竖向预应力作用下PC箱梁腹板应力场分析

为了研究箱梁腹板在竖向预应力作用下应力分布的特点,以狭长薄板模拟腹板,导出其在单根竖向预应力筋作用下的解析解、数值解,并与有限元计算对比,结果吻合较好.在多对力作用下叠加原理成立,模拟腹板在竖向预应力作用下的应力场,导出竖向正应力的解析解,并采用最小二乘法原理得其数值解.引入应力均匀度参数λ和应力水平系数κ,计算得相应...     

广义Gibson地基内部作用线源荷载的基本解

针对广义Gibson地基在埋藏线源荷载作用下的静力学问题,通过将内源线荷载等效为在相同深度范围内连续的集中点荷载的累加,采用Hankel积分变换方法,再结合具体的边界条件,推导得到地基土体在内源点荷载作用下的Hankel变换域中的解,并利用Hankel逆变换将变换域内的解转换为物理域内的积分形式解。然后对该解沿深度方向积分求得了地基土体在三种沿深度分布线荷载作用下的竖向位移解,并对地基内部沿深度分布线源荷载作用下地基表面土体变形问题通过具体算例,运用数值积分计算方法,分析了地基土体的非均质性、荷载分布深度等因素对地基表面土体竖向位移的影响。结果表明:①地基土体的非均质性对地基表面竖向位移有较大影响,相对而言,线源荷载竖向分布深度及荷载分布形式对地表竖向位移的影响较小,且地表竖向位移主要受浅层荷载的影响;②荷载分布深度对地表位移的影响主要体现在土体非均质性较小情况下,且在荷载沿深度减小分布时最为显著。     

竖向高度对超长结构温度效应的影响分析

研究了竖向高度对超长结构温度内力的影响.结合工程实例,采用线性分布法计算温度荷载,在最不利温度作用计算工况下,利用大型有限元分析软件计算不同竖向高度下的温度内力,得出不同竖向高度下结构中各构件(梁、楼板、柱子等)的温度内力变化规律.计算结果为工程设计和施工提供了参考.     

独乐寺辽代建筑结构分析及计算模型简化

针对独乐寺辽代建筑铺作层的结构作用,应用Ansys软件建立独乐寺山门的实体模型,总结出结构在竖向荷载作用下,内力沿铺作中连接构件"斗"的连线斜向传递的规律.提出将此类结构的计算模型简化为杆系模型的原则,即沿传力路径布置杆件,将铺作简化为斜撑与桁架结构.通过山门实体模型与杆系模型在自重荷载下的应力分布比较,表明在竖向荷载作用下主要结构构件的内力计算中,杆系模型可以取代实体模型.使用上述简化原则建立观音阁杆系计算模型,将观音阁自振频率计算值与实测值进行比较,表明简化模型亦可用于自振频率的估算.     

上硬下软地基应力分布特征及计算方法研究

在软弱下卧层的承载力验算和沉降计算中,附加应力的确定是个难点.常用的方法是用均质土中的应力解或应力角扩散法来得到上硬下软地基的应力场,方法简单但计算结果可能存在较大误差.针对此问题,本文利用非均质弹性体内竖向应力的理论解和弹性地基梁理论来分析上硬下软双层地基分界面的应力分布特性,并结合有限元数值分析结果,提出了应力扩散系数的实用计算方法.该方法可以考虑不同位置和土层模量对应力扩散的影响,且公式形式简单,便于使用.     

含脱层层合简支梁的屈曲模态

基于二维弹性力学理论,研究在轴向荷载作用下含脱层层合简支梁的屈曲模态.由位移法求得各单层梁受均布轴压时的弹性力学解,采用配点法联合各层得到整个系统的解.在层间界面上取与级数项数相等的点,将各点处的界面方程与梁上下表面的边界方程联立求解,得到屈曲临界载荷,返回特征方程得到梁的屈曲模态.研究了脱层界面的接触问题,在脱层处的每个配点上分别使用界面接触和界面自由模型进行计算,分析各配点处脱层表面竖向位移及法向应力的状态,迭代求得真实解.算例分析了不同脱层尺寸和脱层位置对层合梁屈曲模态的影响,并考虑了脱层间的接触.
     

圆锥（台）形人造山体地基竖向附加应力及沉降

采用布辛涅斯克解,给出了圆锥形和圆台形荷载作用下地基中心竖向附加应力计算公式,发现竖向附加应力随深度衰减要远大于其他类型荷载下的结果;采用弹性有限元法,给出了圆锥形荷载作用下地基中任意位置的竖向附加应力系数图,解决了圆锥和圆台荷载下任意位置竖向附加应力以及地表沉降的计算问题。工程案例验证了采用该方法给出轴对称附加应力解的必要性;并通过一个算例分析了两个圆锥形山体作用下地基的竖向附加应力和地表沉降的相互影响规律。     

竖向荷载作用下悬索桥纵向变位特征与机理

为揭示竖向荷载作用下悬索桥纵向变位特征与机理,以主缆变形理论为基础研究了其竖向荷载下的变位特征,并得出了其竖向及纵向位移解析解;在此基础上,分析了竖向荷载作用下传统悬索桥和设有中央扣悬索桥的纵向变位特征及加劲梁纵向位移,揭示了中央扣纵向约束机制,并分别推导了加劲梁在竖向荷载下的纵向位移计算公式;最后,通过算例分析验证所提位移计算公式计算精度. 结果表明：由于主缆的几何非线性特征,竖向位移与纵向位移相互耦合,在非对称竖向荷载作用下,主缆发生非同步纵向位移,而加劲梁主要以类似“摆锤体”发生刚体的纵向位移;跨中处主缆、加劲梁及中央扣因中央扣的存在形成一个“刚域”区,从而导致加劲梁纵向位移减小;所提计算方法与有限元数值解法在不同竖向荷载工况下吻合良好.     

累积变形影响下的半刚性节点古建木柱正截面压应力及承载力解析解

古建筑木结构在长期竖向荷载作用下会产生累积变形,针对累积变形古建筑木柱在竖向荷载作用下平面应力问题,运用弹性力学方法求解了应力与位移分量及屈服荷载解析解.结合半逆解求解方式和等效荷载法,将累积变形柱进行了等效简化,对于古建筑端部半刚性特性,运用位移和应力边界条件进行处理.研究结果表明:柱跨中侧向挠曲变形对截面压应力影响大,而端部侧移影响较小;半刚性节点的非线性对截面压应力影响显著.通过Ansys数值计算与理论公式进行了对比,讨论了累积变形对木柱屈服荷载的影响,解析解与数值解结果吻合良好.研究结果对长期竖向荷载作用下有累计残损变形的古建木柱力学状态评估有一定的借鉴意义.     

混凝土箱梁桥日照温度场的实测与仿真分析

通过对某大型混凝土箱梁桥温度场的观测,分析了混凝土箱梁在日照辐射作用下的温度变化情况和竖向温度梯度的分布规律,发现日照辐射作用下混凝土箱梁竖向温度梯度模式近似服从指数分布。建立了基于气象参数的混凝土箱梁日照温度场有限元模型,并验证了该模型的准确性。最后,计算了50年一遇气象参数条件下混凝土箱梁竖向温度梯度分布情况,结果表明,极端条件下混凝土箱梁竖向最大温差可达18.5℃。     

髋臼周围截骨术中球面软骨层的动步态接触数值模拟

数值分析已应用于髋臼周围截骨术的模拟中,以 模拟增生性髋关节接触应力集中的改善。由于很难从CT或MRI图像中分割软骨层,因此假定髋关节模型为简单的完美球窝形关节。本研究的目的是通过数值模拟接触分析来阐明球面软骨层建模方法,模拟髋臼周围截骨术中动步态的软骨层接触压力和接触面积。并通过旋转截骨段模拟髋臼周围截骨术。数值模拟结果表明,在球面软骨层模型中观察到相对连续的接触压力分布和较低的峰值接触压力,球面软骨层建模方法能合理的反映软骨层接触压力。髋臼周围截骨术后能明显的改善软骨层接触压力分布,从而为髋臼周围截骨术提供生物力学参考数据。     

强风化岩石地基上梁式基础的应用与计算

强风化岩石地基相对一般地基土承载力高,压缩变形小,当强风化岩层较地下水位很高,可采用柱下梁式基础。根据梁的架越作用,要使梁底压力较均匀分必须加大梁高,提高梁的相对刚度。因强风化岩石地基有一定的压缩性,考虑沿及沿梁长方向风化程度的不均匀性采用有限压缩层地基模型,并根据梁高不同分按一般弹性地基浅梁、深梁理论,采用有限元法求得基底压力、梁的变形及内力。     

载电流等离子体柱中电双层的产生机制

载电流等离子体柱由于外磁场压强大于其内部热压强,等离子体柱发生箍缩效应．该文从箍缩平衡理论及麦克斯韦方程出发,经严格推导得到了载电流等离子体柱中电场Ez(z,r)的分布．从表达式Ez(z,r)可看出,电双层已经形成,在z=I／2时Ez(z,r)达到极值．通过数值模拟,给出了电双层沿对称轴的轴向电势分布,它与Toryen和Lindber基于实验基础上给出的电双层电势分布的变化趋势是一致的．     

斜交轮胎静态接地工况的有限元分析

建立了斜交轮胎(9.00-20 16PR)静态接地三维非线性有限元模型,分析了轮胎静接地状态下接触应力分布、接触印痕以及充气压力、下沉量对轮胎接地状态的影响,并给出了垂直载荷与下沉量以及最大接触应力与充气压力、下沉量的关系曲线.     

壁流式过滤体捕集微细颗粒过程的数值模拟

压降是评价过滤体性能的重要指标。针对壁流式过滤体捕集微细颗粒物的过程,建立了描述通道内流场和颗粒层分布的一维非稳态模型。通过数值计算,研究了颗粒层滑移对颗粒层分布和过滤压降的影响,同时研究了过滤体结构参数与来流参数对过滤压降的影响。研究结果表明:颗粒层分布直接影响过滤压降,随着颗粒层滑移效应的加强,颗粒层由平坦转向直线递增型分布,过滤压降则先增后降;增加过滤体长度有助于降低过滤压降;增加过滤体孔目数,增加了过滤体工作初始阶段的压降,但可降低高颗粒沉积量时的过滤压降;此外,随来流流量和颗粒浓度的增加,过滤压降增加。     

粗糙度对溢流反弧水力特性及紊流边界层的影响

本文对溢流反弧(R=100cm)不同粗糙度模型水力特性进行了系统的试验观测,探讨了壁面粗糙度对反弧水流流速分布、压强分布及边界层发展的影响。综合分析了流速分布及边界层发展的影响因素,得出了反弧水流边界层外部势流流速不受粗糙度影响的结论,并给出了边界层内流速指数n随粗糙度变化的关系式及反映壁面粗糙度影响的边界层厚度计算式。试验发现粗糙度对离心力压强影响甚微。     

钻井与完井对近井地层渗透性损伤的分析

为了研究钻井、完井过程中钻井液、完井液渗入近井地层以及固体颗粒沉淀造成的地层损伤对油井产量的影响,考虑钻井液、完井液对石油的驱替,将其渗入地层视为动界面的渗流力学问题进行研究.得到了钻井液、完井液的锋面位置与时间的关系式、损伤与未损伤区石油的压力分布、损伤与未损伤情形下油井产量的表达式.该成果对石油、天然气、煤层气开采具有一定的参考价值和指导意义.     

饱和砂层震动孔隙水压力二维扩散解析理论的研究

本文将Terzaghi二维固结理论与震动孔隙水压力增长模式相耦合,提出了一类饱和砂层震动孔隙水压力的二维扩散解析理论。文中首先给出了计算饱和砂层中震动孔隙水压力生长与扩散的理论解,并讨论了几种不同起始孔压场分布情况下解的简化表达形式;其次,证明了该解析解是适定的。因为所采用的震动孔隙水压力增长模式是一个随时间和土的物理力学参量而变化的一般函数,其具体函数形式可根据实际条件来合理选定,这使得所给出的理论解带有普遍性。     

Analysis of melting driven by friction and temperature difference under sliding plate

The contact melting processes of phase change material (PCM) under a sliding plate, which is driven by the friction and temperature difference AT, are studied. By using film theory, the fundamental equations for the melting process are derived. The thickness of boundary layer, the pressure distribution inside boundary layer and the mass melting rate of PCM are also obtained with the numerical method. It is found that (1) the larger the temperature difference is, the larger the thickness of boundary layer and the mass melting rate are, and the more asymmetric the pressure distribution is; (2) the quicker the sliding velocity is, the larger the mass melting rate is, the flatter the thickness of boundary layer is, and the more symmetric the pressure distribution is; (3) the results of the contact melting driven together by the friction and temperature difference cannot be obtained by the addition of those driven respectively by the friction and temperature difference.     

Analysis of melting driven by friction and temperature difference under sliding plate

The contact melting processes of phase change material (PCM) under a sliding plate, which is driven by the friction and temperature difference ΔT, are studied. By using film theory, the fundamental equations for the melting process are derived. The thickness of boundary layer, the pressure distribution inside boundary layer and the mass melting rate of PCM are also obtained with the numerical method. It is found that (1) the larger the temperature difference is, the larger the thickness of boundary layer and the mass melting rate are, and the more asymmetric the pressure distribution is; (2) the quicker the sliding velocity is, the larger the mass melting rate is, the flatter the thickness of boundary layer is, and the more symmetric the pressure distribution is; (3) the results of the contact melting driven together by the friction and temperature difference cannot be obtained by the addition of those driven respectively by the friction and temperature difference.