自由梁两端受阶跃载荷时的塑性动力响应完全解

采用刚塑性模型分析自由梁在两端点受到集中阶跃载荷作用时的小变形动力响应,给出了不同载荷组合下梁的变形模式,构造了其动力响应完全解,并讨论了塑性耗散在输入结构的能量中所占的比例.与自由梁单点受强动荷载作用不同,梁的变形模式取决于两端点阶跃载荷的某组合函数的值.结果结果表明:只要存在塑性耗散,耗散的能量就占外载输入能量的1/3.     

自由梁在一端受局部三角形脉冲载荷时的塑性动力响应

为了估计局部爆炸载荷对飞行器的影响,采用刚塑性模型分析了自由梁在一端受局部脉冲载荷作用时的塑性动力响应,给出了不同载荷长度作用下梁的变形模式,最后分析了航天飞机在局部脉冲载荷下的断裂问题.研究表明,飞行器在一端受局部的脉冲载荷下更不容易发生断裂.     

受集中对称冲击刚塑性圆拱的变形分析

本文采用刚塑性假定和拱轴线不可伸长的假设,考虑塑性铰的移动,对受集中质量对称撞击的固支深圆拱的动力响应进行分析。由于把问题简化为一个自由度系统的运动,使得整个运动过程可以较方便地计算出来。计算结果表明,深圆拱的动力响应特性不同于悬臂梁,移行铰不可能到达拱脚,输入的能量全部消耗在塑性铰的移动过程中。结构的响应时间和撞击点的最终位移随撞击物与拱之质量比的增加而增大。     

岩石能量特征与其细观结构的关联性

 岩石的细观结构影响其受载过程中的能量行为。从岩石基元平均强度、均质度和细观特征尺度等3种细观特征入手,研究了其对特征能量参数和能量特征指数的影响规律。结果表明:(1)基元平均强度越大,相同应力比下的输入能量密度和积聚弹性能密度呈非线性增长;峰后所需耗散能密度变化不大,约为500～2000J/m³;弹性能转化率变小;岩样能量特征指数呈指数型增长。(2)随着均质度的升高,峰前输入能量密度和积聚弹性能密度都呈线性增长;峰后破坏所需耗散能降低;越来越多的能量转化为弹性能积聚在岩石内;能量特征指数线性增大。(3)细观特征尺度越大,外界输入能量和积聚弹性能都增大,但幅度不同;峰后破坏所需耗散能越大;弹性能转化比例越低;当细观特征尺度小于1mm时,能量特征指数大幅减小,而当其大于1mm时,变化不大。     

高墩刚构桥系梁抗震分析

为研究系梁对高墩刚构桥抗震性能的影响,以系梁设置位置、系梁与桥墩截面刚度比以及系梁模拟方式为基本参数,通过分析结构动力特性及地震响应的变化,研究系梁对结构抗震性能的影响。研究结果表明：设置系梁后,桥梁的横桥向抗震性能降低,桥墩和系梁均成为抗震设计的薄弱环节;从提高结构整体抗震性能的角度出发,在墩中设置系梁效果最优,其中系梁与桥墩截面刚度比取0.5效果最优;系梁端部出现塑性铰后,对结构抗震性能的影响很小,可预先将系梁设计为与墩身铰接,以兼顾静力性能、动力性能和稳定性要求。     

高墩刚构桥系梁抗震分析

为研究系梁对高墩刚构桥抗震性能的影响,以系梁设置位置、系梁与桥墩截面刚度比以及系梁模拟方式为基本参数,通过分析结构动力特性及地震响应的变化,研究系梁对结构抗震性能的影响。研究结果表明：设置系梁后,桥梁的横桥向抗震性能降低,桥墩和系梁均成为抗震设计的薄弱环节;从提高结构整体抗震性能的角度出发,在墩中设置系梁效果最优,其中系梁与桥墩截面刚度比取0.5效果最优;系梁端部出现塑性铰后,对结构抗震性能的影响很小,可预先将系梁设计为与墩身铰接,以兼顾静力性能、动力性能和稳定性要求。     

轴力和交变弯矩作用下双对称梁的弹塑性状态

塑性变形对管系的动力响应有重要影响。研究了承受恒定轴力和交变弯矩作用的梁的弹塑性状态 ,对具有两个正交对称轴的任意截面形状梁 ,给出了确定纯弹性、安定、低周疲劳、棘轮、坍塌破坏等各种弹塑性状态之间分界线的基本方程 ,得到了圆形、圆管形及矩形 3种截面的载荷分区图。通过载荷分区图可以直接判断在交变载荷下梁、管部件的弹塑性响应 ,对理解动力载荷下管系的塑性失效机理及能量耗散对管系动力响应的影响具有重要意义     

塑性耗散功的强化描述及其应用

变形材料内部存在各种微缺陷及其残余微应力场,贮存于这些微应力场中的能量对后续塑性变形有着重要的影响.注意到在非比例循环过程中不同应变路径下的塑性耗散能量间存在明显的差别,提出了基于塑性耗散能量的非比例度及强化函数,将其嵌入所得到的非经典本构理论,得到了描述金属材料非比例循环塑性的一种非经典本构模型,发展相应的算法和程序,对奥氏体304不锈钢的非比例循环塑性进行了分析,得到了与实验较为一致的结果.     

板件弯剪屈服型耗能支撑钢框架结构抗震性能

为了研究板件弯剪屈服型耗能部件对钢框架结构抗震性能的影响，通过ABAQUS有限元分析软件建立了一系列带有板件弯剪屈服型耗能部件的双层单跨单斜支撑钢框架结构数值模型，探究了结构的破坏模式以及不同参数对结构的承载能力、耗能能力、支撑与支撑框架结构之间的承载力分配、耗能分配等抗震性能的影响规律。分析结果表明：板件弯剪屈服型耗能支撑钢框架结构主要依靠耗能部件的剪切板和弯曲板先后屈服进入塑性耗散能量；结构滞回曲线饱满，耗能性能良好；加载前期，主要由耗能支撑承担结构的水平承载力和能量耗散，加载中后期，梁与节点板相接的翼缘和柱脚外翼缘出现应力集中现象而进入塑性，耗能支撑的水平承载力和能量耗散占比逐渐降低，但仍大于50%。可见板件弯剪屈服耗能支撑能够较好地分担钢框架结构的承载力和能量耗散，可考虑应用于实际工程。     

刚性质量对自由梁的塑性次撞击

针对接触和分离对撞击响应的影响,该文基于刚塑性动力学理论和单轴压缩多次弹塑性接触模型,研究了刚性质量水平撞击自由梁的过程.研究结果发现该撞击过程是一个复杂的多次塑性撞击过程,按照撞击力变化形式可以划分为两个撞击区,计算结果表明该两个撞击区的总冲量相当.塑性次撞击造成撞击能量以间歇方式传递,并且大部分撞击能量是由后续次撞击传递给梁的.不断出现的次撞击将迫使移行塑性铰作短暂的往复运动.通过与三维动态有限元方法的比较表明,刚塑性动力学理论可以应用于塑性次撞击问题的研究,并可获得梁撞击响应的主要特征.     

不同板件宽厚比H型钢梁在冲击作用下的动态响应分析

通过Abaqus软件创建了钢梁受冲击的三维有限元模型,与霍静思教授的试验结果相比较验证了模型的有效性。基于该模型从冲击力时程、跨中挠度时程和不同板件塑性变形耗能三个方面进行分析,研究了腹板高厚比、翼缘宽厚比、边界条件和长度对H型钢梁在冲击作用下的动态响应。分析表明在截面外尺寸不变的情况下,随着腹板高厚比的增加,冲击力峰值、平台值下降;冲击力持续时间增加,翼缘宽厚比规律与腹板高厚比类似但影响程度要小于腹板高厚比。当钢梁两端固定或一端固定一端铰支时,钢梁各板件的塑性耗能从大到小依次为:腹板、上翼缘、下翼缘;但随着钢梁两端约束作用减弱,下翼缘的耗能逐渐增大。当钢梁两端铰支时,随着长度的增加,腹板、上翼缘、下翼缘的塑性耗能发生两次转变,下翼缘的耗能超过腹板成为钢梁的主要耗能板件。     

环形梁受冲击时塑性动力响应分析

本文基于刚塑性假设,对环形悬臂梁在自由端受一刚性质量径向冲击时的塑性动力响应问题进行了分析与研究。采用正则摄动法,求出了由有限项初等函数所构成的渐近解。通过解析分析,还给出了响应速度V的级数形式的精确解,并由此发现了环形梁塑性动力响应的特殊性质。     

单盘转子系统受强动载荷作用的刚-塑性动力学响应

通常转子系统的响应分析是在弹性变形假设下进行的，但当转子受到强动载荷撞击时将产生塑性变形。本文结合转子动力学和塑性动力学，分析了单盘转子受强动载荷作用时的刚-塑性动力学响应。首先，将单盘转子系统简化为中间带质量块的简支梁，给出了在阶跃载荷作用下系统的各阶段响应模式。在此基础上，详细讨论了单盘转子在跨度中点受撞击时的动力学响应完全解，并结合龙格-库塔法得到了单盘转子的瞬态变形。所得结果可为转子系统的动力响应和失效分析提供依据。     

梁端塑性铰外移的型钢混凝土节点的抗震性能

通过对两个足尺节点试件的低周反复荷载试验,研究了梁端塑性铰外移的型钢混凝土节点的抗震性能.试件按“强节点”原则进行设计,对节点核心区附近梁端工字形型钢的上、下翼缘采取狗骨式削弱,并适当增加梁端根部到型钢翼缘最大削弱部位的纵向钢筋的配筋量.试验结果表明:两个节点试件的位移延性系数在5.27以上,均符合抗震设计的延性要求;在最大荷载时,两个试件的等效粘滞阻尼系数均超过0.30,耗能能力强.理论分析表明:在型钢混凝土节点中采用塑性铰外移的构造措施,不仅能够降低节点核心区所受的剪力以及梁柱连接焊缝的应力,而且能够增强节点试件在塑性铰区的转动能力和抗剪性能,从而提高节点的延性和耗能能力.     

煤岩体破坏过程中电磁辐射与能量耗散耦合分析

为了完善电磁辐射方法预测预报煤岩体动力灾害理论,利用物理实验、理论分析的方法研究受载煤岩体变形破裂过程中产生电磁辐射信号特征及其与煤岩体能量耗散的耦合关系.结果表明:电磁辐射是煤岩体塑性变形引起的,受载煤岩体电磁辐射脉冲数与塑性能变化率成正比,比例系数为5.962,电磁辐射总脉冲数与煤岩体的塑性能成正比,电磁辐射不仅仅与损伤速率有关,而且还与受载煤样的弹性模量成正比,这与受载煤岩体电磁辐射试验现象相符合.     

整浇楼板对RC框架梁柱塑性铰开展的影响研究

在ABAQUS中建立多个钢筋混凝土（RC）空间框架有限元模型,通过不同位置去除板格,研究整浇楼板对RC框架结构的框架梁、柱塑性铰开展和内力情况,得出整浇楼板对结构节点处梁、柱塑性铰的影响规律。结果表明：去除板格位于框架梁负弯矩端时,因参与作用的板筋减少、梁负弯矩端实际抗弯能力降低,节点负弯矩端的梁铰比去除前更早产生;去除板格位于框架梁正弯矩端时,因节点左右梁端弯矩分配系数发生改变,梁负弯矩端分配的弯矩增大使塑性铰比去除前更早产生;去除楼板处因楼板在结构平面内的约束作用减弱,通过影响柱顶侧移和反弯点高度使柱顶、柱底弯矩发生改变,并影响柱顶扭矩,从而影响框架柱端的塑性铰开展。     

载有集中质量梁的振动频率

本文所讨论的是载有集中质量的梁的振动频率.假设粱的一端由恒定刚度的弹簧铰定,另一端是自由的.通过频率方程求解,发现了极值频率定理.理论证明:如果集中质量很小(对梁的质量而言),当集中质量的位置改变,位于无载梁的某次简正振动的节点(腹点),振动频率具有极大(极小)值.极大频率就是梁在该次的简正振动的频率,与集中质量的大小无关;极小频率却与质量有关.最后在改变边界条件的情况下,梁振动的极值频率定理也被研究是成立的.所以本定理具有普遍意义.     

梁的弹塑性大挠度变形分析

采用理想弹塑性模型,基于Euler梁的几何非线性理论,建立了梁在机械载荷作用下的弹塑性大挠度变形问题的控制方程.包括轴线位移、横截面转角、内力等6个未知函数.该数学模型能够分析弹塑性材料梁在弹性阶段以及塑性区扩展阶段的变形.作为算例,应用打靶法数值求解了水平悬臂梁在自由端受竖向集中力作用下的弯曲问题,绘出了不同载荷参数下的弹性和弹塑性挠度曲线,分析了载荷参数和梁自由端挠度之间的关系.结果表明,打靶法是解决弹塑性梁大挠度变形问题的有效方法.