基于压杆后屈曲的工程材料形变行为及弹性模量测定

用扫描仪测定了8种工程材料的端部转角和中点挠度,用TA-XT2i物性仪测定了其弹性模量,同时用三点弯曲法测定65Mn钢弹性模量.结果表明:8种材料后屈曲形变行为与理论相符,中点挠度误差均小于5%,端部转角误差均小于6%;压杆后屈曲法弹性模量测定值与公称值吻合,比三点弯曲法更准确,压杆后屈曲法适用于工程材料.压杆后屈曲法测量弹性模量的最佳端部转角为20°~25°,金属片的最佳厚度为0.2~0.3 mm,长度为150~180 mm;0.38 mm厚PVC片最佳长度为180 mm;80 mm长PET片的最佳厚度为0.5 mm;铜版纸的最佳长度为100 mm,宽度为30 mm;竹片的最佳长度为180 mm,厚度为1.0 mm左右.     

楔形变截面双模量梁弯曲变形时的解析解

推导出了楔形矩形变截面双模量梁的截面高度表达式,利用静力平衡方程确定了楔形矩形变截面双模量梁弯曲时的中性层位置。采用弹性理论建立了楔形矩形变截面双模量梁的弯曲微分方程,推导出了外载荷作用下梁的挠度表达式。通过算例,讨论了楔度比、长高比、剪切效应对楔形矩形变截面双模量梁弯曲变形时挠度的影响。结果表明:随着楔度比的增大,梁的弯曲挠度逐渐减小;随着长高比的增大,双模量材料简支梁、悬臂梁中点的弯曲挠度均逐渐增大,各向同性悬臂梁的中点弯曲挠度也逐渐增大;对于拉压弹性模量相差较大的双模量材料梁的弯曲挠度计算,用经典材料力学理论计算是不合适的,应采用双模量材料力学理论进行分析计算。     

一种新的压杆临界力实验方法

本文计算了理想细长压杆杆端压力P与其位移△的理论关系,并根据电子式万能试验机的特点提出了一种新的测定压杆临界压力的方法。与传统方法相比,本方法省去了测定压杆中点挠度的装置,操作简单易行,精度也比传统方法高。     

幕墙支撑杆的纵横弯曲计算和稳定性分析

阐述幕墙杆索结构中支撑杆的纵横弯曲计算,并由此讨论杆件的稳定性。考虑横向力和轴向力的弯曲变形问题,列出支撑杆挠曲轴的微分方程,并给出求解方程的具体步骤,通过实验提出对幕墙支撑杆失稳的新判据,引入修正系数,改进压杆失稳的临界应力计算公式,实验结果表明改进的计算公式精确有效。     

输电铁塔中连续轴压杆计算长度系数的讨论

输电铁塔中的主杆通常是连续的轴压杆件,在设计中常用计算长度系数考虑结构对于构件的支撑作用,然而无论是DL/T 5154-2002《架空送电线路杆塔结构设计技术规程》还是ASCE10-1997《美国输电铁塔设计导则》,对于上下段压杆对于中部压杆端部约束的有利影响都未考虑,将其作为强度储备忽略其作用,使得设计偏于保守。通过简化的理论分析模型,按照弹性弯曲理论,推导出连续轴压杆的计算长度系数的计算公式,通过对计算长度系数的观察,连续轴压杆中部压杆的端部约束要强于两端铰接的单根构件,上下段压杆对于中部压杆有一定的支撑作用,且支撑作用随着上下段压杆与中段压杆长细比相对比值的增大而增强。     

考虑P-Δ效应压杆几何非线性问题的解析法

将压杆弯曲平衡微分方程的解(即挠曲线方程)分解为正弦曲线和多次曲线叠加的形式.通过对压杆的特定受力平衡状态的分析,把求解压杆微分方程问题,转化为根据压杆的边界条件和平衡条件确定挠曲线方程的待定几何参数问题.建立了考虑P-Δ效应(轴力二阶效应)的挠度理论计算公式.算例分析证明,该解析法具有较高的适用性和高效性.     

基于挠度法的有侧移框架临界力计算方法

针对规范计算长度系数法计算框架稳定时,无法考虑同层柱之间的相互支援以及层与层的支援作用的问题,提出一种基于挠度法求解有侧移框架临界力的计算方法.利用挠度法将求解压杆临界力转化为计算压杆挠度这一基本原理,将有侧移框架临界力的求解转化为计算框架的楼层侧移,推导了单层及多层框架结构临界力的计算公式.研究结果表明:算例计算结果和有限元计算结果符合较好,证明这种方法具有较好的精度及准确性,且能够有效地改进规范计算长度系数法无法考虑这两种支援作用的不足,可供工程设计和理论计算使用.     

拉压弹性模量不同材料板的热弯曲及屈曲

为了分析拉压弹性模量不同材料板在热状态下的力学行为,采用弹性理论研究了拉压弹性模量不同材料板的热弯曲及屈曲问题。建立了拉压弹性模量不同材料板在热状态下的弯曲微分方程,推导出了相关板热弯曲的解析解;选取梁函数作为试函数,采用Galerkin原理推导出了热屈曲时的临界载荷,该方法计算结果与有关文献计算结果的误差很小;并讨论分析了长宽比、温度对拉压弹性模量不同材料板热弯曲及屈曲的影响。研究结果表明:拉压弹性模量不同材料四边简支矩形板的中点弯曲挠度随着长宽比的增大逐渐变小,而随着温度比增大拉压弹性模量不同材料四边简支矩形板中点弯曲挠度也逐渐增大;当拉压弹性模量相差较大时,采用单模量弹性理论研究拉压弹性模量不同材料板热弯曲及屈曲是不合适的。     

考虑P-△效应压杆几何非线性问题的解析法

将压杆弯曲平衡微分方程的解（即挠曲线方程）分解为正弦曲线和多次曲线叠加的形式．通过对压杆的特定受力平衡状态的分析，把求解压杆微分方程问题，转化为根据压杆的边界条件和平衡条件确定挠曲线方程的待定几何参数问题．建立了考虑P-△效应（轴力二阶效应）的挠度理论计算公式．算例分析证明，该解析法具有较高的适用性和高效性．     

细长压杆失稳问题中“微弯状态”的讨论

对细长压杆失稳问题中“微弯状态”进行讨论,用微弯压力值与临界压力值之差为轴向位移趋近于零的非零无穷小的观点解释微弯状态与直线状态的本质区别,在微弯状态下严格推导了临界压力值表达式和最大挠度的表达式,获得了微弯状态下的压力值参数与压杆两端截面形心间产生的轴向位移参数关系曲线和微弯状态下的压力值参数与最大挠度参数关系曲线.     

超静定结构的综合内力预应力度设计法

提出超静定预应力结构的综合内力预应力度概念,即预应力筋的等效荷载产生的预压应力与外荷载产生的拉应力的比值.将预应力梁当作压弯构件,提出相应于该预应力度的截面设计方法,从而避开主、次内力的计算.     

长输管线中直管跨越管道的力学分析

将埋地管线直管跨越管道的悬空段简化为大挠度梁,且考虑几何非线性,将埋地段看成有限长梁,考虑土壤纵向抗力的物理非线性,研究了固定墩位置、管道温差、跨长、自重及防腐层厚度变化对挠度、弯矩、应力的影响以及挠度、弯矩、应力在跨长方向的分布情况。结果表明:随着固定墩到悬空段距离的增加,固定墩处弯矩从小于跨中弯矩向大于跨中弯矩变化,跨中挠度在跨度为5~10 m时迅速增加,随后趋于稳定。     

水泥混凝土路面传力杆应力分析力学模型

应用三维有限元模型分析水泥混凝土路面中传力杆与水泥混凝土的接触状况,并基于弯曲刚度等效原则将传力杆和水泥混凝土面层系统简化为双层梁结构.计算结果表明,弹性地基上双层梁结构可很好地描述水泥混凝土路面的挠曲效应,而接缝处的双层梁相对位移、转角、以及挤压应力合力与三维有限元解的差异,只需对双层梁层间竖向反应模量进行修正即可;随后,总结归纳了相对位移、转角及挤压应力合力修正系数的回归式,讨论给出了接缝传力杆的抗剪刚度与抗弯刚度的计算式,并指出传力杆的传递弯矩的能力很小可忽略.最后,计算分析了梁端部作用集中荷载时,有基层的地基梁接缝传荷问题,指出在接缝抗剪刚度相同条件下,基层存在可使接缝两侧挠度比增大,接缝传递的剪力减小.     

装配式T梁桥汽车荷载效应的空间分布特征

为探讨汽车荷载作用下跨径、桥宽对装配式预应力混凝土简支T梁桥汽车荷载效应的影响,以交通部2008年T梁桥通用设计图为背景,利用实体有限元模型对比分析了25m、30m、35m三种跨径和9.0m、11.25m、13.5m、15.75m和18m五种桥宽下的竖/横向位移、竖/横向弯矩、纵向应力和扭转角,并与T梁桥实用空间解析解进行了对比分析。通过分析发现：汽车荷载作用下装配式T梁会同时出现竖向和横向挠曲变形,竖向荷载效应随桥梁宽度的增加而近似线性减小,但其横向形变效应会受桥梁跨径、宽度、布载形式等多种因素影响;当装配式T梁桥的所有T梁均使用边梁的设计活载效应时,T梁最大应力的解析结果能包络T梁的活载横向挠曲效应,但当跨径超过30m后中梁活载应力最大值可能会超过刚性横梁法的计算结果;T梁的侧向弯曲会显著增加截面中性轴附近的拉应力,且随着跨径的增大梁体侧向弯曲引起的中性轴位置处应力越大,T梁腹板外侧的分布钢筋最好能按照T梁腹板承受的横向弯矩大小设计为受力钢筋,并减小钢筋间距以更好地防止T梁腹板的竖向开裂。     

基于挠度理论的三塔四跨悬索桥静力特性分析

为研究三塔四跨悬索桥活载效应下的静力特性,拓展单跨悬索桥挠度理论公式,建立了多塔连跨悬索桥挠度理论非线性微分方程组,引入“代换梁法”求解方程组。基于MATLAB语言平台考虑了集中力引起的主缆水平力增量对影响线的非线性影响,开发出基于挠度理论的多塔连跨悬索桥内力线形的程序。研究结果表明:挠度理论解与有限元法的计算结果具有较好的一致性,位移相对最大偏差为5.3%,弯矩最大相对偏差为13.9%; 加劲梁最大挠度发生在两个主跨跨中处; 挠度理论的位移和弯矩大于有限元的计算结果,依此控制结构设计是较安全的。挠度理论在三塔四跨悬索桥设计中具有足够的适用性,可以应用在多塔连跨悬索桥的初步或者概念设计方面。     

直梁强度和刚度的模糊计算

本文定义了具有不同论域的模糊集与通常函数的乘积、乘积的导数和积分,给出了具有相同模糊特性的模糊载荷的数学表征。导出了细长直梁横向弯曲时模糊外载、模糊内力和模糊挠度之间的基本模糊关系。通过引入不同论域的模糊集的加法,讨论了在不同模糊特性的模糊载菏作用下模糊挠度的计算。最后,对梁的可靠度计算进行了讨论。     

深基坑桩锚支护的数值模拟

对利用FLAC3D进行深基坑数值模拟时经常遇到的一个关键而又常被忽视的结构单元连接问题进行了详细探讨,阐述了结构单元的连接方法、种类与性质,利用结构单元连接理论对某一采用桩锚联合支护的深基坑开挖工程进行了模拟分析,研究了桩的最大水平位移、弯矩、内力以及锚杆轴力、附近建筑物基础底面沉降随施工过程的变化规律。指出桩的最大水平位移并不是发生在桩顶处,而是在基坑开挖到的位置附近;桩的弯矩在整个桩长范围内正负交替出现;桩的受力主要为压力,而且最大值也是出现在基坑开挖到的位置附近;锚杆轴力在端部最大,然后逐渐减小,在尾部几乎为零;附近建筑物基础在靠近基坑一端有被抬升的趋势,而另一端则有下降的趋势。     

FBG传感器在PHC管桩水平载荷试验中的应用

介绍了FBG传感器的优点,并说明了FBG传感器在PHC管桩中的安装工艺.结合实际工程,依据PHC管桩水平静载荷试验的监测结果,分析了PHC管桩桩身内力与变形的分布规律:在地面处,桩身弯矩接近于零,随着深度的增加,桩身弯矩呈现先增加后减小的趋势,其最大值在地面以下(1/12~1/6)桩长范围内发生,其弯曲变形主要发生在桩体上部1/3桩长范围,而距地面1/3桩长以下桩体几乎不发生弯曲变形;桩身挠度随深度的增加逐渐减小,最终减至零;水平荷载对桩身弯矩及挠度均有显著的影响.通过实验数据与理论计算结果的对比,可知FBG传感器测试数据精确、可靠,可较好的应用于PHC管桩的水平静载荷试验.     

外加横向激励对固-铰支承管道流固耦合振动的影响

首先, 由Hamilton 原理推导外侧施加横向激励的输液管道流固耦合弯曲振动微分方程, 针对固-铰支承管道提出一种新的振型函数, 利用Galerkin 法求得前五阶固有频率表达式, 并且通过对比验证了新振型函数的正确性. 其次, 在一阶截断情况下求得这类管道的挠度、弯矩和剪力表达式, 讨论了流速、液压和外激频率变化对固-铰支承管道中点挠度和最大弯矩的影响. 结果表明, 由新振型函数确定的前五阶固有频率不仅计算简便而且具有很高的精度, 同时验证了输液管道固有频率对液压和流速的依赖性, 也证实了对于流固耦合问题, 结构发生共振与外激频率接近结构固有频率有关同样适用.     

北海机场新航站大楼网壳屋盖结构的地震反应分析

在介绍北海机场新航站大楼工程概况基础上，用有限元法分析其网壳结构的动力反应，用子空间迭代法分析其网壳结构的振动规律和动力特性，用时程分析法和反应谱法分析其网壳结构的地震反应。得出北海机场新航站大楼网壳结构的振型主要是水平的，呈对称和反对称，高阶不规则振型比较复杂，自振频率频谱稍密，周期性不明显；最大内力杆件出现在拱脚附近，位移最大的杆件是刚度较小的次拱上；地震反应主要受水平方向控制，其中又以侧向刚度较小的Y方向为主，竖向地震反应相对很小。