stokes方程,采用紧致差分格式CIP (constrained interpolation profile)离散控制方程的对流项,以多相流和浸没边界IB (immersed boundary)的方法处理流体间和固体间的相互作用,以此建立二维数值模型研究规则波作用下导桩锚泊的浮防波堤的水动力特性。运用建立的数值模型研究了导桩锚泊的浮防波堤的垂向运动响应、波浪力和波浪力矩随相对宽度的变化趋势,通过与现有的物理模型试验结果比较,表明所建立的数值模型能够模拟规则波作用下导桩锚泊的浮防波堤的运动响应和受力特性。     

人字形波纹板式蒸发器数值模拟

本文根据两相流动换热理论,提出了一个板式换热器的稳态分布参数模型.在此模型基础上,利用分布参数法求解各控制方程,得出了制冷剂的温度、压力、气液相速度以及冷冻水温度、压力沿通道方向上的分布情况.此模型可用于分析换热器的整体性能,为板式换热器的优化设计、制冷系统的匹配提供依据.     

弹性曲梁几何非线性精确模型及其数值解

基于直法线假设,采用轴线可伸长梁的几何非线性理论,建立了弹性曲梁在任意荷载(保守和非保守)作用下的静态大变形数学模型.其中包含了轴线弧长、轴线位移、横截面转角、内力等七个独立未知函数.通过引进变形后的弧长为未知函数,使得问题的求解区间为未变形梁的轴线长度.该模型不仅考虑了轴线伸长,同时精确地考虑了梁的初始曲率对变形的影响以及轴向变形与弯曲变形之间的相互耦合效应.作为应用,采用打靶法计算了悬臂半圆形曲梁在沿轴线均布的切向随动载荷作用下的非线性平面弯曲问题,给出了随载荷参数大范围变化的平衡路径曲线及平衡构形.