承压结构极限载荷的切线模量因子法表达研究

基于反映材料应力应变关系的衍生比例定律,建立多种船用金属材料应力应变曲线的切线模量因子法表达式,可以发现材料间存在的相似性规律.使用切线模量因子方法还可以对船舶与海洋工程中常用的压杆、受压板、加筋板、圆柱壳等承压结构的相关实验数据、规范表达和经验公式进行统一表达、整理和分析.这些应用表明:将强度稳定综合理论思想及其衍生比例定律应用到工程上的许多承压结构中,会给理论分析和实验研究带来很大的方便,有利于改进处理实验数据的方法、指导实验和改进应用计算.     

加筋板塑性屈曲的解析模量算法

为了充分发挥材料的强度潜力,对加筋板塑性屈曲应力进行计算研究.在分析材料应力应变关系的基础上,得到不同的切线模量、双模量和折算模量值.基于上述三种模量值,通过引入参数,建立对应的模量因子曲线,并推导出显化的解析数学模型和计算方法.将该方法应用到计算典型加筋板结构的极限强度,并将计算结果与有限元方法、Paik经验公式进行比较,发现基于模量理论的解析算法误差较小,且比Paik经验公式更为可靠.算例表明:解析模量算法使用方便,计算准确,可以在工程设计中推广应用.     

ETFE薄膜单轴和双轴拉伸试验与分析

采用乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)薄膜哑铃形试件,进行单轴拉伸试验,得到了工程中常用的ETFE薄膜的力学参数(屈服强度、屈服应变、切线模量和割线模量);在考虑ETFE薄膜粘弹塑性效应特征的前提下,应用应变能等效的方法计算ETFE薄膜等效弹性模量,结果表明计算得到的等效弹性模量介于切线模量和割线弹性模量之间.研制了一种专用于ETFE薄膜双轴拉伸试验的装置,并进行了系列试验;基于正交异性薄膜理论推导出薄膜双向解耦的独立弹性常数计算列式.根据ETFE薄膜双轴拉伸应力-应变曲线,求得厚度为250μm的ETFE薄膜在双边应力比为1:1的工况下的耦合模量为1163 MPa;由正交异性理论计算得该薄膜的解耦模量为814.2 MPa,与单轴拉伸试验得到的等效弹性模量相近.     

广义切线体积模量研究

对三轴应力状态下的土体切线体积模量进行了研究.考虑了常规三轴试验和各向同性压缩试验对切线体积模量的影响.在胡克定律的基础上,将体积功分为塑性体积功和弹性体积功,并由此确定了常规三轴试验和各向同性压缩试验对切线体积模量的影响系数.采用由两种试验得到的切线体积模量的值和影响系数,就可以得到广义切线体积模量.验算的结果表明广义切线体积模量的表达式更具代表性.     

考虑模量变化与三维应力影响的地基沉降分析方法

鉴于三维应力作用下土变形模量变化的根本原因在于体积变化,首先视地基土是由孔隙与土颗粒骨架组成的两相介质,将地基土单元抽象为空心球壳单元,利用Walsh公式及体积应力作用下的球壳位移计算公式,导出了地基土变形模量、土颗粒骨架变形模量与地基土孔隙率之间的关系模型,在此基础上,考虑地基土变形模量变化的非线性特征,引进分级加载思想,建立了增量体积应力作用的地基土变形模量变化的递推关系模型,然后,考虑三维应力影响,联合引进分层总和与分级加载的思想,利用前述地基土增量体积应力作用的地基土变形模量变化的递推关系模型,建立了新的地基沉降分析方法.该方法不仅能反映三维应力及变形模量变化对地基沉降分析的影响,还能有效避免地基土压缩试验曲线或地基静载试验曲线的使用.通过工程实例计算,并与现有同类分析方法进行比较分析,表明了本文模型与方法的合理性与优越性.     

切线模量理论在混凝土柱稳定计算中的应用

用非线性分析方法，对混凝土轴心受压柱进行模拟计算；根据切线模量理论具体地推导计算公式．通过对两种方法受压柱稳定系数的对比，表明按切线模量理论进行混凝土轴心受压柱稳定计算是合理可行的     

结构性黄土的修正Duncan-Chang模型

为了实现原状湿陷性黄土结构性与其本构模型研究的统一,解决软化型应力-应变曲线的切线刚度矩阵正定性问题,通过研究原状结构性黄土在不同含水率和固结围压条件下由增湿、固结作用和剪切变形引起的结构性损伤规律,建立可以反映结构性变化的修正非线性Duncan-Chang模型.该模型考虑了增湿和加荷对土体结构的损伤破坏,把含水率作为一个重要的变量,用一族具有相同初始切线模量和不同极限强度的双曲线来求取当前应变状态处的切线模量,能够统一描述结构性黄土的应变软化和硬化型应力-应变关系曲线,形成解决原状湿陷性黄土增湿和应力耦合条件下变形及强度计算问题的新方法.     

拉压不同模量矩形板的双向弯曲问题

拉压不同模量矩形板的双向弯曲的中性轴可以从两个弯曲方向考虑.基于不同模量理论,利用静力平衡方程推导了不同模量矩形板的中性轴位置,再利用Kantorovich变分法求解了不同模量矩形板的挠曲线方程,并将得到的数值解和有限元解进行比较,二者较为吻合.计算结果表明,当拉压不同模量的差异较大时,不同模量弯曲矩形板的挠度不宜采用相同模量经典板壳理论.该方法为分析不同模量矩形板和其他结构形式的板的弯曲问题提供了求解思路,并为其在工程中的应用提供了一定的理论参考.     

基于幂函数关系的黏土非线性本构模型

结合软黏土双曲线模型和指数模型的切线模量公式,引入一个新参数——切线模量指数θ,提出改进的切线模量公式,进而推导出基于幂函数关系的软黏土非线性本构模型.该模型包含可由常规三轴试验确定的6个参数,数学关系简单且能克服传统模型的数学缺陷.通过讨论试验数据,表明切线模量指数θ与土体本身的力学性质、外界条件等因素有关,而与围压无关,进一步验证新模型中3个特征量的独立性.最后通过模拟两组他人的黏土三轴试验数据,证明新模型的模拟效果优于传统的双曲线模型与指数模型.     

均匀电场中带有浸染球壳的球体的激电异常

本文讨论了在均匀半空间中带有浸染球壳的球体上中间梯度装置异常的特点。分析了浸染球壳的电性参数(电阻率、极化率)和几何参数(球体中心埋深、浸染球壳的厚度)对中心剖面上激电异常特点的影响。得出了一些基本结论:球壳增加了勘探深度;当利用视极化率曲线或视电阻率曲线求球体中心埋深时,不会引入误差     

不同拉压模量厚壁球壳的弹塑性分析

基于理想弹塑性模型,对拉压模量不同的厚壁球壳进行弹塑性分析.在不同内压作用下,对厚壁球壳进行了弹性分析、弹塑性分析,最后进行塑性极限分析,并求解厚壁球壳各个状态下的应力及位移的大小.分别讨论了弹塑性边界位置不同时,球壳内壁开始屈服的弹性极限压力及球壳整个截面完全屈服的塑性极限压力.     

线性强化材料厚壁球壳的统一自增强分析

运用统一强度理论对承受内压的线性强化材料的厚壁球壳进行了自增强分析，得到了适用于多种材料的厚壁球壳弹性区与塑性区的应力分布、残余应力分布及合成应力分布的统一解析式。并根据厚壁球壳的安定性条件和合成应力分布分析得出了最佳弹塑性半径和最佳自增强内压的统一解析解。     

基元模数与组合多面体外接球半径的几何关系

网壳结构作为曲面形的网格结构,兼有杆系结构和薄壳结构的固有特性。随机法组合多面体球面网壳结构在国内还很少见,既没有理论作指导,更没有实际经验可以借鉴。在这种情况下,提出的组合多面体理论和组合多面体变体理论,为随机法单层球面网壳的几何构型设计提供了依据。随机法组合多单层球面网壳的半径与其组成单元的基元模数、单元中正五边形的边长存在着一定的几何关系,了解基元模数与组合多面体外接球半径之间的关系,对随机法组合多面体各参数的计算有着非常重要的意义。     

扁球壳非线性分析的一种新的渐近解法

提出了解决扁球壳非线性静、动态分析的另一种新的渐近方法。方法的实质是在壳体中面变形能中引一新参量Ｉｅ，得到了一组以Ｉｅ简单耦合的控制方程，通过迭代－变分方法求解方程，得出了扁球壳的一般非线性运动方程的近似表达式，将本文所得的部分数值结果和现有结果比较，证明本文结果精度是满意的。     

敷设空腔覆盖层的水下弹性球壳散射特性

研究敷设空腔覆盖层的水下弹性球壳声散射特性对探测和识别水下目标具有重要意义。利用 COMSOL有限元软件对水下弹性球进行仿真,获得目标强度的数值解,通过与理论解对比验证了该方法可用于计算水下球形结构的声散射特性。通过对弹性球壳敷设覆盖层前后的目标强度进行仿真,对比结果指出敷设空腔覆盖层能有效降低球壳的目标强度。进一步讨论覆盖层材料参数和空腔结构变化对弹性球壳声散射特性的影响,结果表明：空腔比、覆盖层厚度和损耗因子值越大,目标强度越小;与圆柱、圆台空腔相比,圆锥空腔的目标强度最低。     

非均质层合圆柱壳轴对称变形分析解

本文将钢筋混凝土压力管道视为非匀质层合圆柱壳,利用经典层合理论和Reissner修正理论,分别得到了轴对称变形下挠度和内力的解析解.计算了材料性质关于中面是对称的三层壳和非对称的二层壳.受均布内压力和一圈均布的法向集中力作用的实例.计算结果表明,上述两种理论比经典理论更加符合实际,径向分布应力和纵向分布内力更加合理.本文和文献的工作说明了现行钢筋混凝土压力管道或者构件设计,在静力计算方面还有着进一步探讨的问题.     

CFRP强约束混凝土配筋柱稳定性能研究

通过截面经圆弧化处理、外包CFRP后的矩形截面的钢筋混凝土柱的轴心受压试验,研究了长细比对稳定承载力的影响。利用稳定理论中的切线模量和双模量理论,对CFRP强约束混凝土轴心受压柱的稳定性能进行了分析,并与试验结果进行了对比,提出了CFRP强约束混凝土轴心受压柱的长细比限值和相应的稳定承载力计算公式。     

船体结构粘弹性夹层阻抑振动波传递特性研究

基于波动理论分析了含粘弹性材料夹层的船体板架中振动波传递特性,给出粘弹性夹层对弯曲波的隔声量公式.同时将粘弹性夹层引入转角含阻振质量的典型船舶L型结构中,通过多次构造阻抗失配有效地阻断船体振动噪声主分量的传递.在此基础上,将这种复合隔振技术引入到动力舱段声学设计中并开展相应的数值实验.结果表明:粘弹性夹层对船体结构波具有较强的阻抑作用,夹层隔振性能随其杨氏模量降低及尺度增加而增大,夹层杨氏模量对隔声量的影响较其尺度更为显著,在刚性隔振基础上联合应用较小尺度的聚氨酯夹层可显著增加隔振效果并有效拓宽了隔振频带,具有较高的效费比.     

硬壳坝有限元分析

硬壳坝由多种材料构成,用传统的计算方法其结果无法准确的反映坝体各部位的应力、变形情况.采用有限元法(ANSYS)计算了某一硬壳坝实例,得出了硬壳坝的坝身应力分布及硬壳与填渣交界面上的应力变形等结果.通过改变填渣弹模进行计算,得出填渣弹模对坝体应力变形的一些影响规律,为设计提供参考,具有较大的实用价值.