球面扁壳在径向脉冲荷载作用下的弹塑性动力响应研究

球面扁壳在径向朝外脉冲荷载作用下,可能发生反直观行为;在径向朝内荷载作用下,则可能发生动力屈曲.通过大量的数值分析发现,两种动力响应除各自拥有自己的响应规律外,还拥有许多共同的特点.研究结果表明:在冲击荷载作用下,当荷载为径向朝内并达到一定值时该结构发生动力屈曲,当荷载为径向朝外并达到一定值域时,该结构发生反直观行为;反直观行为和动力屈曲的位移时程曲线均具有突变现象;反直观行为的最终变形模态和荷载方向相反,动力屈曲的最终变形模态与荷载方向相同;扁壳在冲击荷载作用下,发生反直观行为和动力屈曲时,对荷载的微小扰动都极其敏感;发生反直观行为和动力屈曲时的主要内力是薄膜力;反直观行为发生机理与动力屈曲机理基本类同.     

圆底扁球壳在任意集中脉冲荷载作用下的动力响应

本文利用经典小挠度弹性扁壳理论研究了圆底扁球壳在任意集中脉冲荷载作用下的动力响应问题。本方法具有收敛怏,计算工作量少的优点,计算结果在某些特殊情况下与有关文献的结果相一致。     

核反应堆安全壳在冲击荷载作用下的动力响应研究

本文用时域边界元法研究核反应堆半球形安全壳结构在外部冲击荷载作用下的动力响应特性,并分析冲击波在其内部的传播过程。在计算中,从三个典型实例考察了安全壳结构的位移时间响应,得出安全壳在不同外部冲击荷载作用下的变形特性,为核反应堆安全壳的设计提供理论分析依据。     

任意荷载作用下结构动力响应的并行算法

介绍计算任意荷载作用下线性结构动力响应的精细时程积分及其并行算法。离散化结构的动力响应方程通过变量变换可以转换为一阶线性常微分方程组，该方程组的解由表示初值影响的齐次方程解和反映荷载作用的积分之和构成。上述第一项用矩阵指数函数计算，第二项在本文中用数值积分计算。这种算法很适应并行计算，已在ＴＲＡＮＳＰＵＴＥＲ并行机上实现。     

移动荷载作用下路面动力响应试验研究

针对路面结构响应动力学理论模型构造实验模型。经模型试验与数值仿真相结合方法研究移动荷载下路面动力学响应。设计含车辆模型及分布刚度路面模型的车路模型试验系统,其中车辆模型包括谐振源车辆模型及1/4车模型。利用模型试验与数值仿真方法分别对移动简谐激励及冲击激励作用的分布刚度路面动力响应进行研究。数值仿真与试验结果对比表明设计的模型及实验方法可近似模拟车-路耦合作用及路面动力响应。     

下卧基岩饱和地基在移动荷载作用下的动力响应

基于Biot多孔弹性介质波动理论,在平面应变条件下研究了下卧基岩饱和地基在移动线荷载作用下的动力响应。通过引入势函数并利用Helmholtz原理,再经过Fourier变换和逆变换,获得了移动线荷载作用下饱和地基的位移、应力、孔隙水压力解答。最后通过快速逆傅里叶变化（IFFT）得到数值计算结果,详细分析了土颗粒的压缩性、孔隙水的压缩性、饱和土的剪切模量、孔隙率、渗透性、移动荷载速度和饱和土层厚度等参数对动力响应的影响     

地震荷载作用下水泥搅拌桩的动力响应

将Ｇａｚｅｔａｓ的动力Ｗｉｎｋｌｅｒ模型应用于水泥搅拌桩复合地基的抗震分析，并将该地基模型推广到更加符合于工程实际的双层地基。文中详细探讨了软土地基剪切波速、软土层厚度及地震频率对水泥搅拌桩单桩最大弯矩的影响，给出了桩顶铰接时桩顶力的动相互作用系数。在计算群桩效应时根据柔性桩的特性，将Ｇａｚｅｔａｓ所用的方法做了进一步简化。本文为研究“浮桩”基础（如油罐地基等）提供了一个初步的分析方法，尤其对水泥搅拌桩复合地基抗震设计有指导意义。     

爆炸荷载作用下复合材料加筋板的动力响应

为了减轻抗爆结构质量,采用玻璃纤维增强聚合物基复合材料（SMC）与碳纤维增强聚合物基复合材料（CFRP）预浸料,通过数值模拟和等效计算理论,对传统加筋抗爆板结构进行轻质高强设计。利用LS-DYNA有限元数值模拟软件进行分析,发现在爆炸荷载作用下加筋板的运动以弹性运动为主,该种复合材料具有较好的抗爆性能。对复合材料加筋板结构进行参数化分析,发现在爆炸荷载作用下横筋对加筋板结构最大位移值影响最大,纵筋和面板对加筋板的影响依次减小。结合刚度折算方法,建立了爆炸荷载作用下正交异性加筋板结构动力响应分析理论。利用该理论计算得到板结构在爆炸荷载作用下的最大位移,与数值模拟对比发现两者结果较为接近,为加筋抗爆板的设计提供了一种简化有效的计算方法。     

火灾场冲击波荷载作用下简支钢梁动力响应

根据火灾场不同时刻温度的变化,考虑火灾高温对结构钢弹性模量、屈服强度和钢梁塑性弯矩的影响,分析了火灾场中冲击波荷载作用下简支钢梁各个阶段不同时刻的动力响应,通过具体算例计算了火灾场工字形简支钢梁在冲击波荷载作用下弹性阶段和塑性阶段的变形,分析表明在计算火灾场冲击波荷载作用下简支钢梁的动力响应时,火灾高温对结构钢的弹性模量、屈服强度以及梁的塑性弯矩和动力响应有显著的影响。     

高速公路桥梁在交通荷载作用下的动力响应统计与分析

车辆行驶引起的桥梁振动的动力响应数据是车桥耦合振动分析中重要参数。文中采用超声波测速仪、录像机及桥梁动态测试仪同人工记录相结合的方法对高速公路交通荷载各要素进行24小时连续、全面调查,采集了8片梁的5650单车过桥的动响应数据,研究了总交通荷载调查样本中不同梁体的动响应数据的统计规律,然后按车型分类对采集的动力响应数据进行详细细致的统计分析,全面分析了高速公路交通荷载车辆过桥引起的桥梁动力响应的时空分布规律。研究结论能够给车桥耦合振动研究及相关研究提供有益的理论指导和数据支持。     

反平面冲击荷载作用下圆柱形洞室的动力响应

对无限弹性土体内圆柱形洞室在反平面冲击荷载的作用下的瞬态响应进行了探讨。用残余变量的方法结合拉普拉斯变换及其逆变换,在频域内的得到土体位移和应力一般表达式,并采用拉普拉斯逆变换的数值方法,给出了问题的数值解。在时域内分析了无限弹性土体内圆柱形孔洞在沿轴向方向的冲击荷载作用下的土体动力响应的变化规律,并将计算结果与静力情况下的作了比较：反平面荷载作用后,波向外发散传播,并沿半径方向衰减,衰减速度较静力情况下的衰减要慢,且距离波源越远二者差别越大;波到达后,该点土体的应力和位移均发生与外荷载相同的三角形变化：先增大,随后减小最后保持为零不变。     

内部爆炸荷载作用下钢筋混凝土板的动力响应研究

对于合理预测内部爆炸荷载作用下复杂结构的动力响应,通常需要用合适的计算方法进行直接的数值模拟。采用了考虑应变率影响的钢筋和混凝土材料的动力本构损伤模型,介绍了用爆炸流体动力学软件预测在封闭空间内发生爆炸情况下结构响应的数值模拟方法。对箱型封闭空间内0．5kg TNT爆炸荷载作用下钢筋混凝土顶板的响应进行了数值模拟研究,展示了钢筋混凝土板从混凝土开裂、钢筋断裂到板整体抛射的动态演变过程,并与试验结果进行了对比分析,内部爆炸荷载压力时程曲线、混凝土的损伤破坏和板的抛射速度与试验结果吻合较好。从中可以发现钢筋对混凝土开裂起主要抑制作用,板的开裂和碎片形成主要受脉冲压力荷载的影响,而板的抛射速度主要受气体压力荷载的控制。     

冲击荷载作用下任意多边形薄板的塑性动力响应

刚塑性假定下,薄板塑性动力响应问题已有许多解答,但各自都是针对某一具体形状分别讨论的。本文首先讨论了均布冲击荷载作用下,正n边形薄板的动力响应问题。进而,讨论了更为一般的受集中力冲击的任意多边形薄板的动力响应问题。两类问题都是在周边简支的情况下讨论的,但对于其他情况的边界约束,本文的方法亦有一定的通用性.对于三边简支、一边自由的矩形板的求解,本文作了简要的说明。     

弹性支承曲线梁在移动荷载作用下动力响应研究

为探究弹性类支座对桥梁结构振动机理的影响及进一步发展曲线梁的车致振动理论,提出一种将弹性支承曲线梁振动形式考虑为弯曲变形和刚体位移组合的方法,建立简化计算模型,利用Garlekin 法和积分变换法推导移动荷载作用下弹性支承曲线梁的动力响应解析解,并验证本文方法的正确性。通过数值算例分析弹性支承曲线梁在移动荷载作用下的振动机理,以及支座刚度、曲率半径等相关参数对弹性支承曲线梁动力响应的影响规律。研究表明：曲线梁的支座约束情况发生变化会对桥梁结构的动力特性和动力响应造成差异明显的非线性影响,其支座竖向刚度越小,桥梁动力响应越大,不可直接将其简化为刚性支承梁;小半径弹性支承曲线梁与直线梁相比,其曲率半径对桥梁动力响应的放大效应十分显著,同样不可忽略。     

隧道爆破荷载作用下埋地管道动力响应试验

埋地管道爆破动力响应特性是城市管道抗震优化设计的依据。设计并开展城市地铁隧道爆破荷载作用下埋地管道动力响应的相似模型试验,监测埋地管道应变、加速度及地表振动速度值,解析地铁隧道爆破地震波的传播衰减机制及其对邻近埋地管道动力响应影响规律。结果表明,基于量纲分析理论的振动速度预测模型用于隧道爆破时地表PPV预测切实可行;相同爆破荷载作用下,埋地钢管加速度峰值是PVC管的1.5～1.8倍;隧道"空洞效应"导致埋地管道在成洞区一侧的加速度响应更为剧烈;埋地PVC管在各测点处环向应变大于轴向应变,且大于钢管应变值,试验得到可有效监测埋地钢管和PVC管应变响应的最大临界比例距离分别为117 m/kg和263 m/kg。     

列车动力荷载作用下大跨度斜拉桥局部振动响应研究

为研究列车动力荷载引起的大跨度斜拉桥主梁和桥面板局部动力响应,基于车-桥耦合动力学理论建立了列车-轨道-斜拉桥空间耦合动力学模型。采用固定界面模态综合法和等效正交异性板法建立大跨度斜拉桥精细化三维有限元模型,车辆简化为具有二系悬挂的31自由度弹簧-质量模型,轮轨关系采用可分离的三维轮轨滚动接触模型。以主跨为1 092 m的沪通长江大桥为例,研究了轨道不平顺激励条件下高速列车行驶引起的桥面板和主桁架梁的动力响应特征及分布规律。研究结果表明:固定界面模态综合法既可以有效减少模型自由度数目,又可以反映桥梁局部动力响应;等效正交异性板法虽能较好地反映桥面板的局部振动,但由于没有考虑等效前后主梁整体刚度的一致性,故所计算的主梁振动位移偏差较大;由于桥面板局部竖向刚度较小,桥梁行车线正下方的桥面板竖向加速度远大于主梁桁架节点竖向加速度,建议我国相关铁路桥梁规范在评估大跨度板桁斜拉桥振动加速度时,考虑桥面板局部振动的影响;列车动力荷载作用下主梁桁架杆件应力冲击系数较小,动力效应不显著。     

移动荷载作用下渗流-应力耦合沥青路面动力响应

水与荷载的耦合作用是沥青路面早期破坏的主要原因之一。采用有限元数值分析方法,在弹塑性假设下利用ABAQUS软件,建立降雨入渗条件下的渗流-应力耦合沥青路面三维有限元模型,给出了材料参数、边界条件和荷载作用形式,实现了均布竖向移动荷载作用下的数值模拟,得到了耦合作用下沥青路面三向应力、竖向沉降、孔隙水压力等的空间分布情况,并与无水状态下应力场模型进行了对比分析,结果表明,渗流-应力耦合作用下,沥青路面各结构层内三向应力动力响应特性较无水状态时不同,使得沥青路面受力状态不利从而更易产生结构性损坏。     

水下爆炸荷载作用下结构动力响应及损伤破坏

为了研究水下爆炸荷载作用下重力式沉箱码头的动力响应及其损伤评估,基于Coupled Lagrangian Eulerian算法,通过AUTODYN建立了一维自由场冲击波、气泡脉动数值模型,验证了数值计算的合理性;将突堤式沉箱码头数值计算结果与试验数据进行对比分析,验证了数值分析模型的可靠性;建立了典型重力式沉箱码头在爆炸荷载作用下的三维数值模型,并分析了不同炸药当量、混凝土强度、配筋率等条件下,重力式沉箱码头的动力响应及损伤破坏。结果表明：随着装药量的增大,峰值位移逐渐增大,且增大的幅度与速度有所提高;结构配筋率主要影响重力式沉箱码头的抗剪性能,在水下爆炸荷载作用下,提高结构配筋率、混凝土强度能够优化整体结构的抗爆性能。研究成果可以为我国重力式沉箱码头结构在水下爆炸荷载作用下抗爆设计及防护措施提供参考。     

隧道爆破荷载作用下埋地管道动力响应试验

埋地管道爆破动力响应特性是城市管道抗震优化设计的依据。设计并开展城市地铁隧道爆破荷载作用下埋地管道动力响应的相似模型试验,监测埋地管道应变、加速度及地表振动速度值,解析地铁隧道爆破地震波的传播衰减机制及其对邻近埋地管道动力响应影响规律。结果表明,基于量纲分析理论的振动速度预测模型用于隧道爆破时地表PPV预测切实可行;相同爆破荷载作用下,埋地钢管加速度峰值是PVC管的1.5～1.8倍;隧道"空洞效应"导致埋地管道在成洞区一侧的加速度响应更为剧烈;埋地PVC管在各测点处环向应变大于轴向应变,且大于钢管应变值,试验得到可有效监测埋地钢管和PVC管应变响应的最大临界比例距离分别为117 m/kg和263 m/kg。     

固定谐振荷载作用下曲线轨道动力响应特性研究

将曲线轨道视为周期性离散支撑结构,根据周期性结构的振动特性,通过引入移动荷载作用下曲线轨道梁的数学模态以及广义波数,得出曲线轨道梁频域响应的级数表达,进而求解固定谐振荷载作用下曲线轨道梁平面外弯扭耦合振动的响应特性。通过计算不同频率固定谐振荷载作用下曲线轨梁的动力响应,可以求得曲线轨梁垂向位移频响特性。对单层离散点支撑轨道模型进行计算分析可知:曲线轨道梁一阶自振频率受扣件支点垂向支撑刚度、垂向支撑阻尼系数、扣件支点间距变化影响较大,扣件支点垂向支撑刚度增加时轨梁一阶自振频率提高,垂向支撑阻尼系数增加时轨梁一阶自振频率略有减少,扣件支点间距减小时轨梁一阶自振频率提高;扣件支点间距对曲线轨梁频响特性具有显著的影响,跨中处一阶pinned-pinned共振峰幅值及支点处反共振峰幅值随支点间距的增加而变大;曲线半径对地铁轨道轨梁垂向位移频响特性几乎没有影响。