环形含液容器动力分析

环形含液容器在以华龙一号、AP1000和CAP1400为代表的第三代核电站中得到普遍应用,其本身的动力特性与动力反应是有待解决的重要安全问题。该文以环形含液系统动力学方程的建立和求解为主要研究目的,基于势流体理论和第二类边界条件的Bessel函数展开,推导环形容器液体小幅振动的振动频率和动液压力响应的理论解。通过极限分析、与试验结果以及与有限元方法对比,验证理论公式的正确性。对环形水箱动力反应问题开展计算,初步分析了环形水箱内外环动水压力反应规律和特点,并与同几何尺寸的圆柱形水箱对比,分析其振动频率与动液压力响应规律的异同。结果表明：由于环形水箱与圆柱形水箱液体振动频率的差异,两者动水压力反应在可引发其中某一模型液体共振的荷载作用下将出现较大差异。该文研究可为环形含液容器的工程应用提供理论支持。     

隧道纵向地震反应分析的整体式反应位移法

对于非一致地震动作用下隧道纵向地震反应问题,采用地下结构横断面地震反应的整体式反应位移法的基本原理,给出了一种根据自由场地震反应确定隧道纵向反应最不利变形和最不利内力发生时刻,即最不利时刻的确定方法,提出了适用于地下隧道结构纵向地震反应分析的整体式反应位移法。该方法通过自由场静力分析模型,根据隧道埋深位置处的自由场最不利变形确定等效地震作用,通过隧道结构-地基整体模型的静力计算获得隧道结构的最不利地震反应。以北京某地铁区间盾构隧道结构为研究对象,分别采用纵向整体式反应位移法和动力时程分析方法进行了出平面剪切波入射下隧道结构纵向地震反应计算,并将二者的计算结果进行了对比与分析。结果表明,该文提出的纵向整体式反应位移法概念明确、过程简便,具有良好的计算精度,可用于非一致地震动输入下隧道等长线型地下结构的抗震分析。     

一种高阶精度人工边界条件:出平面外域波动问题

针对无限外域中的出平面波动问题,提出一种用于近场波动有限元分析的高阶精度人工边界条件。首先,采用变量分离法求解远场初边值问题,建立了时空全局的精确动力刚度人工边界条件;然后,发展了一种由有理函数近似和辅助变量实现构成的时间局部化方法,并将其应用于动力刚度人工边界条件,得到时间局部的高阶精度人工边界条件;最后,沿人工边界离散高阶精度人工边界条件,并将其与近场集中质量有限元方程耦合,形成对称的时间二阶常微分方程组,采用一种新的显式时间积分方法进行求解。数值算例表明:提出的高阶精度人工边界条件精确、高效、稳定并且容易在现有的有限元代码中实现。     

大型商用飞机撞击核电站屏蔽厂房荷载研究

采用有限元方法建立飞机与核电站屏蔽厂房非线性模型,利用发动机以不同速度撞击钢筋混凝土板试验验证撞击分析中飞机与核电站屏蔽厂房有限元模型非线性材料本构及参数,并分析飞机网格尺寸效应。对大型商用飞机以200m/s速度撞击核电站屏蔽厂房非线性撞击过程模拟计算及假设核电站分别为线弹性、刚性本构模型撞击过程计算。获得大型商用飞机撞击核电站屏蔽厂房的荷载时程曲线,分析飞机撞击力及核电站屏蔽厂房结构变形特点及核电站结构刚度对撞击力影响规律,并讨论在核电站初步设计中常用飞机撞击力计算方法-Riera方法的适用性。     

爆炸荷载作用下钢制防护门的动力响应及抗力参数分析

以现有一典型梁板式钢制防护门为背景,利用ABAQUS有限元软件对其动力响应及抗力进行了评估,得出该门抗力满足设计要求,并留有一定冗余,进而又分析了骨架梁的存在,骨架梁的数量和布置方式,梁腹板的厚度和高度,梁翼缘板的厚度和宽度,上下面板的厚度,爆距、装药量和荷载作用时间等因素对防护门抗爆性能的影响规律,最后建立了较合理的工程计算模型,研究成果可为同类防护门设计与优化提供理论依据。     

基于有限振动信号的某移动天线有限元风荷载动力反应分析

提出了一种现场实测的有限振动信号与结构有限元模型模拟分析相结合的方法来获得结构（天线）在实际风荷载作用下的动力反应,即首先测试结构在脉动风荷载作用下的有限振动信号,如：加速度时程和频谱曲线,然后通过结构运动方程模拟出脉动风荷载时程并施加到结构有限元模型中,通过有限元计算求出模拟风荷载与实际风荷载之间的修正系数k,最后把修正后的风荷载时程再次施加到有限元模型中进而得出结构在实际脉动风荷载作用下的内力。通过比较,有限元分析结果与试验结果吻合较好,为结构在脉动风荷载作用下的全过程反应分析提供了一种简便方法。     

三维一致粘弹性人工边界及等效粘弹性边界单元

基于粘弹性人工边界推导了三维一致粘弹性人工边界单元的刚度及阻尼矩阵,利用单元矩阵等效原理采用普通有限单元构造了等效粘弹性边界单元来模拟三维粘弹性边界。均匀半空间算例与成层半空间算例证明三维粘弹性边界单元具有与集中粘弹性人工边界相近的精度,并且施加更为简便。     

不同深度与倾角断层破碎带对Rayleigh波传播

采用Rayleigh波时域波动输入方法,对Rayleigh波作用下的场地地震动反应进行动力时程反应分析,重点研究了断层破碎带深度与倾角对Rayleigh波传播以及场地地震动反应的影响。结果表明：断层破碎带对Rayleigh波传播及场地地震动反应影响显著。在Rayleigh波入射一侧的断层角点以及距角点较近处,峰值位移反应随着断层深度的增大而增大并趋于稳定,而随着断层倾角的增大其峰值位移反应明显减小;在Rayleigh波入射一侧的中远场地表面,断层深度与倾角对地面峰值位移反应影响很小;在另一侧中远场地面的峰值位移反应随着断层深度的增大而减小,而断层倾角的变化对该侧地面的峰值位移反应影响很小。最后通过改变场地条件进行了适用性分析,结果表明本文结论具有较好的适用性。     

岩石三维强度准则的研究

结合非线性统一强度理论与Hoek-Brown强度准则,以Hoek-Brown强度准则构建子午面上的强度曲线,以非线性统一强度理论构建偏平面上的强度曲线,通过应力空间变化方法将子午面上强度曲线与偏平面上强度曲线进行结合,从而建立一种新的岩石三维强度准则。建立的强度准则在子午面上为非线性,考虑岩石材料的静水压力效应;在偏平面上强度线涵盖了从上限Drucker-Prager圆到下限Matsuoka-Nakai曲线之间的所有区域,可较好模拟岩石材料的中间主应力效应。强度面光滑、外凸,可用于建立岩石的屈服函数。强度准则共有3个材料参数m_t、σ_c、m_i,各参数可通过岩石试验数据确定且具有明确的物理意义。另外,该文提出一种m_t的近似求解公式,总的参数可退化为σ_c和m_i,与Hoek-Brown准则基本参数一致,可由岩石常规三轴压缩试验按Hoek-Brown提出的回归公式确定。与国内外学者已开展的岩石材料三轴试验结果进行对比,建立的强度准则与试验数据吻合良好,可合理描述岩石材料的非线性强度特性。其次,通过引入地质强度指标GSI,建立的强度准则可应用于较为完整的岩体（GSI>25）,对于较为破碎岩体（GSI<25）需做进一步的研究。