Axial buckling of perforated plates reinforced with strips and middle tubes

Global buckling of perforated plates reinforced with circumferential strip or short tube is investigated. Effects of the hole radius, width of the strip, thickness and radius of the tube and boundary conditions are studied numerically and experimentally. Axial buckling loads of the holed plates decrease versus the hole radius. By using the strip or tube, the buckling strength increases significantly. In some cases, the stiffened plate has buckling load greater than the perfect plate. Numerical studies showed that the increasing restraints at the boundaries increase the buckling strength in any case and geometry of the plate.     

SHPB试验中岩石试件的端面不平行修正

为研究短圆柱体岩石试件端面不平行对岩石动力学特性测试结果的影响,采用有限元分析软件LS-DYNA对9种端面不平行度和5种杨氏模量的岩石试件开展SHPB(split Hopkinson pressure bar)试验数值模拟,对岩石选用HJC(Holmquist-Johnson-Cook)本构模型。数值模拟结果表明,当端面不平行度在0.40%以内时,端面不平行对动态应力测试结果的影响可忽略不计;但对动态应变测试结果的影响较大。当杨氏模量一定时,平均应变率测试误差和峰值应变测试误差随端面不平行度增大呈线性增大;当端面不平行度一定时,平均应变率测试误差和峰值应变测试误差随杨氏模量增大也呈线性增大。对数值模拟得到的平均应变率测试误差和峰值应变测试误差实施二元线性回归分析,提出了SHPB试验中端面不平行岩石试件平均应变率和峰值应变的修正公式。     

钢柱抗爆响应分析单自由度模型适用性评估

为评估单自由度(SDOF)模型在结构抗爆设计中的适用性,分别采用SDOF模型和通用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对简支钢柱承受爆炸荷载时的动力响应进行模拟;对比二者计算结果,并以有限元模拟为准,分析SDOF模型的适用范围。研究表明:可按照自由振动阶段SDOF模型位移结果的振幅大小,将其位移响应划分为有限变形阶段、临界阶段、失稳破坏阶段,有限变形阶段SDOF模型与有限元结果基本一致;截面高宽比、翼缘宽厚比对钢柱动力破坏形式有重要影响,高宽比越大、翼缘的宽厚比越小,越容易发生平面外弯扭失稳;在SDOF模型中通过假定塑性铰分布长度计算塑性阶段应变及应变率,采用随时间变化的应变率计算Cowper-Symonds本构关系中的应力放大系数是可行的。     

爆破振动诱发民房结构损伤识别的随机森林模型

为快速、准确地评价爆破振动诱发民房结构损伤效应,借鉴随机森林理论并结合工程实际,建立露采爆破振动诱发民房结构损伤识别的随机森林模型;综合考虑爆破参数、爆破振动特征参量及房屋结构动力特性等因素,选取质点峰值振动速度、主频率、主频率持续时间、段药量、爆心距、施工质量参数、场地条件参数、屋盖形式参数、砖墙面积率、民房高度、灰缝强度和圈梁构造柱参数等12个影响因素作为模型输入,将砖混结构建筑物的损害等级作为模型输出;基于多分类器集成的思想,以108组爆破振动实测数据作为学习样本进行训练,建模过程中由多个决策树集成随机森林、用投票的方式实现对民房结构损伤有效识别;用12组现场数据验证模型的有效性;在对样本分类的同时,计算预测变量的重要性值,发现质点峰值振动速度为最重要的评价指标,其后依次为爆心距,主频率持续时间,主频率,圈梁构造柱参数,灰缝强度,屋盖形式参数,民房高度,段药量,施工质量参数,砖墙面积率和场地条件参数。研究结果表明:随机森林模型预测结果学习样本准确度是87.97%,而测试集准确度是91.67%,与实际情况吻合较好,预测精度较高。     

考虑风电出力及负荷预测误差的安全经济运行模型

充分考虑了风电并网和负荷预测不确定性,引入净负荷的概念,实现对风电和负荷预测误差发生概率的综合考虑。通过场景概率的研究,以包括确定性成本和随机性成本在内的综合调度成本最小化为目标函数,构建安全经济运行模型。算例分析表明,本文构建的随机安全运行计划模型相比于传统的确定性模型能够更有效地降低系统运行成本,结果同时显示,根据系统容量和负荷需求合理配置风电装机容量,是减少弃风量、提高供电可靠性的重要手段。     

A bipotential approach for plastic limit loads of strip footings with non-associated materials

This paper is concerned with a bipotential approach for estimating the plastic collapse loads of a half-space made with a non-associated Mohr–Coulomb material and indented by a rigid punch. In geotechnics, this problem is called the bearing capacity of shallow strip footing for which the analytical solution is derived by Prandtl (1920) [46] and Hill (1950) [35] in the context of associated plasticity. However, when the plastic model is not associated, no analytical methods have yet been developed. Here we explore this issue in a rigorous mathematical framework coupling the bipotential concept and limit analysis. First, the method proposed makes use of the method of characteristics to build a statically and plastically admissible stress field that enables a lower estimate of the plastic limit loads. Next, the extended kinematic theorem of limit analysis to non-standard plasticity is applied to derive an upper quasi-bound of the collapse loads. For this aim, the internal rate of plastic dissipation is obtained thanks to the bipotential functional depending on both a trial stress field and a Prandtl-like collapse mechanism. The analytic estimates are compared to the formulae and numerical results provided in literature.     

基于虚拟材料的T-B梁拓扑优化ESO方法

自从Zhou和Rozvany于2001年以T-B梁(Tie-Beam)问题质疑渐进结构优化方法ESO(Evolutionary Structural Optimization)的算法收敛性以来,结构最优化领域的研究者提出了多种算法以求解决这一问题。T-B梁问题仍是当前结构拓扑优化领域的研究热点,因为现有的各种T-B梁解法或是存有不足或是无法获得满意解答。本文在传统ESO算法中,将虚拟材料引入待删除单元,用以检测结构传力路径是否受到破坏,进而确定单元删除的合理性。算例表明,本文算法可有效防止ESO方法求解T-B梁问题时的失效并获得最优解,且本文算法只需在ESO迭代中附加一次检测,不改变ESO方法的迭代进程和寻优能力。     

变截面压杆稳定非线性微分方程边值问题的最优化算法研究

针对任意约束类型的变截面受压杆件的稳定临界载荷计算问题,结合非线性微分方程数值算法和最优化方法,以起点边界的初始条件、待求临界荷载和附加约束力为设计变量;以终点边值条件满足的函数关系与位型条件构建目标函数,提出变截面压杆临界载荷和稳定位型的优化求解算法。应用VB编制通用的优化计算程序,分析了典型算例;通过对比发现,本文以较少设计变量实现了临界载荷的高精度计算,为工程应用提供参考。     

第2类超导体中无序钉扎环境下的尖峰效应

用分子动力学方法模拟了第2类超导体的尖峰效应,结果表明尖峰效应的位置正好在单磁通钉扎转变到多磁通钉扎的温度区域.在温度接近Tc时,涡旋运动速度出现大幅度下降,暗示系统的临界电流大幅度增加.此外,借助Wang-Landau算法,对涡旋在Tc附近的行为进行了分析,结果表明：温度接近于临界温度时,磁通的尺寸大幅度增加,钉扎作用范围变大,钉扎能够容纳涡旋的个数也逐渐增加.     

热环境中功能梯度圆形薄板的混沌运动

针对陶瓷-金属功能梯度圆板,同时考虑几何非线性、材料物性参数随温度变化且材料组分沿厚度方向按幂律分布的情况,应用虚功原理给出了热载荷与横向简谐载荷共同作用下的非线性振动偏微分方程。在固支无滑动的边界条件下,通过引入位移函数,利用伽辽金方法得到了达芬型非线性动力学方程。利用Melnikov方法,给出了热环境中功能梯度圆板可能发生混沌运动的临界条件。通过数值算例,给出了不同体积分数指数和温度的同宿分岔曲线,平面相图和庞加莱映射图,讨论其对临界条件的影响,证实了系统混沌运动的存在。通过分岔图和与其相对应的最大李雅普诺夫指数图,分析了激励频率和激励幅值对倍周期分岔的影响及变化规律,发现系统可出现周期、倍周期和混沌等复杂动力学响应。