基于拆除构件法的全装配式框架结构连续倒塌分析

为研究混凝土全装配式框架结构的抗连续倒塌性能,在2个全装配式试件(PC1、PC2)和1个现浇试件(RC)的中柱移除静力试验及动力试验的基础上,利用OpenSees有限元软件建立3个子结构宏模型,将校验结果与试验结果进行了对比,继而设计了2栋7层全装配式框架结构(PC1-Frame、PC2-Frame)和1栋现浇框架结构(RC-Frame),采用拆除构件法拆除框架底层的中柱和边柱,对剩余损伤结构的抗连续倒塌能力进行评估.结果表明,拆除边柱的倒塌危险性较拆除中柱大,PC1-Frame失效点位移时程曲线振幅比RC-Frame大;在拆除中柱后,PC1-Frame和PC2-Frame在压拱机制阶段的极限承载力分别较RC-Frame低30%和20.5%;在拆除边柱后,PC1-Frame和PC2-Frame在压拱机制的极限承载力分别较RC-Frame低26.9%和22.3%.最后校验了基于等能量原理的简化非线性动力分析方法的适用性,并得知结构的动力放大系数在构件进入塑性阶段后逐渐减小.     

汽车风洞实际流场对声源识别的干扰与修正

为了提高汽车风洞外场声源识别精度,对因实际流场与空风洞之间区别产生的偏差进行分析.关注汽车绕流场与射流剪切层的速度分布,分别对车辆所在自由空间、空风洞与带实际车辆的风洞3种流场进行数值仿真及试验验证.通过无限薄剪切层及实际流场分层声传播模型,预测有无车辆两种风洞状态下的声漂移量,并与实际整车声学风洞声传播试验结果进行比较.结果表明,放入车辆后,风洞势流核心区因受汽车阻塞而流场速度分布不均匀,进而剪切层区域流场受到汽车绕流场干扰而外扩.进行实际流场分层修正后,车表后方声源漂移结果精度大幅提高,能有效提高实际风洞外场声源识别精度.     

三种冻土长期强度预报方程的适用性研究

为研究不同冻土长期强度预报方程针对不同土性的适用性,以饱和冻结砂土、粉土、黏土为研究对象,采用球形模板压入仪对其长期强度进行测试,选用常用的3种冻土长期强度预报方程对3种土的长期强度进行预报.通过对比试验实测值和预测值,研究3种长期强度预报方程在不同土性中的适用性.结果表明:维亚洛夫长期强度预报方程可以较为准确地预测粉土、黏土的长期强度值;对于砂土,3种长期强度预报方程预测值都有一定的偏差,建议取3种预报方程的加权平均值作为其预测值.     

无缝换乘地铁车站的地震响应特性研究

为探究无缝换乘地铁车站的地震响应特性,提高对此类车站结构抗震性能的认识,首先开展此类车站结构缩尺模型的振动台试验.试验方案设计包括试验模型的制备、试验测点的布设与采集、试验加载工况设计;随后对模型试验过程进行三维有限元数值模拟.通过对比数值模拟与实测结果,分析模型土的加速度响应规律、结构模型的应变和内力响应规律以及侧墙上的土压力响应规律.结果表明:数值结果与实测结果吻合较好,验证了本文建模方法的合理性;对于无缝换乘地铁车站结构模型,车站交叉端部对车站结构构件的变形、内力以及周围土层影响明显,而当与车站交叉端部的距离超过1.5倍的车站结构宽度以后,影响基本消失.上述结论可为复杂地铁车站地震分析的三维计算方法以及此类型车站结构的抗震设计提供有力支持.     

逆断层错动作用下地铁隧道结构损伤分析

以乌鲁木齐地铁隧道穿越西山活动逆断层工程为例,建立三维弹塑性有限元模型.首先模拟分析了逆断层错动作用下隧道二次衬砌塑性应变发展过程,拉压损伤因子、剪切应变的横向及纵向分布规律,计算了混凝土的裂缝宽度;其次研究了不同错动位移、隧道底部距围岩交界面不同垂直距离及不同破碎带宽度的结构损伤规律,最后进行了设置柔性接头的减灾效果研究.结果表明:二次衬砌结构破坏首先出现在拱顶;然后是拱底,最后在拱腰处累积.破裂面附近拱腰处发生拉压剪的共同破坏;远离破裂面上盘拱顶,破碎带拱底处发生受拉破坏;远离破裂面上盘拱底,破碎带拱顶处发生受压破坏.基于混凝土裂缝得到隧道拉裂破坏的严重与轻微受损区分别为10 m和30 m.错动位移越大,结构受损越严重;隧道底部距围岩交界面垂直距离越大,土层越厚,耗散能量越多,结构受损越轻;破碎带宽度越大,隧道破坏越严重,当破碎带宽度达到26 m时,破碎带宽度对隧道的影响基本保持稳定.设置柔性接头可以显著降低结构的损伤,基本满足在设防错动位移下的设计要求.     

安装液压互联悬架铰接车辆的稳定性研究

为了探究悬架性能和鞍座结构参数对铰接车辆操纵稳定性的影响,提出了一种在半挂车单轴悬架上应用的抗侧倾液压互联系统.首先建立了半挂车单轴抗侧倾液压互联悬架频域模型并通过侧倾位移传递函数验证了该模型的有效性,同时依据复模态振动理论获得悬架的等效刚度和等效阻尼.在此基础上,建立了包含鞍座特性的铰接车辆耦合液压互联悬架模型实现仿真模拟.结果表明,鞍座刚度参数均不考虑时,该液压互联悬架系统只能单一地提升半挂车的侧倾稳定性;考虑鞍座侧倾刚度参数时,该系统下的牵引车和半挂车的侧倾、横摆稳定性以及整车的协调稳定性均得到提升,且增大鞍座横摆刚度和减小鞍座牵引点至半挂车距离,提升效果愈显著.所得结果为安装液压互联悬架铰接车辆的优化设计提供理论依据.     

位错与纳米裂纹干涉的反平面问题

针对位错与纳米裂纹干涉的反平面问题,提出了一种新方法,得出了精确解.首先利用复变函数中的保角变换方法,将直线裂纹问题化为孔板问题,再借助于柯西积分,获得了该问题的精确解答,然后分别推导出有、无表面效应作用时的应力场和位错力的解析表达式.数值结果表明:当裂纹尺寸缩减到纳米量级时,表面效应的影响使裂纹尖端附近的应力场和位错力减小,但随着裂纹长度的增大,表面效应的影响能力逐渐减弱,含表面效应的解答逐渐趋近于无表面效应的经典弹性理论解答.     

指数型阻尼模型复模态更新及阻尼矩阵识别

提出了在模态测试的基础上识别得到指数型非粘滞阻尼系统中阻尼系数矩阵的方法.通过求解一个带约束最优化问题,得到满足系统特征方程的最优修正阻尼系数矩阵.考虑了实际模态测试中得到的模态参数的非完备性,可以利用有限的低阶模态,较为准确地识别出系统的阻尼系数矩阵,但随着系统的非粘滞阻尼特性逐渐增强时,想要精确识别出阻尼系数矩阵所需要的模态数目会逐渐增加.同时,进一步考虑到模态测试中复模态的虚部受噪声影响较大,提出了阻尼矩阵识别过程中对复模态虚部进行更新的方法,使之满足指数型阻尼系统特征方程,且利用上述方法得到的复模态虚部,能较为精确地识别出阻尼系数矩阵.由于目前对松弛因子识别的研究较少,在模态更新方法的基础上提出了不依赖于复模态虚部的松弛因子识别公式,并通过数值算例,验证了指数型非粘滞阻尼模型的阻尼识别方法及复模态更新方法的适用性和有效性,及松弛因子识别的准确性.最后通过悬臂梁的振动测试进行模态参数识别,并讨论了指数阻尼模型的适用性和合理性.     

高强钢S460高温力学性能研究与抗火设计建议

针对钢结构抗火设计中高强度结构钢材料力学性能参数的取值进行研究.为研究最常用的高强度结构钢S460N在高温下的力学性能,对其在稳态和瞬态不同火灾情况下进行材性试验,得到不同温度下S460N的弹性模量、屈服强度和极限强度的折减系数,并与现有文献和现行主要钢结构设计规范进行对比分析.通过与现有文献中欧标钢S460N和S460M、国产钢Q460以及普通钢的研究结果的比较,发现高温下结构钢的力学性能退化取决于钢材种类及其加工工艺.因此,各国现行的钢结构设计规范基于普通钢研究成果得出的设计建议不适用于高强度结构钢.此外,给出可用于指导设计的高强度结构钢S460N在高温下力学性能退化的拟合公式,并对其进行校验.     

一种对多层建筑振动半主动控制的新算法

为了有效抑制多层建筑的地震响应,提出了自适应神经网络控制(MGA_ANNC)策略.首先对非确定性和非线性结构的参考轨迹进行了追踪,并采用径向基函数网络来保证追踪的精度.然后利用改进的遗传算法(MGA)对结果参数向量的初始值进行了选定.最后结合改进的剪切最优(MCO)控制算法提出了适合调谐质量-磁流变阻尼器(TM-MRD)的MGA_ANNC/MCO半主动控制算法.分别对一座9层框架结构在无控制、MGA_ANNC/MCO半主动控制、MGA_ANNC主动控制和LQG主动控制下的各项评价指标值进行了计算.结果表明:MGA_ANNC/MCO和MGA_ANNC的减震效果均比LQG的要显著.