变截面悬臂空心圆柱的冲击动力特性

变截面悬臂空心柱是一类在工程中有着广泛应用的特殊结构。为了研究其在冲击荷载作用下的动力特性,通过准静态极限分析与冲击动力学理论,对其在等厚度与变厚度两种情形下的冲击响应展开研究。定义了荷载位置参数与塑性铰位置参数,并根据荷载位置参数给出了塑性铰位置的判定条件。利用动量定理与动量矩定理推导了悬臂端加速度的表达式以及塑性铰位置参数的控制方程。根据分布惯性力与剪力的微分关系以及剪力与弯矩的微分关系分别推导了剪力和弯矩的表达式;分析了荷载位置参数对塑性铰位置参数与悬臂端加速度的影响,以及塑性铰位置参数对悬臂端加速度的影响。算例结果表明：悬臂端加速度与塑性铰位置参数的本文解与数值解吻合良好;塑性铰位置参数随荷载位置参数的增大而增大,且二者关系几乎呈线性;悬臂端加速度随荷载位置参数、塑性铰位置参数的增大而减小。可见当冲击荷载明显超过固定端的静态极限荷载,且荷载位置参数小于临界荷载位置参数时,变截面悬壁空心柱将在柱中产生塑性铰。因此,出于结构可靠性考虑,工程中应对此类问题予以重视。     

基于大涡模拟的圆柱绕流剪切层不稳定性

圆柱绕流是一种常见的流体力学研究对象,随着雷诺数(Re)增加,其下游尾迹剪切层中会产生开尔文-亥姆霍兹不稳定性现象.利用大涡模拟方法,数值求解中等Re(Re=2000,3900,5000)的圆柱绕流问题,可得圆柱下游的精细化流场,继而开展对剪切层不稳定性的深入研究.为获得剪切层不稳定性的特征频率,分别采用传统的监测点分...     

复杂应力条件下饱和南京细砂门槛剪应变特性

利用GDS空心圆柱扭剪(HCA)仪,对相对密度Dr=50%的饱和南京细砂进行三向非均等固结条件的循环扭剪试验,研究初始主应力方向角(αo)、初始偏应力比(ηo)、初始平均有效主应力(po)和初始中主应力参数(bo)4个初始固结应力参数对门槛剪应变(γt)的影响.研究结果表明:当其余的3个初始固结应力参数不变时,γt随着任一参数η0po、或bo的增大而增大;αo对γt的影响较大,且当αo从0°到45°的增大过程中,γt逐渐变小;当αo从45°增大到90°的过程中,γt逐渐变大;当αo≈45°时,主应力方向对γt的影响起主导作用,偏应力比的影响被弱化.     

受内压和激光辐照联合作用下圆柱壳动态断裂力学分析

针对激光辐照充压圆柱壳的应力分析和结构失效问题,研究了含轴向半椭圆表面裂纹的圆柱壳体在激光辐射及不同内压和不同裂纹尺寸的情况下,考虑了内压为静态和动态两种情形以及热-力耦合情形的应力分析,材料为30CrMnSiA钢。根据它的静态断裂韧性KIC以及根据估算的冲击动态断裂韧性KId,应用有限元方法研究了动态载荷下其断裂问题。分别使用断裂判据KI=KIC和动态断裂判据KI(t)=KId,对裂纹的静态起始扩展和动态起始扩展作了相应的分析,这些分析在一定程度上对此种结构在热-力耦合下失效机理提供了有益的研究。     

土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪研发及应用

为模拟波浪荷载条件下土的动力变形与强度特性，研制开发了能够实施复杂应力路径试验的土工设备土工静力—动力液压三轴—扭转多功能剪切仪。该设备能够实现多种固结条件、多种静力与循环剪切的复杂应力路径试验，具有广泛的适用性。对设备研制与开发及技术参数确定中的若干具体问题进行了探讨，有关经验对于类似土工设备研制具有一定的参考价值。初步的试验结果表明：竖向—扭转双向耦合循环剪切试验能够较好地模拟主应力轴连续旋转的复杂应力路径条件；采用内置式的荷载传感器和微小位移传感器，能够较大地提高试验测量精度。     

液气式高速棒料剪切机的原理及动态分析

根据液气式高速棒料剪切机的设计思想,论述了其工作原理和结构特点.通过分析液气式高速棒料剪切机的运动过程,将其分为加速、加压和缓冲三个阶段,通过位移函数得到运动过程中各阶段的力函数.利用动力学仿真软件ADAMS对液气式高速棒料剪切机进行动态分析与仿真.结果表明:加速阶段可以提供足够的动力保证活塞的启动,并使活塞在较短时间内速度达到6 m/s;加压阶段加压蓄能器提供的动力不足,应加大蓄能器的结构设计;缓冲阶段的活塞运行合理,实现了顺利缓冲.     

基于差异化设计的相邻轻重载车道内部竖向剪应力分析

结合高速公路拓宽改建工程案例,基于有限元计算技术,对既有高速公路沥青路面结构进行不同交通工况的力学响应分析,根据计算结果提出了上中面层实行材料性能差异的车道差异化路面结构设计方案;分析设计年限内临近轻载与重载车道之间形成的路面内部上中面层竖向界面及其下层竖直面上的剪应力,研究接触状态和荷载作用位置对剪应力的影响规律及剪切破坏的可能性。结果表明,荷载作用位置不同时,界面及下层竖直面上产生的剪应力分布规律也不同,荷载位于重载车道中央时剪应力随着深度增加在逐渐增大,最大值出现在半刚性材料底基层层底;而位于竖向界面顶部时,剪应力随路面深度的增加逐渐减小,最大值出现在路表,且可产生导致剪切破坏的较大剪应力;竖向界面需设置在轻重载车道之间的划线处,可确保该处实际不会产生剪切破坏;轮迹带处产生剪切破坏几乎成为必然,因此,采取工程措施加强面层强度并进行剪切强度验算是必要的。     

高速公路违规过称时的称重误差分析及校正

为了解决因违规过称引起的动态称重精度下降的问题,在实地调研了车辆的各种违规过称行为的基础上,分析了车辆加速、减速通过称台时的各种受力,以及违规过称形式对动态称重精度的影响,发现车辆前轴轴重随着加速度和质心高度的增大而减小,以及后轴轴重随着减速度和质心高度的增大而减小,并通过补偿质量转移量给出了车辆前、后轴称重数据的校正值。研究结果有利于将失真的车辆前、后轴的轴重数据校正至静态轴载数据,从而能有效控制逃费现象。     

循环荷载作用下NaCl溶液对黏土动力特性影响及微观机理分析

针对黏土易与水结合,孔隙溶液环境变化对黏土动力特性有较大影响的问题,使用GDS真/动三轴仪对黏土试样进行模拟交通循环荷载下的分级加载试验,研究不同浓度NaCl孔隙溶液、振动频率对土体应力-应变关系和动弹性模量的影响,分析骨干曲线及弹性模量的发展规律,并结合电镜扫描,分析NaCl溶液浓度和振动频率改变前后试样的孔隙分布规律,得到微观孔径与动力特性的关系。结果表明,随着NaCl溶液浓度和振动频率的升高,应力-应变曲线和动弹性模量曲线呈上移趋势;阻尼比-动应变曲线随振动频率的增加而上升,随NaCl溶液浓度的增加而下降;NaCl溶液浓度升高,水化反应产生的胶体增多,微填充作用可有效减少小孔隙,振动频率增加则使得片状颗粒间距被压缩,层状结构减少,土体更加密实,有效减少大孔隙。研究得出的含NaCl溶液黏土受孔隙溶液浓度与振动频率变化的影响规律,可为研究其他环境下黏土的强度变化提供参考。