高层建筑结构中正交曲线-直线交叉梁系内力分析的研究

本文首先采用余能原理推导曲梁的转角位移方程式,求出曲梁的单元刚度矩阵解析表达式。然后根据结构的几何特征推导梁单元的杆端位移坐标转换矩阵,并引用所给正交曲线-直线交叉染系的等效结点荷载列阵,进而提出了一个求解此类结构的精确的有限元计算模型。文末采用本文编制的程序作了实例计算,数值分析结果表明:当使曲梁退化为直梁时,所求得的内力和位移值与相同条件下正交直染系的计算结果接近一致。     

地下隧道在内爆炸荷载作用下的动力响应分析

为解决内爆炸荷载作用下地下隧道的动力响应,在经典弹性理论的基础上,建立了圆柱壳在内部冲击爆炸荷载作用下的动力平衡方程,对爆炸荷载经过傅里叶展开以及对动力平衡方程的拉普拉斯变换,得到了内部冲击荷载作用下各向异性圆柱壳体动力反应问题的解析解。通过简化分析,得到了一种精度较高的简化计算方法。计算结果表明,对于圆柱壳内爆炸,挠度幅值在集中装药爆炸点的周围达到峰值;随着距该点距离的增加,挠度幅值减小,圆柱壳周围的土介质使振动产生较大幅度的衰减。计算结果可直接应用于圆柱形壳体和地铁隧道内部爆炸动力分析及地铁隧道内爆炸条件下冲击波的传播规律研究与计算。     

爆炸冲击波作用下机翼等效靶毁伤效应实验研究

为研究飞机机翼在爆炸冲击波作用下的毁伤效应,采用结构等效和强度等效原理对典型飞机机翼关键部件进行了等效,设计机翼关键部件等效靶.采用TNT药柱爆炸方式产生爆炸冲击波对等效靶进行动态加载,分别获得了以LY12及碳纤维复合板作为蒙皮的等效靶在冲击波载荷作用下的响应过程、失效模式以及冲击波超压与等效靶最终变形量的相互关系.     

爆炸空气冲击波荷载效应

爆炸对生命和财产造成的危害极其严重,爆炸荷载对结构的影响逐步被设计人员考虑到结构设计中来．国外研究者进行了大量关于爆炸的试验和分析,并对爆炸冲击波的机理和荷载效应提出了计算方法．介绍了爆炸冲击波的产生机理及其在结构外部和内部的荷载效应,提出了今后在爆炸荷载的计算领域的一些研究课题,以便最终将爆炸荷载的计算应用于实际工程设计．     

基于周期的结构整体地震损伤评价方法

基于等效线性方法,分析地震作用下结构进入弹塑性阶段后的不同自振周期简化计算方法,并建立结构刚度与周期的关系.在Ghobarah整体损伤评价模型的基础上,推导新的结构整体损伤指数计算式,并采用4根破坏性试验柱和两榀框架的数据,对表达式进行验证分析.结果表明:该表达式是合理、正确的,可应用于地震作用下结构的整体损伤评价.     

减震调谐液体阻尼器参数优化设计

将深水调谐液体阻尼器（TLD）作为以单一振型反应为主的建筑结构地震荷载作用下的被动减震装置，通过建立并求解TLD参数优化设计目标函数，得到最优参数实用设计表达式．同时，引入了结构-TLD系统等效阻尼比概念，给出了相应于TLD最优设计参数的等效阻尼比设计表达式．最后通过数值算例，验证了等效阻尼比表达式的适用性．     

空间悬链线索单元的非线性有限元分析

根据弹性悬链线的理论解析解推导出适用于索结构有限元分析的空间悬链线单元,得到了两节点索单元的切线刚度矩阵和索端张力的精确表达式。采用索单元等效节点荷载的全量算法,通过Newdon-rapson双重迭代法实现非线性问题的求解。所提出的基于空间悬链线单元的半解析非线性有限元分析方法可充分考虑几何非线性的影响,实现对任意方向空间荷载下索的初始位形和内力分析。算例表明,该计算方法精确有效。     

气爆荷载下弯曲构件动力响应数值计算

针对建筑结构内部气体爆炸荷载升压时间长、峰值压力小、压力峰值较多的特点,以等效单自由度方法为基础,通过将荷载、抗力矩阵化准确描述加载过程与结构动力特性,推导得到了气爆荷载下结构动力响应的数值计算方法,并与实验数据对比验证其准确性.研究发现:与实际气爆荷载相比,简化荷载因为忽略了荷载变化速率的影响使得计算的结构振动位移要小于实际情况,而阻尼的存在可以减少这种计算误差.相同峰值的荷载作用时间越长,对结构产生的变形能越大,结构的最大振幅与残余变形越大.初始速度与初始位移均会增加结构的振动挠度与残余变形,初始速度相当于结构额外受到了冲量荷载,而初始位移则相当于结构承受了外部静载.      

边界积分方程在连续梁问题上的应用

利用边界积分方程，对一维问题的简支梁，给出了在集中荷载作用下的挠曲线表达式，进而导出连续梁内力影响线的解析式，并将计算结果与工程上的有限元法作了比较．     

谐振逆变器的等效小参量法分析

根据谐振逆变器的等效小参量法分析方法的基本思路和求解过程，将该分析方法推广到谐振直流环节逆变器(resonant DC link inverter)中，得出了各个阶次的解析表达式。该方法具有计算过程简单和准确度高的优点，结果证明了该方法的正确性。     

近爆作用下方形板表面爆炸载荷分布函数研究

爆炸载荷作用的方式和大小是结构物遭受破坏的主要原因.目前的大多数研究都将爆炸载荷简化为双直线的形式,与实际的时程曲线差异较大,并且直接施加到结构上,回避了气体和结构间的流固耦合相互作用,对于近爆或内部爆炸将会对计算结果带来较大的误差.为了快速确定方形板近爆作用下结构表面的荷载,本文利用数值模拟方法研究了爆炸冲击波与结构的相互作用,提出了方形板结构表面上不同点处爆炸载荷的分布函数,并建立了板结构表面中心点处爆炸载荷参数的简化预测公式,利用这些公式提出了构建结构表面任意点处爆炸载荷的一般方法.结果表明,利用这些公式,可以预测任意尺寸结构构件在近爆爆炸环境中承受的爆炸载荷的各参数(峰值压力和冲量).     

战斗部侧弦攻击舰船内爆毁伤能力评估

建立了舰船内爆毁伤的静爆试验方法,并基于该方法建立了数值模型。通过实验分析与数值模拟,获取了战斗部内爆产生的冲击波超压和破片毁伤参数,分析了冲击波超压对主、临舱室人员的毁伤情况及破片的主要毁伤范围,为战斗部对相同舰船目标的毁伤威力及毁伤评估提供参考依据。     

防爆舱设计及抗爆炸冲击波超压试验研究

为了满足某驾驶操作舱对爆炸冲击波的防护,设计了防爆舱结构,选用了多种防护材料,数值计算了爆炸参数和结构强度,完成了防爆舱在距离爆炸点9 m处12 kg三硝基甲苯(trinitrotoluene, TNT)裸装药的爆炸试验,重点测试了防爆驾驶舱内外的声压、内部噪声及操作人员座椅处的3个方向的振动加速度曲线。结果表明:舱内脉冲噪声峰值最大为135.1 dB;压力峰值为882.5 Pa,持续时间约为1 472 ms;座椅处3个方向的振动加速度最大为15.41g,持续时间为0.23 s;均在相关标准安全限制内,满足对等效重量为12 kg TNT及以下爆炸物在9 m处的爆炸冲击波的有效防护,验证了该防爆舱的可靠和安全。     

瓦斯爆炸对巷道壁面损伤破坏的数值模拟研究

为了研究巷道内瓦斯爆炸冲击波对巷道壁面结构的损伤破坏,利用ANSYS/LS-DYNA建立巷道瓦斯爆炸物理模型和数学模型,对掘进巷道瓦斯爆炸冲击波破坏特性进行数值模拟研究。结果表明:在巷道壁面边缘位置和中心位置超压测值较大,其壁面损伤相对更为严重;冲击波在巷道轴向壁面也会出现反射和叠加,导致整体超压峰值上下振荡波动;瓦斯爆炸后冲击波向开口方向传播,瓦斯区壁面受到的载荷最大,并逐渐向空气区加载扩散;随着爆炸冲击波能量衰减,而应力持续加载在壁面结构,压力集中对壁面结构施加静态破坏,最后超过其承受能力,导致巷道失稳破坏。研究结果可为优化巷道结构的设计提供理论参考。     

舱室在爆炸冲击载荷作用下的结构毁伤研究

为了研究舰船舱室在反舰导弹作用下的毁伤效果,模拟典型舱室进行数值仿真。分析了爆轰波和冲击波的破坏模式,研究了在爆炸冲击载荷作用下的舱室响应过程;同时结合材料失效原理,给出破坏准则。数值模拟结果表明:舱室是封闭空间,弹药爆炸产生的爆轰波和冲击波在舱壁面上多次反射;由于角隅部位汇聚冲击波而受到的超压作用要大于舱室壁面,所以破坏的部位首先出现在甲板中心到与围壁之间的角隅部位。舱室的主要破坏模式是沿着角隅部位开裂,最终舱室发生解体。通过模拟不同厚度的舱室结构可知,装药量一定时,舱壁越厚舱室抗爆能力越强。     

水中悬臂梁的自振频率的简便计算公式

本文分析了无粘性的、不可压缩水域中的圆截面的悬臂梁的自由振动。在忽略水面波影响的情况下,求解梁与水体耦联的振动微分方程,得到悬臂梁在水中自由振动的频率和振型的解析表达式,并给出了算例。最后应用附加质量的概念,得到了计算梁在水中的自振频率的简易公式,该简易公式和解析表达式的结果吻合极好。     

煤柱内应力分布规律及其尺寸确定的研究

煤柱稳定既取决于外加载荷,又取决于其内在性态的变化。煤柱的性态变化在于其上方岩梁的作用,应用弹性地基理论建立通用计算模型,在数值解的基础上讨论简化模型的解析解,给出了煤柱内应力分布和极限尺寸的确定公式,并应用该公式对(六兄)州济宁二号井第一水平护巷煤柱尺寸进行了计算分析。     

屋面滑移雪荷载的简化计算方法

利用屋面滑移雪荷载的模拟方法,基于屋盖积雪层能量、质量平衡方程,对我国几个代表性地区的屋面滑移雪荷载进行了模拟,提出了我国南北地区滑移雪荷载系数的简化计算公式,并将简化计算的结果与一些国家规范方法的结果进行了比较.     

水下爆炸近场载荷的试验与数值模拟

借助于小药量水下爆炸试验及数值模拟研究了水下爆炸近场载荷及其运动特性。试验在爆炸水箱中进行,采用同时分幅扫描超高速光电系统拍摄炸药爆炸后视场600 mm×600 mm以内的冲击波及爆轰产物演化过程。使用LS-DYNA软件的ALE方法计算了水下爆炸近场冲击波、爆轰产物气体运动特性,以及冲击波峰值压力和爆轰产物气体与水介质边界压力变化特性,数值模拟结果与试验结果有很好的近似。在试验和数值模拟基础上,提出了适用于水下爆炸近场的冲击波运动、峰值压力的变化规律,并建立了爆轰产物气体初期膨胀运动规律及压力变化。