预应力高强混凝土矩形支护桩的变形分析

为了更准确地计算预应力高强混凝土矩形支护桩在实际工作中的位移变形值,根据矩形支护桩抗弯试验的实测数据,采用最小二乘法对其挠度曲线进行拟合,计算出矩形支护桩受弯试验过程中的实际抗弯刚度,并采用结构力学的方法对抗弯刚度计算值进行验证,进而提出矩形支护桩的修正抗弯刚度计算方法。结合实际工程,采用修正抗弯刚度计算矩形支护桩位移变形,计算结果与实测值较为接近,结果表明采用修正抗弯刚度计算矩形支护桩位移变形更为合理。     

考虑滑移效应的体外预应力钢-混凝土组合梁自振频率分析

为了研究滑移与体外预应力对钢-混凝土组合简支梁自振频率的影响,提出了适用组合梁自振频率计算的静力折减刚度法和动力刚度修正系数法.以一根跨径为5 m的钢-混凝土组合简支试验梁为研究对象,分别采用静力折减刚度法、动力刚度修正系数法及换算截面法计算梁的自振频率,并将计算值与试验实测值进行对比.结果表明,采用动力刚度修正系数法计算得到的体外预应力组合梁的自振频率更接近于实测值,采用静力折减刚度法和换算截面法计算得到的梁的自振频率与实测值之间存在较大误差.当体外预应力值为100 k N时,换算截面法和静力折减刚度法与实测值的误差分别为19.3%和7.9%,动力刚度修正系数法误差则仅为2.9%.     

半刚性连接钢框架的简化设计方法

采用三参数力学模型模拟半刚性框架梁柱节点的弯矩-转角性能,螺旋弹簧模拟节点连接的半刚性,考虑了梁柱间的相对转角关系,通过引入半刚性梁柱节点梁的线刚度修正系数Fij以及Fij与梁柱节点连接刚度系数α之间的关系,来修正与各节点相连的梁的线刚度,然后利用修正后的梁线刚度根据D值法的原理建立竖柱的抗侧刚度修正系数αc计算表,提出了一种计算简单,有较好精度的简化设计计算方法.     

基于CPTU的黏性土超固结比计算方法的对比分析

以江苏滨海某海上风电项目为背景,采用孔压静力触探(CPTU)技术对土层进行测试,并对土样进行标准固结试验.首先,将基于CPTU技术的土体超固结比计算方法分为基于归一化锥尖阻力和净锥尖阻力的经验方法以及基于临界状态土力学理论与圆孔扩张假设的理论方法.然后,以静探孔JT21的CPTU测试数据为例,采用CPTU技术计算黏性土超固结比,并与试验值进行对比.最后,将纳什效率系数、决定系数、均方根误差作为评价因子,采用非线性规划求解方法对原有公式经验参数进行优化处理,建立了预测江苏海域黏性土超固结比的修正预测模型.结果表明,修正预测模型的计算结果相比于初始预测模型结果更接近试验值,归一化锥尖阻力与超固结比存在线性关系.计算超固结比时推荐优先采用修正NGI模型,其决定系数为0.486,纳什效率系数为0.974.     

桩筏基础的非线性分析

阐述了桩出现非线性荷载--挠度时桩筏基础的分析方法,运用有限元法对筏板进行模拟分析,假定桩有类似于弹簧的可变刚度,同时假定土体为具有不同刚度的多层土体组成的弹性介质,桩的刚度随荷载改变时不同桩之间的相互作用维持不变以便于模拟非线性特性.采用此方法并结合用于分析高层建筑的GARP程序对桩筏基础进行非线性综合分析,最后将实际观察值与理论计算值进行比较,得到了一些有益的结论.     

橡胶的可压缩性在推力杆球铰有限元分析中的应用

以重型车推力杆橡胶球铰为研究对象,对其纵向刚度进行了有限元仿真和试验验证,分析了橡胶的可压缩性对有限元仿真结果的影响,并对橡胶球铰结构进行了优化。采用单轴拉伸试验获取橡胶的应力-应变数据,由此拟合出超弹性本构模型中应变偏量能部分的参数;体积应变能部分的参数由泊松比推导得出,通过调整泊松比可以改变橡胶的可压缩性。研究结果表明,橡胶的可压缩性对推力杆橡胶球铰的有限元仿真结果有很大影响,推力杆的刚度随泊松比的增加而增大。泊松比小于0.495时,推力杆刚度的仿真和试验值线性增大;泊松比大于0.495时,推力杆的刚度值增速加快;泊松比取0.492时,仿真值与试验值吻合。这表明调整泊松比来修正橡胶材料的可压缩性是合理的,该结果对橡胶材料的设计具有参考价值。     

考虑边界条件约束和参数灵敏度的斜拉桥有限元模型修正

为了给五河口斜拉桥的桥梁健康监测提供一个基准的有限元模型,利用环境振动激励对斜拉桥进行了模态试验,得到了五河口斜拉桥模态参数测量值.根据设计图纸,建立精细、参数化的斜拉桥有限元模型,进行了模态分析,并将试验测量值和有限元分析值进行了匹配.对模型修正参数进行了灵敏度分析,选择了那些对目标函数和状态变量比较敏感的参数,尤其是边界条件,参与模型修正.研究表明,基于环境振动得到的模态试验测量值反映了建成后的五河口斜拉桥基本动力特性,有限元分析结果和模态试验结果匹配时出现错位,对参数施加了约束后,修正后的有限元模型更加接近实际结构,各参数修正后的物理意义明确.边界条件刚度应当作为修正参数,其修正结果反映了桥梁的实际情况.     

地震作用下筒仓结构贮料侧压力计算方法

为了对筒仓结构进行合理的抗震设计,得到实际工程中实用的贮料侧压力,引入“施卫星”地震作用下贮料侧压力计算方法,以工程设计中能够获得的材料参数为基础,确定贮料侧压力计算中所需要的修正参数;然后利用ABAQUS建立筒仓结构数值模型进行计算分析,根据获得的贮料侧压力变化曲线拟合得出相应参数的修正值;综合不同参数,归纳出考虑筒仓-贮料相互作用的贮料侧压力修正公式;最后,将贮料侧压力修正公式所得的计算值与既有试验数据及规范设计值进行对比分析. 结果表明,采用本文公式得到的计算值与试验值吻合较好,能够真实合理地反映实际地震作用下贮料侧压力分布;考虑强震作用下贮料侧压力按照规范设计值设计偏于危险,而按照本文计算公式设计更加经济可靠.     

拖曳水池拖车结构设计与分析

拖曳水池试验是研究船舶性能的基本方法,为满足船舶试验的需要,设计了一种适用于试验领域拖曳水池的拖车结构,简述了拖曳水池拖车的基本组成,建立了基于参数设计的完整拖车三维实体模型,并对拖车抗倾覆稳定性进行校核计算,采用有限元软件建立简化后3种强度和刚度提升方案的拖车模型,采用有限元分析方法分别对其进行强度与刚度分析计算,通过对比不同方案的计算结果,得到相对最优方案的模型参数。经分析计算可知,优化后的模型强度和刚度均能够满足实际需求。     

已服役20年的PC空心板梁有限元模型修正

服役多年的桥梁由于没有初始条件的有限元模型,也没有长期健康监测数据,因此通过有限元修正来对旧桥进行模拟分析一直是一个热点。基于某运营20年的预应力混凝土空心板梁的破坏试验以及ANSYS有限元模型,利用MATLAB径向基神经网络对有限元模型进行修正。首先以不同的结构参数条件下有限元模型跨中位移作为输入,以对应的箍筋、纵筋、钢绞线、混凝土的弹性模量及混凝土泊松比等结构参数作为输出,计算出有限元模型的设计参数。研究表明:服役20年的预应力混凝土空心板梁仍具有良好的刚度和弹性恢复能力;修正后的有限元模型与实际结构的物理状态非常接近,误差均在5%以内;修正后的钢绞线弹性模量与试验值吻合良好,证明修正结果的准确性和合理性。     

船用齿轮箱刚度分析与实验

基于船用齿轮箱相关技术条件,考虑轴、轴承、箱体等变形及传动过程中的相互影响,提出以联轴器跳动值作为船用齿轮箱刚度评价的新方法。采用有限元法建立船用齿轮箱的刚度分析耦合模型,得到箱体与轴变形、轴承与轴承座刚度等参数,计算出齿轮箱联轴器跳动值;结合理论分析设计刚度测试实验,根据实验结果与理论分析相对比,误差在11%以内,且满足技术要求,说明以联轴器跳动值作为船用齿轮箱刚度评价的新方法是有效的。     

基于二阶滑移边界的螺旋槽干气密封协调优化

应用二阶非线性滑移边界条件推导出修正的广义雷诺方程,并用PH线性化方法、迭代法对非线性雷诺方程近似求解,得到气膜推力和气膜刚度的近似解析式。利用多目标优化方法构建气膜刚度与泄漏量之比的协调函数,对该目标函数进行近似求解,获得最佳的螺旋槽几何参数值。利用Maple程序计算不同介质压力和转速下的气膜刚度、泄漏量并与试验值进行对比。结果表明,几何参数优化的干气密封样机测试结果与理论计算结果误差较小,运用二阶非线性滑移边界条件计算出的理论值具有较好的精度。     

复合EPS模板再生混凝土剪力墙传热系数计算研究

对复合EPS模板再生混凝土剪力墙的传热系数计算进行了研究.基于钢筋混凝土和EPS模板的导热机理,得出各材料导热系数与温度和湿度的关系计算表达式,提出符合围护墙体实际工作环境的传热系数修正计算方法.对比分析4个试件传热系数试验值、文献参考值及修正计算值,结果表明:采用修正计算方法能更准确地反映传热系数真实值,为建筑节能细化设计提供了理论基础.采用传热系数修正计算方法对适用于北京地区气候条件的复合EPS模板再生混凝土剪力墙传热系数进行计算和分析,并与文献参考值进行比较,结果表明:采用修正计算法进行节能设计更为合理.     

螺旋槽干气密封运行特性的预测模型及试验研究

针对螺旋槽干气密封在运行中气动特性参数的快速定量预测问题,以实际密封产品为研究对象,通过对典型数值模拟结果实施函数相关性的二次拟合分析,建立了以工况参数(入口压力、转速)和气膜厚度为变量的气动特性参数预测模型.采用预测模型对试验多工况下的特性参数进行了计算,并采用"窄槽理论"实施了相同条件下的理论简化求解,对特性参数的简化理论和预测两种结果与试验测量值进行了对比分析.结果表明:两种方法的计算值与试验结果保持了良好的分布趋势,但预测模型求解值与试验测量值符合更好,计算准确性明显提高,从而验证并确定了预测模型的可靠性.     

预应力梁固有频率的试验研究

进行了5根预应力梁的动力试验,结果表明:预应力梁的固有频率随预应力的增加而增加,这与经典的轴力作用下各向同性材料梁的理论分析结果完全相反.为此,将预应力梁视为各向同性材料梁,采用IstOpt软件对试验数据进行拟合,得到梁频率计算时的刚度修正公式,并将频率计算结果与试验结果及相关文献上的三个修正公式的计算结果进行了对比分析,结果表明:提出的计算公式用于梁的一阶频率计算时,计算值与实测值误差较小,而且能较好地反映频率随预应力的变化趋势,比已有的修正公式更适用;计算梁的二阶频率时误差稍大,也具有一定的适用性;进行梁的三阶及以上频率的计算时存在较大误差,有待进一步的研究.     

基于径向基神经网络的有限元模型修正研究

模型修正属于反问题的一种,针对其非线性、计算量大等不足之处,提出一种基于径向基神经网络的有限元模型修正方法,并把反问题归结为正问题进行研究。该方法将特征量作为自变量输入、设计参数作为因变量输出,用试验设计构造样本,以径向基神经网络逼近两者之间的非线性映射关系,利用神经网络的泛化特性直接输出设计参数的修正值。某空间钢结构模型的计算结果验证了该方法的有效性。     

复合材料圆管芯材横向剪切性能

分别采用解析法、数值法和双剪试验对碳纤维增强复合材料圆管芯材(碳管芯材)的横向剪切刚度进行研究,得到了碳管芯材的等效横向剪切模量和修正系数.采用层压板理论的刚度矩阵计算方法求解碳管所用层压板的面内剪切模量,并结合碳管芯材的矩阵胞元计算得到芯材横向剪切模量的解析解;使用有限元方法对双层碳管芯材建立碳管芯材双剪有限元模型,通过数值分析得到碳管芯材等效横向剪切模量的数值解;应用试验结果对解析解和数值解进行修正,获得的修正系数为碳管芯材力学性能研究及航天器结构应用提供了重要参数.     

空间组合拱桥模型试验研究--模型桥梁分析及原型桥梁的设计施工建议

在文献[1,2]基础上,就中山一桥模型试验测试结果与理论计算结果进行了比较,根据试验结果提出了设计施工建议．使用荷载试验表明：原型桥梁各受力构件截面拟定得比较合理,刚度比较匹配,内力分配比较均匀,且有足够的安全贮备．模型桥梁的理论计算结果与实测结果的比较表明：实测值与理论计算值吻合较好。     

二维无耦合微位移工作台的刚度计算与分析

文章针对一种无耦合的二维微位移工作台,推导了该工作台的刚度理论公式。首先给出了工作台的结构,推导了柔性铰链杆端点处的转角和位移;在此基础上推导了二维微位移工作台在x、y2个方向的刚度理论公式;最后采用有限元仿真计算值对刚度理论公式进行了验证。结果表明,刚度理论公式计算值与有限元仿真计算值的相对误差不超过该文给定参数范围的11.11%。     

基于改进响应面的桥梁抗弯刚度修正

根据响应面法(RSM)的应用条件,从工程应用角度研究响应面法改进方法及桥梁抗弯刚度修正中确定设计空间大小的一般原则。利用单因素试验法,令抗弯刚度在初始设计值的基础上产生单位改变量,考察目标函数对应的改变量,建立两者之间的线性函数关系,以初始有限元模型的目标函数值和对应实测值的差值为目标,通过优化算法,使待修正参数的设计空间快速逼近最优区域。在优化的设计空间里建立响应面模型对桥梁结构抗弯刚度进行修正。数值算例和三跨连续梁实桥静载试验算例证明:该方法显著地提高了基于响应面的桥梁结构抗弯刚度修正的精度。