三角形格构式塔身体型系数及屏蔽特性研究Study on shape coefficient and shielding effects of triangular latticed tower body

为满足高压／特高压输电铁塔风致倒塌问题对铁塔体型系数的精准度需求,研究了完全结构化多块网格对格构式三角形输电塔塔身流场的模拟能力,探讨了不同规范体型系数对某铁塔的适用性,并分析了塔身杆件复杂流动干扰作用下的屏蔽特性。结果表明,数值模拟与风洞试验的体型系数吻合很好;完全结构化网格能高保真、高度正交地对铁塔塔身这类复杂空间桁架流场进行离散;《英国杆塔荷载规范》的规定结果虽偏于保守,但其趋势最为接近真实值;在塔身桁架结构各个杆件之间流动干扰作用下,角钢弯折角朝向来流比背向来流的屏蔽作用更强;斜材弯折角背向气流和竖向辅助材弯折角朝向气流的组合之间的流动干扰,使得其对气流的屏蔽作用最强。     

基于统一强度理论的组合厚壁圆筒弹塑性统一解

基于统一强度理论,考虑中间主应力效应及拉压不等特性,对双层和多层厚壁圆筒进行弹塑性分析,分别建立了材料相同双层厚壁圆筒最佳分层半径、套装压力和套装过盈量的基本解,以及组合厚壁圆筒的弹塑性统一解,得出统一强度理论参数、拉压比、半径比和组合筒体层数对统一解的影响特性。该结果具有通用性,适用于拉压异性组合厚壁圆筒压力容器的相关问题;考虑中间主应力的影响,能充分发挥组合筒体的强度潜能,为组合厚壁筒的设计及工程应用提供一定的参考。     

三角形格构式塔身杆件风荷载及流动干扰特性

针对输电塔结构精细设计及优化设计对杆件风荷载准确输入的要求,选用完全结构化的多块网格,通过求解N-S方程得到了不同风向角条件下的三角形塔身节段模型流场并利用风洞试验对其体型系数进行验证．与各国规范的对比分析表明,《英国杆塔荷载规范》可用于相关设计工作;分析了不同杆件风荷载随风向角变化的成因,指出了迎风面积变化主导了最上游主材的风荷载特性,而其它两根主材的风荷载同时受到迎风面积变化及上游杆件流动干扰的影响;利用不同高度、不同展向位置的截面流线方法研究了塔身节段模型杆件之间的流动干扰性态,结果表明,如下四种流动干扰行为共同决定了节段模型的杆件风荷载特性：a）相互独立的流动干扰杆件群;b）屏蔽作用;c）两组独立的斜置阵列的流动干扰作用;d）尾迹干扰作用．     

用双剪统一屈服准则求解某些问题的逆性极限荷载

本文３要用愈茂宏统一屈服准则对固支圆板,矩形板进行了塑性极限荷分析,得出了相应的统一解形式。     

不同拉压特性的厚壁球壳分析

为了研究内压作用下厚壁球壳的弹塑性性能,以双剪统一强度理论为基础,考虑材料拉压模量不同、拉压强度差异,建立了厚壁球壳的弹性、塑性及安定极限内压的统一解,分析了拉压模量、拉压强度、壁厚不同对各个统一解的影响。研究结果表明:材料的拉压模量不同、拉压强度差异对厚壁球壳的极限内压产生一定的影响;弹性、塑性及安定极限内压均随壁厚的增加而增大,随拉压比的增大而减小。安定极限内压随半径比的变化趋势,可为选择最优壁厚提供参考。该结论为厚壁球壳的设计及工程应用提供一定的参考。     

下击暴流移动对其水平风速及影响高度的作用

针对下击暴流整体移动对其水平风速的增大效应,采用数值模拟方法(CFD)得到全尺寸下击暴流不同径向位置的风剖面,并与线性叠加算法得到的水平移动下击暴流的风剖面进行对比,发现线性叠加方法在R/D≤1.1径向区间内不能准确体现下击暴流整体水平移动对沿其整体移动方向上的纵向风速剖面的影响。为此,本文提出了非线性预测方法,准确地得到了下击暴流不同水平移动速度条件下的不同径向位置风剖面;结合风剖面计算该公式与大气边界层风速分布,研究了地表粗糙度、10m高度参考风速、下击暴流初始出流速度等对下击暴流影响高度的作用。结果表明:整体水平移动下击暴流影响高度的最大值出现在R/D≤1.13范围;地面粗糙度增加明显降低了该影响高度;整体移动速度增大显著增加了下击暴流的影响高度。     

硬壳层非饱和软基路堤的填土高度研究

硬壳层在软土路堤工程中具有很好的承载传递特性,应充分发挥其有利作用以优化路堤填土高度设计与施工管理.考虑硬壳层的应力扩散作用和自重反压护道作用,基于非饱和土平面应变抗剪强度统一解与吸力角双曲线模型,推导了实际地应力状态下硬壳层非饱和软土地基的临塑/临界载荷计算公式,进而建立了路堤临塑/临界填土高度的解析解,并给出解析公式的适用条件与应用步骤,最后探讨了各因素对路堤临界填土高度的影响规律.所得解析公式能综合反映4种因素的影响,具有很好的可比性,且对比验证了解析公式的正确性及给定公式适用条件的必要性与合理性.研究结果表明:硬壳层的影响具有整体性,应同时考虑其厚度和弹性模量的变化,可忽略路堤等效宽度的影响;侧压力系数的影响明显,侧压力系数为1.0对应的路堤填土高度明显偏大,应原位测试确定地基土的真实侧压力系数;采用不同强度准则的计算结果差异显著,应充分考虑中间主应力对公式适用范围及路堤填土高度的影响;高、低基质吸力的影响特性不同,低吸力时路堤填土高度线性增加且与截距无关,高吸力时路堤填土高度受双重作用相对大小的控制,或先逐渐减小后缓慢增大、或逐渐增大,并与截距密切相关.      

基于砼SHPB试验数值分析的HJC模型参数研究

为了研究混凝土HJC本构模型的参数取值及其参数对混凝土动态性能的影响,本文基于HJC模型原始参数,运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对混凝土SHPB试验进行了数值模拟,结果显示数值计算结果与试验结果存在一定的差异。据此根据模型中参数的物理意义确定出可能影响混凝土动态性能的关键参数,通过保持其他参数不变、改变关键参数的方法对混凝土SHPB试验进行数值分析,得到了各关键参数对混凝土动态性能的影响规律,并基于该分析结果对HJC模型的原始参数进行了修正。数值模拟结果表明,采用本文修正参数的计算结果与试验结果吻合良好,能较准确地反映混凝土的动态性能。     

“感而遂通”参与式教学法——在结构力学课程中的探索与实践

在国家双一流战略对人才培养的明确目标下,结构力学课程应以实现力学概念的工程价值作为课程教改的终极目的.本文以"感而遂通"为主题,改变课堂教学结论性概念陈述的枯燥乏味模式,在课堂教学形象化和多维化的基础上,通过自助参与式的实践行为,感知力学知识的本源,让力学知识生动活泼起来,完成力学知识的吸收、理解和思考.以学生的长远发展能力为教学目标,激发学生主动学习的能力,培养创新思维能力.     

基于双剪统一强度理论的复式钢管混凝土轴压承载力计算

考虑内、外钢管对混凝土的双重约束作用, 分析复式钢管混凝土的轴压应力状态, 采用双剪统一强度理论分析混凝土和钢管各自的极限轴压强度, 得出复式钢管混凝土轴压承载力公式; 通过推导钢管在极限状态的强度折减系数及钢管与混凝土之间的紧箍力值, 计算出的轴压承载力与试验数据进行对比, 吻合较好, 验证了双剪统一强度理论在复式钢管混凝土轴压承载力计算中的适用性; 并给出了内圆钢管的径厚比和直径与轴压承载力提高系数的关系, 为复式钢管混凝土的优化设计提供理论依据.