六边形结构桥墩柔性防撞装置等效弹性系数研究

针对我国自主研发的桥梁柔性防撞装置,引入等效弹性系数研究其结构响应,并构建物理模型：2个六边形结构的钢围环绕在桥墩上,钢围之间由均布弹簧圈支撑连接.利用弹性地基梁理论分析该模型在小变形情况下的力学响应,通过解微分方程确定平动情况下该模型的等效弹性系数.研究表明：等效弹性系数是关于六边形结构几何参数、弹簧弹性系数、钢围抗弯刚度、撞击力的作用点位置的函数;在外钢围没有塌陷的情况下,结构的几何参数对于等效弹性系数的影响最大;装置的等效抗弯刚度超过0.25时,外钢围近似认为刚性;而在远远小于0.25时,在撞击点附近外钢围发生塌陷.     

桥墩柔性防撞装置的静态等效弹性系数

给出了一个分析桥墩柔性防撞装置等效弹性系数的简单模型,该模型由分布的辐射弹簧以及弹簧连接的2个同心刚体圆环构成.研究表明：无量纲化平动反力是无量纲化平动位移的单值函数,包括初始线性段、非线性段、以及软化段.初始等效弹性系数相当于全体弹性单元并联弹性系数的1/2;非线性响应由压缩弹簧的大变形（几何非线性）产生,在位移达到半径差的93.8%时,反力达到峰值.此外,也得出了纯转动时扭矩与转角之间关系,以及平动-转动同时发生时的压-扭耦合弹性系数.并用有限元方法分析了外钢围弹性变形对系统弹性系数的影响.     

弹性约束边界条件下拉索结构横向振动特性分析

在拉索两端引入线性约束弹簧和扭转约束弹簧,通过对弹簧设置相应的刚度系数,得到弹性边界条件包括经典边界条件下的拉索横向振动模型.振动位移采用切比雪夫级数展开,使得横向位移在整个求解域内足够光滑.对不同边界条件下的拉索横向振动进行了研究,研究结果与参考结果的良好吻合验证了所构造模型的正确性;并进一步对线性约束弹簧刚度和扭转约束弹簧刚度对拉索横向振动特性的影响进行了分析.研究结果表明,边界条件对拉索振动固有频率的影响不可忽略.     

实船撞击实验防撞装置的撞击力分析

实验研究了基于以钢丝绳为基本元件的新型柔性防撞装置的防护性能.利用DEWETRON数据采集仪及多通道同步采集传感器的信号,分析得到防撞装置在碰撞中受到的撞击力曲线.实验结果显示:靠近船舶撞击侧最近的非撞击侧位置受到的撞击力最大,属防护重点部位;在承受多次撞击后,防撞装置基本完好,且船舶在碰撞中的损伤也有所减低.     

弹性约束平面预应力钢桁架系统可靠性分析

基于一次二阶矩法建立了平面索张拉预应力钢桁契任意单元失效模式的可靠性指标与验算点的迭代模型，并基于点估计法得到了整体结构失效概率的计算公式，其中任意单元随机内力统计特性一标准差则基于随机摄动理论确定，且考虑了任意弹性约束的影响．整体结构的基本随机参数包括折线索单元和桁架单元的截面面积（或综合刚度）、张拉钢索的预拉力、外荷载及约束刚度等．按照本文所建立的计算模型编制了相应的计算程序，对工程中常见的预应力钢桁架结构进行了分析，并对影响整体可靠性指标的有关参数进行了讨论，得到了有一定参考价值的结论．     

移动荷载作用下离散支承曲线轨道振动特性分析

针对地铁隧道中曲线轨道的振动问题, 将整体式轨道视为单层离散支承Euler梁, 利用振型叠加法和Runger-Kutta法得到了移动荷载作用下曲线梁径向、竖向和轴向挠度以及扭转位移的时程响应解答, 通过参数敏感性分析, 揭示了不同工况下曲线轨道的空间振动特性. 计算结果表明: 在目前列车速度下, 列车移动荷载近似于准静态荷载作用, 轨道梁的位移曲线呈对称分 布; 钢轨扣件间距对位移影响较小, 扣件支承刚度是影响钢轨位移的主要因素; 随着速度的增 加, 横向荷载作用方向发生改变, 径向位移和扭转变形先减小后增大, 存在一个理想车速; 曲线半径对径向位移和扭转变形影响较大, 对竖向位移影响不明显, 在曲线半径增加情况下, 可以适当增加超高角以减小径向位移和扭转变形.     

半刚性连接钢框架整体结构屈曲荷载计算模型

在综合考虑梁柱任意半刚性连接及弹性支撑特性的基础上，建立了单层多跨平面钢框架结构整体失稳的线弹性屈曲荷载的解析计算模型，并同时考虑了所有柱脚的半刚性特征，使模型的适用范围更为广泛．本模型中的半刚性连接特性通过在所有梁柱连接处设置虚拟约束弹簧实现，弹性支撑则通过在柱顶引入具有任意刚度参数的水平弹簧实现．基于上述的基本模型，通过对所有构件建立失稳状态的控制方程并引入相应的连续性条件和边界条件，建立了平面单层任意多跨框架结构整体失稳的临界荷载解析计算方法，并研制了相应的计算程序．分析结果表明，半刚性连接特性和水平支撑效应对框架结构整体稳定性的影响极为显著，而且作用于多跨框架结构柱硕竖向荷载的分布特征对结构的整体稳定性有不可忽视的影响．另外，结构的支撑刚度及节点的半刚性连接特性对单层框架整体稳定性的影响具有明显的界限性和区间效应，对此需进一步开展深入研究．     

再生型车削颤振的动力学建模与稳定性分析

在分析再生型数控车削颤振产生机理的基础上, 建立了再生型外圆车削颤振系统动力学模型, 推导了稳定性极限切削深度和主轴转速与车削系统相关动力学参数的关系, 通过Matlab软件仿真分析得到极限切削深度和主轴转速的稳定性叶瓣图. 结果表明, 提高机床振动系统的等效刚度、等效阻尼比能增大稳定性叶瓣图的稳定区域, 而提高方向系数、切削刚度系数和切削重叠系数则使稳定性叶瓣图的稳定区域变小; 提高机床振动系统固有频率会使稳定性叶瓣图曲线向右移动, 更难激起车削系统的颤振.     

聚氨酯泡沫防撞材料裹覆桥墩的车辆撞击数值模拟

针对汽车撞击桥墩问题,设计了聚氨酯(PU)泡沫材料防撞装置,运用有限元软件建立车辆-桥墩撞击模型。在PU材料不同参数条件下,从能量转化、撞击力的角度对装置的防撞效果进行分析。结果表明：PU材料具有良好的吸能能力,能有效地吸收能量和减小桥墩撞击力,参数设计合理条件下可以有效保证桥墩结构在车辆撞击下的安全性。     

塔-线耦合模型的建立及其在输电工程中的应用

目前输电线路的设计方法中,塔架与导地线是分开考虑的,导地线荷载作为外力施加在塔架上;对于刚度较小的塔架,受载荷作用时塔架上部容易产生较大位移,塔架与导地线之间的耦合作用明显,不能忽略。为此,本文考虑塔架和导地线沿导地线方向的耦合作用,提出导地线力-位移等效元的概念,给出整个输电线路系统的理论等效模型,进行非线性数值仿真和实验比较。结果表明:等效模型理论值与数值仿真和实验结果吻合较好;并给出断线和覆冰情况下用等效模型计算的示例,对输电线路的整体设计具有指导和应用价值。     

随机参数拉索预应力空间铰接钢结构随机内力摄动分析

同时考虑拉索刚度、钢索预拉力、边界弹性约束刚度及外荷载的随机性，得到了随机参数拉索预应力空间铰接钢结构随机内力摄动分析的一般公式及其统计特性的计算表达式。文中所建立的计算模型为进一步进行拉索式预应力空间铰接钢结构的可靠性分析奠定了一定的理论基础。最后对工程中常见的空间立体钢桁架结构进行了计算。     

预应力混凝土薄壁曲线梁空间分析的刚度法──Ⅱ．薄壁曲线梁预应力的空间分析与应用实例

本文通过矢量分析和伏拉索夫曲线梁平衡微分方程将曲线梁中任一空间预应力筋的作用换算成等代空间荷载，然后根据薄壁曲线架空间翘曲单元的刚度矩阵与等效节点法算式，可以方便地应用通常的刚度法进行预应力混凝土薄壁曲线架的空间结构分析。为了验证方法的正确性，通过与美国Ｓｃｏｒｄｅｌｉｓ用曲线有限条法的计算结果以及一个预应力混凝土曲线梁模型实验的一比较，表明本文对曲线梁预应力空间分析所提供的方法具有足够的精确性。最后结合一工程实例对预应力引起的曲线架内力作了分析。     

软土地基圆形板沉降的非线性有限元分析

采用Drucker弹塑性模型,用SAP91非线性有限元程序计算、分析基础沉降与基础几何尺寸、基础刚度、地基土层分布的关系,得出相关的结论.     

基于Voigt模型和Reuss模型的三方晶粒各向异性集合的弹性本构关系

多晶体材料的宏观力学性质与晶粒的化学成分和多晶体的微结构（晶粒的尺寸、取向分布、边界结构）有关，研究多晶体微结构与材料宏观力学性质的关系具有重要的理论意义和工程应用背景。利用三方晶粒的D3对称性给出了三方晶粒的弹性本构关系，通过引入ODF描述多晶体材料的取向分布，基于Voigt模型和Reuss模型分别找出带有织构系数影响的三方晶粒任意集合的多晶体材料弹性本构关系上、下限。     

大桥独立墩柱防船撞方法计算分析

提出了一种采用独立墩柱作为大桥防船撞设施的设计方法.基于弹性地基梁法及"m法"假定,以平潭海峡大桥47号桥墩设防为例,在给定船舶撞击力的两种工况下,采用Midas Civil2006软件对独立防撞墩结构的抗撞能力进行了有限元模拟分析.计算分析结果表明:在给定工况下,钢管桩的最大压应力和最大拉应力均小于结构材料的屈服极限,独立防撞墩的强度均满足抗撞要求,即独立防撞墩可以选作为大型桥梁主桥桥墩和引桥桥墩防船撞设施.     

悬臂磁电弹性梁自由端作用集中力问题的解析解

对磁电弹性材料构成的悬臂梁，在自由端作用集中力的弯曲问题按平面应力问题进行了研究．从横观各向同性磁电弹性体的三维基本方程出发，简化得到平面问题的基本方程，给出了用4个拟调和函数表达的4个特征根互异情况下的通解，进而以试凑法推导出了自由端作用集中力的悬臂磁电弹性梁的位移、电势、磁势、应力、电位移和磁通密强度的解析解，所得解易于理解、便于校对、形式简洁．最后，将计算结果与压电材料和弹性材料相应结果进行了分析、比较，发现应力σx和．Txz与材料常数无关，且与各向同性弹性梁结果一致；位移和电势受材料常数影响较大，而应力和电位移影响较小．所得结果为验证各种数值计算方法提供了参考依据．     

环状折线桁架体育场挑篷结构的性能研究

根据大型体育场的特点和要求,提出一种新型体育场挑篷结构形式.该结构由相邻两榀桁架上下错动而成.分析其固有频率和温度内力分布,表明该结构整体刚度大,温度内力较小,可充分发挥材料的强度.对桁架的榀数、厚度及高差进行参数分析,计算比较用钢量、刚度,验证其具有较大的平面外刚度,并给出合理的设计参数.分析在地震作用下结构内力的分布,说明该结构具有良好的抗震性能.与国家体育场比较,证明该新型结构经济性好,是一种优良的结构形式.     

火山岩油气钻井的岩石力学特性

研究了大庆徐家围子地区火山岩地层的岩石力学性质及本构关系,根据现场声波测井资料及岩心资料,通过室内实验及回归分析建立了声波测井资料与火山岩岩石力学特性预测模型,并根据损伤力学的相关理论,推导出火山岩弹塑性损伤本构关系式.实验结果表明,该研究区域火山岩可钻性值相对较高,硬度较大,塑性系数较低,泊松比较低,表现出明显的脆性和弹性特征;火山岩弹塑性损伤本构关系式符合火山岩实际变化规律.     

纳米力学中的表面效应及相关问题(英文)

对载荷作用在边界和无穷远处的含有纳米圆孔弹性平面薄板问题进行了分析,给出了其边界值问题的解.假设全表面应力作用于孔的边界上,基于古沙-科洛索夫复势和Muskhelishvili’s技术,问题可简化为一个未知表面应力的超奇异积分方程的解.结果表明:由于表面应力存在,边界上的应力集中取决于材料表面和体内的弹性性质,也与孔的半径相关.