理想塑性结构极限与安定分析的数值方法

极限分析和安全分析的近代发展方向是寻找通用性强，计算效率高的数值方法。本文介绍将有限单元法和数学规划法相结合的、同时适用于极限分析和安全分析的统一数值方法，包括下限格式和上限格式。     

复合材料加筋板极限压缩承载能力可靠性分析

基于Abaqus软件用户子程序,利用渐进失效分析方法对复合材料加筋板极限压缩承载能力进行预测。算例分析表明,对于加筋板1和2,本文方法给出的极限压缩强度与实验结果的误差分别为2.53%和1.68%。在结构可靠性分析过程中,为提高计算效率,利用屈曲载荷与极限压缩强度之间的关系建立功能函数,只需对极限压缩承载能力进行一次分析。对于加筋板1和2,本文方法相对经典可靠性方法的计算误差分别为-1.04%和-1.01%,计算时间仅为经典可靠性方法的1.18%和1.66%。     

含缺陷结构的塑性极限分析

结合极限分析中的数学规划理论和有限元技术,提出了三维含缺陷结构极限分析的数学规划方法,并采用罚函数法引入塑性不可压条件.对于考虑多组独立变化载荷联合作用的情况,提出了加载路径射线辐射求解方案,并基于这种射线辐射状的加载路径,推导了多组载荷联合作用下结构塑性极限上限分析的数崐学规划格式,编制了相应的有限元程序.文中的数值结果表明了该方法的正确性与有效性.     

纵向焊接铝合金柱构件承载力试验研究及数值分析

大多数结构用铝合金通常要经过热处理或加工硬化以得到比退火状态更高的力学性能.这种合金焊接后,焊接热会使焊缝附近局部区域(称为热影响区heat affected zone,以下简称HAZ)强度降低.这与钢结构焊接存在显著的区别,也使得焊接铝合金柱构件的研究变得更为复杂.目前,单纯通过试验来研究焊接铝合金柱构件周期长,成本...     

弯管结构塑性极限分析的数值方法及应用

从塑性极限分析数值计算的角度,分析了多组载荷联合作用下弯管结构的塑性极限承载能力。为了克服塑性极限上限分析中目标函数非线性非光滑所导致的数值困难,提出了一种弯管结构塑性极限上限分析的无搜索优化迭代算法;采用一种改进的弯管单元并利用加载路径的径向射求解方案处理多组载荷系统。通过对典型弯管结构进行塑性极限分析得出了一些有价值的结论。     

加筋土地基模型试验边界效应与承载性能分析

为进一步探讨边界效应对加筋土地基的影响,基于室内方形基础下加筋土地基大模型试验,采用ABAQUS有限元软件建立加筋土地基数值模型,主要分析了模型宽度L和加载板宽度B对加筋土地基承载性能、地基内部土体应力应变及筋材变形的影响.结果表明:无筋地基与加筋土地基极限承载力均随L/B的减小而增大,当L/B＞5时,可忽略边界效应对...     

飞机谱载下铝合金锪窝孔结构腐蚀疲劳研究

通过战斗机谱载下7475—T761铝合金紧固孔试件空气与3．5％NaCl环境中的疲劳试验和断口分析，得到了相应结构疲劳全寿命和孔边角裂纹的裂纹长度-寿命数据．通过三维有限元分析得到了孔边角裂纹的应力强度因子．采用我们新近发展的三维疲劳寿命分析软件，基于材料裂纹扩展基准曲线和一组直通孔实验数据，对锪窝孔结构角裂纹的疲劳和腐蚀疲劳扩展寿命进行了预测．结果表明，提出的基于三维断裂力学的寿命预测方法和软件对复杂结构的全寿命有精确的预测能力，比传统的局部应变法优越，可适用于复杂环境下三维结构的疲劳寿命分析．     

老龄化结构表面裂纹间相关性分析与研究

采用有限元方法对表面含有两个不同大小半椭圆裂纹的有限厚矩形板在拉伸载荷作用下进行参数化求解,得到两裂纹取不同尺寸和位置坐标时附属裂纹(尺寸较小裂纹)对主导裂纹(尺寸较大裂纹)前沿参考点($\theta= 0, \pi/2, \pi $)处的应力强度因子的影响系数$\beta$, 然后结合神经网络技术建立了相邻裂纹尺寸和位置参数到主导裂纹前沿点处$\beta$的多变量非线性映射关系.     

泡沫夹芯结构双侧挖补法修理分析与试验探讨

以泡沫夹芯结构为研究对象,通过四点弯曲试验研究了完好结构、损伤后结构和采用双侧挖补法复合材料补片修理后结构的承载能力.试验结果显示,试件未在修理区域破坏,而是远离修理区的加载处泡沫芯材破坏;试件中心点处应变相同时,修补后结构的承载能力小于完好件承载能力的80%.文中对产生这些问题的原因和解决措施进行了探讨.另外,采用ABAQUS有限元软件对以上几种结构进行了模拟分析,分析结果与试验结果吻合较好.     

裂缝分析的比例边界有限元与有限元耦合的虚拟结构面模型

比例边界有限元法SBFEM(Scaled Boundary Finite Element Method)是一种半解析数值方法,在裂缝分析特别是强度因子计算上具有相当高的精度。本文提出了一种用于裂缝分析的基于虚拟结构面的SBFEM与常规FEM的耦合分析方法。首先选取裂缝周边一定范围的计算域,并将结构分成不含裂缝区域和含裂缝区域两部分。然后,对不含裂缝区域,采用FEM进行网格离散;对含裂缝区域,采用SBFEM进行网格离散;两者相互独立,在这两个域内,分别采用各自相应的位移模式。最后通过在SBFEM网格的外边界设置虚拟耦合结构面的模式,实现有限元网格和比例边界有限元网格的耦合。通过两个经典的含裂缝平板的算例研究,探讨了本文方法在I型开裂和混合型开裂分析中,影响应力强度因子精度的因素。算例表明,SBFEM具有的降维和半解析性质,使本文方法在裂缝分析中的前处理简单易行,且计算结果具有相当高的计算精度。     

温度和应变率对拉伸载荷下高强铝合金本构关系影响的研究

介绍一种用于高温ＳＨＢ试验的新型快速加热电炉,可在一分钟左右将试件加热至５００℃,最高可加热至１０００℃,并且对金属材料和非金属材料均可加热,从而克服了目前使用的各种加热方法的局限性． 在２０℃～５００℃和０．００２０８～３５０ ｓ－ １的范围内研究了温度和应变率对拉伸载荷下高强铝合金本构关系的影响． 结果表明：（１）随着应变率的提高,该材料的强度提高,延伸率降低; （２）该材料的强度、延伸率及应变率均随温度的升高而降低; （３）该材料应变率敏感性随温度的升高而降低     

一种新的金属压缩试验方法的有限元分析

对一种新的金属压缩试验方法进行了有限元数值分析，论证了这种方法的可行性和有性，并且对不同尺寸的试件进行了有限元计算．     

电缆绕组变压器线圈短路机械强度的计算

在变压器T型等值电路基础上,求得变压器短路最严重情况对应的起始条件和出现最大短路电流时刻。以此起始条件设定变压器原边电压激励,利用“磁路-电路”耦合有限元法建立了2D轴对称模型,计算了变压器原、副边线圈及各线匝短路电磁力。以出现最大轴向和径向电磁力的线匝为研究对象,结合电缆绕组变压器的受力特点,建立了单线匝短路条件下的静态和动态有限元模型。选择第四强度破坏理论,分别计算了静态和动态时线匝相当应力分布。讨论了静态时相当应力与预紧压强、撑条根数的关系;分析了相当应力随时间的变化规律,并与静态对应情况进行了比较。     

振动台模型试验中地基土域的数值模拟

针对土－结构动力相互作用振动台模型试验中有限地基土域的模拟问题，本文分别采用有限元法和边界元法对地基土模型的侧向人工边界和底部人工边界的合理位置问题进行了计算分析。文中首先采用三维有限元方法，探讨了地基土侧向垂直人工边界不同位置对群桩基础和箱形基础地震反应的影响，提出了侧向人工边界合理位置的具体建议；然后利用层土动力Green函数建立边界元模型，通过对埋入式条形基础的动力反应分析，探讨了底部水平人工边界的合理位置，提出了相应的建议。     

惯性系统三轴综合测试台结构静动态特性计算及实验研究

本文建立了惯性系统三轴综合测试台的结构分析模型，用有限元法对其进行了结构静动态特性计算。给出了外框架在实际载荷作用下的静动态特性和整机的动态特性，并在此基础上，对该三轴台外框架进行了静态变形的实际测量。实测表明，理论分析和实测结果相吻合。     

薄膜涂层材料界面纯剪破坏标准试验法的开发

界面强度是薄膜涂层材料的最重要的性能指标之一，目前尚缺乏有效的测量方法。测量界面强度的主要困难在于寻求一种便于试验的试件形状和加载方式，使得界面上能够产生不同的应力状态，即在不同的剥离应力和剪应力比的状态下发生破坏。本文采用有限元数值分析（ABAQUS），研究了几种具有简单几何形状的试件的界面应力，并基于大量的数值试验，设计了剪应力为破坏支配因素的试件形状和加载方式，并且给出了便于应用的最大界面剪应力的经验估算公式。该经验公式可以适用于各种材料组合和薄膜涂层的厚度。研究结果表明，通过对薄膜涂层材料试件的基体引入缺口以产生应力集中，进行普通的四点弯曲试验，可以进行剪应力占支配地位的界面破坏试验。利用本文提出的试件形状和相应的最大界面剪应力经验公式，可以通过破坏试验简单地得到界面的剪切强度。     

深井泥岩峰前/峰后单轴蠕变特征实验研究

采用分级加/卸载方式对深井泥岩试件进行峰前/峰后单抽短时蠕变试验,得到了差异性较强的蠕变试验曲线.对峰前各级横向蠕变试验曲线的Ⅰ、Ⅱ阶段进行Burgers模型拟合,对峰后轴向/横向蠕变试验曲线暨再破坏后曲线进行Boltzmann函数拟合,得到相关性强的拟合函数并确定了持定系数.深井泥岩的峰后蠕变破坏强度达峰前常规蠕变破...     

任意支承条件下连续板系结构的有限板块解法

本文基于薄板小挠度弯曲理论,构造出板元内部解析、边界挠度和边界法向弯矩以带补充项的付氏级数逼近、同时考虑域内多点支承作用的板元位移函数,给出了一个适用于任意支承条件下连续板系结构的有限板块法求解格式。数值计算结果表明:本文的方法具有良好的计算精度和计算效率,适于工程应用。     

多孔砖砌体抗剪强度原位检测的试验研究

多孔砖砌体因具有节约土地能源资源,砌筑效率高,保温隔热和透气性能好等特点,目前已逐步成为砌体结构房屋的主要墙体材料。本文通过多孔砖砌体与标准试件抗剪强度的对比试验研究及试验结果的有限元分析,提出了多孔砖砌体抗剪强度原位双砖双剪的检测方法及其抗剪强度的计算公式。该方法可为多孔砖砌体结构房屋的可靠性评定、房屋建设、事故分析以及抗震加固等提供最基本的技术数据,为多孔砖砌体的应用与推广奠定了基础,并为砌体现场检测技术标准的补充修订提供了依据。     

含裂粘补结构胶层剪应力的计算

提出了一种计算含裂粘补结构胶层剪应力的新方法。采用有限元计算补片的影响系数，使用已有解析解计算蒙皮的影响系数。利用位移协调条件，列出有限多组联立方程。解出含裂粘补结构胶层剪应力。计算结果较好的反映了含裂粘补结构胶层剪应力的实际变化趋势，该方法同样可应用于其他结构如高梯度基膜复合材料剪应力的计算。