有初应力的钢管混凝土轴压柱设计计算方法研究

应用有限元计算方法,对有初应力的钢管混凝土轴压柱容许应力法和极限状态法中所对应的弹性极限荷载和塑性或稳定极限荷载进行了数值计算分析.分析表明,一般情况下钢管与管内混凝土不可能同时达到容许应力.传统的容许应力法计算的弹性极限荷载连两种材料的弹性极限荷载的简单叠加都无法达到,更不用说组合作用使承载力提高的部分了,因此,它存在着明显的不合理之处.建议定义钢管混凝土轴压构件弹性极限荷载为钢管的最大应力达到屈服应力时所对应的荷载.初应力的存在使构件弹性极限承载力下降明显,而对塑性或稳定极限荷载的影响相对不大.初应力度越大,构件弹性极限承载力与其塑性或稳定极限承载力的比值越小,以弹性极限荷载为控制的容许应力法计算结果越保守.对于钢管混凝土拱桥,其初应力度一般较大,设计计算建议采用极限状态法.     

压电振子对压电泵极限输出压力的影响

为了解决压电泵设计中极限压力计算及压电振子的选用问题,提出了一种在恒定电压下通过压电振子参数计算压电泵极限输出压力的方法。在弹性小变形的基础上,应用弹性力学板壳理论的相关内容,通过振子变形量相等引入等效集中力及振子出力系数概念对压电振子的输出力特性进行研究,得出了等效集中力和压电泵极限输出压力关于压电振子参数的解析表达式。使用Matlab在各参数的常用范围内对模型进行了计算,分析了压电振子各个参数对极限输出压力的影响方式及取值范围。分析及实验结果表明:胶水的弹性模量及各层材料的泊松比对总体性能影响较小,在振子设计中不做考虑;基板厚度在0.8mm以下时,输出压力随其厚度增加而线性增加;在基板厚度大于0.4mm、陶瓷厚度小于0.3mm的条件下,陶瓷厚度降低输出压力增加现象最为明显,并且计算数值解与实验结果吻合。     

不可压缩超弹性Rivlin类材料组成球形薄壳动力响应

基于非线性弹性动力学理论,研究了由不可压缩超弹性材料组成的球形薄壳在突加常值荷载作用下的动力响应.材料的本构关系采用了一类多项式形式的Rivlin类模型,并建立相应问题的数学模型;求得了描述球形薄壳径向对称运动的二阶非线性常微分方程.通过对微分方程的定性分析,讨论了材料参数及应变能函数的高阶项对方程平衡点个数的影响.对于给定结构参数和材料参数,证明了存在临界荷载,方程的相图会出现非对称的"∝"型或"∞"型同宿轨道,薄壳结构的周期和振幅出现跳跃以及结构被破坏等现象;定性指出了当应变能函数中两个不变量的阶数超过特定值时,薄壳结构不再出现新的动力响应.     

酸蚀蚓孔区和气体PVT参数变化对酸压井产能影响分析

 针对酸压过程中形成蚓孔区和气体PVT参数随压力变化的情况,根据压后气体渗流规律变化,基于稳定渗流理论建立了考虑滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感共同影响下低渗气藏有限导流垂直酸压裂缝井产能预测模型,并通过实例分析各因素对产能特征的影响.研究结果表明,在高流压阶段PVT参数变化对气井产能影响较小,在低流压阶段PVT参数变化对气井产能影响较大;在PVT参数变化和PVT参数不变化2种情况下,启动压力梯度、应力敏感和滑脱效应各自对气井产能的影响作用差异不大,但作用机制不同;蚓孔区系统的蚓孔长度越长,气井产能下降幅度越大,而蚓孔区渗透率越大,气井产能下降幅度越小.     

单向轴压下压电矩形薄板的后屈曲问题

利用双重Fourier级数展开和Galerkin方法获得单向轴压和简支边界条件下压电矩形薄板后屈曲问题的解析解．发现几何参数对屈曲路径的影响与各向同性板类似,后屈曲荷载与压电-电介质综合参数有线性关系，后屈曲路径中存在材料共振现象。最后分析材料参数和几何参数对后屈曲路径的影响。     

简支正交异性夹层桥面板稳定性能分析

采用实验和数值计算方法,研究了简支正交异性钢板-聚氨酯夹层桥面板的稳定性能.通过弹性稳定计算研究了该种桥面板几种参数变化对前4阶屈曲模态的影响,以及考虑材料及几何非线性稳定计算对临界荷载的影响.结果表明:夹层桥面板处于受压状态时,车轮作用对顶、底面钢板应力的影响程度会有较大差别;芯层厚度、纵向加劲肋间距、钢面板厚度3个参数中,前两个参数对桥面板的稳定性能影响较大;设计时建议先设定合理的夹层板厚度,再通过试算选择纵向加劲肋间距,工作量会较少.     

无限大压电板广义热冲击的二维问题

应用具有一个热松弛时间的L-S广义压电热弹性理论,利用混合拉普拉斯变换和有限元方法,研究了无限大厚压电板受到热冲击时的压电热弹耦合的二维问题.建立了广义压电热弹性耦合问题的变分原理,推导了相应的有限元方程,借助拉普拉斯变换,求解有限元方程,得到温度、位移及电势在变换域中的解,利用拉普拉斯数值反变换,得到了温度、位移及电势的分布,并用图形反映了其分布规律.结果表明,热以有限的速度在压电板中进行传播,同时压电板中呈现出压电热弹的耦合效应.     

简支梯度压电梁的解析解

同时考虑材料弹性参数、压电参数和密度的梯度特性,采用逆解法求解了均布荷载作用下简支梁的力-电耦合平面应变问题.首先给出了应力函数和电位移函数的多项式表达式,进而求得了简支梯度压电梁的解析解,并对其进行了讨论.     

压电层合圆板的非线性动力学模型与主共振响应

考虑非线性压电效应，即电致弹性和电致伸缩效应，根据Hamilton原理和Rayleigh-Ritz假设模态方法建立了表面粘贴压电陶瓷片薄圆板的非线性动力学模型，使用多尺度方法计算压电层合板驻波振动的主共振一次近似响应，给出解的特性与系统参数的关系．结果表明，在一定条件下，主共振响应存在多解和跳跃现象．改变激励频率（调谐参数）时，主共振解可能是唯一的，也可能有2个，主共振解的真正实现取决于其稳定性条件及初始条件；当激励频率由高向低变化时，存在振幅突跳和滞后．根据分析结果，计算出了在给定的参数条件下用软特性压电材料层合圆板的工作频率选取范围．数值积分的结果验证了解析解的正确性．     

机电冲击荷载下狭长压电板双共线反平面裂纹的瞬态响应

对机电组合冲击荷载下狭长压电板双共线反平面裂纹的动态响应问题进行了分析.采用积分变换方法将一个电弹性混合边值问题化为奇异积分方程组,进一步利用Gauss-Chebyshev求积公式将其化为一组代数方程,求解这些代数方程并完成拉普拉斯逆变换,获得了裂纹顶端动应力和动电位移强度因子.结合压电陶瓷材料BaTiO,对动应力强度因子进行了数值计算.结果表明:无量纲动应力强度因子随时间T由零迅速增大,很快达到一个峰值,然后缓慢衰减;当T较大时,在其对应的静态值附近作微小振荡.裂纹两端动应力强度因子的峰值随比值b/h增大而增大,且稍右移.本文方法较常用的Fredholm积分方程方法,推导简便、易于数值计算.