褶皱膜的局部坐标系转置和刚度等效法分析

在对膜结构进行荷载分析时,单向受拉和松弛的膜单元会出现不符合实际受力情况的压应力,计算过程中应对它们进行褶皱处理.为此,文中提出了采用局部坐标系转置和刚度等效分析褶皱膜单元的新方法,并采用有限元软件Strand7及其开发程序Strand7API编制了相应的程序,最后用所编制的褶皱分析程序对典型膜结构在竖向荷载作用下的受力情况进行了全过程的实例分析.通过分析发现新方法经迭代计算可使褶皱单元的第二主应力基本为0,正确地处理了褶皱膜单元,并得到了膜结构在褶皱单元出现后的真实的荷载响应.     

薄膜结构分析中的褶皱判别准则及其分析方法

由于膜材不能抗压,在薄膜结构受力分析中膜材有纯拉、单向褶皱和双向褶皱3种状态.当膜材处于褶皱状态时,其受力性能与纯拉状态有很大的差异,在分析中应予以区别,故对膜材3种受力状态的界定成为必要.本文对目前常用的判别柔性材料受力状态的3种准则进行了详细论述,分别讨论了各自的原理及存在的问题,得出主应变准则只能适用于各向同性膜材,主应力-主应变准则对各向同性和正交异性膜材均能适用.并给出了膜材产生褶皱后的处理方法.     

膜结构褶皱有限元分析

借助Fortran程序语言,对膜单元采用三节点九自由度的空间三角形单元,考虑初始预应力形成切线刚度矩阵,对膜结构进行几何非线性分析.依据张力场理论,针对膜材不抗压的特点,改进褶皱区域单元的本构关系矩阵,修改单元刚度矩阵,给出单元出现褶皱情况.验算平面矩形膜弯曲模型,说明了程序的可靠性.     

膜结构在暴雨积水时材料模型研究

在遭遇暴雨时，坡度比较小的膜面容易积水，准确模拟出此时膜面的变形有助于保障结构安全，现有研究采用的膜材线性本构模型不适用于模拟膜结构在暴雨下的变形.通过在膜结构上进行均布荷载加载试验，模拟膜面遭遇暴雨作用下的力学行为，获得结构积水时的变形形态.采用膜材线性与双折线本构模型，分别建立膜结构有限元模型并进行荷载分析，通过对比有限元模型和实际结构的变形，选取适合模拟膜结构在暴雨下变形的膜材本构模型.数值模拟结果显示：与采用线性本构模型模拟的结构变形相比，采用膜材双折线本构模型模拟出的结构变形更接近试验测得的变形.研究成果可为膜结构在暴雨积水作用下的膜材本构模型选用和分析计算提供参考.     

采用曲面四边形单元分析张力膜结构内力

根据几何非线性有限元理论,采用8节点曲面四边形等参单元,分析了张力膜结构内力。对褶皱单元的处理,提出了平均主应力褶皱判断准则。对不同矢跨比、初始预应力、不同荷载类型等参数组合下的菱形马鞍面张力膜结构进行较为系统的内力性能比较。矢跨比和初始预应力的大小对该结构的内力和变形产生较大影响,而其他参数影响不大。程序经过算例验证,结论表明该方法的可靠性和有效性。     

空间膜结构找形与荷载分析及其程序的编制

采用应力等效方法,将膜面离散成索网进行研究．根据索网结构的特点,直接建立了自由节点的平衡方程．再由平衡方程分别推导了应用于膜结构找形以及荷载分析的计算公式,并对等应力面以及褶皱等膜结构计算中的问题进行了讨论．最后编制了膜结构找形及荷载分析程序,并通过算例证明了文中方法的可行性．     

考虑裁切线的马鞍形张拉膜结构找形分析

传统的膜结构分析从找形、荷载分析到裁剪,均忽略了实际工程中的膜结构是带有裁切线的结构,而实际使用中膜材的褶皱、破坏等往往始于膜片连接周围。针对上述问题,对带有裁切线的膜结构进行设计,充分考虑膜片展平过程中的无应力状态和膜片连接处的搭接现状,首先采用测地线法生成空间裁切线,采用等效板单元法将裁切的空间膜片展平成平面近似无应力膜片;然后考虑膜片的连接,将无应力膜片进行热合连接形成新的几何膜片,对膜片进行二次找形;最后对比有、无裁切线膜结构的找形结果,证明了方法的正确性。研究结果可为今后的膜结构设计和施工提供参考。     

平面张拉薄膜屈曲过程的数值分析

基于显式算法,以ANSYS/LS-DYNA为平台,采用壳单元,对平面张拉薄膜在剪切位移荷载作用下褶皱的产生及发展过程进行研究,分析了褶皱在不同发展阶段波长和幅值的变化规律.针对平面张拉薄膜屈曲过程的特点,将此过程划分为3个阶段:前屈曲阶段,屈曲阶段,后屈曲阶段,分别研究了各个阶段薄膜面外变形分布特征及对结构特性的影响.     

无筋超高性能混凝土板的受弯性能及承载力计算

为明确无筋超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete,UHPC）单向板和周边支承方板的受弯性能,分别对其进行了跨中局部荷载作用下受弯性能的破坏性试验. 基于本文及其他文献的试验结果,考虑钢纤维特征参数的影响,建立了UHPC材料的受拉本构. 通过数值分析,提出了无筋UHPC板截面受拉区等效均布应力折减系数k的计算公式. 根据试验和分析结果,建立了无筋UHPC单向板和周边支承方板抗弯承载能力的简化计算方法. 结果表明：无筋UHPC单向板和周边支承方板均发生由UHPC抗拉性能所控制的受拉破坏. 由于UHPC内钢纤维的增强作用,无筋UHPC板的抗弯承载能力和极限变形分别较相应的开裂荷载和开裂变形明显提高且表现出一定的延性破坏特征,但UHPC的受拉塑性尚不足以保证周边支承方板中完全塑性铰线机构的形成,塑性铰线法的上限解不适于预测周边支承方板的极限荷载,而静力法的下限解却能给出精度较高且偏于安全的预测结果;试验结果验证了所提无筋UHPC单向板和周边支承方板极限承载能力简化计算方法的适用性.     

反复荷载作用下双向受剪框架柱的刚度退化

双向受剪框架柱在反复荷载作用下的刚度退化是结构抗震分析中的重要内容．该文通过对不等肢配箍框架柱在低周施加反复荷载作用试验，提出了在加载初期刚度退化不明显，斜裂缝出现以后，刚度退化程度加大的特征．并指出反复荷载作用下框架柱的剪切破坏属于脆性破坏．结果表明，双向受剪柱的刚度退化与单向受剪柱比较无明显差别．     

薄膜结构的找形及荷载分析

用大变形几何非线性有限元法对薄膜结构进行形和荷载分析，建立了薄膜单元和索单元的皱折分析公式，给出了薄膜结构实例。     

一种计算结果与平衡节点位置选择无关的动态潮流模型

特高压交直流混联电网运行中,需要实时掌握系统潮流变动态势,提早决策,以保证电力系统的安全稳定运行.而现有潮流算法存在诸如计算结果与平衡节点位置选择相关,或没有考虑频率动态过程的问题.针对上述问题,提出了一种不受平衡节点位置选择影响的动态潮流模型.通过将系统频率变量引入常规潮流方程中,使得惯性、发电机组和负荷的功频静特性、系统运行有功功率损耗等与系统运行频率相关的变量可以在一组联立方程内进行协调求解,从而保证所有发电机组包括平衡节点的功率增量全部与频率偏差呈比例关系,可解决常规潮流中计算结果与平衡节点位置选择相关问题.IEEE-39节点测试系统的仿真算例表明,所提算法计算结果不依赖平衡节点位置选择,且计算速度快,可满足在线运行要求.     

黄嘴白鹭卵的重金属含量与分布分析

黄嘴白鹭(Egretta eulophotes)是全球性受威胁鸟类,是国家二级重点保护动物.实验采用微波消解和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定比较了福建岛屿黄嘴白鹭卵内容物、卵壳和卵壳膜中铬(Cr)、锰(Mn)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、镉(Cd)、铅(Pb)等7种重金属元素的含量.对去膜卵壳与带膜卵壳的7种重金属含量进行了差异性分析.结果表明,黄嘴白鹭去膜卵壳中含量最高的为Ni [(3.412±0.613) μg/g],卵壳膜和内容物中含量最高的均为Zn[(17.769±8.508) μg/g,(29.449±6.443) μg/g];3个部位含量最低的均为Cd[内容物最低(0.004±0.002) μg/g].除Mn元素外,其他元素在去膜卵壳、卵壳膜和内容物中的含量均有显著性差异,重金属主要富集在卵壳膜中.除Mn元素和Cd元素外,其余5种重金属元素在去膜卵壳与带膜卵壳中均存在显著性差异.上述结果提示,今后的相关研究报道中应注明受测卵壳是否带膜,以利于同类研究的正确比对.     

基于不同路堤加筋形式的土拱效应离散元

基于室内Trapdoor模型试验,采用MatDEM离散元软件将双向土工格栅二维化,从土拱率、位移、力链和加筋体受力的角度对不同加筋形式下土体内土拱效应和拉膜效应作用进行了宏微观分析。结果表明:设置加筋可以有效提升土体内的荷载转移效率,减少土体表面的差异沉降,且土工布比土工格栅更能保持土体内部土拱结构的稳定;采用土工格栅加筋时,拱脚处为受力薄弱点,易发生土体垮塌,对土拱结构的稳定性造成影响;随着活动门的下移,加筋层以上土体内形成半圆形的土拱结构,土拱效应和拉膜效应共同工作。为衡量拉膜效应对荷载转移的贡献情况,定义了拉膜效应贡献率,最终状态时土工格栅和土工布的拉膜效应贡献率分别为40.78%和30.32%,说明加筋情况下土拱效应在荷载转移中发挥主要作用,加筋体为土工格栅时,拉膜效应转移的荷载占比更大。     

高污泥负荷膜生物反应器处理生活污水研究

对高污泥负荷条件下的膜分离生物反应器进行了研究.试验结果表明,在污泥负荷低于0.6 kgCOD/kgMLVSS.d的情况下,膜污染出现前的稳定运行时段较长,比通量下降速率增加缓慢且出水水质较好.     

海南某高校风雨球场张拉膜结构分析

以海南某高校风雨球场张拉膜结构为例,给出了大型张拉膜结构的分析设计方法,探索了张拉膜结构的找形与荷载分析特点,可供类似工程参考．     

采用面积坐标的抗畸变四边形曲边膜元

目前普遍采用的传统等参元族对网格的曲边、直边畸变均十分敏感。该文在已有的采用四边形面积坐标四边形4结点膜元基础上,构造了4个新型四边形广义协调曲边膜元5结点元ACG-Q5、6结点元ACG-Q6、7结点元ACG-Q7和8结点元ACG-Q8,形成一个完整的采用面积坐标的膜元系列。这4个单元列式简单、便于应用,且位移场实现了直角坐标的二次完备,单元精度高,对网格曲边和直边畸变都不敏感。算例表明这4个单元可以有效克服MacNeal梁、薄曲梁等传统等参元无法克服的多种闭锁现象。此外,通过这4个单元的建立还提供了一种将4结点单元推广到更多结点单元的一种通用方法。     

大型体育场膜结构静力风荷载特性与响应分析

结合某大型体育场膜结构挑篷的风洞试验研究,对挑篷膜面的风荷载特性和典型膜面的静力风荷载响应进行了详尽的分析.试验结果分析表明,挑篷前缘膜面的负压风荷载数值最大,是膜面抗风设计的控制荷载.静力风荷载响应分析中考虑了膜面的初始预张力、抗风索、拱距以及拱的矢跨比对膜面抗风性能的影响,从中获得了对这类结构设计有益的结论.     

纤维素在NaOH/尿素/硫脲复合溶剂体系中的溶解性能研究

纤维素可溶于NaOH/尿素/硫脲复合溶剂体系.实验采用正交实验的方法研究了NaOH/尿素/硫脲的浓度对纤维素溶解的影响,以及各种溶解条件对溶解效果的影响.通过用XRD、FT-IR表征了该体系下所得的再生纤维素膜.结果表明:纤维素在该水溶液体系下的最佳溶解条件:NaOH的质量分数7%,尿素的质量分数7%,硫脲的质量分数10%,冷冻温度-10℃,在该条件下对纤维素有很好的溶解性能且纤维素溶解再生后为纤维素Ⅱ.