非惯性系中静止流体内部压强分布问题

本文从流体静力学传统教学中存在的问题出发,导出非惯性系中静止流体内部压强分布规律及其有关的等压面。     

对静止流体内的压强的再认识

借助于视策略这个概念推导了静止流体内的压强的普遍表达式,并论述了中学阶段学习的有关知识皆是特殊情形。     

双材料层合梁的弯曲切应力分析

为分析由不同材料组成的任意多层层合梁的弯曲性能,以一矩形截面层合梁为例,采用相当截面法确定了组合截面中性轴的位置,利用静力平衡条件建立任意多层复合材料层合梁横截面上任一点处弯曲切应力的一般公式。在此基础上,进一步推导了双材料层合梁的弯曲切应力计算表达式,表明弯曲切应力在不同材料层沿截面高度分别按二次抛物线变化,并且在结合面处保持连续。通过对双材料层合梁截面优化设计问题的分析,为避免弯曲切应力引起层合梁结合面处的脱层问题提供了设计理论依据。     

后结合预应力组合梁桥的混凝土预应力实效测试与分析

为了研究后结合预应力法在组合结构连续梁桥中的应用效果,并与常规预应力组合梁的预应力实施情况进行比较,基于换算截面法分别推导了后结合和常规结合连续组合梁桥的中支点截面应力计算公式,结合国内首座大跨度后结合预应力组合连续梁桥开展实桥受力性能测试,测量负弯矩区中支点截面在各施工工况中的应力状态。测量结果表明：后结合预应力法不会在钢梁中产生压应力,有效提升了预应力在混凝土中的施加效率,后结合法产生在混凝土中的预压应力是常规预应力法的1.3倍。计算分析表明,采用后结合预应力法在跨径70 m以下连续组合梁中可以实现混凝土桥面板为全预应力状态,在跨径110 m以下连续组合梁中可以实现混凝土不开裂的A类预应力状态。     

对流动流体中伯努利方程的几个概念的理解——与李廼伯等人商榷

李廼伯等四人编、北京高等教育出版社1993年出版的《物理学》(简称李书)第四章“流体的运动”中．在伯努利方程的推导、描述方面．把“流量”作为研究对象，把该方程中的压强看成是“与静止流体中的压强相当”是错误的。流动流体中的伯努利方程，本质上是质点系功能原理对定常流动流体的应用。流线和流管是两个为了清晰描述流体流动情况而借助的抽象概念．并不是实在的物体．研究问题时只能把流管中的流体作为对象。伯努利方程中的压强，不是静压强。     

对流动流体中伯努利方程的几个概念的理解──与李迺伯等人商榷

李 伯等四人编、北京高等教育出版社１９９３年出版的《物理学》（简称李书）第四章“流体的运动”中，在伯努利方程的推导、描述方面，把“流管”作为研究对象．把该方程中的压强看成是“与静止流体中的压强相当”是错误的。流动流体中的伯努利方程，本质上是质点系功能原理对定常流动流体的应用。流线和流管是两个为了清晰描述流体流动情况而借助的抽象概念，并不是实在的物体，研究问题时只能把流管中的流体作为对象。伯努利方程中的压强，不是静压强。     

材料非线性接缝模型

针对在水利土木大型混凝土结构工程中 ,新旧混凝土及岩体与混凝土的交界面对结构的安全有重大影响的问题 ,提出一种材料非线性的接缝数值模型。该模型可以模拟大型混凝土结构工程中不考虑法向粘结作用的交界面。在该模型中 ,同时考虑了缝面在法向和切向方向的材料非线性 ,接缝张开时 ,缝面不传压不传剪不传拉 ;接缝闭合时 ,缝面传压传剪不传拉。接缝的切向刚度除了和切向应变相关以外 ,还与缝面的法向压应力相关 ,压应力越大 ,切向刚度越大 ,但也不能无限增大。该模型已经成功地应用于三峡水利工程中的永久船闸闸室边墙衬砌锚固力的优化研究之中并得到令人信服的结果 ,提高了非线性混凝土结构仿真结果的可靠性与置信度     

钢筋混凝土箱形截面延性分析的计算机方法

以切比雪夫(Chebyshev)近似积分法为基础,提出了计算任意钢筋混凝土箱形截面M-φ关系的计算机方法.该法不仅可以减少循环次数,而且可有效地避免迭代过程中可能出现的死循环.此外还讨论了混凝土抗拉强度对截面延性和刚度的影响以及轴压比对截面延性的影响.文中给出了两个数值例题,并将其结果与文献的结果作了对比.     

不同模量石墨简支梁的弹塑性分析及试验研究

石墨烯是一种强度最大、具有拉压不同弹性模量的材料.石墨是石墨烯的原材料,由于其良好的耐辐照性能,广泛地应用于国防核工业,研究石墨的不同模量力学特性正在成为一种新的研究趋向.实验测试了MSL82型号石墨的力学行为,证明并得到石墨材料的拉压不同模量比值.同时建立了不同模量弯曲梁的弹塑性分析理论模型.通过与测试数据的比较,验证了模型的准确性.研究表明:不同模量石墨梁在弹性阶段,中性轴的位置偏向下方受压侧,但不随荷载变化;拉压模量比对截面的应力分布影响很大,减小拉压模量比,可减小最大拉应力;而增大拉压模量比,则可以减小最大压应力.进入塑性阶段后,随着外荷载的增加,中性层的位置上升,最终的位置由拉压屈服极限的比值决定;随着截面的塑性发展,拉压模量比对截面应力分布的影响逐步减小,但对应变的影响仍然较大.因此,可通过改变拉压模量比来控制截面的最大拉压应变.     

我校研制出QBY-1型伯努利方程验证仪已通过技术鉴定

我校物理系林中鹤等同志研究同空气为介质的QBY—1型伯努利方程验证仪。该仪器是用以观测流体流速和压强的关系以及验证伯努力方程。它是根据低速流动气体可视为不可压缩流体的理论.采用空气代替水为工作介质。其验证原理是:当低速稳流空气通过仪器时,在文氏流量计玻璃管的大截面处流速变小压强变大.小截面处流速变大压强变小.测出所研究的大小截面处的直径以及大小截面之间的压强差,被测空气密发等.根据伯努利方程和流量不变方程即可计算出空气流量的大小.同时在与文氏流量计串联的气体转子流量计上,可直接测得空气流量大小.然后以后者为标准.将前后比较.求出百分误差。若百分误差落在实验允许误差范围内.则一理想流体的伯努力方程就得到     

基于物理碰撞的边界处理方法

传统的光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法在模拟流体时,核函数一致性的局限性导致在边界处产生较大的数值耗散,降低了边界处粒子的密度值及压强值的计算精度,导致流体体积的错误变化,进而影响模拟效果。文章提出一种SPH方法和物理碰撞相耦合的方法,对于非靠近边界的粒子,用SPH方法计算它们的各种属性;对于靠近边界处的粒子,赋予它们静止密度,使用纯粹的物理弹性碰撞来计算其速度和位置。在此过程中,文章给出了一种有效区分靠近边界的粒子和非靠近边界的粒子的方法;此外还加速了Marching Cubes算法。通过对比实验结果发现,该文方法可以准确计算流体的密度及压强,使得流体体积更加地接近精确值。     

水平管内气液相相泡状流进口段的实验研究

在水、空气实验回路上对水平管内气液两相泡状流的壁面切应力进口段进行了实验研究,通过测量实验段入口段的压强梯度沿管长的变化来确定进口段的长度,在实验中,分别使用了轴向进气（A型）和径向进气（B型）2种混合器,通过以实验数据的综合分析,给出了预测进口的关联式,实验及计算表明,在实验参数范围内,控制单相水和两相泡状流壁面切应力进口段的主要机理是相同的;进口段长度随流流雷诺数的增大而增大,随截面含气率的增加而增大;实验值和估算值的偏差在10．8％以内。     

论平面应力状态中过一点任意两截面上的应力分量

这就是应力分析图解法的应力圆方程。 由一点两截面上的应力数值就可画得一个应力圆,圆上点的位置及其纵横坐标值与微元体斜截面的方位及其应力分量有一一对应的关系。对此,几乎所有材料力学教科书上皆有阐述。但是,在给出的某些习题中却有不对应的问题,而且多年来未风异议,笔者认为应予指正。 1 某习题及其解的问题 某书第七章习题6给出:已知某点A处截面AB的AC上的应力如图2所示,应力单位为MPa,试用图解法确定该点处的主应力及其所在截面的方位。有人作为例题给出     

不同截面类型钢管膨胀混凝土组合柱受力性能对比试验研究

为研究不同截面类型钢管膨胀混凝土组合柱的膨胀机理以及力学性能,采用试验研究的方法进行了单向限制膨胀混凝土的膨胀性能试验,圆形截面组合柱、方形截面组合柱、矩形截面组合柱养护期膨胀自应力以及轴压极限承载力试验,轴压试验中还采用了声发射检测技术进行辅助测试.试验结果表明:截面类型的差异并不影响钢管膨胀混凝土组合柱的膨胀模式以及轴压破坏趋势,但由于约束效应的不同,截面形式不同的试件在自应力与轴压承载力上会存在差异;声发射特征参数能很好地表征钢管膨胀混凝土组合柱轴压破坏的受力特征以及变化规律,声发射检测技术可应用于钢管内部核心混凝土损伤的评判以及轴压破坏阶段的预测.     

水电站框格重力坝应力及稳定分析

为研究广西拉浪水电站扩建工程破坝开孔对坝体稳定性的影响,运用了规范规定的材料力学法并结合三维有限元软件,对4个施工步骤共7种工况下进水口及整个坝体应力及稳定性进行分析,结果表明:材料力学法计算的孔口底部截面最大压应力为0.67MPa,最小压应力为0.34MPa,坝基截面最大压应力为0.63MPa,最小压应力为0.06MPa,均满足《混凝土重力坝设计规范SL319-2005》中坝体上游面的垂直应力不出现拉应力且不大于混凝土允许压应力的要求。进水口以上坝体抗滑稳定安全系数K为1.24,K′为5.28,全坝体抗滑稳定安全系数K为1.10,K′为3.10,均大于《混凝土重力坝设计规范SL319-2005》规定的K为1.0与K′为2.5,满足抗滑稳定要求。在孔口周围、压力管上弯段及下弯段存在局部拉应力区,建议在局部拉应力区合理配筋。     

各向异性材料应力应变分析方法研究

从光弹性贴片法的基本原理出发，给出正交各向异性板内任一点的应力计算公式，提出正交各向异性板厚度效应的修正系数。对带圆孔正交各向异性板孔边应力分布做了光贴片实验并与列赫尼斯基的理论计算值进行了比较，验证了方法的正确性。     

H型钢矫直过程残余应力演变机制研究

为在矫直过程中对H型钢的残余应力实施有效地主动控制,对H型钢矫直过程中残余应力演变过程的力学机制进行研究。首先运用弹塑性基本理论对具有初始残余应力的H型钢截面弹塑性反弯过程进行解析分析,论证初始残余应力对截面弹塑性反弯过程的影响方式,证明初始残余应力导致截面弯曲中性轴位移的非对称弯曲状态。在此基础上,利用差分方法建立H型钢矫直过程多次连续弹塑性反弯的数值解法,进而详细研究H型钢矫直过程中残余应力的演变机制。结果表明:截面翼缘与腹板整体拉压应力水平的消减主要依赖矫直前期的非对称弹塑性弯曲过程,而矫直后期的对称弯曲过程则进一步改善H型钢翼缘的残余应力状态;矫直过程前期与后期不同的弹塑性弯曲性质造成了其在矫直过程中对于残余应力演变的不同影响作用。     

圆孔弹性平面应力场的解析研究

通过构造解析函数保角映射,研究了具有双圆孔弹性平面应力场问题,获得了该问题应力场的解析解.结果表明,对双圆孔弹性平面问题,在孔口受法向均布载荷作用下,弹性平面内任一点的剪应力为零,正应力的大小不仅与场点的位置有关,而且与孔口的几何尺寸有关,并且径向正应力总是压应力.     

基于BP网络的宾汉极限切应力的计算和预测

宾汉极限切应力是描述非牛顿体流变特性的一个重要参数,由于流体中泥沙颗粒之间作用的复杂性,使得宾汉极限切应力的理论分析还不完善,其解析计算也较繁琐.基于BP神经网络的宾汉极限切应力的计算和预测,避开不完善的理论分析,把已知的影响因子提供给网络,网络给出宾汉极限切应力的预测值.仿真结果表明,神经网络训练的结果与实测值吻合,显示了神经网络在宾汉极限切应力的计算和预测中优势.     

混凝土重力坝坝体应力函数

利用半逆解法和偏心受压截面法,通过平衡条件和边界条件推算了平面应变坝体应力,得出了坝体内任何一点的应力函数。