弹性方柱中波的传播规律Ⅱ有限长方柱的瞬态响应

在以前工作基础上对有限长方柱的瞬态响应进行了研究,得到了其在任意外力作用下解析形式的瞬态响应图。从绘制的图谱中能够清晰地看到柱面的翘曲变形和机械信号沿着拟P波、拟SV波和拟SH波通道中的传播过程。从这个封闭系统中发现了一些瞬态波传播的规律和特点。     

弹性方柱中波的传播规律Ⅰ. 频谱、群速度曲线和稳态响应

提出自结合方法,导出波传播的限定条件,在找到相应的正交序列后,完全得到弹性波导系统中解析形式的频散方程、群速度方程和稳态响应.发现弹性波按照拟P波、拟SV波和拟SH波的形式进行分类,根据驻波波数进行排序;频谱、群速度曲线和稳态响应具有同样的规律.最后以横观各向同性弹性方柱为例,具体绘制出波导系统的频谱、群速度曲线和稳态响应图.     

任意动载作用下长隧道纵向响应解析解

将长隧道简化为作用在Pasternak双参数地基上的无限长均质直梁,基于Euler-Bernoulli梁理论给出动力问题的控制方程,运用积分变换以及卷积定理对该偏微分方程进行求解,推导出长隧道在任意动载作用下竖向位移、竖向速度、竖向加速度、弯矩、剪力等响应的解析表达式.讨论了简谐线荷载、移动线荷载和行波荷载三种典型动力荷载下长隧道响应的退化解析表达,并与已有文献对比,验证了所推导解析解的正确性.以行波荷载为例,通过参数化分析,研究了行波波速、频率以及不同地基反力系数对隧道动力响应的影响规律.研究结论对长隧道抗震设计具有一定的参考价值.     

均匀轴对称端面荷载下半无限长杆动力学响应

杆结构的导波检测技术因其高效而受到重视.欲利用导波检测杆结构,首先必须明确杆结构的动力学响应特征.利用本征函数展开法导出均匀轴对称端面荷载下半无限长杆瞬态动力学响应问题的解析解.与利用积分变换法得到的解析解相比,该解形式简洁且物理意义清晰.在该解析解基础上,可定量分析外力对各导波模式激发的影响.以端面冲击载荷作用下半无限长杆瞬态动力学响应为例进行数值研究表明,基于该解析解所得结果与有限元法(FEM)模拟结果一致.     

方柱非定常绕流与涡激振动的数值模拟

为了研究二维刚体方柱的涡激振动和非定常绕流,利用计算流体力学软件Fluent6.0,引入雷诺应力模型求解不可压粘性流体Navier-Stokes方程,将Newmark-β方法的代码嵌入用户自定义函数(UDF)同软件连接来求解方柱的动力响应.用分块的方法建立初始网格,方柱和流场的耦合作用通过Fluent的动网格技术来实现,进行雷诺数从7000到42000范围内的模拟.得到静止方柱的升阻力系数和涡脱频率,其中雷诺数为22000结果与试验一致;同时得到方柱振动的位移和速度时程,以及"频率锁定"、"拍"和锁定段的位移"失谐"现象.     

压电圆柱体在冲击外力作用下动应力与瞬态电势的动态效应和响应历程

提出了一种简便的求解压电圆柱体在冲击外力作用下的动应力和瞬态电势的响应历程的解析方法.在求解过程中,将压电圆柱体动力学耦合场方程的解看成是由一个满足非齐次混合边界条件的电弹性准静态解和一个仅满足齐次混合边界条件的电弹性动态解的叠加.通过有限汉克尔变换、Lap lace变换及其反变换,获得压电圆柱体在冲击外力作用下的动应力和瞬态电势的解析表达式.实例计算结果表明,对于不同材料的压电圆柱体圆心处的动应力和瞬态电势的动态集中效应有所不同,并且随着电弹性波在柱体外边界的不断反射和波头在圆心处的不断会聚碰撞,会产生各种不同的周期性振荡.     

静止方柱和圆柱绕流的二维数值分析

运用流体计算软件CFX模拟了静止方柱和圆柱在不同雷诺数条件下（层流区、亚临界区、超临界区）的绕流问题.采用层流和SST湍流模型,基于二维纳维斯-斯托克斯方程（N-S方程）,计算得到了相应的绕流参数：斯托罗哈数St和阻力系数Cd.将绕流参数与现有文献的绕流结果进行比较,验证了该数值模拟方法的正确性.分析了雷诺数Re对绕流参数的影响,获得了方柱和圆柱的St、Cd随Re的变化规律.通过对比方柱和圆柱的绕流参数,发现较大雷诺数时方柱的斯托罗哈数远低于圆柱的斯托罗哈数,但同时其阻力系数却高于圆柱的阻力系数,而在圆柱绕流中明显存在的阻力危机现象在方柱绕流中并不明显.     

几类非线性发展方程的精确孤立波解

解析地研究了几类具有物理背景的非线性发展方程,用行波方程得到了这些方程的显著精确解,这些解为有理分式形式的孤立波解。     

负载作用下BFRP约束混凝土长方柱轴压试验研究

文章通过11个不同负载水平作用下玄武岩纤维增强复合塑料(basalt fiber reinforced plastics,BFRP)约束混凝土长方柱的轴压试验,研究了负载水平、BFRP约束层数对混凝土长方柱轴压性能的影响,并用ANSYS软件进行有限元分析。试验表明:通过BFRP的约束能有效提高混凝土长方柱的极限承载力与延性,约束层数越多,提高幅度越大;负载水平的高低影响BFRP对混凝土长方柱的约束效果,在相同情况下,负载水平越高,BFRP的约束效果越差;BFRP约束层数的增加放大了负载作用对混凝土长方柱的影响水平;ANSYS能很好地模拟负载作用下BFRP约束混凝土长方柱轴压性能。     

无限长圆柱轴承非稳态完整油膜边界的确定

给出了无限长轴承滑膜力的解析表达式,证明了雷诺边界条件等价于雷诺方程的双重变分,且给出了雷诺方程变分形式的解析表达式,最后用有约束优化方法来确定完整油膜多的边界,得到无限长轴承是全周油膜的结构,并通过一个绕静偏心作同频涡动的转子作为算例进行检验,同时与不同宽径比的有限长轴承数值结果进行了比较。     

方柱绕流的大涡模拟

采用物理分步法对方柱绕流的流动分离现象进行了大涡模拟(LES).物理分步法将N-S方程剖分为对流、扩散及波动过程,对不同的物理过程分别采用适宜的方法进行求解.对流过程采用逆风——中心差分格式求解;扩散过程采用中心差分格式求解;压力方程采用SOR迭代法求解.计算的方柱四周的平均压力系数的分布与物理模型试验结果吻合良好;模拟的流动现象也得到了物理模型试验的证实.     

黏性水波场和水平方柱波浪载荷的数值模拟

随着海洋工程的快速发展,作用在建筑结构上的波浪力问题得到了广泛的重视．以N—S方程为控制方程,VOF法追踪自由面,通过在动量方程中加入简单动量源,建立了具有造波和消波功能的二维数值波浪水槽,模拟了水平方柱的波浪受力．通过实验验证：采用1倍波长造波区源项造波效果较好,解决了计算域内障碍物的二次波浪反射问题;光滑水平方柱的Morison公式推荐系数为CD=2．05和CM=1．9;作用于柱体上的黏性剪切力很小,可以忽略不计．表明建立的数值波浪水槽可用于水平方柱的波浪受力模拟。     

大跨度钢结构的地震波行波效应

研究地震波的行波效应对大跨度双跨钢结构的影响,可以从理论上解决实际工程问题。根据大质量法原理,建立考虑行波效应的大跨度结构分析模型以及解析方程。结合大跨度钢结构厂房工程实际,对其进行考虑行波效应的多点激励分析,并与传统一致激励下结构的地震响应进行对比。结果表明:两种地震波输入方式所得钢结构厂房梁柱节点加速度响应曲线一致;在考虑行波效应的多点激励方式作用下,厂房钢结构梁柱节点位移、速度以及加速度响应均有不同程度的增大,且随着地震波传播速度的减小而增大。在大跨度结构的抗震分析中,为得到更精确的结果,应当考虑行波效应对结构的影响。     

低雷诺数下方柱和圆柱涡致振动的数值分析

通过数值求解二维不可压粘性流体的N－S方程研究了方柱和圆柱在低雷诺数（Re一叨一130）下的涡致振动．柱体振动对流体的影响用动网格法模拟．N－S方程采用时步分裂技术先求出中间速度场,再用多重网格法求解泊松方程得到压力场,最后根据压力场对中间速度场进行修正．柱体的振动方程用Newlllaix一月法求解．通过计算柱体和流体的相互作用,笔者成功地捕捉到了“销定”和“拍”现象．计算结果与实验结果相当吻合,并和已有的用任意拉格朗日一欧拉公式的有限元法计算的结果进行了比较．低雷诺数下方柱和圆柱涡致振动的数值分析@曹丰产@项…     

一类空间-时间分数阶Whitham-Broer-Kaup方程的行波解

考虑修正Riemann-Liouville分数阶导数意义下的一类空间-时间Whitham-Broer-Kaup(WBK)方程行波解的存在性,首先将WBK方程化为常微分方程组,然后利用首次积分法得到该方程一些行波解的解析表达式.     

玻璃纤维布约束混凝土方柱应变演化规律研究

为从应变演化发展角度解析约束混凝土方柱的破坏机理,对玻璃纤维布约束混凝土方柱的应变演化规律进行了试验研究与有限元模拟,考虑玻璃纤维布的不同包裹方式对方柱任意截面应变演化的影响.研究结果表明,在轴压荷载作用下,柱身内部纵向截面上混凝土的应变演化由纵向四等分点位置向中部发展;柱身中部横截面上,应变演化由内到外、由侧面到棱角发展;玻璃纤维布条带包裹的混凝土方柱临近破坏时,中间位置纤维布条带应力达到其上下相邻两纤维布条带应力的两倍以上.研究结果可供FRP及钢板箍约束混凝土方柱受力分析时参考.     

Klein-Gordon方程的行波解

文章应用平面动力系统理论研究了Klein-Gordon方程,光滑的孤立行波、周期波、扭子与反扭子波的存在性得到了证明。在一些简单条件下,给出了所有可能的精确的解析行波解。     

应力边界条件下饱和多孔介质的一维瞬态波动

采用基于混合物理论的多孔介质模型,提出了饱和多孔介质一维动力响应的初边值问题;利用拉氏变换和卷积定理,得到了在任意应力边界条件下瞬态波动方程的解析表达,为检验相关问题数值分析方法的精度和收敛性提供了依据。     

传输线瞬态响应的HSPICE仿真及其应用

文章介绍了传输线的基本理论,根据传输线模型和正弦波激励信号分别推导出半无限长传输线在低频和高频下的瞬态响应公式,说明了如何使用HSPICE软件对传输线的瞬态响应进行仿真,最后简述了传输线理论和仿真波形在电缆测试仪器频响测量中的应用。     

积分型粘弹性阻尼器耗能结构瞬态响应的精确解

为建立积分型粘弹性阻尼器耗能结构的精确设计方法,对单自由度结构在任意激励和非零初始条件下的时域瞬态响应精确解进行了系统研究。首先采用线性粘弹性阻尼器的一般积分型精确分析模型,用微分积分方程实现了单自由度结构的时域非扩阶精确建模;然后采用传递函数法,直接在耗能结构非扩阶空间上获得了变频耗能结构在任意激励和非零初始条件下位移与速度时域瞬态响应的解析表达式;最后,基于此精确解得到了结构在平稳Kanai-Tajimi谱随机地震激励下响应方差的解析表达式。通过与扩阶复模态法结果的对比分析,验证了所获精确解的正确性和简易性,表明建立了适用于单自由度积分型粘弹性阻尼器耗能结构的优效解析方法。