裂纹梁的动力特性与裂纹位置识别

根据能量原理和断裂力学理论导出模拟未开裂部分韧带效果的线弹簧模型的刚度矩阵，从而建立了一种裂纹梁分析的有限元模型，运用该模型，研究了不同裂纹长度和位置对悬臂梁动力特性的影响，算例结果与现有实验数据的比较表明，当无量纲裂长度小于０．６时，两者吻合非常好，反之，两者之间存在较大的误差。     

一种简便的含裂纹梁的有限元模型

研究了含裂纹梁的弯曲变形问题。建立了一种简便的含裂纹梁的有限元模型,基于断裂力学理论和力的平衡方程,利用柔度矩阵和刚度矩阵的物理含义,导出了含裂纹梁单元的刚度矩阵。基于Matlab软件进行了数值模拟运算,给出了裂纹对梁挠度的影响。     

呼吸型裂纹梁的非线性振动

基于梁裂纹在动静力荷载作用下的弯矩-转角曲线,考虑裂纹开闭状态的过渡效应,建立了一种新的呼吸裂纹的瞬变刚度扭转弹簧模型,给出了具有任意裂纹数目梁瞬时模态的统一显式表达式,以及一种呼吸裂纹梁非线性动力响应的近似计算方法.数值分析了含单条呼吸裂纹简支梁的自由振动以及双裂纹悬臂梁在简谐荷载作用下的动力响应.结果表明:该裂纹等效瞬变刚度扭转弹簧模型可较好地描述裂纹的开闭合过程,裂纹梁的瞬时频率介于完全开裂纹梁和完全闭合裂纹梁的自振频率之间,并逐步趋于常数;同时,裂纹的开闭状态以及裂纹所处的梁上下表面位置对裂纹梁的非线性动力响应有显著影响.     

地层塌陷区段埋地管道变形与应力分析

已有文献都是基于Winkler地基梁模型来研究塌陷以及悬空等对管道安全的影响,还没有采用其他力学分析模型的报道.分别采用Winkler和理想弹塑性地基梁模型,研究地层塌陷对管道安全的影响.建立了管土相互作用的几何大变形力学分析模型,采用非线性理论对力学模型求解.分析结果表明:在管道的屈服应力较小的情况下,为简化工程计算可采用Winkler模型计算临界塌陷区长度,较弹塑性模型简单,便于工程应用;当地层塌陷区长度较小时,为简化计算可采用Winkler模型分析管道的变形与应力;弹塑性模型可忽略土弹簧刚度对管道分析结果的影响,而Winkler模型则要考虑土弹簧刚度对其的影响.给出了使管道失效的临界地层塌陷区长度,所得结果可供工程设计参考.     

混凝土双参数断裂模型和尺寸效应模型R阻力曲线比较

对混凝土的两类基本断裂模型(双参数断裂模型和尺寸效应模型)求解得到的第Ⅰ类几何形式下的R阻力曲线进行了详细的分析比较.首先对有效裂纹长度和裂纹尖端张口位移进行了修正,在此基础上由双参数断裂模型和尺寸效应模型得到了R阻力曲线的解析表达式.通过两类R阻力曲线计算得到的荷载-位移曲线与试验结果的对比,发现尺寸效应模型得到的临界有效裂纹长度稍大于双参数断裂模型的结果,而根据双参数断裂模型R阻力曲线得到的最大荷载大于尺寸效应模型的结果,且当相对初始裂纹长度较大时,双参数断裂模型R阻力曲线得到的最大荷载远大于试验值.双参数断裂模型的R阻力曲线适合于初始裂纹长度相对试件高度较小的情况.     

基于裂纹等效扭转弹簧模型的裂纹梁振动分析

基于开裂纹的等效扭转弹簧模型,研究了裂纹梁动力特性和动力响应的计算方法.在给出裂纹梁等效抗弯刚度的基础上,建立了一种新的裂纹梁动力控制方程通解的求解方法,给出了具有任意条裂纹Euler-Bernoulli梁振动模态的统一显示表达式.数值分析了简支、悬臂和两端固支裂纹梁的自振频率和振动模态,并研究了简支裂纹梁在集中简谐载荷作用下的动力响应,考察了裂纹条数和深度等对裂纹梁动力特性和动力响应的影响.结果表明:随着裂纹深度和条数的增加,裂纹梁的自振频率减小,且当裂纹较深时,裂纹深度对自振频率的影响更为显著;裂纹梁的模态曲线在裂纹处呈现尖点,其尖点处斜率的改变随裂纹深度的增加而增加,且当裂纹处的弯矩为0时,裂纹对梁的模态和频率没有影响;由于裂纹梁的模态仍满足正交性,因此可采用模态叠加法分析裂纹梁的动力响应.     

恒幅循环荷载作用下FRP加固桥梁疲劳寿命预测

在线性渐进叠加假定的基础上,理论推导了三点弯曲荷载下FRP加固桥梁应力强度因子的计算公式,并结合FRP加固桥梁疲劳裂纹扩展试验,分析了FRP加固梁裂纹的扩展行为,验证了裂缝口张开位移CMOD的经验公式可用于计算标准三点弯曲梁的裂缝口张开位移,进而计算断裂模型中梁的临界有效裂缝长度.利用线弹性断裂力学中应力强度因子对疲劳裂纹扩展进行定量描述,进而对FRP加固桥梁的疲劳寿命进行预估算研究.     

基于离散弹簧模型的裂纹梁随机振动分析

将裂纹等效为无质量扭转弹簧,利用广义函数描述裂纹梁的等效抗弯刚度,建立了具有任意开裂纹数目梁挠度振型和弯矩振幅的显式解析通解,并讨论了随机激励下裂纹梁挠度和弯矩功率谱密度及相应方差的计算方法.数值结果表明:本文建立的计算方法与Monte-Carlo模拟结果吻合较好.同时,裂纹深度越大,裂纹梁的挠度和弯矩功率谱密度的峰值越大,其峰值对应频率越小,而裂纹梁的跨中挠度和弯矩的方差也越大.     

钢箱—混凝土组合梁受力性能有限元分析

钢箱—混凝土组合梁是一种新型钢—混凝土组合结构。为研究钢箱-混凝土组合梁的结构性能,分析其强度和刚度的主要影响因素,在ANSYS软件中利用板壳单元和实体单元建立了梁的三维空间有限元模型,考虑材料非线性和钢板局部屈曲的几何非线性,对钢箱-混凝土组合梁受力行为进行了有限元分析,分析结果与试验实测结果吻合良好,说明计算模型有效。利用计算模型对影响钢箱—混凝土组合梁强度和刚度的主要参数进行了分析,结果表明,钢板厚度变化对梁的强度和刚度的影响强弱依次为底板腹板顶板,提高混凝土强度可以明显提高梁的强度和刚度。     

采场老顶岩梁破断过程

为研究采场老顶岩梁破断过程,将初始来压前后的采场老顶岩梁简化为固支岩梁与悬臂岩梁.采用花岗岩作为试验材料对采场初始来压和周期来压的老顶岩梁进行了试验模拟,结合自主研发的基于拉张破坏准则的有限元开裂包对岩梁破断进行了数值分析.结果表明:固支岩梁在均布载荷下,破坏过程分为两个阶段:裂纹首先在端部萌生阶段和岩梁中间区域裂纹萌生阶段;固支岩梁端部裂纹的扩展方向与岩梁的高度和长度比值有关,而中部裂纹扩展方向始终垂直于轴线方向;悬臂岩梁的裂纹只产生在端部,裂纹的扩展方向与岩梁的长度和高度的比值有关;随着固支岩梁的裂纹逐渐扩展,岩梁的固支部分减少,不平衡力增加,岩梁的裂纹扩展速度加快.     

基于裂缝控制的型钢混凝土深梁设计方法

针对内置钢构架型钢混凝土深梁力学性能优越,但是外包混凝土裂缝宽度不能满足正常使用限值的情况,为了有效控制外包混凝土的裂缝开展,对基于裂缝控制的型钢混凝土深梁设计方法进行了研究。基于软化拉—压杆模型建立了内置钢构架型钢混凝土深梁的剪切力学模型,讨论了基于裂缝控制的内置钢构架型钢混凝土深梁设计方法,给出不同裂缝控制要求的箍筋和腰筋面积以及型钢混凝土斜压柱的几何参数;讨论了型钢混凝土斜压柱破坏状况,并给出控制型钢混凝土斜压柱破坏的含钢率条件;给出内置钢构架型钢混凝土深梁发生适筋破坏的条件,为建立该新型内置钢构架型钢混凝土深梁抗剪承载力设计规范公式提供理论基础。     

基于XFEM技术的古建木梁裂纹扩展仿真

古建木梁在外力作用下很容易产生水平裂纹.为保护古建筑,采用XFEM数值模拟方法,研究了水平荷载作用下古建木梁的裂纹扩展特性.基于木材材料特性,仅考虑木梁沿水平向产生裂纹,建立了含裂纹木梁的简化有限元模型.在顶部施加了水平位移荷载,研究了裂纹扩展过程中木梁应力、变形及裂缝的变化特征,讨论了不同因素对裂纹扩展特性的影响.结果表明:随着荷载步增大,木梁变形峰值增大,但表现不明显;木梁主应力峰值明显增大,且发生在裂尖附近;增大外荷载时,木梁应力峰值增大明显,其裂纹容易产生扩展;增大裂纹初始长度时,木梁受力性能变化不大.此外,采用有限元法中的XFEM技术可提高古建木梁裂纹扩展研究的效率,并进一步深入分析结构裂纹扩展失效机制,从而为古建筑保护提供有效参考.     

碳纤维片材加固RC梁四点弯曲的多重开裂分析

借鉴复合材料力学的分析方法,建立一种分层剪滞模型,研究了碳纤维片材加固钢筋混凝土梁在四点弯曲载荷作用下的多重开裂破坏,求得了梁纯弯段下部钢筋保护层中的最大裂缝宽度和裂缝密度与施加载荷和碳纤维片材的粘贴层数之间的定量关系,计算结果与现有实验值较吻合.结果表明:施加载荷愈大,裂缝密度和宽度愈大;随着碳纤维片材粘贴层数的增加,裂缝间距明显变小,最大裂缝宽度则基本保持稳定;在碳纤维片材粘贴层数较小的情形下,当施加载荷达到或超过某值时,梁纯弯段下部混凝土保护层将出现饱和裂缝群.     

钢筋混凝土框架梁柱偏心节点的抗裂性能

通过九榀钢筋混凝土梁柱偏心节点试件在低周反复荷载下的试验研究 ,探讨了梁柱偏心和梁端水平加腋对节点核芯区抗裂性能的影响 .试验中观测和记录试件的初裂荷载和裂缝的开展与分布 ,提出偏心节点抗裂度计算的建议公式和改善偏心节点抗裂性能的一些建议     

某无梁板桥基于活载产生裂缝仿真与实验研究

本文主要是研究某无梁板桥桥梁产生裂缝的原因,根据《公路桥涵设计通用规范》等相关规范的规定,应用无梁板桥的分析理论,通过MIDAS仿真分析软件建立无梁板桥有限元模型。借助于该桥在活荷载作用下的变形、最大弯矩等力学参数,从活载方面分析了该桥裂缝产生的原因,并提出了加固建议,为相关桥梁裂缝原因研究提供参考。     

混凝土的裂缝及其防治的措施与技术

工业与民用建筑中经常发生混凝土及钢筋裂缝问题，结构的不同部位会由于不同的原因产生不同的裂缝，结合建筑工程实践，在研究混凝土梁和板裂缝、大体积混凝土裂缝、悬挑结构构件裂缝等不同形式裂缝产生原因的基础上，提出建筑中不同混凝土裂缝的防治措施与技术。     

折线先张法预应力工字梁受力性能试验

为克服直线先张法的预应力筋不能弯折而使桥梁跨径受限,以30 m折线先张法预应力混凝土工字梁为研究对象,研究折线先张法工字梁在弹塑性阶段的应力、变形、裂缝和承载能力,进行理论计算及静载破坏试验,并利用Midas Civil有限元软件的psc程序计算,对比静载试验与有限元模型。结果表明：在弹性阶段,荷载与混凝土应变、挠度的试验曲线均呈线性变化;跨中截面和3L/8截面为梁体应变的危险截面;加载至1～1.4倍的开裂荷载时,L/4、L/2截面挠度变化仍基本处于线性增大状态,斜率约为按弹性阶段计算的2倍;当出现第一条裂缝后,随着荷载的增加,裂缝继续向工字梁腹板延伸,跨中底板及腹板附近出现新裂缝,但未出现梁端剪切裂缝或破损现象。预应力混凝土工字梁的应力、挠度校验系数均小于1,表明折线先张法工字梁的抗弯和抗剪承载能力、强度、刚度、抗裂性均满足设计及规范要求。     

含双空孔缺陷试件三点弯曲冲击试验

为了研究双孔缺陷对运动裂纹的作用机制，采用数字激光动态焦散线系统对含双空孔缺陷的有机玻璃板三点弯曲梁进行冲击断裂实验，分析研究了双空孔缺陷下裂纹扩展的路径、尖端动态强度因子、扩展速度以及焦散斑的变化规律。结果表明：空孔缺陷会吸引周围运动的裂纹，导致裂纹运动轨迹发生变化；含双空孔缺陷试件起裂难度显著增加，起裂的临界应力强度因子增加了24.29%；运动裂纹在接近双空孔缺陷时，双空孔缺陷对裂纹的扩展有明显的抑制作用，裂纹通过双空孔缺陷中心后，双空孔缺陷对裂纹的扩展有促进作用。     

反复荷载作用下受弯构件有限元非线性分析

本文用有限元线性分析方法，研究钢筋混凝土受弯构件在反复荷载作用下的受力性能，研究混凝土材料的非线性性能，将混凝土分成８种单元，并考虑了混凝土的裂面效应，采用ＦＯＲＴＲＡＮ语言编制计算程序，对悬臂梁作全过程分析，计算得出滞回曲线，裂缝发展等，与试验数据吻合较好。     

纤维增强聚合物加固黏弹性Timoshenko裂纹梁的弯曲变形

将裂纹的缝隙效应和FRP加固作用等效为黏弹性组合弹簧,推导出Laplace变换域内FRP加固黏弹性裂纹梁的等效抗弯刚度.基于标准线性固体本构关系和Laplace变换,获得了具有任意开闭裂纹数目FRP加固黏弹性梁弯曲的解析解.数值算例说明,AFRP布可有效地削弱裂纹效应,且裂纹梁的变形与跨高比成反比例关系;受AFRP布加固作用影响,裂纹深度和荷载的改变对梁变形的影响并不明显.