钢筋混凝土板非线性有限条分析

本文用有限条法对单调横向荷载作用下的钢筋混凝土简支板作了非线性分析。分析中采用二结线低价条。求解释放荷载过狴中引入虚拟刚度概念,用以摸拟拉伸硬化效应。采用等刚度增量迭代法及等刚度迭代法分别给出板的增量解及全量解,并采用了一种加速迭代收敛的方法,本文方法可用到加载至少量钢筋屈服。     

用拟弹性叠加、双重迭代法解弹塑性接触问题

本文从混合变分法原理着手,对弹性接触问题提出一种新的数学模式,并从中导出有限元的近似公式。而后,利用拟弹性叠加、双重迭代给出一种快速解弹塑性接触问题的有限元算法。     

求解多层弹性半空间轴对称问题的精确刚度矩阵法

本文首先从弹性力学的基本方程出发，利用Hankel积分变换等数学手段，推导出了单层弹性半空问轴对称问题的刚度矩阵，然后按传统的有限元方法组成总体刚度矩阵。通过求解由总体刚度矩阵所构成的代数方程和Hankel积分逆变换就可解出静荷载作用下多层弹性半空间轴对称问题的精确解。由于刚度矩阵的元素中不含有正指数项，计算时不会出现溢出的现象，从而克服了传递矩阵法的缺点。由于在推导过程中摒弃了应力函数的选择，使得问题的求解更加理论化和合理化，同时也为进一步研究这类问题如温度场，动力学等方向奠定了理论基础。最后，文中还给出了计算实例来证明推导结果的准确性。     

一种边界元分析接触问题的快速迭代算法

弹性摩擦接触问题的接触状态和接触应力的分析需要进行迭代，迭代过程是很费机时的，采用一种快速迭代算法进行迭代计算，其迭代的计算机ＣＰＵ时间约为常用迭代方法时间的１／１０左右。     

变刚度梁挠度曲线的Green函数法求解

在变刚度梁的线弹性问题中,求解梁受静力荷载的挠度曲线常用解法有积分法与单位荷载法.本文从变刚度梁挠度曲线的微分方程出发,给出了变刚度梁挠度曲线的Green函数法解答,并分析了该解法的优点.从推导结果可以看到,本文提出的公式具有统一、精确、简洁、适合电算的特点,在编制杆系结构计算软件中将具有重要应用价值.     

固定接触界面法向静弹性刚度

基于Hertz接触理论推导了两个微凸体之间互相作用的法向接触静弹性刚度.根据修正后的一个微接触点的平截面积尺寸分布,给出了界面的总法向接触静弹性条件刚度、总条件载荷的解析解.将法向静弹性刚度的解析解嵌入到有限元软件中,获得整机的理论模态.通过实验对解析解进行了定量验证.以机床结合部为研究对象,在理论振型与实验振型一致的...     

求解动荷载作用下多层粘弹性半空间轴对称问题的精确刚度矩阵法

利用Laplace—Hankel联合积分变换，推导出了单层粘弹性半空间轴对称问题在动荷载作用下，层间完全接触情况的刚度矩阵，然后按传统的有限元方法组成总体刚度矩阵。通过求解由总体刚度矩阵所构成的代数方程就可解出动荷载作用下多层粘弹性半空间轴对称问题的矩阵。由于刚度矩阵的元素中只含有负指数项，计算时不会出现溢出的现象。本文还成功地应用了Durbin的Laplace逆变换的数值方法，求解出了多层粘弹性体的时域解。最后，文中还给出了路面动弯沉的计算结果与实测结果的对比来证明推导结果的准确性。     

基于Nitsche方法与拟牛顿求解的二维接触问题等几何分析

在等几何框架内,基于Nitsche方法推导了二维无摩擦弹性接触列式,采用基于BFGS逆更新的拟牛顿迭代格式求解.提出了Nitsche接触列式中罚系数的经验公式和拟牛顿求解时迭代的初始化方法,研究了基于割线刚度阵的修正方法以克服因接触面变化而导致的迭代发散.所提出的接触分析方法在粗糙网格下也能精确描述接触边界,列式推导简单,计算量小.算例表明了接触列式和求解方法的有效性.     

弹性波与单侧界裂纹相互作用问题的边界元法

措助边界元法设计了一种迭代修正方法来求解单侧界面裂纹模型与弹性波的相互作用问题,作为对算法的检验,用这种方法我们具体地分析了平面简谐弹性波对一个则界面裂纹的入射,给出了裂纹面的接触形态及应力场。     

弹性波与单侧界面裂纹相互作用问题的边界元法

借助边界元法设计了一种迭代修正方法来求解单侧界面裂纹模型与弹性波的相互作用问题,作为对算法的检验,用这种方法我们具体地分析了平面简谐弹性波对一个单侧界面裂纹的入射,给出了裂纹面的接触形态及应力场.     

表面织构对界面接触参数影响的实验研究

机械接触表面的接触刚度和接触阻尼是直接影响界面振动水平的两个重要动力学参数。本文介绍了一种测试机械连接界面接触刚度和接触阻尼的实验装置和方法,并针对用两种不同加工方法(激光加工及线切割)加工出的具有不同尺寸织构的试样与光滑平面相接触的界面进行了测量,初步探索了平面接触刚度和接触阻尼的表面织构效应,并得出结论：织构及润滑对接触刚度会产生一定影响,而实验中均未观察到这两者对接触阻尼有明显影响。     

A comparative study of piezoelectric unimorph and multilayer actuators as stiffness sensors via contact resonance

Piezoelectric bar-shaped resonators were proposed to act as hardness sensors in the 1960 s and stiffness sensors in the 1990 s based on the contact impedance method.In this work, we point out that both multilayer and unimorph(or bimorph) piezoelectric actuators could act as stiffness/modulus sensors based on the principle of mechanical contact resonance. First, the practical design and the performance of a piezoelectric unimorph actuator–based stiffness sensor were presented. Then the working principle of piezoelectric multilayer actuator–based stiffness sensors was given and verified by numerical investigation. It was found that for these two types of resonance-based sensors, the shift of the resonance frequency due to contact is always positive, which is different from that of the contact impedance method. Further comparative sensitivity study indicated that the unimorph actuator–based stiffness sensor is very suitable for measurement on soft materials, whereas the multilayer actuator–based sensor is more suitable for hard materials.     

介观双粗糙弹塑性流体动力润滑界面法向接触刚度模型

弹性流体动力润滑状态通常出现在机械高副零部件的点/线接触部位,如齿轮、轴承和蜗轮蜗杆等. 宏观上点/线接触在介观层面表现为两粗糙表面的接触,在微观层面上则又表现为微凸体间的接触. 由于在中/重载荷作用下,粗糙表面上的微凸体发生接触后会产生弹塑性/塑性变形,从而使得两粗糙表面的弹流润滑接触转变为弹塑性流体动力润滑接触. 此外,界面的接触刚度决定了机械装备的整机刚度. 为了精确获得弹性流体动力润滑状态下界面法向接触刚度及其主要影响因素,基于界面的法向接触刚度由固体接触刚度和润滑油膜刚度两部分构成的思想,根据固体弹塑性理论和流体动力学理论,分别对界面间微凸体侧接触及部分膜流体动力润滑进行分析,从微观入手揭示双粗糙表面弹塑性流体动力润滑接触机理,进而建立考虑微凸体侧接触弹塑性变形的流体动力润滑界面法向接触刚度模型. 通过仿真分析,揭示了法向载荷、卷吸速度、表面粗糙度及润滑介质特性等因素对润滑界面法向接触刚度的影响规律. 研究表明:在相同速度、粗糙度及润滑油黏度的工况下,固体接触刚度和油膜接触刚度均随着法向接触载荷的增加呈非线性增大;在相同载荷、速度及润滑油黏度的工况下,接触表面粗糙度越大,表面形貌对于润滑状态的影响较强,固体接触刚度占界面总刚度的主要部分,界面主要由固体承载;在相同载荷、粗糙度及润滑油黏度工况下,随着卷吸速度的增大,固体接触刚度逐渐减小,油膜刚度占界面总刚度的主要部分;在相同载荷、粗糙度及速度工况下,随着润滑油黏度的增大,油膜刚度基本保持不变,固体接触刚度基本不受润滑油黏度的影响. 通过理论建模准确获得单位面积弹塑性流体动力润滑结合面法向接触刚度,对改善机械装备动态性能、提高机械装备的可靠性具有重要的理论和实际意义.      

三维弹性接触问题的接触面单元法

基于虚功原理，推导了三维接触面单元的刚度矩阵，并引进预留单元的概念，避免了接触过程中由于接触面变化节点和单元需要重新编号的麻烦．文中算例验证了计算方法的有效性     

MODELING OF NONLINEAR BEHAVIORS OF IMMERSION JOINT

沉管隧道柔性接头的力学性能是其抗震设计的关键准则. 用有限元方法模拟接头的非线性力学性能需要解决接头处材料非线性和接触非线性两个问题. 为简化分析计算,该文采用分段线性化的方法表征接头的材料非线性问题,引进调整因子改进接触算法中的判断条件,处理接头的边界非线性问题. 通过沉管隧道接头的三维精细化建模,研究了沉管隧道接头在拟静力载荷下的响应,获得了接头的轴向等效刚度曲线、抗弯刚度曲线和非线性耦合的剪切特性曲线,进而分析了不同轴向压力对接头剪切特性的影响.     

Ultrasonic assessment of rough surface contact between solids from elastoplastic loading-unloading hysteresis cycle

An ultrasonic method to characterize the elastoplastic contact between two rough surfaces is presented. Ultrasonic experiments are performed on three different interfaces formed by aluminum surfaces with different levels of roughness. The frequency-dependent ultrasonic reflection coefficient from the interface is measured during loading and unloading cycles as a function of pressure, from which the ultrasonic interfacial contact stiffness is reconstructed by the least-squares inversion procedure. It is shown that one should distinguish between the ultrasonic (dynamic) interfacial stiffness and static interfacial stiffness for rough surfaces in elastoplastic contact (they are identical for purely elastic contact). It is shown that ultrasonic stiffness is associated with local unloading stiffness. An elastoplastic micromechanical model is used to describe the plasticity-induced hysteresis in the ultrasonically measured interfacial stiffness during loading-unloading cycles. The topographic parameters of the interface contact are reconstructed by matching the model-predicted results with the experimentally determined ultrasonic stiffness. Using these parameters the real area of contact, which is not directly measurable, is predicted during loading-unloading cycles using the model.     

On new effects of wheel-rail interaction

The paper is devoted to the experimental, theoretical analysis and computer simulation of influence of elastic properties of contact stiffness and wheel-plate stiffness on the forces of vehicle-track interaction. Three types of wheels are considered with different contact stiffness and wheel-plate design. Exemplary simulation of freight car interaction with track which posses one corrugated rail for each type of wheel is presented.     

单峰接触研究及其在分形表面接触中的应用

基于有限元方法,建立了弹塑性单峰的接触模型.粗糙峰为理想的弹塑性材料,为了考虑不同的材料特性对微凸体变形的影响,分别对9种不同的材料进行了分析.根据有限元计算结果,分析了接触面积,平均接触压力和接触力与变形干涉量之间的关系,并进行了经验公式的拟合.单峰接触所经历的4个不同的阶段,以及不同阶段之间的转化点均作了明确的表达.然后,根据分形理论,将单峰接触模型扩展到了三维的粗糙表面的接触,并提出了一个计算接触表面法向刚度的模型.通过与实验数据和以往模型的结果对比,证明本文中所提出的模型具有较高的精度.