沉入式圆筒结构变位临界值及变位计算

为探讨沉入式圆筒结构的变位临界值及其变位计算方法,采用模型试验实测圆筒结构变位值,分析圆筒转角θ与抗倾有效比η和推力矩MH间的关系,并推导了圆筒变位计算公式．试验研究表明,当转角θ≤0．2°时抗倾有效比η逐渐增大,并在θ≈0．2°时达到最大,此时圆筒抗倾能力最强;而转角θ>0．2°时,η和圆筒抗倾能力都明显减小．据此提出圆筒变位临界值θ=0．2°,此时,由转角θ产生的筒顶水平变位△1与筒高H之比为3．5×10-3．     

考虑土拱效应的沉入式大圆筒结构筒后土压力分布

提出了计算沉入式大圆筒结构筒后土压力的新方法。在研究过程中引入土拱效应的概念,考虑了圆筒变位模式对土压力分布的影响。取筒后微分土条进行受力分析,得到求解土压力的基本微分方程,并求得其解析解。通过与实验数据比较可知,计算方法与实测值符合较好。     

大直径圆筒结构码头性状分析

以广州某经济开发区1－5万t级大圆筒结构码头工程实例为原型，采用三维的有限元方法对大直径圆筒结构性状进行分析，对刚性筒体采用八节点非协调元离散，对筒土界面采用三维刚塑性接触单元进行模拟，研究了筒土相对刚度，基档土体工程性质，填土的工程性质，筒体的筒高与简径比，筒高与筒体埋深比对筒土相互作用的性状的影响。     

两端均布、轴向线性分布压力作用下厚壁圆筒空间轴对称问题的解析解

构造了一个新位移函数, 使其满足双调和函数和对应的边界条件. 基于拉甫方法, 应用所构造的位移函数推导出厚壁圆筒内外壁在线性分布压力作用下的应力解析解, 得到了位移及线应变的计算公式. 通过对解析解分析, 当筒的长度趋于无穷时可得到厚壁圆筒著名的Lame公式. 所得结果不仅能够适用于厚壁圆筒受均匀压力的情况, 也适用于厚壁圆筒内、外面沿轴向受不同斜率线性分布压力而两端受均布压力作用的情况.     

挡土墙地震主动土压力计算方法与研究

本文以分层法研究了墙被直立光滑刚性挡土墙在地震作用下主动土压力的具体情况,并与无地震力作用时的主动土压力计算结果作比较。本文的计算公式和方法适用于单一、均质、各向同性填土,又适用于多层不同性质填土的挡土墙主动土压力的计算。计算结果表明,考虑地震作用后主动土压力明显增大,其合力作用点位置距离挡土墙底大于三分之一墙高。     

高填方大直径钢波纹管涵减荷试验

为了研究在钢波纹管涵顶铺设聚苯乙烯泡沫(EPS)板减小涵顶土压力及其调整土压力分布效果,依托四川广巴(广元—巴中)高速公路连接线项目路基工程,对其高填方大直径钢波纹管涵开展现场试验。在设计填方最高处的路堤下沿管涵纵向选取4个特征断面,其中1个为不减荷断面,另3个为涵顶平铺不同厚度EPS板的减荷断面,并对每个断面的特征点位进行应力应变测试,研究钢波纹管涵在减荷与否2种情况下的受力与变形随填土高度的变化规律和EPS板的减荷效果。研究结果表明:在未减荷断面,填土高度在约10m之前的垂直土压力大于土柱压力、约10m后小于土柱压力,最终的垂直土压力系数为0.9左右;在减荷断面,填土高度在约5m之前垂直土压力大于土柱压力、约5m之后小于土柱压力,最终的垂直土压力系数为0.46~0.47;钢波纹管涵两侧填土时,管涵变形表现为横向收敛、竖向拱起,随着填土高度的增加,其变形逐步调整,最终表现为横向挤胀、竖向收敛,且未减荷断面的竖向收敛略大于减荷断面,最终的收敛变形率均在1.0%~2.0%之间;在减荷与否2种情况下,钢波纹管涵顶垂直土压力随着填土高度的增加而增大,但增幅均逐渐减小;未减荷的钢波纹管随着填土高度的增加逐渐表现出柔性管的受力特性,而具有调节土压力的能力;在钢波纹管涵顶平铺柔性材料EPS板具有显著的减荷效果和调节土压力分布的作用;钢波纹管涵顶垂直土压力是影响其最终收敛变形的一个关键因素。     

多层组合圆挤压筒变形及应力分布规律分析

文章基于ANSYS提供的FEM法,按接触非线性对多层组合圆挤压筒在未工作状态下(仅受预紧力作用)和工作状态下(工作压力与预紧力联合作用)分别进行计算,得出其变形及应力分布的一般规律,分析结果与用厚壁圆筒理论计算的结果基本吻合,同时还对非均布内压力作用的影响进行了讨论,为组合凹模的结构优化和扁挤压筒的设计提供了技术支持。     

钢筋混凝土圆管涵管周土压力的理论及试验研究

对钢筋混凝土圆管涵在填土荷载和车辆荷载作用下的管周土压力进行了现场试验研究,并对管-土共同作用体系进行了弹性有限元分析.在此基础上采用面积等效法提出了钢筋混凝土圆管涵在填土荷载和车辆活栽作用下的土压力计算公式,并与现场试验值及各规范的计算值进行了比较.结果表明:本文计算公式得到的结果与试验值吻合较好.随管顶填土高度hs的增加,管周的竖向土压力系数Ks可取值1.5(hs<1 m)-1.35(hs>10 m)、侧向土压力系数λ可取值0.L(hs<1 m)-0.25(hs>3 m),其中间值可采用线性内插;车辆荷载产生的土压力可按23°扩散角进行计算.     

箱简型基础防波堤结构受力模式及合理尺度

防波堤向深水区域发展时,抛石堤、抛石基床和半圆体混合堤等传统结构基底宽度呈倍数增加,同时还必须对软土地基进行处理,工程造价大幅上升．针对天津港淤泥质软土地基情况,开发了一种不需要进行地基处理的防波堤结构——箱筒型基础防波堤结构．本结构由插入到地基土中的箱筒型基础结构和上部的挡浪结构组成,利用周边软土的黏聚力和摩擦阻力来保证结构的抗滑和抗倾稳定性,利用插入埋深来提高基底的承载力和整体稳定性,可预制且可重复利用．对结构抗滑、抗倾和地基承载力稳定性系数进行了计算研究,得出了优化的合理结构尺度,为箱筒型基础防波堤的实际工程应用奠定了基础,也为软土地基上新型深水防波堤的计算模式提供了借鉴．经比较,采用箱筒型基础防波堤结构较其他方案节省工程投资25．8％．     

循环波压力下软基上大圆筒防波堤数值分析

基于忽略土骨架和孔隙水惯性效应的广义Biot固结理论的简化形式,采用前人提出的改进剑桥弹塑性动力本构模型以模拟软黏土在循环荷载作用下的变形、超静孔隙水压力累积效应,对于循环波压力作用下软土地基与大圆筒结构物耦合系统进行了弹塑性有效应力有限元分析,探讨了不同波高条件下大圆筒结构的不同变形模式以及失稳机理.计算结果初步表明:当波高较大时,大圆筒结构与地基耦合系统的瞬时位移较大,残余变形相对较小;而当波高较小时,大圆筒结构与地基耦合系统的残余位移相对较大.     

横观各向同性轴对称圆柱的精化理论

为获得精确的应力场和位移场,将扭转圆轴的精化理论研究方法推广到横观各向同性材料的轴对称圆柱研究.利用横观各向同性材料的轴对称通解以及Bessel函数,在不做任何预先假设的情况下,给出了横观各向同性材料的轴对称圆柱的精化理论.根据柱面齐次边界条件获得精确的精化方程,精化方程可以分解为一阶方程和超越方程,从而将横观各向同性圆柱的轴对称变形问题分解为轴向拉压问题和超越问题,超越部分对应端部自平衡情况,可以清晰地了解到端部应力分布对内部应力场的影响.     

中心内爆引起的圆柱壳流固耦合问题数值模拟

针对中心装药的冲击波加载,研究了椭球封头圆柱壳的流固耦合问题.基于法向位移、速度和力建立流固界面边界条件,采用FVM求解积分ALE型无粘流体力学方程组,采用FEM求解虚功原理,得到内爆流场冲击波和壳体应力波的传播过程.结果表明:我们的方法和计算软件可研究内爆引起的壳体流固耦合问题.尽管壳体结构和装药位置相对简单,但冲击波在壳内传播和内壁面多次反射产生的波系结构相当复杂,压力云图刻画了冲击波演化图像.壳体所受加载特征是:前期表现为冲击波超压,后期表现为冲量,壳体变形依赖冲击波加载历史.封头顶点、封头和侧壁交线以及距中心最近的中环面出现较大等效应力,也是结构易破坏的部位.     

控制棒水压驱动机构单缸步进动态过程

针对控制棒水压驱动机构单个水压缸的步进性能,通过实验获得了水压缸步进的动态过程。结合水压缸的结构特点,分析了步进过程的动态机理和特征动态参数随配重的变化规律。结果表明:水压缸步升动态流量峰值是由于水压缸内套步升到上止点,内套上升导致缸内容积增大而引入的附加流量达到最大值所致,该点与步升压力动态曲线拐点相对应;步降动态流量峰值是由于水压缸内套步降到下止点,内套下落而引起的出缸流量达到最大值所致。该分析为水压缸步进动态过程理论建模以及水压缸密封结构泄漏流阻的研究提供了依据。     

向心透平蜗壳轴向对称性影响的数值模拟研究

基于三维Naiver-Stokes方程组，采用分块结构化网格，用数值计算的方法模拟了矩形截面轴向对称和非对称蜗壳内气体的流动．湍流模型采用Baldwin—Lomax代数模型．模拟的结果表明，对称蜗壳和非对称蜗壳在出口气流特征上基本一致，非对称蜗壳气流的周向均匀性要优于对称蜗壳；非对称涡壳的后1／4流程出现了横向压力梯度，这个梯度容易引起二次流动损失．     

饱和地基三维非轴对称动力响应

通过Laplace变换，建立了各向同性弹性饱和土在圆柱坐标系下，基于Laplace变换域内的Biot非轴对称波动方程；利用方位角的Fourier变换和径向Hankel变换，将波动方程转入为一组二阶常微分方程组；求解波动方程后，得到有限层厚的饱和地基的位移和应力通解;进而结合饱和地基的边界条件和排水条件，求解了任意竖向力作用下，饱和半空间地基的动力响应问题。     

纵环加筋圆柱壳塑性屈曲分析

采用Mises屈服准则和塑性形变理论,基于能量原理对纵环加筋圆柱壳的塑性屈曲进行了分析,给出了简明的临界压力求解公式并讨论了壳板塑性屈曲、肋板局部塑性屈曲和环筋柱壳塑性屈曲等几种特殊情况.计算结果表明,本文方法具有较好的精度和通用性.     

一种新型基坑支护结构的力学性能分析

水泥土预应力支护桩墙工法(HCMW工法)是在SMW工法的基础上发展起来的基坑支护新方法,该方法具有抗弯能力好、止水性强、对周围土体扰动小等优点。结合工程实际,从工况力学分析、地表沉降量、抗倾覆稳定性验算、整体稳定性验算、抗隆起稳定性验算等角度对HCMW工法的支护规律和效果进行研究,结果表明:支护结构的水平位移在加撑前后有较明显的变化,从地表到坑底呈现逐渐减小的趋势,由于开挖时土体卸载,导致侧支护土体的压力减小,在开挖范围内向基坑移动导致基坑下部土体位移减小,一般出现在距坑底0～2m的范围;基坑周围整体沉降量和距坑边距离呈抛物线状,基坑的最大沉降量为18mm,发生在距离坑边5.6m的位置;最后,对基坑抗倾覆稳定性、整体稳定性和抗隆起稳定性进行验算,得到其稳定安全系数分别为1.974、1.386和2.793,均大于规范规定的安全系数,满足安全要求,表明HCMW工法具有较好的支护效果。     

斯特林发动机热腔缸头的热负荷研究

本文对实际斯特林发动机中一种热腔缸头的模化结构,在高温、高压工况下的温度场和应力场,运用自己建立起来的计算方法和实验方法,进行了理论分析和数据实测.所获成果开始揭示这种热腔缸头的热负荷特性;也为斯特林发动机的设计,提供了有用的参考资料。     

具有环形平板封头加筋圆柱壳的强度分析

讨论一类特殊工程结构——具有环形平板封头加筋圆柱壳的强度问题.利用解析法导出均布荷重、内缘分布力与外缘分布弯矩同时作用时环形板的弯曲公式;使用迁移矩阵法求解承受均布压力、边缘分布弯矩及分布力作用下的加筋圆柱壳.利用边缘处变形协调条件建立方程组,解出各有关状态变量.在此基础上进行了大量的数值分析,得出了一些可供工程设计参考的结论.     

受内压和激光辐照联合作用下圆柱壳动态断裂力学分析

针对激光辐照充压圆柱壳的应力分析和结构失效问题,研究了含轴向半椭圆表面裂纹的圆柱壳体在激光辐射及不同内压和不同裂纹尺寸的情况下,考虑了内压为静态和动态两种情形以及热-力耦合情形的应力分析,材料为30CrMnSiA钢。根据它的静态断裂韧性KIC以及根据估算的冲击动态断裂韧性KId,应用有限元方法研究了动态载荷下其断裂问题。分别使用断裂判据KI=KIC和动态断裂判据KI(t)=KId,对裂纹的静态起始扩展和动态起始扩展作了相应的分析,这些分析在一定程度上对此种结构在热-力耦合下失效机理提供了有益的研究。