基于SBFEM任意角度混合型裂纹断裂能计算的J积分方法研究

混合型裂纹断裂能(GF)是裂纹扩展的判据之一,是裂纹扩展方向分析的基础。以往平面问题断裂能J积分方法的研究只是局限于Ⅰ型或是Ⅱ型,裂纹方向为水平方向。推导了Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹任意角度时线弹性材料J积分与应力强度因子(SIF)K之间的关系,提出将比例边界有限元法(SBFEM)用于J积分的求解。在数值计算中,通过用SBFEM、有限元法(FEM)和用推导公式计算J积分的对比,验证推导公式的正确性,同时也说明SBFEM计算J积分是精确的、方便的。根据数值计算的结果,对计算边界与裂纹的距离、计算单元的尺寸以及积分路径等诸因素对精度的影响进行一定分析。     

结构-地基动力相互作用时域数值分析的显-隐式分区异步长递归算法

动力相互作用时域数值分析的精度与效率是面向大规模工程问题解决的重要问题。在阻尼溶剂抽取法模拟地基无限域动力性质的基础上,提出并发展了结构–地基动力相互作用时域数值分析的显–隐式分区异步长递归算法,分别在结构、地基分区计算中进行大步长隐式与小步长显式求解,而且采用预报–校正显式积分与Newmark隐式积分,具有相同的运动量数值积分假定,可自然满足分区交界面位移协调性条件。在满足工程精度要求的条件下,分区异步长显–隐式求解算法使动力相互作用时域数值计算效率较传统小步长显式积分算法得到大幅度提高,可明显促进阻尼溶剂抽取法在大规模工程问题分析中的应用。并就积分时间步长、结构–地基交界面异步长内插格式及位移协调性关系对结构动力响应的影响进行数值对比研究,可为具体计算中的参数选择提供依据。     

高心墙堆石坝坝坡加筋抗震稳定分析

目前强震区高土石坝抗震设计普遍采用加筋技术加固坝顶堆石,但加筋的效果如何评价是工程设计者关心的重要问题。传统的基于极限平衡的拟静力法无法反映坝体的动力特性及地震输入特性,得到的安全系数也不反映加筋坝体抗震的安全度。采用改进的Newmark滑块位移法对加筋堆石改善高坝坝坡的抗震稳定性,限制高土石坝地震变形等的工程效果进行了研究和探讨。计算中,首先依据堆石体和加筋堆石体的应力应变关系曲线得筋材与堆石的协调极限应变,进而确定筋材所能发挥的极限抗拉强度,利用瑞典-荷兰法结合蚁群复合形法搜索堆石加筋复合体潜在滑动体的位置,考虑竖向地震以及筋材与堆石的相互作用对滑动体屈服加速度的影响,改进了Newmark滑块位移法。结果表明,加筋减少地震变形最高可达80%,可有效地限制高土石坝坝顶的侧向滑动变形,提高坝体的抗震稳定性。     

我国混凝土断裂力学研究的部分新进展

混凝土、钢筋混凝土及钢纤维混凝土是非均匀的多相复合材料,其断裂性能十分复杂。本文论述了近年来我国在这方面的部分进展情况,内容包括:一、简述了发展历史;二、素混凝土断裂问题的研究;三、钢筋混凝土断裂问题的研究;四、钢纤维混凝土断裂问题的研究;五、指出了值得进一步探讨的问题。     

设计型专家系统的知识表示

本文从工程设计的实际过程出发，探讨了便于实现设计推理的知识表示。框架结构用于设计方案的描述和工程实例的存储，关联表示用于提出和修改方案。     

邓肯E-B模型弹性部分能量守恒的探讨

 邓肯E-B模型的卸荷再加荷模量和体积模量出发,以热力学定律为基础,构造土体的吉布斯自由能函数,通过勒让德变换,得到增量的应力–应变关系。采用热力学方法对柔度矩阵进行修正,从而产生弹性体应力(或应变)与弹性剪切应变(或应力)的耦合项。经典的弹性本构认为剪切与胀缩效应是不相关的,但几个闭合应力路径的计算表明,其能量存在不守恒问题。所提出的修正模型能够满足闭合应力路径的能量守恒,且能更好地拟合三轴试验弹性应力–应变关系。     

混凝土大坝抗震技术的发展现状与展望(Ⅰ)

对混凝土坝抗震安全评价当前发展中的几个前沿问题进行了讨论与分析,提出了一些看法。其中包括大坝设计地震动与设计准则、材料动态特性、坝与无限地基的动力相互作用、横缝动接触、非线性分析与抗震工程措施等方面。     

基于荷载时程分析法的钢筋混凝土和钢板混凝土墙的冲击响应对比分析

为了抵御飞机撞击,核电站核岛厂房外墙通常被设计为钢筋混凝土结构(RC)或钢板混凝土结构(SC)。为了对比钢筋混凝土结构(RC)和钢板混凝土结构(SC)墙的抗冲击性能,本文基于荷载时程分析法,运用显示非线性动力分析软件ANSYS/LS-DYNA分别仿真分析了1/7.5比例飞机模型撞击RC和SC墙的冲击实验。将RC和SC墙的破坏模式、混凝土碎片的残余速度以及背部钢板的变形等计算结果与飞射物-靶体相互作用分析法计算结果以及实验结果进行了比较,当然,对于相同厚度的几种不同结构类别墙的计算结果也进行了对比分析,结果表明,基于荷载时程分析法的计算结果具有一定的保守性,与实验结果吻合较好,且SC墙的抗冲击性能优于RC墙,特别是背部钢板能有效地约束混凝土在撞击方向上的运动以及限制混凝土碎片的飞溅。因此,用于抗飞机撞击的SC结构墙体的厚度可以较RC结构适当减薄。     

地震动频谱对小湾拱坝非线性响应的影响

将时间信号时—频联合分析的自适应谱方法用于研究地震地面运动的频率非平稳特征、提取频率非平稳信息，统计得到各个频段地震动成分的强度变化过程。在此基础上，应用均匀调制随机过程模型和演变随机过程模型合成人工地震波，以此为输入对高拱坝进行了考虑地震动时—频非平稳性的动力响应分析。结果表明，在地震力作用较小时，影响不大，但对地震力作用较大的高拱坝，地震动的非平稳性对拱坝非线性地震响应的影响不可忽略。