压杆稳定的计算机辅助设计

提出了压杆稳定的计算机辅助设计的原理、方法、框图和程序，并首次采用优化方法选择压杆的折减系数，大大提高了压杆稳定设计的效率和精度。所编程序还可进一步扩充，扩大其应用范围。     

考虑压杆稳定性的桁架拓扑优化设计

目的 初探用进废退思想在桁架拓扑优化设计中的应用,开发相应的优化程序并用算例进行验证。方法 在桁架拓扑优化设计中考虑结构中受压杆的稳定性,同时考虑材料应力约束和压杆的稳定应力约束,通过杆件的实际受载情况及其应力约束值来调整各杆件的截面积,剔除优化结果中截面积小于阈值的杆件,以得到最优的拓扑结构和杆的截面大小,使各杆在保证结构稳定的前提下各尽所能,物尽其用。结果 优化结果表明桁架达到减重和安全稳定的     

用有限元强度折减法进行边坡稳定分析

通过对边坡非线性有限元模型进行强度折减,使边坡达到不稳定状态时,非线性有限元静力计算将不收敛,此时的折减系数就是稳定安全系数,同时可得到边坡破坏时的滑动面。传统条分法无法获得岩质边坡的滑动面与稳定安全系数。该方法开创了求岩质边坡滑动面与稳定安全系数的先例。文章对此法的计算精度以及影响因素进行了分析。算例表明采用摩尔-库仑等面积圆屈服准则求得的稳定安全系数与简化Bishop法的误差为3%～8%,与Spencer法的误差为1%～4%,证实了其实用于工程的可行性。     

衬砌背后矩形空洞对隧道初支应力分析

在新奥法隧道施工过程中,岩石隧道光面爆破效果不够理想,衬砌背后存在空洞的现象愈加普遍。结合工程实例,采用数值模拟手段进行三维弹塑性分析,探讨在隧道衬砌背后存在矩形空洞时,不同尺寸条件下初支的应力分布变化情况。通过引入有限元强度折减法计算存在空洞时隧道结构的整体安全系数并与健康隧道的安全系数进行对比,对初期支护的拉应力、压应力与相应的安全系数进行线性回归,综合评价隧道结构的稳定性。     

一种基于塑性功和突变理论的边坡临界状态确定方法

基于当前强度折减法的临界状态判据各有优缺点,结合塑性应变能理论和突变理论,提出一种新的反映边坡的临界状态失稳判据。该方法以塑性功作为评价边坡整体稳定性状态的评价指标,以尖点突变模型作为判断边坡失稳与否的理论依据。在具体操作过程中,通过不断调整强度折减系数,记录每个折减系系数下对应的计算模型整体塑性功,建立"整体塑性功-折减系数"曲线,并通过突变理论找出整体塑性功发生突变时对应的折减系数,此时的折减系数即为边坡的安全系数,此折减系数下对应的边坡状态即为临界状态。对单台阶边坡、多台阶边坡进行计算。研究结果表明:基于该方法得到的安全系数与极限平衡法得到的安全系数较接近,尤其与满足力平衡条件和力矩平衡条件的修正简布法所得结果最接近,从而验证了该方法的可靠性。     

压杆优化设计

压杆的稳定设计是通过计算压杆截面积选用截面形状来达到的。压杆的截面设计一般是采用试算法,计算量较大,图解法避免了试算法中的重复计算过程,因而是一种较好的方法,但其精度较差且不能进行型钢截面的设计。本文对不同的截面形状,提出几种直接的优化、计算方法,其比试算法简单,比图解法精确。它适用于大、中、小各种柔度的压杆;也适用于截面形状因子为常数的截面和常用的型钢截面;导出了一些简便实用的计算公式。能够直接得出截面面积选取型钢型号,应用范围广泛。     

不用折减系数计算压杆截面尺寸的方法

用折减系数计算压杆截面尺寸的方法既繁琐又不尽合理。为了改变这种状况，力学工作者进行了不断的探索。本文介绍一种用计算机设计计算的既简单又合理的方法。     

混凝土的多轴强度安全系数及其应用

为计算多轴应力状态下混凝土坝的强度安全系数,以混凝土重力坝为例,采用超载系数K1和失效距离系数K2分别计算多轴强度安全系数。计算结果表明,在二轴拉-压区,K1略小于单轴强度安全系数K0,在二轴压-压区,K1大于K0;无论在二轴拉-压区还是二轴压-压区,K2均小于K1和K0;混凝土重力坝的多轴强度安全系数与单轴强度安全系数具有显著差异,在强度设计与安全评价中应采用多轴强度安全系数。     

基于ANSYS和强度折减法的边坡稳定性分析

探讨了强度折减法的基本原理、安全系数、屈服准则和破坏标准等内容,结合ANSYS有限元软件,对水泥库边坡工程在不同破坏标准下的稳定性进行对比分析.计算过程中,随着折减系数的不断改变,会得到不同的黏聚力和内摩擦角参数值,再将其输入到ANSYS中的等面积D-P本构方程中计算至不收敛,发现边坡的安全系数与此时的折减系数是相等的.结果表明:采用塑性区贯通和位移的突变作为边坡破坏标准所得到的安全系数与传统方法计算得到的安全系数十分接近,从而表明有限元强度折减法在边坡稳定性分析中具有可行性.     

基于FLAC~(3D)的强度折减法程序改进研究

传统的FLAC~(3D)自编强度折减法程序基于抗剪强度折减技术和二分法来计算边坡安全系数。但每次重复迭代过程(折减强度)程序都需对模型初始应力重新计算。迭代过程重复越多,无谓的耗时越多且初始应力值在第一次迭代后产生变化。针对不足,在介绍了常见边坡稳定性分析方法和关于强度折减法背景知识后,用内嵌于FLAC~(3D)的编程语言FISH语言对其改进。主要过程为:用FISH语言的函数将算得初始应力写入文件;通过函数和赋值功能将文件中初始应力依次赋值给模型分块;用上面语句代替FLAC~(3D)自编强度折减法程序中初始应力计算部分。改进FLAC~(3D)自编强度折减法程序省去每次迭代中重新计算初始应力且保证初始应力在整个迭代运算中一致。对比三种常见的用FLAC~(3D)求解安全系数方法,改进FLAC~(3D)自编强度折减法程序耗时最短,计算结果精确。对于模型和初始应力条件复杂的边坡用改进自编强度折减法程序求解边坡安全系数可节省大量时步和真实运算时间。     

钢压杆稳定的直接设计法研究

根据钢结构设计理论及规范,提出了钢结构压杆稳定设计的直接计算法,摒弃传统设计的折减系数法,并考虑了残余应力对压柱的影响,避免了采用试算法的反复运算。本文通过实例进一步说明该设计方法的优越性。     

超长混凝土框架温差收缩应力计算方法的探讨

采用弹性方法计算超长混凝土框架的温差收缩应力需考虑徐变、开裂等因素造成的应力松弛。工程通过折减构件刚度和折减综合温差来考虑温度应力松弛,文章通过理论推导和数值计算得出,当梁与柱的刚度折减系数相等时,采用折减综合温差代替折减构件刚度较为方便;当梁、柱刚度不同时,宜采用刚度折减法。     

“非零应矩弹性理论”下的压杆稳定

现行弹性理论认为:"作用在单位面积上的力矩恒等于零",与应力理论下的压杆稳定公式,都无法解决工程上的扭转和弯曲不平衡问题。本文利用"非零应矩弹性理论,推导了应矩理论下的压杆稳定临界力新公式。并用应力、应矩两种理论,对压杆稳定实例进行对照计算,来论证现行欧拉压杆稳定临界公式的不安全性。     

采用边坡稳定性强度折减法分析弹性应变能突变判据

为分析采用强度折减法确定边坡安全系数过程中边坡弹性应变能随折减系数变化与边坡失稳破坏的内在联系,建立数值模型,记录边坡弹性应变能与折减系数关系曲线;通过对某边坡的分析,绘制弹性应变能与折减系数关系曲线.研究结果表明:采用强度折减法,当边坡处于稳定状态时,折减系数增大引起边坡变形增大,导致边坡体弹性应变能随之增大;但是,边坡岩土体能够承受的弹性应变能是有极限的,当折减系数增大到某一值时,边坡体的弹性应变能达到极限,再增大折减系数将导致边坡失稳破坏;边坡体弹性应变能与折减系数服从指数关系;利用弹性应变能与折减系数关系曲线得到的边坡安全系数与采用其他经典的方法所得边坡安全系数基本一致,弹性应变能随折减系数变化而变化的规律可以作为边坡稳定性强度折减法分析的失稳判据.     

四肢缀条轴压钢管混凝土格构柱承载能力分段合成法

采用泰勒级数作为分段插值函数,在考虑多个截面的平衡条件和紧箍效应钢管混凝土应力-应变关系、剪切变形及初弯曲影响的基础上,建立杆件截面的平衡方程,提出四肢缀条轴压钢管混凝士格构柱弹塑性极限承载力数值方法,并编制相应的计算程序.利用提出的计算方法和编制的程序对国内已有轴压四肢钢管混凝土格构柱试件进行计算,并与现有一些规程进行比较.同时,结合数值计算结果及长细比折减系数计算模型,提出长细比折减系数计算公式.利用提出的长细比折减系数计算公式对国内已有轴压四肢钢管混凝土格构柱试件进行计算,并与数值计算结果及试验结果进行比较.研究结果表明:该方法适用于轴压长柱和短柱的弹塑性极限承载力的计算.规程计算方法结果偏于保守,计算误差大,本文方法的计算结果与试验结果较吻合;本文提出的长细比折减系数计算公式正确.     

土体力学参数对坡面应力重塑效果的影响

在开挖边坡上施加重塑应力能改善边坡土体受力状态,提高边坡安全系数。本文在ABAQUS平台上用有限元强度折减法计算边坡的安全系数,并通过变换土体粘聚力c、内摩擦角φ,从而获得不同土体参数对边坡应力重塑效果的影响。     

边坡稳定和滑坡实例计算对比分析

文章以文献中的大量边坡稳定和滑坡为工程实例,应用边坡稳定分析应力状态方法的解析公式,进行边坡安全系数的计算,计算结果与文献中的条分法、非线性模型、神经网络、有限元强度折减等方法的结果相比较,定性结果比较一致.由于应力状态法解析解具有完整的数学力学模型,大大简化了计算程序、应用软件的依赖过程,较真实地反映了实际土坡的稳定...     

平面应变条件下两类有限元边坡稳定分析方法比较研究

对有限元边坡稳定分析方法中滑面应力分析法和强度折减法的安全系数定义进行了探讨,指出这两类方法的安全系数定义都是从强度折减的概念出发,与极限平衡方法中的安全系数定义概念上是一致的.在算例对比分析中,基于非关联流动法则,采用与经典摩尔-库仑准则相匹配的等效D-P准则,在平面应变条件下,对天然边坡(均质边坡、有下卧软弱层、有软弱夹层带)的稳定性进行了对比研究,并同传统极限平衡方法进行了比较.研究表明,两类有限元方法得到的安全系数大小以及相应滑动面形状和位置均十分接近,滑面应力分析法不适于计算失稳边坡的安全系数.     

三峡左厂3号坝段坝基深层抗滑稳定性有限元分析

三峡工程左厂3号坝段的主要工程地质问题是深层抗滑稳定问题。根据结构面和断层的实际产状建立了包含41条长大结构面及5条断层的三峡大坝左厂3号坝段和4号坝段联合作用的三维有限元模型，模型中的结构面采用Goodman节理单元。采用强度折减有限元法研究了左厂4号坝段对3号坝段深层抗滑稳定安全系数的影响，分析了不同折减系数时大坝的塑性区分布规律，给出了基于有限元计算结果的大坝安全系数评价方法。结果表明，3号坝段对3号坝段安全系数为3．5，4号坝段对3号坝段安全系数的提高有一定的帮忙作用，但作用不大。     

巷道前伏承压溶洞突水灾变流固耦合分析

基于承压溶洞突水灾变的流固耦合理论和防突岩柱的强度折减法思想,构建巷道前伏溶洞突水的流固耦合-强度折减法联动分析方法,探讨防突岩柱的流固耦合效应和安全储备,引入防突岩柱安全系数的概念,通过不断折减防突岩柱强度参数并进行流固耦合分析,直至计算不收敛,此时的折减系数即为防突岩柱安全系数。以七一煤矿石坝井前伏承压溶洞突水事故为例,研究防突岩柱安全系数与溶洞内压、岩柱厚度的关系。研究结果表明:在采动应力和高渗透体积力作用下防突岩柱的失稳是岩柱塑性区非线性扩展而触发岩柱突变失稳的过程,伴随岩柱力学失稳,防突岩柱发生突水。将安全系数为1.5的岩柱厚度作为防突岩柱的计算安全厚度。七一煤矿的溶洞突水原因在于防突岩柱留设过小,不具有安全储备,导致承压溶洞水体突破岩柱涌出。岩体的流固耦合-强度折减法联动分析为研究工程岩体突水稳定性评价提供了新研究途径。