热电耦合场中压电粘弹性微梁的静力坍塌分析

基于粘弹性理论、欧拉-伯努利梁理论以及压电理论,在考虑微结构蠕变现象的情况下,建立了热电耦合场中压电粘弹性微梁的静力坍塌模型及控制方程,研究了压电粘弹性微梁的静力坍塌临界条件,计算和分析了压电层控制电压和温度等参数对微梁结构静力坍塌的影响。研究结果表明:持久坍塌电压可作为压电粘弹性微梁静力坍塌失稳的临界条件,并且温度和压电层控制电压均会对坍塌失稳的临界值造成影响。该文的研究可为MEMS中梁式微结构的设计与优化提供理论参考。     

基于变截面支撑的半刚接钢框架抗震性能

为了深入研究钢框架体系抗震性能, 基于支撑杆件受力情况以及实际钢结构工程中梁柱节点连接形式, 提出了基于变截面支撑-半刚接钢框架结构体系.首先, 通过拟静力试验加载考察变截面支撑构件的滞回性能;进而, 将试验结果与ANSYS有限元分析结果进行对比;最后, 通过有限元模拟对结构体系进行时程分析, 以考察体系的抗震性能.结果表明:变截面支撑的半刚接钢框架体系抗震性能良好.     

高轴压比、低剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙拟静力试验研究

双钢板-混凝土组合剪力墙可减小墙体厚度、提高承载力和延性,为研究双钢板-混凝土组合剪力墙高轴压比下的抗震性能,完成了5个剪跨比为1.0的双钢板-混凝土组合剪力墙试件的拟静力试验,研究了剪力墙在低周往复荷载作用下的受力性能和破坏模式等,分析了轴压比、距厚比等因素对抗震性能的影响。试验结果表明：低剪跨比试件发生弯剪破坏;墙体钢板在平均位移角1/83时发生局部屈曲,初始屈曲形态受距厚比影响显著;试件峰值荷载、位移延性系数、刚度等受轴压比、距厚比的影响较小;试件平均极限位移角达1/72、平均有效破坏位移角达1/52,具有良好的变形能力;距厚比增大,试件滞回性能稳定性降低;试件耗能随变形增大而迅速增长,抗震性能良好。建议低剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙轴压比限值取0.7。     

非一致地震动激励下结构拟静力/动力分量的分离及其应用示例

基于改进的大质量法和位移法,分别求解非一致地震动激励下结构总反应和拟静力分量,用总反应减去拟静力分量得到动力分量,实现拟静力/动力分量的分离。结果表明,该方法简便实用,计算精度高,与理论结果符合好。以一座连续刚构桥为例,分析了非一致地震动激励下,结构地震反应拟静力/动力分量的基本特征和影响因素。结果表明,各支撑间的地震动位移差动对拟静力分量影响巨大,不容忽视;拟静力分量/动力分量相互叠加或消减,致使结构反应在多点激励作用下表现复杂。     

大跨屋盖结构共振响应多目标等效静力风荷载

针对大跨屋盖结构等效静力风荷载计算需要兼顾多个响应控制目标问题,基于能量等效,提出了大跨屋盖结构风致共振响应多目标等效静力风荷载分析方法。根据结构风致共振响应特点,从保证结构整体安全的角度,确定以结构风振过程中各节点吸收和转化的风动能达到极值时刻为等效目标,据此最不利情况,推导了共振响应多目标等效静力风荷载表达式。最后,将该方法应用于北京奥运网球中心屋盖结构共振响应等效静力风荷载计算,结果表明：该等效静力风荷载下的结构静力响应与频域分析得到的结构动力响应极值吻合较好,验证了所提方法的有效性和工程实用性。     

圆端形钢管混凝土柱偏压性能研究

钢管混凝土(CFST)构件可充分发挥钢管与核心混凝土优点,在桥梁墩柱中已得到应用,抗撞设计是其在墩柱中推广应用的关键问题。因此,该文基于LS-DYNA有限元软件建立了56个车辆撞击双柱CFST桥墩分析模型并进行抗撞机理与参数分析。基于前期落锤撞击结果与实车撞击试验验证了模型可靠性;对典型工况下撞击力和桥墩塑性应变发展、内力分布和能量转换进行研究并重点分析了含钢率、轴压比、货物刚度、车辆质量和速度对CFST桥墩撞击力和侧向位移分布的影响规律;采用等效静力法计算得到25 ms等效车辆撞击力(ESF₂₅)并对AASHTO规程建议值进行评估,提出车撞CFST桥墩撞击力预测公式。结果表明：车辆撞击下CFST桥墩钢管与核心混凝土协同工作,钢管是主要耗能部件;由于上部结构和桥墩惯性作用,不同撞击时刻桥墩内力分布具有显著差异;车辆质量与速度对撞击力发展影响显著,含钢率与轴压比影响较小,货物弹性模量在2000 MPa内变化时影响较大;建议的撞击力公式可较好预测考虑上部质量影响的CFST桥墩撞击力。     

直接求解多维多点非平稳激励的虚拟激励法

为了进一步推广多维多点非平稳虚拟激励法在工程中的应用和解决传统虚拟激励法在通用有限元中实现困难等问题,以一座铁路钢构桥为例,基于ANSYS软件平台,研究了虚拟激励法在实际工程抗震分析中的应用问题,通过在总质量矩阵上“置大数”的方法,将单维单点激励扩展到多维多点虚拟激励,并将非平稳激励转化为一系列确定性外力作用,从而避免了求解静力影响矩阵的繁琐。研究结果表明：所采用的方法具有较高的精度,并能高效地将多维多点非平稳虚拟激励法与通用有限元软件结合,节约了自编程序的时间,使得工程师更容易接受和运用。     

大面积超薄蒸汽腔力学特性仿真分析

随着航空航天技术的发展,太空中电子元件的散热问题越发受到重视。蒸汽腔作为一种被动式的气液两相流传热器件,适用于解决航天器散热问题。然而当散热设备尺寸不断增大,常规厘米级尺度的蒸汽腔已经不能满足某些特定场景下的需求。然而蒸汽腔散热面积的增大,会带来更多变形和损坏的问题。本文对长宽尺寸为米级的大面积超薄蒸汽腔展开研究,通过代表体元法局部建模来探究整个腔体结构变化与腔体最大应力的关系。研究表明,蒸汽腔腔体最大应力受支撑柱直径、孔隙率、腔体上下板厚和腔体内外压差4个参数的共同影响,其中最大应力随着孔隙率、支撑柱直径和腔体内外压差的增大而增大,随着板厚的增大而减小。同时,给出了4个参数与最大应力的函数关系式,根据此关系式得到的最大应力与仿真计算结果的误差在15%以内。本文从力学角度分析了影响蒸汽腔结构稳定性的因素,为大面积超薄蒸汽腔设计提供了参考数据。     

大型汽轮发电机基础结构抗震性能试验研究

在大型火电厂中, 汽轮发电机基础抗震性能的优劣对保证震时汽轮发电机等设备的安全起着至关重要的作用。目前, 汽轮发电机基础的抗震设计主要参考建筑抗震设计进行, 对其结构的复杂性、特殊性考虑不足。文章结合某实际工程, 利用1∶10 缩尺模型进行了多遇地震作用下的模拟地震振动台试验和拟静力推覆破坏试验。振动台试验研究了结构在地震作用下的加速度、应力等动力反应; 拟静力试验研究了结构的开裂、屈服、破坏模式以及耗能能力。试验结果表明, 该结构具有良好的抗震性能, 并为今后类似结构的抗震设计提供了具有参考价值的试验数据。     

格构式垂直轴风力发电机组结构力学特性分析

通过对比垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机的特点,说明了垂直轴风力发电机的优点。传统的垂直轴风机多采用实腹式主轴,文章以某格构式巨型垂直轴风机为研究对象,采用有限元软件ANSYS和SAP2000建立风机有限元模型,对风机进行了风荷载和自重作用下的静力分析。主轴的稳定性是垂直轴风机设计中非常重要的问题,对主轴进行模态分析和屈曲分析,格构式主轴满足整体稳定性的要求。格构式主轴具有结构迎风面积小、风荷载小、受力合理等诸多优点,今后应大力开发。