基底上薄膜结构的非线性屈曲力学进展

基底上薄膜结构中的过大残余压应力常常通过屈曲不稳定性诱发薄膜结构和功能的失效。屈曲不稳定性、演化与斑图形成是近年来非线性力学研究的热点。此类屈曲不稳定性受薄膜-基底的力学性质以及界面相互作用影响,进而呈现出复杂的屈曲模式如褶皱、翘曲和折痕等。论文简要综述褶皱、翘曲和折痕等屈曲模式的形成机制、影响因素和后屈曲形貌相关方面的进展。褶皱部分,重点介绍了褶皱的形成、多级褶皱结构、局域化的褶皱、各向异性褶皱和曲面上的褶皱。翘曲部分,介绍了翘曲结构包括一维翘曲结构、“电话线”屈曲泡,网络状屈曲泡等的形成与生长过程,并讨论了曲面几何、界面滑移、开裂等因素的影响。折痕及其它复杂屈曲模式部分,介绍了折痕、叠痕及隆起失稳的形成机制与临界条件.     

层合析参固支边界条件下的不稳定后屈曲分析

为了深入地研究复合材料层板所独具的后屈曲特性,利用能量变分原理和非线性几何方程建立了具有弹性约束的复合材料层板在面内载荷作用下的非线性稳定性控制方程组,并运用广义傅立叶级数法对其进行求解。重点分析了非对称层板在固支边界条件下的稳定性问题,发现层板在此条件下有可能存在非对称的失稳临界点和不稳定的后屈曲路径,进而构造了简化的物理模型进行解释,指出后屈曲的非对称性是由于结构关于Z轴不对称,而不稳定性是由于固支边界条件阻碍了前屈曲的发生。     

连续油管井下力学行为模拟实验研究

连续油管作业系统在井下受力复杂,借助相关实验研究可为连续油管实际入井深度、连续油管屈曲、锁死及解除锁死等问题提供解决思路. 根据相关理论计算结果确定了合适的实验系统几何参数. 设计了实验台架,进行了不同规格模拟连续油管和不同弯曲段长度实验. 分析了屈曲、螺旋屈曲锁死、首端屈服等实验现象,提出了螺旋屈曲锁死的条件. 实验结果与理论计算结果吻合较好. 该实验为连续油管井下力学行为分析提供了依据.     

等曲率井中有重钻柱屈曲的非线性有限元分析

建立了等曲率井中有重钻柱屈曲的平衡方程及对应的泛函表达式，用有限元法对等曲率井 中有重钻柱屈曲过程进行了分析，给出了钻柱正弦屈曲和螺旋屈曲临界载荷的定义. 力学模 型中考虑了重力、钻柱上端井斜角和井眼轨迹曲率半径对屈曲的影响. 分析结果表明：载荷 增大时，钻柱的下端先出现局部屈曲，随后屈曲向钻柱上部扩展，导致钻柱发生整体屈曲， 屈曲位移、井壁约束力线密度和钻柱弯矩都呈周期性变化；重力对等曲率井中钻柱的屈曲有 较强的抑制作用，其影响不可忽略；井眼轨迹曲率半径越小，钻柱上端井斜角越大则对钻柱 屈曲的抑制作用越强.     

功能梯度压杆后屈曲形态的数值计算

基于轴线可伸长杆的过屈曲精确数学模型,采用打靶法对两端简支功能梯度压杆后屈曲行为进行了数值分析.其中假设功能梯度梁的材料性质沿厚度方向按照幂函数连续变化.给出了不同梯度指标下FGM杆的后屈曲特征曲线,并与金属和陶瓷两种单相材料杆的相应特性进行了比较,分析和讨论了载荷、材料的梯度指数、长细比对杆后屈曲平衡路径的影响.     

弹塑性屈曲问题的一种新的分析方法

本文利用内时本构模型提出了分析计算弹塑性压杆屈曲问题的一种新方法,建立了适应于整个长细比范围内的稳定屈曲统一公式.文中方法适应性强,分析计算过程明了.对铅合金柱的分析计算表明,利用文中分析方法可以得到有效合理的较为精确的屈曲结果.     

不规则蜂窝材料在单向荷载作用下的蠕变屈曲分析

采用Norton蠕变理论和自由能守恒原理,分析了垂直与倾斜壁厚不等的非正六边形不规则蜂窝材料在面内单向应力作用下的蠕变屈曲行为,得到了蠕变屈曲临界应力与蠕变屈曲失效时间之间的函数关系.讨论了加载应力、初始缺陷、不规则蜂窝材料孔穴壁的厚度、长度与倾斜壁倾角对蠕变屈曲失效时间的影响.     

限制失稳模态方程及约束载荷计算

针对受压限制失稳结构,利用点接触、线接触屈曲模型,建立了杆在各种屈曲模态下的挠度曲线方程.通过求解曲线方程,可以得到发生限制失稳结构在各种屈曲模态下,与外部限制失稳构件之间的接触载荷大小,分析了受压结构与限制失稳构件之间的间隙对接触载荷的影响.通过对屈曲模态中各波形的形态进行调整,研究了同一屈曲模态,不同失稳波形下接触载荷的差异.     

圆弧拱考虑一般缺陷的面内屈曲

研究了几何缺陷、荷载非均匀分布和支座沉陷对圆弧拱面内屈曲的影响.基于能量的变分原理推导了考虑缺陷的微分方程,得到了外荷载和轴力的关系式以及径向位移的表达式.从微分方程出发用摄动法对屈曲荷载的缺陷敏感性进行了分析,得到了屈曲荷载的近似表达式.结果表明近似解与精确解吻合良好;正对称屈曲荷载对正对称缺陷参数十分敏感;反对称缺陷参数对反对称屈曲荷载影响显著而正对称缺陷参数影响很小.     

弹性后屈曲理论及其发展趋势

弹性后屈曲的一般理论及其应用最近十几年来进展很快.由于它解决了过去经典屈曲理论所解决不了的许多重要问题,因此越来越多地受到国际各方面(力学、结构和数学)的重视.美国的Harvard 大学和英国的London 大学都成立了有关这个专题的研究小组.本文阐述了弹性后屈曲理论产生的历史背景、后屈曲分析的一般方法及今后的趋势.     

分层总和法在群桩非线性分析中的应用——变形总和法

本文提出了分层土中承台－桩－土共同作用非线方法，分析了群桩的工作状态和破坏特性，讨论了荷载水平对桩土结点屈服顺序的影响，以及荷载由角桩向内桩的传递规律，桩土载体 分担等问题。并经实例验证，本文提出的群桩分析具有较好的可行性。     

单排弹性空心管桩屏障对平面P波的隔离

由于桩体的长度远大于直径,因此将单排弹性空心管桩构成的非连续屏障对平面P波的隔离问题简化成二维平面问题,采用波函数展开法和Graf加法定理,根据桩-土界面处完全联结和管桩内壁完全自由的边界条件,得到了问题的理论解。引入无量纲位移和透射系数等概念,通过数值计算,分析了弹性空心管桩的壁厚、桩土模量比、管桩间距和管桩数量对屏障对平面P波隔离效果的影响,结果表明：隔离效果随着管桩壁厚和桩间距的减小而提高;隔离效果随着桩土模量比的增大而提高,但当桩土模量比大于500后,隔离效果提高不明显,此时可等价为刚性屏障;随着管桩数量的增多,最佳隔离区域在增大,最佳隔离位置在前移。为非连续屏障的隔振设计提供了理论依据。     

大吨位基桩抗压载荷试验中的锚桩预应力保护技术

竖轴向承载力是桩基础设计的重要参数,现场静载试验是目前确定桩基承载力的主要手段之一。本文依托黄陵—延安段高速公路洛河特大桥试桩工程,通过对原有工程桩施加预应力,形成了以工程桩为锚桩的锚拔体系。加载过程中试桩应力、锚桩应力及桩顶位移测试,结果表明,结合预应力技术,以工程桩作为锚桩构成桩基础静载试验的锚拔体系是可行的,同时提出了施加预应力大小的原则、方法以及确保后期曾作为锚桩的工程桩有足够承载能力应采取的必要措施。     

侧移土体被动桩成拱效应及主动侧土压力计算

采用三维数值模型模拟土体水平位移条件下被动桩的成拱效应。分析结果表明,被动桩的成拱效应和桩间距关系最为密切,桩间距较小时,侧移土体在桩周附近呈现出明显的土拱效应,应力等值线密集,相互连通成一整体,并向两端突出,桩间距增大时土拱效应减弱;随着作用于土体侧向荷载的增大,土拱效应增强,桩周应力区增大。在数值分析的基础上,以T.Itos土压力为依据,考虑土体的实际分层,探讨了考虑土拱效应的土压力计算方法,给出了被动桩计算模式,最后将简化方法与数值分析的桩侧土压力进行了对比。     

复合地基承载特性的弹塑性分析

对桩及承台采用线弹性有限元模型,对承台下桩周土采用弹塑性有限元模型,对群桩以外的土体采用线弹性无限元模型,在桩土接触面上设置接触面单元,利用三维弹塑性有限元对桩%D土%D承台相互作用进行了分析。得出了如下结论 :承台下桩顶反力总体表现出角桩最大,边桩次之,中桩最小的分布规律,随着作用在承台上的荷载增大,桩顶反力趋于均匀分布,承台下桩侧摩阻力是由桩端向桩顶逐渐发展的,承台对桩上部侧摩擦阻力存在“削弱作用”。为了验证本文方法的可行性,对承台下有九桩的情况进行了静载试验,将试验结果与本文计算结果进行了比较。     

砂土地基中开挖过程对立柱桩的影响分析简

立柱桩对基坑工程的稳定性有重要影响. 基于快速拉格朗日法（fast Lagrangian analysis of continua-3D, FLAC3D）,考虑桩土之间的相对滑移作用,深入分析了砂土地基中开挖条件下不同布桩方式对立柱桩桩身拉力、最大拉力位置及桩顶回弹量等的影响. 结果表明：开挖对立柱桩的影响有明显的空间效应,开挖对中心桩的影响最大,角桩最小;开挖使立柱桩桩身内产生了拉力,群桩基础内的中心桩最大拉力值大于 单桩的最大拉力值,且最大拉力值位置随桩数的增加而上移,并最终稳定在0.5倍的有效桩长;中心桩桩顶回弹量先随着桩数的增加而增大,然后当桩数增加到一定的数量后减小.     

双排抗滑桩滑坡推力分配影响因素分析

以作用形式较为简单的双排悬臂抗滑桩(未带连梁)为模型并基于结构力学位移法得出的双排桩滑坡推力传递分配计算公式为基础,结合推力较大的红石包滑坡作为工程实例,分别分析了双排桩静排距,前后排桩的截面尺寸和桩间土弹性模量对推力传递分配的影响,得出了以下结论:(1)当增大后排桩的刚度或减小前排桩的刚度时,桩土相互挤压作用越小, A2/A1随之减小,反之A2/A1增大。(2)增大排距b时,A1减小,A2在b=3~10m时逐渐减小,但是变化幅度不大; 在b=10~21m时,不断增大。(3)当增大桩间土弹性模量时,A2增大。(4)随着前排桩截面高度的增大,A1、A2逐渐增大; 随着后排桩截面高度的增大,A1、A2逐渐减小。     

大直径超长灌注桩弹塑性有限元分析

本文在对包含点面接触单元的弹塑性有限元模型进行分析和验证的基础上,以苏通大桥的大型灌注桩为例进行了数值模拟计算。结果显示,该包含点面接触单元的弹塑性有限元法是可靠的,能模拟桩土之间的大变形,其数值模拟结果可为工程的桩基设计提供依据。     

桩基承载力计算程序GPILE

介绍了单桩和群桩承载力计算程序 GPILE。该程序利用 P-Y曲线、T-Z曲线和 Q-Z曲线将土体与桩之间的相互作用模拟为一系列非线性弹簧 ,然后通过迭代求解桩的变形和内力。在计算群桩时可以考虑群桩效应。另外 ,还可以在桩基上增加上部结构 ,从而考虑桩基和上部结构的共同作用     

The Finite Element Analysis of Interaction Problem Through Water,Soil, Balloon and Pile

This paper presents the finite element analysis of an interaction problem involving water, soil, balloon and pile. A building with friction piles is considered, and balloons are introduced to the top of piles. To control the vertical displacement of the building, water is injected into or removed from the balloons. The two-dimensional incompressible Navier-Stokes equation is introduced, and the ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian) method is applied to the water flow analysis. The FS (Fractional Step) method is also applied in the finite element formulation. The soil, which is assumed as a linear elastic body, is subjected to the deformation analysis. The balloon and pile are assumed as a linear elastic truss and a rigid frame, and the deformation analysis is also performed. All the components are discretized by the finite element method in space and are interactively solved by taking into account continuity conditions of traction and displacement.