矩形小孔对薄板弯曲应力集中的影响

对于内含矩形小孔的弹性薄板的应力集中问题,传统的解决办法是运用数值计算方法或者保角变换并得到数值解.基于弹性理论和有限元方法,针对矩形薄板的特性建立了具有循环周期性的控制方程,并应用U变换技术,得到具有3个自由度的位移方程,给出级数形式的位移解析解,矩形孔的长宽比是解的一个参数;然后,可以很方便地由结点位移讨论薄板弯曲的内力和应力集中系数.文中给出一个具体的算例,当薄板受到单向弯曲荷载作用时,利用四结点12自由度薄板弯曲非协调单元得到内力的解,并且改变矩形孔的长宽比,讨论了矩形孔形状对于应力集中系数的影响.研究结果表明:当长宽比等于1时,应力集中系数为1.591 1,并且随着长宽比的增大而迅速增大,随着长宽比的减小而平缓下降.     

弹塑性简支薄板在压缩和剪切作用下的极限承载能力分析

采用有限元分析方法,实现了对弹塑性薄板极限承载能力的参数化分析,对长宽比为1～4,宽厚比为40～200的四边简支薄板进行了有限元分析,通过对45组不同长宽比不同宽厚比的薄板承载能力分析,给出了薄板单独在均匀压缩和剪切荷载作用下的极限承载应力值以及相应的近似计算公式,并进一步分析了薄板在压缩和剪切荷载作用时,薄板的两种极限承载应力间的关系曲线,给出了响应拟合关系曲线.     

云纹法研究复合材料层合板应力集中

应用云纹法和电测法测试带圆孔复合材料层合板的应力集中系数，分析了孔径板宽比Ｄ／Ｗ对孔边应力集中的影响。     

板边约束对矩形薄板热屈曲影响的研究

考虑梁的弯曲刚度和扭转刚度的不同,可将板边看成不同的约束形式。基于板的小挠度弯曲理论和材料的线弹性模型,推导了均匀变温作用下矩形薄板的热屈曲微分方程,讨论了板的材料常数、长宽比、宽厚比对临界屈曲变温的影响,并比较板边不同的约束形式对薄板热屈曲的影响,从而为工程结构中受到较大变温作用的矩形薄板的抗屈曲设计以及与薄板相关的梁的设计提供了理论依据。     

板边约束对矩形薄板热屈曲影响的研究

考虑梁的弯曲刚度和扭转刚度的不同,可将板边看成不同的约束形式。基于板的小挠度弯曲理论和材料的线弹性模型,推导了均匀变温作用下矩形薄板的热屈曲微分方程,讨论了板的材料常数、长宽比、宽厚比对临界屈曲变温的影响,并比较板边不同的约束形式对薄板热屈曲的影响,从而为工程结构中受到较大变温作用的矩形薄板的抗屈曲设计以及与薄板相关的梁的设计提供了理论依据。     

表面自然腐蚀后带缺陷管钢的力学性能研究

针对腐蚀对管道钢的力学性能的影响问题，对不同腐蚀程度的管道钢进行拉伸试验，研究不同腐蚀程度的管道钢其力学性能与腐蚀损失度之间的关系。并基于试验结果建立数值分析模型，分析腐蚀坑处应力状态。轴向拉力作用下，带腐蚀缺陷管道钢的断裂位置发生在深宽比最大的腐蚀坑处；表面腐蚀缺陷管钢的屈服强度、弹性模量与腐蚀损失度相关度较低，而屈服荷载和等效弹性模量随着腐蚀程度的增加而明显降低；腐蚀坑的最大深宽比是影响管钢腐蚀坑处的应力集中系数的主要因素。研究结果可为在役管线力学性能进行评估预测，对预防管道泄漏及生命周期提供分析依据。     

间接非均匀张拉圆板屈曲行为的有限元模拟与实验研究

采用有限元模拟结合实验的方法,通过张拉仅允许中央圆板发生面外位移的矩形板,分析圆板受间接非均匀张拉的屈曲行为.基于均匀受压圆板屈曲的结论,假定非均匀张拉圆板的临界屈曲荷载正比于杨氏模量,且正比于板厚(h)和圆板直径(d)之比的平方,采用一系列有限元分析拟合比例系数(临界屈曲系数).设计进行相关实验以验证模拟的可靠性.结果表明,临界屈曲系数的取值随结构长宽比(L/B)、泊松比和径宽比(d/B)的变化存在一定的规律.该工作可以为结构稳定性分析提供新的方法 .     

基础长宽比对压缩层深度的影响

目的 合理确定压缩层深度，提高地基沉降计算精度．方法 通过对现有实测资料的分析，对应力比法、变形比法、经验公式、何颐华法等4种方法在计算精度上进行了评价．基于土的连结强度。研究基础长宽比对基底附加应力和压缩层深度的影响．结果 附加应力随深度发展逐渐减小，长宽比小的附加应力减小的速率快；基础长宽比不同。压缩层计算深度不同．在定义单向和双向筏板的基础上，提出根据基础长宽比不同，应采用不同的方法计算压缩层深度．结论 当基础长宽相近时，采用何颐华法计算压缩层厚度；而当基础长宽比较大时，按经验公式计算．算例表明，根据基础长宽比，按照不同计算公式计算压缩层深度进而计算基础沉降，其结果有很大的不同。     

热载下钢筋混凝土矩形简支薄板的自由振动

为了得到工程结构中热载作用下钢筋混凝土矩形薄板的自由振动规律,基于刚性板和小挠度理论,按照iliushin小弹塑性理论和Hognestad等建议的混凝土本构模型,建立了混凝土薄板下应力-应变的非线性弹性本构方程,推导了热载作用下钢筋混凝土矩形薄板的动力方程.利用Galerkin原理,得到了四边简支钢筋混凝土矩形薄板在温度均匀变化时的非线性动力方程及其解析解.结果表明:板的材料弹性常数、几何尺寸(长宽比)、相对厚度和温度对薄板的固有频率具有一定的影响.     

基于FLUENT和集群对扩压器流场的并行数值模拟及分析

在边界条件和初始条件相同的情况下,分别改变锥形扩压器的扩散角及渐扩管的长宽比,基于FLUENT软件和高性能集群对扩压器内流速的衰减特性及扩压性能进行了数值模拟及分析. 研究结果表明:在渐扩管长宽比一定的情况下,渐扩管效率随着扩散角的增大先增大后减小;在扩散角不变的情况下,渐扩管效率随着渐扩管长宽比增大而增大. 因此,用适当的扩散角或增大渐扩管长宽比的方法可得良好的压力恢复. 关于并行计算,当核数目不变时,随着网格数量的增加,并行效率呈增加趋势但增大的幅度越来越小;当网格数不变时,随着核数目的增加,并行计算效率呈减小的趋势. 本预测结果可为扩压器的优化设计及工程应用提供参考.     

滚子链链板理论应力集中系数的研究

通过有限元法理论计算、光弹试验，研究了滚子链链板理论应力集中系数问题。结果表明，链板理论应力集中系数与链板节距和外载荷大小无关，只与腰部宽度有关，并给出了按链板腰宽计算理论应力集中系数的算式。     

铝合金板与混凝土的粘贴粘结强度研究

为了在提高加固钢筋混凝土梁承载力的同时具有很好的延性和耗能能力,特别是满足侵蚀环境及寒冷环境中加固工程的需要,采用铝合金板加固钢筋混凝土梁是一个很好的解决办法。铝合金板通过粘贴层将力传给钢筋混凝土梁,故铝合金板与混凝土的粘贴粘结性能决定了铝合金板加固钢筋混凝土梁的效果。铝合金板与混凝土的粘贴粘结强度作为铝合金板加固钢筋混凝土梁连接设计的基础,对其开展试验和理论研究。开展105个试件的铝合金板与混凝土面内单剪试验发现：对粘贴界面没有进行粗糙处理的试件发生了界面剥离破坏,其他试件均发生了混凝土层剥离破坏;界面剥离破坏的粘结性能远差于混凝土层剥离破坏,说明了对粘贴界面进行处理的必要性。通过试验得到铝合金板和混凝土连接的极限粘结荷载,根据铝合金板正应力的变化率与粘贴界面剪应力的关系,得到剪应力的分布曲线和有效粘结长度;假设剪应力沿有效粘结长度处处相等,得到了铝合金板与混凝土的粘贴试验粘结强度,并基于此讨论了界面处理、混凝土强度、铝合金板宽度、厚度和粘贴长度等因素对试验粘结强度的影响。结合试验数据的统计回归分析,提出计算铝合金板与混凝土的粘贴粘结强度的修正Niedermeier模型,得到了铝合金板与混凝土的有效粘结长度和粘贴粘结强度的理论计算公式,其理论值和试验值吻合较好,误差最大值为8.98%,平均值为0.004,标准差为0.041。研究成果为铝合金板加固钢筋混凝土梁的粘贴设计提供了理论基础。     

冷弯薄壁卷边槽钢开孔腹板屈曲后性能的试验研究

本文通过42根腹板开孔的冷弯薄壁卷边槽钢短柱段试验,分析了开孔腹板的屈曲后性能。文中讨论了孔对板内应力分布的影响及开孔板的破坏机理,初步探讨了在孔径及板的宽厚比不同时,孔边应变集中的规律。最后给出了确定开孔板极限承载能力的有效宽度b_6建议公式。     

提高倾斜板沉降分级效率的实验研究

为解决现有倾斜板设备沉降分级效率低的问题,在分析研究倾斜板沉降分级理论的基础上,自行设计研制了倾斜板模型机,建立了煤泥水沉降分级试验系统,研究了入料粒度组成、入料浓度和入料流量对分级效果的影响,优化了倾斜板的板长、板宽和板间距等结构参数.结果表明:倾斜板的最佳结构参数为:板长为899.20 mm,板宽为319.56 mm,板间距为40.77 mm;入料中粗颗粒增多会提高分级效率,入料的临界浓度为103.33 g/L,入料流量应控制在57.34 L/min左右为宜.     

铝合金板混凝土界面的粘结滑移性能及其本构关系

铝合金板具有轻质高强、耐腐蚀性和延展性好等优点,是复杂恶劣环境中加固混凝土结构的理想材料。基于双剪试验进行铝合金混凝土界面粘结滑移性能研究,完成了45个构件的双面纯剪试验,得到了其破坏形态、荷载应变关系曲线、粘结界面剪应力分布曲线、荷载滑移关系曲线以及界面极限承载力,分析了不同的混凝土强度等级、铝合金板表面粗糙度、铝合金板粘结长度和粘结宽度条件下界面粘结滑移性能的演化规律。研究表明：加载过程中,界面应力从加载端向自由端逐步传递,且随着混凝土强度等级、铝合金板的粘结长度和宽度的增加,试件的剥离承载力也有所提高。但铝合金的粘结长度存在一个有效粘结长度值,超过该值试件的剥离承载力将不再增加,同时,铝合金表面粗糙度对试件剥离承载力的提高没有实质影响。通过测量铝合金板的应变得到了不同参数条件下铝合金板混凝土粘结滑移本构曲线,结果表明：铝合金板混凝土粘结滑移本构曲线存在明显的界面软化特征和非线性行为。     

铝合金板与混凝土的粘结性能

铝合金材料具有强度高、变形性能好、耐腐蚀等优点,是沿海侵蚀环境中钢筋混凝土结构加固工程的理想材料;而铝合金板与混凝土的粘结性能是铝合金板加固钢筋混凝土梁能否协同工作的关键问题。基于此,对铝合金板与混凝土的粘结性能进行试验和理论研究。考虑混凝土强度、铝合金板宽度和厚度、粘贴长度及界面处理等因素对铝合金板和混凝土块体粘结性能的影响,设计了一套试件固定装置,采用万能试验机对105个铝合金板与混凝土棱柱体的粘贴试件进行了面内单剪试验。根据试验结果,结合理论分析,得到了铝合金板和混凝土连接的粘结破坏典型特征、剪应力分布曲线和粘结滑移曲线。研究表明,试件存在两种破坏形式：界面剥离破坏和混凝土层剥离破坏。界面处理对粘结性能有重要的影响,粘贴界面没有进行糙化处理的试件发生了界面剥离破坏,其他试件发生了混凝土层剥离破坏;随着混凝土强度的提高、铝合金板宽度和厚度的变小,粘结性能提高;存在一个有效粘贴长度,当粘贴长度大于有效粘贴长度后,增大粘贴长度并不能提高连接的极限荷载。     

Effect of wafer size on the film internal stress measurement by wafer curvature method

Wafer curvature method has been applied to determine the internal stress in the films using Stoney’s equation. During the film deposition, the wafer fixation on the sample holder will restrict the deformation of the rectangle-shaped wafer, which may result in the stress datum difference along length and width direction. In this paper, the effect of wafer size and the wafer fixation on the TiN film internal stress measured by wafer curvature method was discussed. The rectangle-shaped wafers with different length/width ratios (L/W=1:1, 2:1, 3:1 and 4:1) were fixed as a cantilever beam. After the TiN films deposition, the profiles of the film/wafer were measured using a stylus profilometer and then the internal stress was calculated using the Stoney equation in the film. The results showed that the fixed end of the wafers limited to some degree the curvature of the wafers along the width direction. For film internal stress measured by wafer curvature method, the wafer profile should be scanned along the length direction and the scan distance should be greater than or equal to half of wafer length. When the length/width ratio of the wafer reached 3:1, the wafer curvature and the calculated stress were basically the same at different positions along the length direction. For film internal stress measured by wafer curvature method, it was recommended that the length/width ratio of wafer should be considered to be greater than or equal to 3:1, and the deformed profile was scanned along the length direction.     

梯度非均匀有限板中裂纹动态响应的有限元分析

为了研究梯度非均匀有限板中裂纹动态响应问题,用波动有限元的方法研究了梯度非均匀板中裂纹在冲击载荷作用下的动态响应.通过对裂缝宽度与到裂端距离插值的方法求裂尖端处的动态应力强度因子(DSIFs),对指数衰减脉冲作用下弹性模量按单向线性变化的梯度非均匀有限裂纹板进行了数值计算.结果显示:无论板材料梯度参数及裂纹长度如何变化,裂尖处动态应力强度因子时程均呈起始快速上升转而缓慢下降;无论在什么时刻,裂尖处动态应力强度因子随裂纹的长度减小而减小,随板材料的功能梯度参数增大而减小.     

车辆荷载作用下简支板的振动分析

应用模态综合法,建立车-桥耦合动力平衡方程,研究在车辆荷载作用下简支板的振动。采用4节点板单元建立简支板模型,用单自由度质弹系统模拟车辆。利用数值方法分别以不同的动力响应（竖向位移、纵向应力和横向应力）计算车辆荷载动力放大系数。重点分析了车速、车道位置、宽跨比及系统频比对简支板振动性能的影响。当桥梁与车辆的频率比接近1时,车-桥系统将发生共振,但不会导致振幅的无限增大。特定条件下,车辆对结构的局部冲击效应大于总体冲击效应。     

静止液体中射流和羽流污染混合区的理论分析

以无限空间静止液体中自由紊动射流和密度差产生羽流的浓度分布理论解为基础,从水环境功能区管理的角度出发对不同条件下射流和羽流的污染混合区进行了理论探讨和求解.分别给出了平面和圆形射流以及羽流的污染混合区长度、最大宽度或直径、面积、体积的理论公式以及外边界等浓度标准曲线或曲面方程.结果表明,射流污染混合区长度与喷口起始浓度和水环境功能区所执行的标准浓度之比C0/Cs、喷口处断面几何尺度有关;羽流污染混合区长度与比值C0/Cs、起始流量和起始比浮力通量有关;平面和圆形射流、平面和圆形羽流的污染混合区宽长比依次为0.1317,0.1095,0.1564,0.1310,污染混合区为近似椭圆或近似椭球形状.可为生产实践中射流和羽流污染混合区的计算提供理论依据.