光弹性方法中的地基模拟

当用光弹性模型研究土地基上的弹性结构的应力时,结构及模型材料的弹性模量(E_(ep),E_(em))和地基及模拟地基材料的弹性模量(E_p,E_m)应该满足E_(ep)/E_p=E_(em)/E_m。本文提供的地基模拟方法,在保持土的变形特点的情况下,E_m=1.54kg/cm~2(在115℃时)。首次使 E_(em)/E_m=123。     

抽油机塔架的有限元建模及分析

研究了抽油机塔架模型建立时塔架、底座、水泥基础等的处理方法;着重探讨了地基土力学特性和基础形状对抽油机晃动的影响,提出了建立模型时地基土与水泥基础的关系以及注意事项,为建立塔架等同类零件的有限元分析模型提供了理论指导;利用ANSYS 12.1软件平台,提出了将地基土抗压特性简化为弹性杆抗压特性的等效分析模型,分析了塔架在不同地基情况下的应力和位移。测试结果表明:各主腿测试结果与有限元分析结果规律基本一致,主腿有限元分析结果稍大于测试结果,原因是有限元分析建模时忽略了加强筋等细节结构,弹性地基土模型可靠。在弹性地基模型基础上,研究了不同风载和偏载等情况下的应力和位移,根据应力应变云图得出塔架最大应力应变点在顶部,由底座危险节点位移情况表明地基土一直处于受压状态,抽油机稳定。本文研究对抽油机塔架设计、水泥基础以及安装中地基土预处理提出了合理建议,为获取性价比较高的塔架设计方案提供了理论依据。     

正交各向异性复合井壁应力变形分析与应用

推出了正交各向异性多层复合井壁的应力、位移计算公式,分析了双层混凝 土中间夹泡沫塑料板的复合井壁的应力、变形规律. 发现当井壁环向弹性模 量小于径向弹性模量时,内壁最大剪应力和径向位移会随着环向模量的减小 而显著增大,若仍按各向同性设计,将可能出现病态井壁. 通过工程应用和现场测 试综合分析验证了上述结论,并提出了多层复合井壁破裂的新依据.     

求解双参数层状地基模型的积分变换法

计算弹性地基梁板时，大都采用文克尔地基模型。由于该模型过于简化，不能正确反映土的工程性质，为此本文提出了一种双参数层状地基模型。该模型由一系列的弹性层组成，并对每一层中应力应变分布做了假设。通过积分变换的方法可以求出每一层表面处位移与力之间的关系，进而形成层刚度矩阵。按照有限元法的原理，可把每一层的刚度矩阵凝聚成总体刚度矩阵进行求解。本文模型是V1azov模型的延伸和发展。通过与V1azov模型计算结果的比较，证明本文方法是正确的。并且本文得到了荷载作用于层状模型内部时的解答，为将双参数地基模型用于桩基分析打下了理论基础。     

梯度弹性基础上正交异性薄板的弯曲

基于能量法和变分原理,采用双参数弹性基础模型,研究了梯度弹性基础上正交异性薄板在分布载荷作用下的弯曲问题。首先,根据能量法与变分原理,给出了梯度弹性基础上正交异性薄板的弯曲微分平衡方程,并得到了梯度弹性基础刚度系数 与 的计算表达式;进而,假设 向正应力在厚度方向上均匀分布,推导了弹性基础 向位移衰减函数 的计算式。在算例中,通过将梯度弹性基础退化为均质基础,并与Vlazov模型对比,证明了本文理论的正确性;最后,求解了弹性模量呈幂律分布的梯度基础上薄板的挠度分布,分析了基础上下表层材料弹性模量比 与体积分数指数 对薄板挠度分布的影响。     

板下地基位移分布规律及参数确定

将弹性半空间地基受任意竖向荷载作用下的静力位移积分变换解与弹性半空间地基上四边自由矩形板受任意竖向荷载作用下的弯曲解析解相结合,建立了求解板下地基位移的一般方法.对一些算例,进行大量数值计算分析,得出弹性半空间地基上四边自由矩形板下地基水平位移和竖向位移的分布规律,地基影响深度,并由此分布规律确定了其相应的简化模型-双参数地基模型的两个参数.     

传递矩阵法分析中心荷载下对称刚性板地基沉降及反力

利用传递矩阵法对横观各向同性地基上受中心荷载的对称刚性板问题进行了分析,文中分析了坚向的弹性模量Ev水平的弹性模量Eh、坚直面上的剪切模量Gv以及Eh和Ev的比值n、Gv和Ev．的比值m、水平向应力引起的正交水平向应变的泊松比vh、竖直向应力引起的水平向应变的泊松比Vch对沉降和基底反力的影响;同时采用成层地基进行分析,将其计算结果与常规方法中采用对弹性模量和泊松比在计算深度内按深度加权平均的计算结果进行比较;可对比看出传递矩阵法更符合地基的实际情况,结果也趋合理。     

波数-频率域内地基土表面位移Green函数的理论分析

建立了柱面坐标系下分层弹性半空间地基土模型。利用钟阳刚度矩阵法和Haskell-Thomson传递矩阵法推导出所有分层土体之间的振动传递关系;根据Helmholtz定理将土体的位移向量分解成势函数的形式,推导出弹性半空间表面应力与位移之间的关系;再将分层土体和半空间地基土通过位移与应力之间的关系进行耦合,得到分层弹性半空间地基土模型表面位移与应力之间的关系。结合单位脉冲荷载作用下地基土表面的边界条件,推导出波数-频率域内地基土表面位移Green函数的解析解,用Matlab程序语言对理论进行实现并通过算例对地基土表面位移Green函数的特征进行了分析和总结。     

饱和土埋置力源的三维动力Lamb问题解答

基于一组弹性土波动方程，应用Fourier级数展开和Hankel积分变换，得到了三维问题饱和土骨架与孔隙水的应力及位移分量在变换域内的积分形式通解．考虑地基表面透水情形，由边界条件导出了半空间饱和土体在埋置力源作用下的三维动力Lamb问题的解答．给出了埋置水平力作用下地基表面竖向位移、径向位移及周向位移的数值解．该研究为运用边界元法求解饱和地基的动力响应课题奠定了理论基础．     

梯度弹性基础上正交异性薄板的屈曲分析

基于双参数弹性基础模型,研究了梯度弹性基础上正交异性薄板的屈曲问题. 首先,基于能量法与变分原理,给出了梯度弹性基础上正交异性薄板的屈曲控制方程,并得到了梯度弹性基础刚度系数K₁ 与K₂的计算式;进而,通过将位移函数采用三角函数展开的方法,给出了单向压缩载荷作用下、四边简支正交异性弹性基础板屈曲载荷的计算式;在算例中,通过将该文的解退化到单纯的正交异性板,并与经典弹性解比较,证明了理论的正确性;最后,求解了弹性模量在厚度方向上呈幂律分布的梯度基础上的薄板屈曲问题,分析了基础上下表层材料弹性模量比与体积分数指数对屈曲载荷的影响.     

求解粘塑性力学中的两个问题

本文研究环板和厚壁圆筒的粘塑性分析问题。在这两个问题中部忽略了弹性变形,给出了这类结构的应力分析和变形计算的方法,获得了粘塑性环板和厚壁圆筒的许多重要结果。     

套管-水泥环-地层多层组合系统受力特性分析

以弹性力学为基础,对套管-水泥环-地层多层组合系统在理想固井状况下受非均匀地应力和均匀内压时的受载特性进行了分析;并依据接触条件和连续条件建立了相应的线性代数方程组,得到了套管-水泥环-地层多层组合系统应力分布的解析解;研究了水泥环厚度、弹性模量、泊松比、套管层数变化对最内层套管外壁径向应力分布规律的影响,并讨论了上述因素对最内层套管外壁径向应力最大值及应力分布非均匀系数的影响。结果表明:上述因素对最内层套管外壁径向应力的分布均有影响;对于具体问题,应综合考虑组合系统的几何、力学参数确定上述参数的最优值。本文研究可为复杂地层套管柱设计及多层复合材料的抗外挤问题提供参考。     

成层非饱和地基上矩形基础稳态响应解析研究

采用积分变换法求解非饱和土的控制方程,得到变换域内土体的位移和应力表达式;建立了单层非饱和土体的刚度矩阵,并组装每一层的刚度矩阵,构成了层状地基的总体刚度矩阵;结合地基上下表面的边界条件,推导了层状非饱和地基表面位移的积分形式解答。另外,选取带有补充项的双重余弦级数解作为矩形基础的振型函数,并令其与地表位移按余弦级数展开的表达式相等,建立了矩形基础与地基的协调条件。最后,联立矩形基础的控制方程、边界条件和基础与地基之间的协调条件,求解得到矩形基础的挠度幅值、弯矩幅值以及基底压力幅值。选取已有文献中的非饱和土参数计算,其结果与文献吻合良好,验证了本文方法的正确性。本文进一步研究了单层地基和双层地基上矩形板的动力响应,分析了土体参数对矩形基础动力响应幅值的影响规律。结果表明:地基层厚与基础尺寸之比为5时,地基就可以看作半空间地基;矩形基础的稳态响应随非饱和土的饱和度的增大而减小;渗透率对矩形基础动力响应的影响不明显。     

长条框形刚性基础与地基间的接触问题

在[1]中,对两个在中心荷载作用下的平底压头,在与弹性半平面地基间有摩擦力的条件下的接触问题进行了求解,得到了接触面上的应力分布。本文中,笔者利用的方法,对长条框形刚性基础在偏心荷载作用下的接触问题,进行了一些工作。为了计算简单起见,假定基础与地基之间的接触完全没有摩擦。     

正交各向异性板孔销接触问题的复变函数解法

本文提出一个计及轴销变形与接触区摩擦效应的弹性轴销模型,并采用弹性理论的复变函数解法,研究了正交各向异性无限大板的孔销接触问题.分析表明,板件的孔边应力分布与板件、轴销的材料性能密切相关,而且,摩擦系数的大小对应力分布也存在明显影响.     

弹性地基上的自由边矩形板

本文利用黎茲的变分原理,提供了弹性地基上自由边矩形板的計算方法。文中将变分方程写成簡单的形式,将11×11个点的位移函数及其二阶导数列成表格,读者只须将板的尺寸a,b、刚度D、荷载P(x/a,y/b)、地基的弹性模量k代入,經过簡单的計算即可求得板各处的位移及挠矩。     

饱和地基上含刚核弹性圆板的竖向振动分析

基于作者提出的饱和土弹性波动方程，研究了饱和地基上含刚核弹性圆板在竖向集中谐和力作用下的振动特性。首先应用Hankel积分变换求解该饱和土波动方程，然后按混合边值条件建立起一组描述含刚核弹性圆板振动的对偶积分方程，并将其化为第二类Fredholm积分方程进行数值求解。文末给出了含刚核弹性圆板在饱和地基上振动的阻抗函数随无量纲频率a0的变化曲线，并考察了土的渗透系数，弹性板含刚域的大小以及板的柔度等参数对阻抗函数的影响，得出了一些有意义的结论。     

DESIGN OF LATERAL SOIL PRESSURE MODEL TEST SCHEME FOR ADJACENT COMPOSITE FOUNDATION1)

为了研究刚性桩复合地基对邻近支护结构侧土压力的影响,在室内模型试验方案设计前,通过有限元软件建立了邻近天然地基与复合地基模型进行数值模拟研究,对不同地基形式下静止挡墙侧土压力分布规律进行预估。两组数值模拟结果对比表明：复合地基土压力分布规律不同于天然地基,当复合地基褥垫层下方桩间土应力与天然地基土应力相同时,天然地基对挡墙相同位置处的墙侧土压力的附加作用效果要明显大于复合地基,但在"载荷传递效应"作用下,复合地基对挡墙侧向土压力的影响随着加载量的增加,逐步向更深处土体传递;与天然地基相比,复合地基对挡墙侧向土压力的影响在浅部土层相对较弱,但在深部土层中较强,并且在桩端应力集中对挡墙底部侧向土压力影响尤为显著。     

波纹壳的光弹性贴片法应力测定

1. 前言波纹壳是工程上广泛应用的一种弹性元件。研究波纹壳的应力应变分布状况,对于确定波纹壳的强度和弹性具有重要的工程应用价值和理论意义。图1所示为U形波纹壳及其受力情况示意图。波纹壳是由半圆弧的圆环壳和环板联结组成的,受轴向力作用。本文通过光弹性贴片法测定了该壳体A-B段上的应力应     

临近复合地基侧向土压力模型试验方案设计研究

为了研究刚性桩复合地基对邻近支护结构侧土压力的影响,在室内模型试验方案设计前,通过有限元软件建立了邻近天然地基与复合地基模型进行数值模拟研究,对不同地基形式下静止挡墙侧土压力分布规律进行预估。两组数值模拟结果对比表明:复合地基土压力分布规律不同于天然地基,当复合地基褥垫层下方桩间土应力与天然地基土应力相同时,天然地基对挡墙相同位置处的墙侧土压力的附加作用效果要明显大于复合地基,但在"载荷传递效应"作用下,复合地基对挡墙侧向土压力的影响随着加载量的增加,逐步向更深处土体传递;与天然地基相比,复合地基对挡墙侧向土压力的影响在浅部土层相对较弱,但在深部土层中较强,并且在桩端应力集中对挡墙底部侧向土压力影响尤为显著。