双参数地基模型的变截面Timoshenko梁横向振动分析

为了考虑截面剪切变形和转动惯量对弹性地基梁横向振动的影响,研究并完善了基于Pasternak弹性地基模型上变截面Timoshenko梁的有限元分析方法,建立了任意截面的Timoshenko梁的模态分析方法。具体来讲,基于Timoshenko梁理论和牛顿第二定律建立了地基梁结构的运动微分方程,并对变截面的分析运用分段等效的思想,将梁离散成一个个均匀的梁段,每个有限单元都有4个自由度,使得每个有限元的单元和梁段一一对应。以完全支撑在弹性地基上的简支梁为例,分析了结构的自由振动的特性。通过与可信赖的半解析方法的结果进行比较,结果表明了该方法的准确性和有效性,并为变截面地基梁模型的分析拓展了一种思路。     

阶梯形文克尔地基梁弹性曲线微分方程的通解及其应用

一、引言 弹性地基梁广泛地应用于水利水电、土木、铁道及船坞等工程建设中.理论和实践表明,对于上部为较薄的土层、下部为坚硬岩石基础上的梁,采用文克尔假设(文克尔地基梁模型)来求解,可以得到比较满意的结果.由于文克尔地基梁的理论和计算均较简单,因此许多工程部门至今仍广泛地采用.     

弹性地基上矩形水池底板的计算分析

本文利用弹性地基梁的直线分布模型、文克尔模型、弹性半无限体模型及有限压缩层模型对地基上矩形水池底板进行计算。在传统的计算方法与理正弹性地基梁分析软件的基础上,使用后三种地基线弹性模型对矩形水池底板在集中荷载和均布荷载的作用下进行计算。在找出各个模型的优缺点的同时,对矩形水池底板的两种计算结果进行对比,以便在以后的工程实际中更合理的使用地基线弹性模型和计算方法。     

层状地基动力柔度矩阵的简化计算方法

本文在地基介质的弹性性质和阻尼性质可统一用复模量表示的假定之上,提出层状地基动柔度矩阵的简化计算方法.这一方法以柱体轴向振动和剪切振动的模态函数作为近似求解空间的基函数,通过复阻尼理论的Lagrange方程求解地基在表面简谐力作用下所产生的表面位移.     

弹性地基梁加权余量解法及其它

加权余量法是一种求解微分方程边值问题或初值问题的数值方法,它具有理论简明,计算方便,应用广泛,误差随结果给出等优点。本文将加权余量法应用于常见各类弹性地基梁计算,分别给出了无限长梁,半无限长梁,短梁的挠度、转角、弯矩、剪力、地基反力计算解析表达式。介绍了这一方法在求解悬臂梁剪切振动定解问题与矩形截面杆扭转问题中的应用及所获结果。     

通过多层介质砂砾地基混凝土防渗墙的另一种计算方法——一次分配法

一、前言关于通过多层介质地基混凝土防渗墙的计算,可按墙沿地基的不同介质分成若干“文克尔地基”的短梁来考虑。虽然各短梁的弹性抗力系数各不相同,但由于各层的高度已相对减少,故可假定反力不随梁的高度变化,此时,可应用潘家琤同志提出的弹性地基阶形梁的原理进行混凝土防渗墙结构计算。本文拟     

基于双面弹性地基梁的隧道纵向变形研究

城市地铁隧道周边施工会造成地面大面积堆载,从而引起隧道结构的纵向变形。首先把深埋盾构隧道等效为双面弹性地基梁,其次利用布辛奈斯克解求出隧道上部的附加应力,最后采用有限差分法和Matlab编程求出隧道的纵向位移和内力,并与温克尔弹性地基梁模型的计算值进行对比。结果表明:双面弹性地基梁的内力和变形的值明显小于弹性地基梁理论的内力和变形值。其结果可为深埋盾构隧道合理设计提供一定的依据。     

三维饱和地基人工黏弹性边界

本文针对中低频率工程振动问题,不计流体加速度,基于球面波动方程导出了无限大三维饱和地基人工黏弹性边界及其流量边界条件。在此基础上给出了具有人工黏弹性边界的饱和土体动力固结问题虚位移原理。根据有限元语言编写出算法脚本文件,并基于有限元自动生成系统(FEPG),生成了计算源代码程序。通过在无限大地基表面施加冲击荷载和突加荷载的数值算例,验证了所建立方程和程序的正确性。本文方法可以应用于三维饱和地基的动力固结问题数值模拟。     

考虑地震荷载作用下等效一致黏弹性边界的重力坝分析

为研究地震荷载作用下等效一致性黏弹性边界重力坝的有效性,本文通过有限元数值模拟方法,采用等效一致黏弹性和无质量地基两种边界对重力坝进行三维模型对比计算,并得出:等效一致黏弹性边界和无质量地基边界均能有效的模拟无限地基的辐射阻尼效应;且两者所有计算结果及分布均保持基本相等,但等效一致黏弹性边界下的结果波动相对较小;再由于等效一致黏弹性边界的在建模过程中具有计算工作量较小,效率较高的优势。因此,采用等效一致黏弹性边界相对无质量地基边界在抗震分析方面更加简易、有效。     

用Mathematic计算弹性地基梁

M athem atic是著名的数学软件,在计算方面有其独特的优势。用数学软件解算弹性地基梁,采用温克尔假定的计算方法,具有计算准确、迅速、方便的特点。     

梁的独立覆盖分析方法

采用前期提出的独立覆盖流形法,提出梁的独立覆盖分析方法。该方法的特点是:与实体分析采用同一模式,可以应用完全多项式的覆盖函数进行梁的实体分析,或使多项式中的某些项不参与计算来模拟梁的基本假设,从而实现Timoshenko梁和Euler-Bernoulli梁的计算;仅要求近似场函数的C₀连续性;避免了Timoshenko梁在求解细长梁时的剪切自锁;即使对于实体分析而言,通常情况下也不存在由于梁高远小于梁长而导致的数值病态。为体现梁结构的特点,以二维的矩形截面梁为例,给出了局部坐标系下的独立覆盖流形法公式,以及“先截面、后轴向”的积分方式,并用几个算例验证了方法的有效性。本思路可以直接推广到求解三维问题,为梁板壳分析提供全新的途径。     

基于文克尔假定的土工格室加筋体受力分析

针对土工格室加筋体的受力变形特性,将格室体视为置于弹性地基上的梁,基于文克尔假定.建立考虑水平摩阻力影响的土工格室加筋体的挠曲变形微分方程,从而得到了土工格室加筋体在集中荷载和均布荷载共同作用下的挠曲变形幂级数半解析解.在此基础上,分析了格室体长度、格室体刚度、地基反力系数及筋土界面水平摩阻力等因素对格室体挠曲变形及内力的影响.结果表明.格室体的设置可有效地减小路基沉降,但也存在着尺寸效应;地基土体地基的反力系数对路基沉降有较大的影响,该系数越大路基沉降越小;筋土界面水平摩阻力对格室体的挠曲变形及弯矩有一定程度的削弱作用,在工程设计中值得考虑.     

无拉力半空间地基梁静力分析的线性互补解法

本文讨论了无拉力半空间地基梁静力分析的线性互补解法。将地基反力作为未知函数进行近似插值，对梁和半空间地基分别进行解析求解而获得１组地基与梁之间相对竖向位移和反力的线性互补方程。利用Ｌｅｍｋｅ方法求解线性互补方程而得到梁的挠度、转角、弯矩和剪力及地基反力。计算结果表明线性解与非线性解之间的差别是相当明显的。     

锚杆格构梁节点荷载分配研究与优化设计

锚杆格构梁节点荷载分配在工程中常采用均分或利用Winkler弹性地基模型的无限长梁模式推导分配系数,但均不符合实际受力情况。因此,本文利用双参数弹性地基模型推导出有限长梁受集中力的内力解答。根据此解答再计算出节点荷载分配系数kT和kL,进而得到格构梁的内力。结合实际工程,把理论解与ABAQUS有限元软件模拟所得数值结果进行比较,验证了理论解答的正确性,并与Winkler地基模型解答相比较,证明双参数地基模型较Winkler地基模型有更好的精确性,该方法可优化锚杆格构梁设计。     

预应力圆弧曲梁振动微分方程推导及求解

曲梁的动力特性是曲梁结构设计所关注的重要内容。为了研究预应力圆弧曲梁的振动特性,以振动状态下的预应力圆弧曲梁微段为研究对象,考虑预加力对微段弯矩的影响,根据达朗贝尔原理推导了预应力圆弧曲线梁的振动微分方程并对方程进行求解。导出了预应力简支圆弧曲梁面内振动的一阶自振频率解析式。通过有限元数值解与本文解析解的比较,验证了所提出解析公式的正确性。     

预应力锚索格构梁的设计及试验研究

以破碎岩质边坡为例,采用节点荷载分配法计算了锚索锚固力在格构梁纵、横梁之间的分配比率,然后基于Winkler弹性地基模型和弹性半空间地基模型分别计算格构梁在张拉阶段的内力,并与采用简化的地基反力计算值对比;采用朗肯土压力理论近似计算在工作阶段主动岩体压力,将地梁视为在线性分布力作用下倒置于坡面上的连续梁,接力矩分配法计算地梁内力,取两阶段计算平均值进行配筋.通过对比分析理论计算最大值、采用简化的地基反力计算值和实测值,结果表明采用两阶段设计能较好地反应格构梁的实际受力情况,且设计安全,而简化的地基反力为手工计算带来了方便.这对工程中预应力锚索格构梁复合结构的设计计算具有一定的参考价值.     

双江口水电站坝体材料及覆盖层坝基动力变形特性研究

筑坝材料的动力变形特性是进行大坝动力反应分析的基本依据之一,采用等效粘弹性模型计算时主要包括最大动剪模量Gmax与平均有效主应力的关系,动剪模量比G/Gmax与动剪应变幅γd的关系以及阻尼比λ与动剪应变幅γd的关系等。这些关系反映了在动荷载作用下土的应力应变关系的非线性与粘滞性特征。双江口水电站坝体材料及覆盖层坝基动力...     

基于大型动三轴试验的筑坝砂砾石料动模量和阻尼比研究

为获得筑坝砂砾石料的动模量、阻尼比参数及其影响因素和影响规律,采用大型动三轴试验仪,对某沥青混凝土心墙砂砾石坝的筑坝砂砾石料进行了动模量、阻尼比试验,研究了筑坝砂砾石料的动应力-动应变特性,分析了围压对最大动模量、动剪切模量比和阻尼比的影响,并以修正等效线性模型为基础,确定坝壳料和过渡料的动模量和阻尼比等特性参数。试验结果表明:随着围压增大,筑坝砂砾石料的动剪切模量增大,阻尼比减小;随着动应变的增大,动剪切模量比逐渐减小,阻尼比变大;修正等效线性模型引入归一化动应变,能较好地消除围压对动模量衰减规律和阻尼比的影响,能较准确地反映筑坝砂砾石料的动力变形特性。研究成果可为类似工程提供借鉴和参数 。     

VIBRATION OF A SINGLE PROTEIN BUBBLE IN BINGHAM LIQUID

The vibration of a single protein bubble may take place under the action of high pressure difference. In this process, the bubble wall may experience a finite deformation. The equation describing the dynamics of the protein bubble with viscoelastic film in Bingham liquid is derived. A numerical solution to this equation is carried out to study the effect of liquid pressure, the characteristic parameters of Bingham liquid and the viscosity of the protein film on the finite deformation of the bubble. The results show that the vibration of the protein bubble wall is caused by the action of pressure difference, the elastic stress in finite deformation and the dissipation of viscosity of the protein film and Bingham liquid. The vibration is nonlinear. Decreasing the pressure difference between gas and Bingham liquid on both sides of the protein bubble will lead to a change of vibration performance. The frequency and amplitude are reduced, tegether with the speed of vibration damping. In addition, the deformation rate of the bubble is smaller when the amplitude of vibration is reduced, which means shorter time to reach a balance state. On the other side, the increase of the magnitude of viscosity of the protein film or the plastic viscosity of Bingham liquid can restrain the vibration of the protein bubble wall in the course of finite deformation, as a result, the load bearing capacity of bubble is enhanced.