锚杆回收期的支护设计模式研究

为了研究锚杆回收时支护体系的变形和稳定性,引入非线性土压力理论,探讨坑内回填土和已施工完成的结构对基坑变形和稳定性的作用,建立锚杆回收期的修正弹性杆系有限元模型,并利用实际基坑工程监测数据和数值模拟验证模型的准确性。结果表明:在锚杆回收过程中,肥槽内回填土和内部结构施工到一定程度后才能抵消锚杆拆除对基坑稳定性的削减作用;如果未回填或结构施工不到位,则导致基坑过大的变形,甚至失稳。     

轴向运动薄板的自由振动分析

首次利用解析法求解了轴向运动薄板的自由振动问题,并对解析结果进行了Galerkin法验证。基于Kirchhoff薄板理论,根据Hamilton原理推导轴向运动薄板自由振动的控制方程,分别采用解析法和Galerkin法求解控制方程,得到了四边简支条件下系统固有频率的解析解和数值解。同时,得到了第一阶临界速度的解析表达式。轴向速度为零时,对比了解析解、Galerkin数值解和ANSYS软件解,三种方法所得结果高度吻合。随后对比了不同速度条件下的解析解与Galerkin解,分析了预应力与临界速度的关系。发现在低速条件下离心力是影响系统振动的主要因素,科氏力影响可忽略;第一阶固有频率的解析解仅适用于低速条件,高阶固有频率的解析解适用的速度范围大。     

机械波中能流的成因

分析了机械波中弹性媒质的形变,运用功能关系对机械波中能流的成因给出直观的解释.     

端点系有集中质量的串联弹性杆的纵振动

一端固定,另一端系有集中质量的串联弹性杆的纵振动问题是一种不规范的施图姆-刘维尔本征值问题,用分离变量法求解,得到本征值满足的超越方程,数值计算其本征值,得到串联弹性杆纵振动的级数解,进一步讨论了集中质量质点的振动模式和系统的能量问题.     

应用光纤光栅传感器监测弹性材料内部应变

通过添加调试剂,使光纤光栅与弹性材料牢固地接触,利用此种方法将两个连接的光纤光栅传感器正交埋置在弹性材料模块中.对模块施加外力,引起光栅的布拉格反射光的波长发生变化.通过对波长漂移的观测,实现该材料内部应变的检测,并测量出材料的泊松比.实验结果与理论预期基本一致,表明此埋置方法可实现FBG传感器对弹性材料的内应变进行有效地监测.     

剪切应力下扩展位错穿越孔洞和夹杂相的相场模拟

利用结合了相场微弹性理论和位错派纳模型的相场方法,数值模拟研究了面心立方晶体铝和铜中剪切应力下扩展位错穿越孔洞和夹杂相的过程.相场微弹性理论用来计算位错和孔洞/夹杂相之间的长程弹性相互作用,派纳模型中采用一维晶体能函数描述扩展位错结构,Ginzburg-Landau动力学方程描述位错滑移的过程.模拟结果显示位错接近孔洞时,位错先被吸引到孔洞边缘而后被钉扎最后脱离孔洞;而当位错接近夹杂相时,位错先被夹杂相弯曲而后绕过夹杂相并产生位错环.研究发现层错能比较小的情况下扩展位错接近孔洞/夹杂相时会发生层错收窄,而绕过孔洞/夹杂相时会出现领先不全位错先穿越、滞后不全位错后穿越并伴随局部层错展宽的现象.该模拟结果不仅与前人原子层次模拟结果一致,而且进一步在更长的时间尺度下揭示了应力幅值、层错能参数对扩展位错穿越孔洞/夹杂相动力学过程的影响.     

耦合各向异性蠕变损伤的黏弹性薄板的弯曲

设损伤张量的主方向与应力张量主方向相同,基于Schapery的耦合损伤增长的对应原理,得到考虑各向异性蠕变损伤的黏弹性本构关系.将薄壁结构沿厚度方向分层,建立层合模型,且由Kachanov的损伤演化方程描述损伤沿层中各点处2个主方向的发展.具体分析了承受均布荷载的四边简支黏弹性薄板的弯曲,给出耦合各向异性损伤黏弹性薄板蠕变弯曲问题的控制方程、边界条件以及求解方法.数值算例表明:黏弹性薄板弯曲时的材料主方向与时间基本无关;当荷载在一定范围内时由于内力的重新分布,考虑损伤后的黏弹性薄板挠度最后趋于稳态值;损伤沿厚度方向的非均匀演化引起拉弯耦合效应增加了板的变形;基于各向同性损伤模型所得板的蠕变变形大于各向异性损伤模型所给出的值.     

新型环状谐振径向弹性超材料结构低频带隙机理研究

针对具有低频减振带隙的径向弹性超材料结构不易加工,且不能满足工业需求的问题,提出了一种由单一材料构成的新型环状谐振径向弹性超材料结构。相比传统径向弹性超材料结构,这种新型结构由外部八边形以及内部结构通过连接块相连接而构成。有限元计算结果表明,其能带结构图中存在的两个完全带隙与有限周期结构的频响函数曲线中带隙吻合,其中第一带隙位于2 171.9～2 716.9Hz之间,第二带隙位于4 747.5～9 067.5Hz之间。通过分析带隙边界处特殊点的本征位移场,可知第一与第二带隙分别是由于内部结构和八边形基体的局域共振所形成。进一步研究了结构参数对带隙位置和带隙宽度的影响,结果表明内部结构半径与连接块宽度参数会影响内部结构的质量以及连接块的等效刚度,进而影响所有带隙的变化,而八边形基体宽度仅对高频带隙影响较大。本研究中径向弹性超材料结构所产生的低频带隙对于工业设备有潜在的应用。     

CFL增强RC梁挠度分析

碳纤维薄板(CFL)加固RC梁技术已成功地应用于桥梁工程.该方法的关键科学问题之一是疲劳荷载下增强梁的变形规律.结合一系列疲劳试验,给出了挠度的发展规律,提出界面疲劳裂缝扩展寿命的预测方法.分析结果表明:构件挠度扩展主要分为三个阶段:快速增加、稳定扩展、失稳扩展,其中第二阶段是构件疲劳寿命的主要阶段,在此阶段挠度缓慢增加,增加量与加载次数成线性关系.采用理论与实验相结合的方法给出了疲劳荷载下挠度的计算公式和疲劳寿命的预测公式,可以较好地符合试验结果.     

哈密顿体系下的弹性圆板热屈曲问题

以工程中由于温度引起的结构屈曲为研究背景,以最基本的结构之一的圆板热屈曲问题为研究对象,建立了由于温度引起的弹性圆板屈曲问题的哈密顿体系.在辛体系下将临界温度和屈曲模态归结为辛本征值和本征向量问题,印每一个辛本征值和本征向量对应一个临界温度和屈曲模态.这种辛方法克服了传统振型函数方法的局限性,并可直接得到轴对称和非轴对称的屈曲模态.本征解空间的完备性确保可得到所有的临界温度和对应的屈曲模态.数值结果显示了临界温度的变化规律和屈曲模态的特点.这种辛方法也为求解其他问题提供了一条路径.