水下爆炸圆柱壳塑性动态响应实验及数值计算

采用实验与数值模拟相结合的方法,对圆柱壳结构在水中受到柱形TNT炸药产生的冲击载荷作用下的动力响应过程进行研究.对不同装药量、爆炸距离和爆炸角度的影响分别进行了实验,利用大型有限元软件MSC.DYTRAN,对流场边界采用流-同耦合的处理方法进行计算,并将计算结果与实验数据进行对比,结果表明,计算结果与实验结果具有较好的一致性.证明了在有限区域内采用MSC.DYTRAN有限元软件中的流-固耦合方法进行水下爆炸的数值计算是可行的.     

压杆稳定临界载荷的拟合算法

探讨了弹性杆在压杆稳定实验中的Euler稳定性和临界载荷,提出了由实验数据进行曲线拟合测算临界载荷的拟合算法,并利用Matlab进行实现.最后分析了拟合计算结果与Euler公式计算临界载荷的相对误差.     

运河漕舫首部结构强度设计

采用直接设计法对运河漕舫的首部结构进行了强度设计.在给出该船体首部结构的设计载荷为波浪冲击载荷与静水压力载荷的基础上,采用有限元方法对该漕舫进行了结构以及载荷模拟,并根据有限元计算结果对船体首部结构提出了加强方案.研究结果对运河漕舫首部结构设计提供了理论依据及设计参考,对该船体结构航行的安全性具有重要的理论意义.     

梯形载荷下伴随破碎的散粒体系统动力学分析

为了获得脆性颗粒材料组成的散粒体系统在动载荷作用下的力学响应,对圆筒内散粒体系统在梯形载荷作用下的力学行为进行了数值研究.建立了链接模型、接触模型以及弹簧-球单元破碎模型;基于离散单元法编制了计算程序,分析了梯形载荷作用下的散粒体系统动力学响应;采用OpenGL图形显示了部分颗粒的破碎过程.结果表明,在梯形载荷作用下,对不同的载荷值,散粒体系统存在相应的暂时稳定状态,并且随着载荷大小的递增,系统达到稳定状态的时间越短,系统的变形也越小;计算过程中发现部分粒子发生破碎,且上层粒子首先被冲击破碎,破碎情况最为严重.研究结果对发射装药发射安全性有着重要的理论意义.     

飞机碰撞混凝土靶冲击载荷的解析研究

为完善飞机碰撞混凝土靶的冲击载荷方程,提出在碰撞中飞机前端存在一个破碎区域,并应用应力波原理分析其形成机理、计算该区间长度;应用动量守恒原理推导含有破碎区域的飞机的冲击载荷方程. 计算和推导结果表明,由于破碎区域的存在,该区域的长度以及内部的速度分布共同决定了冲击载荷方程质量系数的大小. 计算不同的速度分布形式下系数的不同取值范围,并且分析不同系数取值范围的合理性.     

时变条件下滑动轴承系统的多物理场耦合分析

针对传统非耦合分析方法无法研究轴颈、油膜与轴瓦之间的相互作用以及普通流-固耦合方法无法真实反应轴承运转工况的问题,提出了一种融合计算流体动力学、流-固耦合和热流耦合的瞬态分析方法,分析了时变条件下轴承系统速度、压力和温度的多物理场耦合,并分析了空化现象的影响,精确计算了恒定载荷下的偏心率和温升场,以及从启动到稳定过程的轴心轨迹.同时,分别考虑腔结构、轴颈转速和载荷对油膜压力、偏心率、温升和气穴的影响,并将计算结果与相关文献的实验结果进行比较.结果表明:所得计算结果与实验结果较吻合;轴承的轴心轨迹呈螺旋形;油腔数目对轴心轨迹、气穴和温升的影响很大.     

输油管道表面裂纹初始扩展的研究

针对输油管道中检测出的表面裂纹提出了在测量沿着裂纹表面的开口方向位移分布的基础上,通过计算裂纹周围的应力分布,评价裂纹端部应力强度因子Kest的方法.通过有限元解析对不同深长比(c/a)的表面裂纹,对在各种载荷作用下的应力强度因子KFEM进行了评价.并与传统的Newman-Raju公式对同样裂纹计算的相应应力强度因子K进行了比较.其结果是KFEM与K的结果基本相同.说明了本评价方法的可靠性.通过实验研究了表面裂纹初始疲劳扩展过程中裂纹端部应力强度因子Kest,结果表明对实际输油管道中存在的表面裂纹,即使载荷、裂纹深度未知及裂纹周围有残余压缩应力存在的情况下,本文提出的应力强度因子的评价方法仍然有效.     

作用在直立桩柱上的破碎波浪力研究

采用理论分析与实验相结合的方法,对现有的计算作用在直立柱体上的破碎波浪力的各种方法(莫里森公式、冲击绕流法)特点进行了分析。提出了计算破碎波浪力的绕流绕流冲击法,并给出了计算实例。结果表明,用绕流绕流冲击法计算出的破碎波浪力比常规波浪力大约3倍,约为冲击绕流法的2倍。实验结果证实了此法的正确性。本研究可为新滩海海洋结构物的设计和现役结构的安全使用提供理论依据。     

裂纹端约束效应的J-A2双参数分析

针对经过辐照的A533B压力容器钢,采用有限元方法对单边缺口弯曲和拉伸试样进行弹塑性数值计算.分析了在-60 ℃,-40 ℃,-20 ℃,浅裂纹试样和标准深裂纹试样在不同载荷情况下裂纹尖端区域的应力场.用J-A2双参数方法对裂纹端约束效应进行了计算.结果表明,在不同温度下试样裂纹前沿张开应力是自相似的.匹配点距裂纹尖端的距离、载荷水平对约束参数A2的影响不明显,A2是与裂纹体构形和载荷形式相关的主要约束参数.最后对单边缺口拉伸试样进行加载设计,用不同的偏心载荷来模拟各种载荷形式和约束水平,给出了偏心距e与约束参数A2的关系.由此,可以在实验室里模拟结构的约束,用试验结果预测实际结构的断裂行为.     

冲击破岩时破碎区扩展规律数值模拟

针对动载定侵深破岩条件建立计算模型,应用动力有限元法,对楔形钎刃冲击破岩时破碎区扩展过程进行了研究．模拟结果表明：破碎区是随冲击载荷的增大自刃尖下方沿刃面方向向自由面扩展而形成的,且破碎角２θ≈１１６°．这结果与实验结果基本吻合,证明用数值模拟方法研究冲击破岩问题是可行的．     

钢筋混凝土板的三维非线性有限元分析

采用组合式钢筋混凝土非线性有限元方法,对集中荷载作用下钢筋混凝土板进行了极限承载力分析,混凝土材料采用弹塑性本构模型;为考虑材料达到极限强度后的性能,用弥散裂缝模式模拟混凝土拉裂后的应变软化及应力释放,用应变空间破坏面近似处理混凝土的压碎型破坏;钢筋采用等效薄膜模拟,经与试验结果对比,两者吻合性较好。     

花岗岩石楼板的受弯性能试验

对10个单向受力石楼板的受弯性能进行试验,重点研究石板的受弯破坏形态、沿截面高度的应变分布规律和受弯承载力.试验结果表明:石板受弯破坏形态为完全脆性破坏,其受弯承载力主要受石板截面尺寸和石材天然缺陷所控制,存在一定离散型;石板断裂破坏前,横截面应变沿高度方向的分布基本上呈线性,符合平截面假定.基于平截面假定和试验结果统计分析,提出石楼板的受弯承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合较好.     

水泥混凝土板水分迁移模型的近似解析解

为了研究早龄期混凝土板的水分迁移规律,建立了早龄期混凝土路面板在外部干燥条件下的1维水分迁移模型,推导了基于Adomian分解法的求解任意边界条件下的非线性水分迁移模型的初边值问题的近似解析解,并与早龄期混凝土板的干燥过程试验数据和Crank-Nicolson有限差分法数值解的结果进行了比较.结果表明,Adomian分解法的收敛速度非常快,是一种有效的求解任意边界、初始和扩散系数下的混凝土板干燥过程的偏微分方程的方法.     

钢筋混凝土板剪弯区段的裂缝宽度计算与控制

通过２１个试件计４２块悬臂板的试验，对钢混凝土板剪变区 裂缝宽度分布、计算与控制进行了研究，在分析试结果的基础上部对裂缝宽度的计算公式，以规范ＧＢＪ１０－８９所用公式为依据，提出了对该公式的修改建议，最后提出了悬臂板中裂缝宽度控制的具体构造措施。     

CS屋面板荷载-挠度非线性有限元分析

通过CS屋面板截面曲率与弯矩、剪力的对应关系,采用逐级加载的方法编制了CS屋面板荷载 挠度全过程非线性有限元计算程序,并将电算结果与试验数据进行了对比,验证程序的可靠性,为进一步研究CS屋面板的设计理论提供参考.     

基于步进电机及电磁驱动的软黏食品切削设备

易碎、黏度大的软黏食品或成品尺寸细薄的食品,切削时容易出现食品的破碎或粘刀现象.针对该类食品的切削加工,提出采用截面小、表面光滑的线状刀具,以脉冲驱动电磁铁,形成振动切削运动的切削设备进行加工.线状刀具采用单层单列的台阶方式安装,且相邻两列线状刀具的距离增加,被加工物料采用重块压住、方便夹紧装料.切削设备横向切割运动是采用脉冲电源驱动的振动电磁铁牵引的、高频的振动切削运动,通过PLC编程,调用生成不同脉冲幅度、脉冲频率和脉冲宽度的子程序,可以方便地调整脉冲参数,也可以调节产生进给运动的步进电机转速参数.对不同特性的食品和线状刀具,通过试验的方法,确定重块质量、脉冲参数和步进电机参数,在保证加工质量的情况下,最大程度地提高生产效率.     

聚丙烯纤维增强钢丝网混凝土板抗弯性能试验研究

对67组共201块聚丙烯纤维增强钢丝网混凝土薄板进行了抗弯性能试验,研究了无配筋和有配筋聚丙烯纤维增强钢丝网混凝土薄板在不同开裂状态下的抗弯性能及其影响因素.建立了供设计应用的无配筋和有配筋聚丙烯纤维增强钢丝网混凝土薄板抗弯承载力计算公式.试验结果表明,聚丙烯纤维的最佳掺率是0.07%;聚丙烯纤维的掺入廷缦了薄板的开裂过程,提高了薄板的抗裂性能;钢丝网对提高聚丙烯纤维增强钢丝网混凝土薄板抗弯承载力起主要作用;聚丙烯纤维与钢丝网的复合,能起到显著的增强效果,有效地提高薄板的抗弯承载力和抗裂性能.     

四边简支FRP筋混凝土双向板受弯承载力分析

根据FRP筋混凝土双向板的弯曲破坏特征,引入FRP筋名义屈服强度和FRP筋有效截面面积的概念,对板中局部均布荷载作用下的FRP筋混凝土双向板的受弯承载力进行了塑性极限分析,提出了FRP筋混凝土双向板极限受弯承载力的理论计算公式.建议公式与试验结果符合较好,可为FRP筋混凝土双向板的设计应用提供必要的理论分析依据.     

水泥混凝土机场道面板角脱空判定分析

针对机场水泥混凝土道面板角脱空问题，把道面板划分为弹性地基上的梁，得出道面板板中及板角的弯沉公式．根据接缝的传荷性能，提出了应用板角弯沉值与板中弯沉值之比判定板角脱空的方法；通过某机场水泥混凝土道面实测弯沉数据及现场钻芯取样验证了该法的正确性；详细讨论了影响板角脱空的几个主要因素，为实际工程中板角脱空的判断及防止提出了一些有益的建议．     

旧混凝土板粒石化再生骨料吸水特性研究

为了揭示旧混凝土板粒石化再生骨料吸水率的特性,根据粒径和砂浆裹附量对粒石化再生粗骨料进行分类,首先从粒石化再生骨料颗粒角度探讨粒石化再生骨料颗粒的吸水规律和影响因素,通过SEM(扫描电子显微镜)电镜扫描试验分析其原因,然后根据粒石化再生分类骨料与粒石化再生粗骨料的数量关系,通过数学演绎推导的方法进一步探讨粒石化再生粗骨料的吸水规律和影响因素。研究结果表明:砂浆裹附量和级配对粒石化再生骨料吸水率产生重要影响,裹附砂浆造成了再生骨料复杂多孔的表面结构,从而使得再生骨料具有独特的吸水特性。同时由于不同破碎工艺对旧水泥混凝土的破碎和砂浆处理程度不同,证明了破碎工艺的重要性。