高钛重矿渣钢筋砼柱偏心受压力学性能研究

为了研究高钛重矿渣混凝土柱在偏心受压状态下的极限承载力、刚度与普通混凝土柱的差异,对3根高钛重矿渣混凝土柱和3根普通混凝土柱进行偏心受压对比试验,并对试验过程进行有限元模拟。研究结果表明:高钛重矿渣混凝土柱与普通混凝土柱Nua/Nu0(Nua为极限承载力模拟值,Nu0为极限承载力试验值)的平均值分别为1.022、0.999,其均方差分别为0.009、0.027,采用文中有限元方法可较准确预测高钛重矿渣混凝土柱和普通混凝土柱的极限承载力;高钛重矿渣混凝土偏心受压柱荷载—侧向挠度曲线的刚度略低于普通混凝土偏心受压柱;可采用《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)来计算高钛重矿渣钢筋混凝土偏压柱的承载力,其计算结果偏于安全。     

不同炮位爆破对裂纹扩展影响初探

本文用动光弹方法对不同炮位爆炸加载产生的应力波扩展及其与裂纹相互作用进行了初步探讨,为在岩石爆破中控制裂纹的产生、扩展路径和裂纹面的形成提供了重要依据。用国产多火花型动光弹仪定性地记录了应力波扩展与裂纹及相互作用的瞬态过程。本文在数据处理时,对传统的方法作了改进,结果表明,该方法是可行的、自行编制的程序具有对初始值灵敏度低、计算速度快,迭代次数少等特点。     

局部锈蚀圆钢管混凝土短柱轴压承载力试验研究

钢管混凝土(CFST)在服役环境中被腐蚀,导致其钢结构承载力降低,严重威胁到结构的服役性能和使用寿命。首先,采用机加工车铣方法制作模拟局部锈蚀的人工缺陷,然后以钢管外表面局部环向贯通锈蚀位置、锈蚀钢管体积损失率、锈蚀外表面面积损失率(简称锈蚀面积损失率,下同)为试验参数,对45根局部锈蚀圆CFST短柱试件进行轴压承载力试验;其次,分析锈蚀位置、锈蚀钢管体积损失率、面积损失率和壁厚损失率对锈蚀试件承载力、刚度和延性的影响,揭示锈蚀CFST试件破坏机理和承载力退化机制;最后,针对局部锈蚀圆CFST短柱构件轴压承载力提出一个简化实用计算公式。研究结果表明：各试件具有类似的破坏特征,主要呈明显的腰鼓状破坏,且发生在锈蚀区;随着锈蚀钢管体积损失率增大,锈蚀CFST柱的承载力、刚度和延性均出现不同程度的降低;在锈蚀钢管体积损失率和面积损失率相同的情况下,就局部锈蚀位置影响而言,中部影响最大;就锈蚀程度表征参数影响而言,锈蚀钢管体积损失率影响最大,面积损失率次之,壁厚损失率最小;本文提出的简化实用公式可为圆钢管混凝土构件全寿命设计提供参考依据。     

车桥耦合下公路桥梁长标距动态应变的求解方法

针对车桥耦合分析方法不能直接求解桥梁长标距应变的问题,首先研究了移动车辆荷载下桥梁长标距动态应变时程响应求解方法;在考虑路面不平顺影响下,采用MATLAB软件,编程求解车桥耦合系统桥梁长标距应变的动力方程,同时计算求解了不同速度下桥梁跨中动态长标距应变时程,并与传统点式应变时程进行了对比分析.结果表明:长标距应变与点式应变总体上较为接近,尤其是车速超过20 m·s~(-1)时,两者差异不大;在不同车速工况下,长标距动态应变时程和点式应变时程随车速的变化规律相同.研究结果验证了长标距应变随车速变化的规律和理论测试精度.     

圆中空夹层钢管混凝土压扭构件工作机理研究

为了对圆中空夹层钢管混凝土构件在压、扭复合受力下的工作机理进行研究,采用大型通用有限元软件ABAQUS对圆实心钢管混凝土压、扭复合受力构件进行建模计算,现有的试验验证了计算结果与计算方法的正确性.再采用同样的方法对圆中空夹层钢管混凝土构件在压、扭复合受力状态下进行了模拟计算.通过计算发现,扭矩—转角全过程关系曲线分为弹性、弹塑性、塑性强化三阶段.通过对三个阶段扭矩—转角全过程关系曲线、内外钢管和混凝土的应力分布云图、三者间相互作用力以及轴压比影响的分析,结果表明,在加载过程中,当轴压比较小时,随着轴压比的增大,极限扭矩增加;当轴压比较大时,随着轴压比增大,极限扭矩降低.     

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。     

夹杂尖端奇异性场的新型杂交元分析

提出了一种夹杂尖端邻域杂交元模型,与全域杂交应力元结合,求解夹杂尖端的奇性应力场的数值解. 利用高次内插有限元法求解特征问题, 得到反映夹杂尖端场奇异性状况的特征值和特征角分布函数;利用Hellinger-Reissner 变分原理以及特征问题的解,推导夹杂尖端邻域的单元矩阵.模型只考虑夹杂尖端邻域的边界, 避免了在夹杂尖端划分高密度网格. 采用正方形夹杂作为算例, 数值结果显示了良好的精确性.     

各向异性复合材料尖劈和接头端部奇性场研究

提出了一个新的、基于位移的、分析平面尖劈端部奇性应力场和位移场问题的高次内插FE特征分析法.该方法与过去原有求解裂纹端部近似场的有限元特征分析方法有几点不同:(1)导出公式的出发点不同;(2)单元形式为高次内插单元;(3)尖劈端部邻域内的位移场假定没有采用奇异变换技术.运用高次内插FE特征法求解各向异性尖劈和接头端部附近的奇性应力指数以及位移和应力的角分布函数,并且给出了若干算例.所有的计算结果表明,该方法较原有方法使用的单元少而且精度高.     

立方晶粒各向异性多晶体的弹性张量和超声波速

多晶体中的晶粒取向分布可通过取向分布函数（orientation distribution function,ODF）表示．取向分布函数（ODF）可在Wigner D-函数基下展开,其展开系数称为织构系数．利用Clebsch-Gordan表达式推导出立方晶粒各向异性集合多晶体的弹性张量显表达式,该弹性张量表达式包含3个材料常数和9个织构系数．为了织构系数的超声波测定,给出了这9个织构系数与超声波速之间的关系式,并通过一个算例来验证这个关系式．     

方中空夹层钢管混凝土纯扭力学性能研究

当中空夹层钢管混凝土构件用于高架桥桥墩、输变电杆塔、风力发电支架等时,其抗扭性能是十分重要的,纯扭性能的研究是进行压扭、弯扭、压弯扭力学性能研究的基础,因此有必要对中空夹层钢管混凝土纯扭的力学性能进行深入研究。以名义含钢率和空心率为变化参数,设计了4根方中空夹层钢管混凝土试件和1根实心方钢管混凝土试件,对其进行了试验研究,并且利用有限元软件ABAQUS对纯扭试件的扭矩—转角关系进行了计算。研究结果表明:所有试件具有良好的延性和后期承载力;名义含钢率越大,承载力越大;空心率为0.4的方中空夹层钢管混凝土与实心方钢管混凝土纯扭试件力学性能接近。采用本文的有限元方法可以较好地模拟方中空夹层钢管混凝土和实心方钢管混凝土纯扭试件的扭矩—转角关系全过程曲线。