地震荷载和列车荷载共同作用下弹性均质路基的动力响应

为了研究地震发生时列车移动荷载引起的弹性均质路基的振动响应规律,采用ABAQUS软件并与FORTRAN相结合建立轨道结构-路基-地基三维数值计算模型,通过编制DLOAD子程序模拟列车移动荷载,在模型底部输入地震加速度模拟地震荷载,采用三维黏弹性人工边界模拟波从有限域向无限域传播,忽略轮轨接触及轨道不平顺的影响,通过对比分析的方法,总结地震荷载和列车移动荷载共同作用下路基在不同列车速度及轴重条件下的应力、位移和加速度的振动特征。研究结果表明:地震荷载对路基的位移振幅起主导作用,列车移动荷载对路基的应力和加速度起主导作用;路基各结构层的位移随列车轴重的增加而减小,随车速增加表现为先减小后增大;路基各结构层加速度随着列车轴重的增加而增加,随车速增加表现为先减小后增大又减小的趋势;推测车速70 m/s为列车影响的临界速度。     

爆炸冲击荷载作用下拱结构动力屈曲研究

用数值模拟方法,研究了爆炸冲击荷载作用下拱结构的动力屈曲问题,重点分析了拱结构矢跨比对其动力响应和动力屈曲的影响。结果表明:对于矢跨比大于0.1的拱结构,在弹性振动阶段,拱顶位移幅值数量最大,当出现塑性变形以后,结构最大位移点在约1/6拱跨处;当爆炸冲击持续时间在某一范围内时,结构发生动力屈曲以后会出现反直观动力响应,位移幅值-荷载幅值关系曲线出现2个拐点,第1个拐点对应的荷载可看作动力屈曲临界荷载,第2个拐点对应的荷载可看作动力失效荷载。当拱结构的矢跨比小于0.1时,结构发生动力屈曲以后不会出现反直观动力响应,动力屈曲临界荷载即动力失效荷载。当爆炸冲击持续时间一定时,拱结构矢跨比越小,动力屈曲临界荷载越小。     

车辆荷载对公路路基的动力作用研究

分析了路面工况对车路动态响应的影响,研究了不同车速对路面动态响应的影响,讨论了不同质量的车辆对路面的动载作用情况.结果表明:在竖向上随着深度的增加动应力呈衰减趋势;车—路耦合产生的动载作用受路面工况的影响较大,路面等级越低(路况越差),车辆对路面的动载荷越大;车速增加,车辆对路面的动载荷也随着增大;在相同条件下,重型车辆较轻型车辆对路面的动载荷要大很多,即重车对路面的破坏作用更为严重.     

南方低温条件下路基冲击动力特性模型试验

选取南宁河流相沉积土制作大尺寸路基模型,其尺寸为1.60 m(长)×1.45 m(宽)×1.00m(深),分层夯实过程中初始含水量不变,温度均匀.利用环境发生器模拟气候条件,将环境发生器内温度分别设为0℃及-5℃,并持续作用.通过对路基模型中不同位置的温度和土压力的测试与分析,研究在冲击荷载作用下的路基土的动力响应.研...     

冲击荷载作用下地基土变形及动力特性

为研究冲击荷载作用下地基土变形及动力特性,在ABAQUS框架内,采用Mohr-Coulomb模型、刚体冲击荷载、非线性大变形有限元算法及ALE(arbitrary lagrangian eulerian)自适应技术,计算了变形、应力和加速度。计算与现场试验结果基本一致,验证了模型的合理性。以该模型为基础,研究了不同能级、不同冲击次数、不同土体弹模对地基土体变形、应力、速度及加速度的影响。结果表明:夯沉量、隆起高度与夯击能呈线性关系,夯沉量和弹性模量近似呈线性关系;冲击荷载作用下土体呈弹塑性变形→弹性变形逐渐恢复→仅剩塑性沉降变形;冲击能量沿40°～45°向下传递且不断衰减,在施工过程宜合理确定夯间距,分遍错位夯实,确保土体得以有效处理;竖向应力时程曲线呈近似三角形形状,仅出现一次峰值应力。     

粘弹性地基上弹性板受连续冲击荷载作用的动力响应分析

针对工程实际中常见的冲击问题，在事先已知冲击物冲击速度的情况下，研究分析了半无限粘弹性Winkler地基上的矩形弹性薄板受物体连续冲击的动力响应。提出了冲击过程中冲击反力的模拟表达式，对冲击物不做假设，避开接触局部变形问题，只考虑冲击过程中板的动力响应，利用冲量、动量关系和动力微分方程求解。     

交通荷载下低路堤路基的动力响应

为分析交通荷载在低路堤及其路基中的扩散和传递变化规律,从路基土工程特性和耦合动力学的角度,建立路基动力分析耦合力学模型,推导出耦合运动方程,以江苏连盐高速公路为研究背景,探讨不同工况下路基的动力响应规律.结果表明:车重、路堤高度、加载方式、路面基层刚度对路基振动影响明显,而车速对路基的影响不大,并将数值解和现场实测值进行比较,验证了所建路基耦合动力模型及计算方法的可靠性.     

轨道刚度变化对轮轨冲击荷载的动力影响

从英国Derby铁路研究中心提出的P1和P2 力计算公式入手 ,对列车以 16 0km·h-1速度通过 6 0kg·m-1钢轨接头时轨道刚度变化对轮轨冲击荷载的动力影响进行了计算 ,并用车辆 -轨道垂向系统统一模型对比验证 .结果表明 ,公式计算和仿真模拟具有较好的一致性 .同时轨道刚度变化对轮轨高频冲击荷载影响不大 ,但对低频冲击荷载影响较大 .随着轨道整体刚度的增大 ,P2 力的增长幅度远远超过P1力 ,并逐渐逼近P1力 .由于低频冲击荷载对轨下部件的破坏较大 ,因此建议轨道结构须采用弹性设计的思想 .     

汽车冲击荷载作用下桥墩动力响应分析

为了研究钢筋混凝土桥墩的抗冲击性能,在已有试验的基础上,建立了与试验结果吻合良好的数值模型,验证了钢筋混凝土模型的合理性,并且建立了三维多跨钢筋混凝土桥梁与汽车的撞击模型.通过对不同混凝土强度的桥墩进行撞击分析,研究了冲击力时程曲线、桥墩变形、弯矩响应、剪力响应、轴力响应和桥墩振动周期与阻尼比.结果表明:提高混凝土强度不能显著提高桥墩的抗冲击能力,但可以降低桥墩的损伤;提高混凝土强度能够降低桥墩的峰值位移;提高混凝土强度能够降低桥墩的震动周期.     

用线性振动比拟法研究不同模量梁的冲击问题

把被冲击的拉压弹性模量不同的梁简化为集中质量与轻质弹簧相连接的单自由度弹性系统,使重物对梁的冲击问题转化为重物对具有集中质量单自由度弹性系统的冲击问题,然后采用动力学方程推导出了重物对梁的冲击时间、动载荷系数的函数表达式,克服了能量法仅能给出最大动载荷系数的不足.通过算例分析指出,有关材料力学教材及专著给出的最大动载荷系数公式,仅是动力学方程推导出的动载荷系数函数式的特例.当拉压弹性模量相差较大时,不能把重物对拉压弹性模量不同梁的冲击问题简单地作为重物对单弹性模量梁的冲击问题处理,必须考虑拉压弹性模量不同的因素对梁冲击的影响.     

基于两点路表弯沉反算土基回弹模量的研究

基于层状弹性理论,利用远离承载板中心的两点路表变形响应反算土基回弹模量。根据半刚性基层沥青路面常用路面结构组合形式,构建土基回弹模量与两点路表弯沉值之间一一对应的数据库,建立回归模型。由理论弯沉盆和实测弯沉盆的预测结果表明,建立的土基回弹模量回归预测模型具有良好的精度和可靠性,为进一步快速、有效地评定土基的承载能力提供了依据。     

交通循环荷载作用下粉土路基的动态响应分析

利用有限元动态分析方法,采用一种能够描述粉土累积变形发展过程的循环本构模型,对安徽淮北地区粉土路基在长期交通荷载作用下的动态响应过程进行了数值模拟分析.结果表明,粉土路基在长期循环加载过程中会产生显著的累积沉降变形.车辆荷载传递至路面以下的附加应力,在经过路面层以后发生较大程度的衰减,然后通过1.5m厚的路基层,附加应力会进一步衰减至最大附加应力的10%左右.因此,1.5m厚的路基层可以考虑作为粉土路基承受车辆荷载的主要工作区.     

横向冲击载荷下加筋板的非线性动力响应

考虑了剪切变形和转动惯性的影响 ,由Hamilton变分原理导出了加筋板的非线性动力方程 ,并用有限差分结合Runge Kutta法求解 .讨论了加强筋参数对加筋板在横向冲击载荷作用下的非线性动力响应和结构效率的影响 .     

路面结构中地基顶面当量回弹模量的计算

指出现行水泥混凝土路面设计规范中在多层弹性地基模量换算方面存在的问题,分析存在的问题的原因,给出了目前常用路面结构形式下切实可行的解决办法。     

不同工况下冲击破碎旧路面板的力学效果对比研究

采用三维有限元分析方法对不同冲击位置、不同冲击能量、不同地基刚度等多种工况条件下四楞冲击压路机冲击破碎旧混凝土路面板的力学作用和破坏效果进行了对比分析研究.研究发现,冲击位置、冲击能量和地基刚度三个参数相互耦合作用,最终综合决定冲压破碎路面板的破碎效果和力学行为.路面板破碎模式和效果会因为轮载冲击作用位置不同而有所区别.在一般地基刚度条件下,冲击板角位置沉降最大,对路基的影响深度最深,板中位置最小,但板中位置板底破碎面积最大;冲击能量越大越有利于路面板的破裂,但随着地基刚度增大,路面趋于难以破碎.建议根据不同的情况选择对应的行驶路线.     

用单自由度系统研究双模量变截面梁的冲击

研究了重物对双模量等高变截面梁的冲击问题.把被冲击的双模量等高变截面梁简化为一集中质量与无重弹簧相连接的单自由度弹性系统,使重物对梁的冲击问题转化为重物对具有集中质量单自由度弹性系统的冲击问题,然后采用动力学方程推导出了重物对梁的动载荷系数、冲击时间的函数表达式,克服了能量法仅能给出最大动载荷系数的不足.通过算例分析,指出有关文献给出的最大动载荷系数公式,仅是动力学方程推导出的动载荷系数函数式的特例.当拉压弹性模量相差较大时,不能把重物对双模量等高变截面梁的冲击问题简单处理为重物对单模量等高变截面梁的冲击问题,必须要考虑拉压弹性模量不同因素对双模量变截面梁受冲击的影响.     

循环荷载作用下软岩力学性能试验研究

通过泥岩和页岩的单轴动循环荷载试验,对泥岩和页岩在动荷载作用下的动应力-应变发展特征进行了研究,重点分析了滞回环面积、动弹性模量及阻尼特性变化特征。结果表明:1页岩在循环荷载作用下的动应力-应变曲线为稳定型,泥岩表现为破坏型;2在相同的循环应力下,页岩的滞回环面积经历初始快速增加后变得平缓,泥岩的滞回环面积在初始时快速增加,经历短暂的缓慢递增后快速降低;3页岩动弹性模量随循环次数增加基本不受影响,泥岩动弹性模量在循环初期有所降低,当循环次数达到30次时,动弹性模量迅速降低;4页岩阻尼比和阻尼系数在循环荷载作用下基本保持不变,泥岩阻尼比和阻尼系数在循环初期基本保持不变,但当循环次数达到30次时,就会突然降低。5在相同的循环荷载作用下,页岩力学性能基本上保持不变,泥岩力学性能随着循环次数增加而快速衰减。     

既有铁路开行大轴重列车路基的动力稳定性

为研究既有铁路开行大轴重列车路基的变形和强度稳定性,选取既有线典型路基土,借助动三轴仪,试验研究了重载下路基土的累积塑性应变和临界动应力,建立了路基土累积应变的预估公式;在此基础上,通过动力有限元分析得到了重载下路基的动应力,并基于分层总和法的思想计算了路基的动力附加变形.研究表明,当路基压实系数低、饱和度高时,路基动力附加变形随列车轴重增加迅速增大,且轴重超过27 t,增大速率明显加快,但当路基压实系数大于一定条件,轴重增加对路基附加变形的影响较小;重载下路基动力附加变形的影响深度主要在2.5 m内,且显著影响深度约为1.0 m;重载下路基未发生动强度破坏情况下也会产生不能接受的永久变形.可通过提高路基压实系数(或强度)显著减少重载下路基的附加变形量和变形达到稳定的时间.     

跌落冲击载荷下POP封装动力特性研究

基于JEDEC标准,采用ABAQUS软件建立了具有5个POP封装组件的三维有限元模型,通过试验验证了模型的准确性,讨论了PCB板阻尼、焊点形状、焊点材料及焊点直径对该封装组件在跌落冲击过程中动态响应的影响.结果表明：POP封装组件关键焊点的最大法向拉应力随PCB阻尼和焊点直径的增大而减小;截顶球形焊点最大法向拉应力都大于柱形焊点的最大法向拉应力;无铅焊料焊点最大拉应力大于锡铅焊料焊点最大拉应力,而对于无铅焊料,角焊点最大拉应力随着含锡量的增加而减小.