舰船上层建筑模型的等效磁化率研究

研究了感应磁场计算中的等效磁化率的概念．１个有规则的内部有纵隔和横隔的多面钢质上层建筑模型可以用１个同一几何形状的实心钢体来替代，只是其磁化率需换成等效磁化率．计算结果表明，这种等效替代所得的计算误差较小．这个概念能应用于实际舰船感应磁场的计算机辅助分析的建模，以减少计算单元与缩短计算时间     

电导率线性变化测井二维有限单元法数值模拟

以往电测井有限单元法的数值计算中往往假定电导率分块均匀，或者在纵向分段均匀，或者在纵向上不变．为模拟电导率连续变化的情况，提出一种测井二维有限单元数值模拟方法．允许电导率在矩形单元内纵向(井轴)和横向上都可以线性变化，使之能模拟复杂的地电模型．采用异常电位法在变分中消除了电源项这个奇点，使电源附近的电位计算更加精确．此外还考虑了地面的影响，可以对地表附近的测井曲线进行研究分析．经过对多种模型的计算，证明了方法的正确性。     

用双层位势求解Neumann外问题的Galerkin边界元解法

对二维Laplace方程的Neumann问题采用双层位势来求解时,要出现超强奇异积分．对得出的与之等价的边界边分方程,通过引入边界旋度,经过一系列推导,得到二维情况边界旋度的具体表达式,使超强奇异性转化为弱奇异的积分．计算时采用线性单元,利用Galerkin边界元方法求解．在计算单元刚度矩阵时,对二重积分的第一重使用精确积分,第二重使用数值积分．数值算例验证了这种方法的有效性和实用性．     

颗粒复合材料破坏行为的梁-颗粒模型研究

对梁－颗粒细观模型进行了改进．为了模拟颗粒复合材料（如混凝土和砂岩）的非均质性和无序性，骨料颗粒和胶凝材料分别被假定为一系列的“实颗粒”和“虚颗粒”，所有这些颗粒均用梁单元联结．颗粒的运动规律由离散单元法和有限单元法确定．当梁单元所受应力超过其强度时，就随即将它从计算网格中去除，以模拟材料的破坏行为．此外，还探讨了如何选择计算参数以及结构缺陷对力学行为影响等问题．数值模拟结果表明，本文模型计算得到的试件破坏模式与已有实验观察到的结果一致．     

桩基荷载传递函数扰动状态模型及应用

基于扰动状态概念，认为桩土界面单元的状态有完整状态和临界状态，受力后界面中处于这两种状态的单元服从随机分布，荷载由它们共同承担．据此建立了相应的桩基荷载传递函数模型．结合不均匀化材料的均匀化理论与概率统计方法，以桩的塑性剪切位移为分布变量，提出了模型中扰动参数的计算原理与方法．模型中，完整状态时的桩土界面单元抗剪强度采用Duncan—Chang模型计算，临界状态时的桩土界面单元承担的应力可采用传统的摩尔-库仑强度理论计算．模型具有参数较少且确定简单的特点，能反映荷载传递函数的性质，如硬化与软化，以及围压的影响．通过与实测数据的对比，验证了本文模型的准确性．最后利用建立的模型，对某工程试桩进行了分析，阐述了本文模型的工程实用价值．     

正交异性环形板非线性振动的有限元分析

本文用有限元法研究了正交异性环形板非线性振动的频率随振幅的变化规律。由于结构和运动的对称性，三节点九自由度环形单元被采用，计算表明这神单元是高度有效的．系统的动力学方程借助于拉格朗日方程来获得．由于刚度阵中含有非线性项，计算中使用迭代逐步逼近方程的解．与类似方法相比，本文在对非线性刚度阵的线性化方面作了改进，用能量平衡原理求得线性化系数，使计算结果更趋合理．     

应用空间嵌入式实体组合单元分析PC桥梁结构

根据预应力混凝土桥梁的受力特性，应用有限元方法的基本原理，推导出包含预应力钢筋贡献的嵌入式预应力混凝土组合单元列式．力学概念明确，算例证明计算结果可靠．应用嵌入式组合单元模型，在单元划分时不必考虑预应力钢筋的布束方式，预应力钢筋单元可随意穿过混凝土单元，为解决非节点荷载向实体单元节点荷载转换提供了一种行之有效的技术手段，为正确分析空间曲线布束的预应力混凝土桥梁结构提供了一种实用算法．     

对逐步判别分析计算程序的一个改进

在利用逐步判别分析方法解决实际问题时，常常需要对众多的因子进行筛选，若采用一般逐步判别计算程序进行处理，不仅要占用大量的存贮单元，而且计算量也较大．由于计算工具的限制，有时甚至不能准确地应用逐步判别法．本文主要针对这一问题提出一种改进方案，可大大减少存贮单元，缩短运算时间，从而解决了在中、小型机上处理较多数据的计算问题，如在一次计算中寻找最佳判别函数提供了一种可行的计算方法．     

两个新的空间单元

给出了两种改进协调元的方法，并建立了两个新的八节点空间单元。第一个单元 是直接构造不协调的单元函数，并增加对不协调函数的分片试验约束．该单元的应力 计算精度较作者以前提出的单元Ｑｃ１１有较大的改善。第二个单元是广义杂交模型． 它是以广义变分原理为根据．通过调整单元内的应力、应变参数．实现了用杂交法建 立高精度的八节点空间单元．相对卞学提出的基于Ｒｅｉｓｓｎｅｒ原理的应力杂交模型， 它避免了推导时所需的几何摄动。     

核爆条件下土中钢质圆柱壳动荷载计算方法

为研究核爆条件下土中钢质圆柱壳动荷载的计算问题。采用核爆模拟装置进行了爆炸荷载作用下密实砂土内钢质圆柱壳模型试验，得到了有关动压力的时程曲线。试验表明钢质圆柱壳结构的动压力分布不同于钢筋混凝土结构，其中密实砂土中钢质圆柱壳的底部压力大于顶部压力。在试验基础上，通过动力有限元数值模拟，得到了核爆条件下密实砂土和软粘土两类地层的圆柱壳动荷载分布规律与计算方法。综合试验和数值模拟结果，结合现行设计规范方法，给出了全埋钢油罐动荷载的工程实用计算方法。     

正交异性钢箱梁桥面第二体系结构优化设计

在力学分析的基础上,建立了正交异性钢箱梁桥面铺装体系的力学模型,通过有限元计算,研究了正交异性钢桥面板铺装体系的力学特性。从铺装层厚度、材料、横隔板间距、钢板厚度以及梯形加劲肋刚度等方面,探讨了在弯沉值、应力、应变等约束条件下正交异性钢箱梁桥面第二体系的优化设计方法,给出了正交异性钢桥板各个参数的合理数值界限,将本文的结果与已建成的同类型桥相比较可知,本文的设计结果合理,可作为大跨径钢箱梁桥面板的依据。     

智能控温防冻桥面的构思和设计

中国冬季天气寒冷,路面桥面容易结冰,南方结冰期近1个月,北方时间更长.结冰引起的交通事故和高速公路关闭带来巨大的社会影响和经济损失,故急需采取有效的方法防止路面结冰.利用在桥面铺装层中的钢筋网,修改一个方向的钢筋为钢管,钢管中敷设发热丝,对桥面加热,整个电路使用控制系统根据温度变化自动控制.当桥面温度低于2 ℃时,控温系统自动接通电源,发热丝发热,加热桥面,当桥面温度高于20 ℃时,控温系统自动断开电源,发热丝停止加热桥面,从而实现温度智能可控,并且低温时路面不会结冰,故障时易于检修,车辆能安全通行.     

钢桥桥面铺装层温度场分布特征

钢桥桥面铺装层早期破坏一直是一个世界性难题,高温是造成钢桥桥面铺装早期破坏的一个主要因素。如果掌握钢桥桥面铺装层温度分布规律,便能选择适合钢桥桥面铺装层温度特点的铺装材料,从而能够推迟早期破坏的发生。基于这一目的,本文以傅立叶传热定律为理论基础,根据气象部门提供气象资料,运用有限元手段,对钢桥桥面铺装层温度场温度分布特征进行了系统研究,分析了钢桥桥面铺装层温度分布规律。研究后发现,钢桥面铺装层内温度场变化与路面温度场变化并不相同,较路面温度变化更为剧烈,温度条件更为苛刻。由此可以得出结论：道路温度场理论并不完全适合钢桥桥面铺装层,在进行钢桥桥面铺装层设计时,不能按照当前普遍采用的设计方法,简单地按照路面设计方法进行设计。在钢桥桥面铺装设计中,更应注意高温问题。     

开口U形肋组合桥面板基本力学性能

为了检验所提出的开口U形肋组合桥面板在桥梁使用中的受力性能,并区分其与常规桥面板的受力性能,设计制作了3个不同桥面板试件,其中包括1个混凝土桥面板、1个正交异性钢桥面板、1个带U形肋组合桥面板.通过静力试验测试了不同桥面板在荷载作用下负弯矩区混凝土开裂情况、桥面板不同部位的结构应变和变形、极限承载力等.试验结果表明,在车轮荷载作用下,开口U形肋组合桥面板的应力远远低于正交异性钢桥面板的应力,避免了桥面板钢结构疲劳的发生;在重量比混凝土桥面板小57%的情况下,组合桥面板的承载力是混凝土桥面板的1.42倍;在用钢量约为钢桥面板1/2的情况下,二者的承载力相当.     

桥面铺装对钢桥面板疲劳应力幅的影响

钢桥面板厚度小,铺装层的相对刚度较大,钢桥面板疲劳设计时,应该考虑铺装层与钢桥面板的共同作用。假设桥面铺装与顶板没有相对滑移,采用有限元方法探讨了桥面铺装弹性模量和厚度对正交异性钢桥面板疲劳应力幅的影响。     

钢桥面复合铺装结构的大比例模型试验

在钢桥面板与沥青铺装层之间设置轻质混凝土层,组成了一种新型钢桥面复合铺装体系。为研究这种新型铺装体系的力学特性,制备了大比例模型试件,实测了不同车位下钢桥面及铺装结构的力学响应。结果表明：钢桥面板最大横向拉应力为90MPa,而设置加劲肋后最大拉应力降至为43MPa,即设置加劲肋有利于改善钢桥面板的受力。浇筑轻质混凝土铺装层后,钢桥面板顶板和加劲肋底板的应力峰值、位移都降低,最大应力降幅达48%,最大位移降幅达18%,而且钢桥面板中的应力分布也更加均匀。作为铺装结构,轻质混凝土铺装层也与桥面板共同参与结构受力,使得桥面铺装体系的结构刚度得到提高。     

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.     

T形肋正交异性组合桥面板力学性能

为了检验所提出的T形肋正交异性组合桥面板在局部车轮荷载作用下的受力特性及这种桥面板在桥梁第二体系中的受力性能,并区分其与常规桥面板的受力性能,设计制作了4个不同桥面板试件,其中包括一个混凝土桥面板,一个正交异性钢桥面板,两个不同尺寸的T形肋正交异性组合桥面板.通过静力试验测试了不同桥面板在荷载作用下负弯矩区混凝土开裂情况、桥面板不同部位的结构应变和变形等.试验结果表明T形肋正交异性组合桥面板在车轮荷载作用下其局部应力水平显著低于正交异性钢桥面板,相同宽度的T形肋正交异性组合桥面板其极限抗弯承载力分别是混凝土桥面板和钢桥面板的2.30倍和1.57倍以上,表明T形肋正交异性组合桥面板具有较强的抗疲劳性能.     

基于有效缺口应力法的正交异性钢桥面板疲劳评价

为验证有效缺口应力法在正交异性钢桥面板疲劳评价中的适用性,开展了横隔板弧形切口2种不同过渡形式的局部应力研究.采用Ansys分别计算U肋与横隔板连接处焊趾和焊根处的有效缺口应力,并加以比较,表明焊趾处更易萌生裂纹.采用S-N曲线评估其疲劳寿命,表明有效缺口应力法可以应用于正交异性桥面板的疲劳评价.有限元分析假定缺口的真实半径为0,这可能导致试验结果的保守性.基于不同U肋厚度的比较,发现U肋厚度的增加将导致U肋与横隔板端焊缝处更易产生疲劳裂纹.相关研究结果可为正交异性钢桥面板的设计和疲劳评价提供参考.     

桥面构造及铺装层对正交异性钢桥面板力学性能的影响

为研究桥面细部构造和桥面铺装对正交异性钢桥面板力学性能的影响,确定合理的构造,以梯形及矩形截面形状的纵向加劲肋与多种缺口形式的横隔板相组合形成正交异性钢桥面板结构体系,并铺设不同厚度、不同弹性模量的沥青混凝土铺装层,建立相应的有限元实体模型进行加载,分析纵向加劲肋截面形状、横隔板缺口形式及铺装层弹性模量和厚度对正交异性钢桥面板力学性能的影响规律。结果表明:加劲肋上口间距越小,改善桥面板受力性能越明显,其中加劲肋B(梯形加劲肋侧板与底板采用圆弧连接)受力性能较好,且用料少;缺口Ⅰ、缺口Ⅲ的应力集中情况好于缺口Ⅱ,因此应合理选用缺口Ⅰ和缺口Ⅲ,但缺口Ⅲ需要优化;顶板与纵向加劲肋连接处应力高,为力学性能敏感区域;铺装层弹性模量增加,钢桥面板最大主应力减小,铺装层厚度增加,钢桥面板和沥青表面最大主应力均减小,因此铺装层弹性模量与厚度要综合设计,以使钢桥面板受力性能最优。