改进的边裂纹板条D—M模型

本文提出了一个改进的边裂纹板条D－M模型，该模型考虑了裂纹背表面的屈服对裂纹塑性区尺寸和张开位移的影响。通过积分变换法，导出了平面应变双边裂纹板条在任意I型载荷下的应力强度因子及裂纹面张开位移公式，在此基础上建立了平面应变单边裂纹板条的D－M模型。对于轴向拉伸和纯弯曲载荷情况，分别计算了裂纹塑性区尺寸和张开位移。给出了在拉、弯两种载荷同时作用下背表面开始屈服和韧带完全屈服时的载荷轨迹。     

四边刚性固定矩形板的极限载荷计算公式

按经典极限分析理论，应用Ｊ－ＵＰ和Ｊ－ＬＯＷ屈服条件导出逻辑更为协调的上、下限解公式，而后根据极限状态的原始定义，利用有限元法求出极限载荷的精结果，在此基础上，提出了修正后的四边刚性固定矩形板的极限载荷计算公式。     

带U形缺口梁弯曲的局部应力和极限载荷的工程计算方法

本文根据折线形截面假设,探讨了一种计算带对称U形缺口梁弯曲的弹塑性局部应力和极限载荷的工程方法.文中分析了缺口宽系数(ρ/a)和缺口深系数(t/a)对局部应力的影响,比较了深缺口和浅缺口这两种情况,并给出了极限载荷与弹塑性交界面的关系.     

四种常用构件的标准载荷及其J积分数值解

给出了四种常用构件的标准载荷，这四种构件是：带裂纹的简支梁（板）、带裂纹的纯弯曲梁（板）、带裂纹的三点弯曲拱梁（板）和带裂纹的半圆形曲杆（板）。同时,给出了拓宽范围的J积分估算公式，并说明了如何应用这一方法。     

复杂载荷下含缺陷管道的极限载荷及Lr参量

基于净截面垮塌准则(NSC)和Von-Mises屈服准则,推导了空间含缺陷管道在拉伸、弯曲、扭矩和内压多种载荷共同作用下的塑性极限载荷方程.另外还给出了在三维应力状态下的含缺陷结构Lr参量的新定义,针时多载荷作用下的周向裂纹管提出了求解Lr参量的联立方程法、幂指数法.补充和完善了现有规范,对含缺陷结构的失效评定工作具有重要的意义.     

复杂载荷下含缺陷管道的极限载荷及Lr参量

基于净截面垮塌准则(NSC)和Von-Mises屈服准则,推导了空间含缺陷管道在拉伸、弯曲、扭矩和内压多种载荷共同作用下的塑性极限载荷方程.另外还给出了在三维应力状态下的含缺陷结构Lr参量的新定义,针时多载荷作用下的周向裂纹管提出了求解Lr参量的联立方程法、幂指数法.补充和完善了现有规范,对含缺陷结构的失效评定工作具有重要的意义.     

潜艇加肋圆柱壳壳板轴对称破坏模式的极限状态分析

通过对弹性基础梁的复杂弯曲进行塑性极限状态分析，得到了表示潜艇加肋圆柱壳在静水外压下，壳板轴对称变形的极限状态判据和极限载荷的计算方法，并用模型试验对计算方法进行了验证。     

表面裂纹弹塑性分析的线弹簧模型法

利用平面应变单边裂纹板在纯拉伸和纯弯曲加载下的弹塑性有限元结果，构造了其在拉伸和和弯曲组合加载下的余能表式，在此基础上，导出了Ｒａｍｂｅｒｇ－Ｏｓｇｏｏｄ材料本构关系的线弹簧弹塑性刚度矩阵和Ｊ积分表式。将其与经塑性修正的Ｒｅｉｓｓｎｅｒ板线弹性解耦合，建立了三维表面裂纹弹塑性分析的线弹簧模型基本方程。     

基于双剪强度准则的拉压异性材料厚壁圆筒的极限分析

本文运用双剪强度屈服准则对承受内压的拉压屈服强度不同材料厚壁同筒进行了极限分析,得到了依赖于材料拉压比的弹性极限载荷和塑料极限载荷公式,分析结果表明,材料拉压屈服强度的不同对结构承载能力有一定的影响,所得到的极限载荷公式可供设计人员参考。     

加载速率对缺口前应力、应变分布的影响

用动态有限元法，计算了一种低合金钢在不同加载速率下四点弯曲缺口试样缺口根部应力、应变和应变率的分布．结果表明：缺口前各点的应变率和试样整体屈服载荷Pgy随加载速率的增加而增加；在相同的P／Pgy下，缺口前各点的正应力随加载速率的增加而增加，而应变基本不变．加载速率对缺口前应力、应变分布的影响是由于其引起了缺口前应变率的变化，从而使材料力学性能发生变化所引起的．     

General Analytical Shakedown Analysis of a Structure Subjected to Combined Loading with Constant and Cyclic Loads

恒定载荷和循环载荷共同作用时结构的安定性一般解析分析

邹宗园,郭宝峰,金淼

（燕山大学 先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室）

创新点说明：

推导得到了结构在恒定载荷和循环载荷共同作用时安定极限载荷的一般解析解,揭示了恒定载荷和循环载荷共同作用下结构安定性的影响因素以及影响规律。

研究目的：

揭示恒定载荷和循环载荷共同作用对结构安定性的影响规律。

研究方法：

（1）通过理论推导,得到结构在恒定载荷和循环载荷共同作用时安定极限载荷的一般解析解;

（2）将所得到的一般解析解应用于两个具体的例子,所得到的结果与文献中的结果一致,从而验证本文研究结果的正确性。

结果：

应用Polizzotto的适用于恒定载荷和循环载荷共同作用的安定定理,通过解析推导,得到结构安定极限载荷的一般解析解。据此得到如下研究结果：

1) 当结构受到恒定载荷和循环载荷共同作用时,结构是否安定,取决于循环载荷的幅度、恒定载荷和循环载荷的峰值共同作用时的应力与循环载荷单独作用时的弹性参考应力之间的夹角。

2) 在结构中,若恒定载荷和循环载荷的峰值共同作用所产生的应力与循环载荷单独作用产生的弹性参考应力之间的夹角为零,则循环载荷幅度不超过弹性极限载荷的2倍时,结构安定。此时,安定极限载荷幅度等于循环载荷单独作用下结构弹性极限载荷的2倍。

3) 在结构中,若由恒定载荷和循环载荷的峰值共同作用所产生的应力,与循环载荷单独作用产生的弹性参考应力之间的夹角为锐角时,则当循环载荷幅度不大于该夹角的余弦与其弹性极限载荷的2倍的乘积时,结构安定。此时,安定极限载荷的幅度小于结构弹性极限载荷的2倍。

4) 在结构中,若由恒定载荷和循环载荷的峰值共同作用所产生的应力,与循环载荷单独作用产生的弹性参考应力之间的夹角等于或大于90°,则结构不安定。

结论：

应用本文得到的一般解析解,分别对受恒定拉伸和对称循环扭转共同作用的理想弹塑性薄壁管,和受到水平的恒定均匀拉伸和竖直的循环均匀拉伸共同作用的带中心圆孔方板进行安定性分析,得到的结果与其它文献中所给出的结果一致。验证了本文得到的一般解析解,该解析解普遍适用于恒定载荷和循环载荷共同作用时结构的安定性分析,揭示了此种加载情况下结构安定性的一般性规律。

关键词：弹塑性;安定极限载荷;一般解析解;组合加载

     

采用缺口件等效与渐进插值法预测构件疲劳极限

以发动机曲轴为例,以等效椭圆孔板长轴长度、短轴长度及均布载荷为变量,采用拟合方法使等效椭圆孔板的应力集中处应力场与曲轴受载荷时应力集中处的应力场尽可能一致,将曲轴应力集中等效为标准椭圆孔缺口件.通过等效处理,曲轴疲劳极限载荷的求解问题可以转换为椭圆孔缺口件的疲劳极限求解问题,结合已有曲轴的疲劳强度试验数据得出该曲轴材料的特征尺寸,采用渐进插值法结合短裂纹扩展理论,推导出预测曲轴的疲劳极限载荷.     

长期荷载作用下水工结构限裂可靠度分析

混凝土的徐变和收缩是长期荷载作用下混凝土结构裂缝宽度扩大的主要影响因素．因受环境条件影响,使其在水工结构中具有较大的不定性,而对水工混凝土结构构件可靠度的影响,目前尚无统一认识及合理的考虑方法．为了正确分析计算长期荷载作用下水工结构限裂可靠度,从多个方面探讨了混凝土收缩和徐变的变异对长期荷载统计不定性构件截面抗力不定性的影响程度,据此采用正常使用极限状态“抗力－ 荷载效应转换摸式”进行了可靠度分析．结果表明：长期荷载作用下水工结构限裂可靠度比一般的建筑结构高;水工混凝土结构构件裂缝计算公式的可靠度原则对不同的构件尚不统一,尤其是轴心受拉构件,公式中的常系数有待改进     

用加权余量法求圆板在Mises屈服条件下的极限荷载

应用加权余量法求承受均布荷载的简支与固支圆板在Mises屈服条件下的极限荷载。方法简单 ,结果合理     

Mises屈服条件下简支环板的塑性极限荷载

在Mises屈服条件下,求解了外边简支内边自由环板和内外边均简支环板在均布荷载作用下的塑性极限荷载。Mises屈服条件是非线性的,文中采用加权残值法进行求解,得出了极限荷载下限解简洁的计算公式,并比较了Mises条件与最大极限弯矩条件的数值结果,结果是合理的。     

预应变和超载对低合金钢疲劳性能的影响

本文总结了微量预应变和超载对低合金高强度钢疲劳性能影响的实验结果.实验结果表明,微量预应变和超载的影响与试件几何有关,对光滑试件产生负效应,而对切口试件产生零效应.对超载效应的机制作了实验研究与分析.讨论了Miner定则适用性及应考虑的因素.     

桩拱组合式挡土墙及其简化设计方法研究

桩板式挡土墙是山区道路工程建设中经常采用的一种支挡结构,由于抵抗水平荷载的需要,传统桩板式挡土墙结构桩和板的尺寸通常做得较大,桩体的布置较密,不经济。基于此,提出一种新的适用于山区道路的桩拱组合式挡土墙,利用拱结构受压性能较好的特点,采用拱板代替传统的平板,拱板与桩基础的上部连接,整体结构可以通过装配式或者现浇制作而成。基于土压力和桩基水平承载力理论,分别建立拱板主动土压力计算模型和抗滑桩计算模型,利用拱板荷载传递给桩基的基本原理,建立桩拱挡土墙整体结构的力学平衡方程,通过求解平衡方程获得桩拱挡土墙整体结构的极限承载力。通过参数分析,分别讨论了不同的桩体几何尺寸、拱板几何尺寸以及土体参数对桩拱组合式挡土墙极限承载力的影响,结果表明,增加矩形截面的长宽比、桩体嵌入深度、土体摩擦角等可以有效提高桩拱组合式挡土墙的极限荷载。     

钢筋砼圆板和轴对称球扁壳基于双剪屈服准则的极限分析

文章导出了基于双剪屈服准则下的钢筋混凝土圆板和球扁壳的屈服条件,并利用此屈服条件求解了极限荷载。     

基于净截面失稳准则的周向裂纹管塑性极限载荷通用解

基于净截面失稳准则建立了拉弯组合受载条件下周向埋藏裂纹厚壁管的塑性失稳极限载荷状态受力模型,并由此获得了周向裂纹管塑性失稳极限载荷的通用解。     

统一屈服准则与变分法求解圆板均布极限载荷

为获得均布载荷下简支圆板极限载荷统一解析解,以最小势能原理、刚塑性第一变分原理以及统一屈服准则(unified yield criterion,UYC)比塑性功进行联合解析.获得的解析解为圆板半径a、材料屈服极限σ_s、板厚h以及屈服参数b的函数.由该解可导出Tresca解、Mises解、双剪应力屈服(twin shear stress,TSS)解.与传统的Tresca解析解及Mises数值解比较表明:获得的TSS解和Tresca解分别为计算结果的上下限,该Mises解析解与传统的Mises数值解基本一致,二者误差仅为4.2%.分析表明:随着圆板厚度减小,挠度增加;圆板半径增加,极限载荷增加.