旋转FGM圆环形截面柔性梁的振动特性

工程实际中直升机的旋翼和风力机的叶片等可简化为旋转柔性悬臂梁的动力学问题。针对旋转FGM圆环形截面柔性悬臂梁的横向振动问题,基于Euler-Bernoulli梁理论和Hamilton原理,建立了自由振动时的运动微分方程。对运动微分方程和边界条件进行量纲归一化处理,采用微分求积法对其进行离散化,得到了系统的广义特征方程。分析了旋转FGM圆环形截面柔性梁的前三阶量纲为一的固有频率随梯度指标和不同梯度指标、径长比下量纲为一的固有频率随轮毂量纲为一的角速度的变化关系。数值计算结果表明,在给定某些参数情况下,旋转FGM环形截面悬臂梁的前三阶量纲为一的固有频率随轮毂量纲为一的角速度的增大而增大,第二阶、第三阶量纲为一的固有频率随梯度指标的增大而增大的趋势较为明显。     

反复荷载下型钢再生混凝土组合柱粘结性能研究

为研究反复荷载下型钢再生混凝土组合柱粘结性能,对17个组合柱进行了拟静力试验。重点分析型钢翼缘应变分布特征,利用粘结应力计算公式获取型钢翼缘粘结应力大小及其分布规律。在此基础上,分析组合柱粘结破坏机理和位移荷载循环次数对其粘结应力的影响规律,并给出粘结应力退化率计算公式。研究结果表明:反复荷载作用下型钢再生混凝土组合柱粘结应力分布规律基本呈抛物线状;柱中部附近的粘结应力最大,柱上下端粘结应力分布复杂,需对这三个部位采取相应的措施以保证型钢与再生混凝土之间的粘结强度;位移循环荷载作用下粘结强度逐渐降低,出现粘结应力退化现象。研究结论可为型钢再生混凝土组合柱的抗震设计提供理论参考。     

FRP复合套管足尺试件轴心受压破坏模式研究

FRP复合材料具有良好的绝缘性及耐污性,可大大提高输电线路的安全等级,降低维护成本。本文以380k V输电线路改造工程为背景,对工程中使用的Φ200×10和Φ272×12两种规格的FRP复合套管进行轴心受压足尺试验,每种规格3个试件。试验对构件的极限承载力、变形能力、破坏形式、应力分布规律等进行研究。结果发现:FRP复合套管在轴心压力作用下,呈脆性破坏形式;钢套管对FRP管会产生较大的横向挤压作用,导致构件承载力降低。根据试验结果,提出了钢套管挤压衰减调整系数η为0.7。研究将对FRP复合材料的推广应用起到积极作用。     

模拟裂纹扩展的单位分解扩展无网格法

单位分解扩展无网格法(PUEM)是一种求解不连续问题的新型无网格方法.其基于单位分解思想,通过在传统无网格法的近似函数中加入扩展项来反映由裂纹所产生的不连续位移场.详细描述了水平集方法,PUEM不连续近似函数的构造及控制方程的离散.针对裂纹扩展问题,提出了一种十分简单的水平集更新算法;讨论了不同的节点数、高斯积分阶次以及围线积分区域对应力强度因子计算结果的影响,并给出了合理的参数;模拟了边裂纹和中心裂纹的扩展问题,并与XFEM的数值结果进行了比较.数值算例表明,本文方法具有较高的计算精度,是模拟裂纹扩展非常有效的方法,具有广阔的应用前景.     

化学腐蚀对混凝土材料力学特性影响的试验研究

对不同水化学环境腐蚀过程中砂浆试样物理力学性质进行了试验研究,分析了溶液pH值、浓度及水化学成分对砂浆的腐蚀程度,探讨了砂浆试样的化学腐蚀机制。试验结果表明:在相对封闭的环境条件下,无论是哪种水化学溶液,随着化学侵蚀时间的加长,溶液的pH值均趋于碱性;同时,溶出的Ca2+、Mg2+离子具有累积性特点。在其他条件相同的情况下,水化学溶液的离子成分对砂浆试样的腐蚀程度各不相同。酸性条件下,Na2SO4溶液砂浆试样物理化学性质的影响要比NaHCO3溶液大;中性条件下,与纯净的蒸馏水相比,Na2SO4溶液对砂浆试样的腐蚀作用要强一些。     

化学腐蚀后砂岩三轴压缩力学特性及其能量机制的试验研究

为研究不同化学溶液对砂岩力学性质及能量特征的影响,采用不同的水化学溶液对砂岩试样进行腐蚀,利用WDT-1500多功能材料试验机对化学腐蚀后饱和状态与自然状态的试样进行常规三轴压缩试验。试验结果表明:化学腐蚀后砂岩试样的强度及其抗变形能力呈现不同程度的劣化;化学腐蚀后砂岩试样的峰值应变小于相同围压下自然状态试样的峰值应变,与单轴压缩条件下不同,这可能是由于围压和化学溶液共同作用的结果;砂岩试样的似软化系数与围压之间呈现负相关性,同时,其降低速率随着围压的增加而降低。砂岩试样峰值前吸收的能量绝大部分是以可释放弹性应变能Ue形式储存下来的,而化学腐蚀后砂岩试样以Ue形式储存下来的能量占其总吸收应变能的百分比却有所下降;同时,围压与试样的可释放应变能/应变能比值之间呈负相关性,而与耗散能/应变能比值存在正相关性;岩石脆性指标修正值呈现不同程度的增加,试样的脆性减弱延性增强,即塑性变形增加,塑性变形与耗散能之间具有很好的线性特征。溶液的pH值、浓度和化学成分对砂岩试样峰值处各部分应变能的影响显著。     

基于梁-柱连接转动模型变截面门式刚架抗震承载力分析

轻型门式刚架结构变形能力小、延性性能较低,地震对其影响不可忽略。传统计算中梁柱连接通常按刚性节点考虑,但端板连接节点具有明显的半刚性特征,考虑节点转动影响的抗震承载力计算对于结构设计有着重要意义。本文在变截面门式刚架梁-柱端板连接转动关系研究的基础上,将节点域转动模型导入整体结构中,以转动弹簧形式模拟梁柱连接。针对简化模型进行分析,与试验以及全尺寸实体单元有限元模型计算结果比较发现,其在承载力计算上精度较高,误差在10%以内,满足工程应用要求。本文研究将简化变截面门式刚架结构的抗震承载力计算,具有较好的理论与工程意义。     

中间支承对随从力作用下矩形薄板稳定性的影响

研究了切向均布随从力作用下,带有中间线支承的矩形薄板的稳定性问题.建立板的运动微分方程,利用微分求积法得到复特征方程.求解复特征方程,得出线支承板复频率随着随从力的变化关系,以及线支承刚度对板失稳形式和临界值的影响.对随从力作用下中间支承四边固支矩形薄板的计算结果表明:对于四边固支板,当边长比为1时,发现存在一个临界线支承刚度值,当线支承刚度小于该值时,板失稳为颤振失稳,当支承刚度大于该值时,板失稳为屈曲失稳;当边长比为2时,板失稳形式保持为屈曲失稳.     

考虑墙趾阻力的加筋土挡墙的数值分析与筋材拉力计算方法

现行加筋土挡墙设计规范由于忽略了墙趾阻力对挡墙内部稳定性的贡献,计算的筋材拉力值远大于实测值,在设计上过于保守．本文对55座假定的模块式加筋土挡墙开展数值模拟,研究工作应力条件下筋材最大拉力随墙趾阻力的变化规律及其影响因素,在此基础上,采用响应面模型提出考虑墙趾阻力的筋材拉力计算方法,并用现场挡墙实测数据对该方法进行验证．结果表明,随着墙趾阻力增大,挡墙下部1/3高度范围内的筋材最大拉力值减小;墙趾阻力对筋材拉力的影响随着挡墙高度和填土内摩擦角的增加而减弱,随墙面仰角的增加而增强,受筋材刚度和间距影响不大;本文提出的方法可以合理预测加筋土挡墙在工作应力状态下的筋材拉力,并能反映出墙趾阻力使挡墙底部筋材拉力减小的现象．     

西安八云塔动力性能与地震损伤机制

为研究陕西省西安市八云塔的地震损伤机制,分析了八云塔地震响应的基本规律及损伤破坏机制。采用经验公式数值计算分析了结构的动力特性,并对建立的模型合理性进行了验证;同时结合古塔砌体基本力学性能试验和砌体损伤本构模型为数值计算模型引入了塑性损伤因子,计算了结构层间位移及层间位移角,得到了结构损伤云图,并根据计算结果对塔体进行了地震损伤预测。结果表明,地震作用下八云塔首层的层间位移最大,并且与2层的层间位移形成突变,而11层结构的层间位移角最大;同时结构受拉损伤在首层的损伤区域分布最大,而3层的损伤累积因子最大。因此首层、3层、11层为结构破坏的薄弱层,八云塔结构的损伤模式为结构底部楼层开始出现损伤并逐渐向顶部楼层扩展,最终导致结构破坏。