施加边界位移产生纯剪应力及反分析应用

提出了在边界上施加边界位移 ,产生纯剪应力的方法 ,并根据 Cauchy- Kowalewsky定理 ,按位移求解平衡微分方程 ,论证了该方法的可行性。该方法简单易用 ,在地应力场反分析及同类工程中均可得到应用。

模拟高边坡初始地应力场的边界位移法

岩体初始地应力的确定是地下洞室、边坡等岩土工程设计和施工的必要条件。从实用的角度出发提出了分析岩石高边坡初始地应力场的一种分析方法——边界位移法,即根据地质构造特点,在边坡计算模型边界上施加远场位移,来模拟由地质构造运动形成的初始地应力场。应用实例结果表明:该方法能很好地模拟岩体的初始地应力场,并能为后续开挖过程的有限元分析,提供一种与初始地应力场等效且方便的加荷途径,具有良好的实用性;该方法还适用于弹塑性的岩体材料和多种岩体材料。

无限元与有限元区域边界位移值的D—N迭代求解法

无限元法是基于有限元方法之上，将无限剖分思想与有限元方法相结合，在应力、形变等规则区域若使用有限剖分计算可达到精度要求时，则使用有限元法计算，而在形变剧烈、有应力集中的区域则采用无限相似单元剖分的无限元法计算，以求得应力集中区域确切应力分布状况，以弥...

边界位移调节量对薄膜反射镜成形的影响

圆形薄膜周边夹持预应力调节对静电薄膜反射镜面形的成形质量具有重要的调节作用。分析了180mm口径的静电薄膜反射镜边界位移的调节范围,计算出了相应调节极限,并结合静电拉伸薄膜实验进行了四种边界位移调节工况的验证。预应力施加过大会造成电极施加电压增高,严重时造成薄膜击穿,但预应力施加过小会造成面形质量不佳。最大边界位移调解量影响薄膜反射镜结构参数和所施加电压,同时薄膜反射镜结构参数和所施加电压也限制着最大位移边界调解量的取值。合理选取并精密控制圆薄膜的边界位移量对于大口径静电薄膜反射镜的精确成形来说至关重要。

岷江上游干旱河谷1999-2009年边界位移特征

利用遥感资料和地理信息技术,准确界定了岷江上游干旱河谷的范围,分析了岷江上游干旱河谷面积的变化及其与局地环境的关系、聚落与非聚落区干旱河谷边界位移的差异.研究表明:岷江上游干旱河谷主要位于海拔1 501~3 000 m的15°~45°阳坡地带;随着退耕还林等生态工程的实施,1999-2009年干旱河谷的面积减少了157.48 km^2;受人类活动的影响,聚落和非聚落区的干旱河谷边界在垂直方向均有所下降,且存在显著差异:聚落区、非聚落区干旱河谷边界分别下降61.15、48.20 m.研究结果可为岷江上游干旱河谷植被恢复、资源合理利用和生态建设提供重要的科学参考.

基于边界位移法的地下结构推覆试验可行性研究

地震过程中地下结构变形主要受周边土体变形控制。基于该思想,现已提出一种在土-结构有限元模型侧边施加土体变形的地下结构抗震简化分析方法——边界位移法,但缺乏相关试验研究。为探索土体侧边施加推覆位移的试验方法可行性,以自行研制的岩土综合试验模型箱为试验平台,以1:10缩尺的大开车站区间隧道为研究对象,开展了大型土-地下结构系统推覆试验。通过应变、位移和应力的分析,揭示了试验过程中地下结构及周边土体的反应特性。结果表明:由于土体材料的强非线性特征,土体侧边施加的倒三角形变形在传递过程中会产生衰减,地下结构受到剪切变形和挤压变形的耦合作用;中柱与底板交接处是整体结构中的抗震薄弱位置;水平基床系数与土层位移水平及结构侧壁的破坏阶段相关;结构整体刚度大于等代土体,两者的侧向变形比值小于1。随着推覆水平增加比值逐渐增大,通过变形特征能够量化土-结构相互作用,有效填补了土-结构相互作用系数试验研究的空白。试验方法与结论,对地下结构抗震分析及推覆试验可行性研究具有重要指导意义。

基于边界位移的复合材料力学参数无损反演方法

非均质材料参数识别在工程学、医学以及生物力学等众多领域具有重要意义。目前求解材料参数识别这类反问题主要采用优化方法,通常需要已知结构的全场位移信息,使含有位移的目标函数最小化,从而获得材料参数分布。然而在实际工程中,结构内部的位移较难测量且测量精度低。因此,本文拟提出一类仅利用边界位移就能进行非均质材料参数分布反演的方法。与一般基于全场位移的反演算法相比,基于边界位移场的反演算法,可在全场位移较难测得时,仍能较好地重建非均质材料的力学参数。本文拟利用该方法对复合材料层合板模型进行材料参数反演,验证本文方法的可行性,并分析不同组数测量边界位移场对反演结果的影响。本文提出的基于边界的非均质材料反演方法对结构的损伤识别和无损检测具有重要意义。

非稳态Couette流动阶段的边界位移与黏性能量耗散

本文研究了牛顿流体非稳态Couette流动阶段的边界位移与流体黏性摩擦能耗.在上边界始终保持静止,下边界以恒定速度或恒定内壁剪切应力突然运动的情况下,建立了Couette非稳态流动的数学模型.求解定解问题,获得流体速度分布函数;通过渐近分析,获得不同边界条件下流动充分发展的临界时间,进而获得非稳态过程中的边界位移量.利用边界剪切应力和位移量的结果,计算非稳态过程中移动平板做功;再结合流体动能增加量,计算得出不同边界条件下非稳态流动阶段流体黏性摩擦能耗.

土钉支护边界位移控制法有限元分析

本文将土体离散为具有平面内旋转自由度的三角形膜元，土钉离散为平面梁元，地深基坑土钉支护做线弹性有限元分析，参照结构力学中支座位移引起结构内力重分布的思路，采用边界位移控制法对计算结果进行修正，使土体和钉的内力获得改善。

根据边界位移优化重构二维线弹性应变场

本文从二维就变场与其边界位移之间的关系出发，提出了二维弹性应变场优化重构的投影模式和重构模式，指出了实现正确重构的必要条件，算例获得了高精度的重构结果。

岷江上游流域干旱河谷边界位移与气候变化数据集

干旱河谷是中国横断山区一种独特的地理生态景观类型,干旱河谷边界位移是山地自然生态系统对气候变化的响应指标之一。基于SPOT遥感影像,采用双轨判读、人工目视解译方式,得到岷江上游流域干旱河谷边界数据;利用流域气象站点数据,采用径向基函数法,明确了岷江上游气象要素(年平均气温、年降水量、年日照时数、年均相对湿度、年蒸发量)变化趋势的空间分异;并探讨了1999-2013年岷江上游干旱河谷边界位移对区域气候变化的响应特征。结果表明:1999-2013年,岷江上游气候呈现出暖湿化趋势;干旱河谷边界的平均海拔下降(0.76±0.26 m/a),并与区域年降水量变化(p=0.011<0.05)、年相对湿度变化(p=0.020<0.05)以及气候变化(p=0.010<0.05)有明显的负相关性。因此,干旱河谷边界的下移表明流域气候变化有利于干旱河谷生境的改善。该数据集的研发丰富了岷江上游流域气候变化信息,准确反映了流域干旱河谷边界位移的基本趋势,可为深化全球变化下的区域响应研究、指导干旱河谷区生态建设提供数据支撑。该数据集存储为.shp、.tif、.xslx数据格式,由46个数据文件组成,数据量为6.34 MB(压缩为1个文件,2.59 MB)。

近邻双线隧道施工引起土层相对位移的半解析解

近邻双线隧道施工会产生相互影响,双孔隧道的断面收敛变形与单洞收敛变形有着较大区别。结合近邻双线隧道施工洞周变形的特点,提出了一种新的位移边界条件,并通过引入位移释放系数η,分别考虑隧道开挖时和衬砌施作后洞周产生的位移,根据复变函数和交替法理论,获得了近邻双线盾构隧道开挖后的半解析解,并通过与两个现场工程监测数据对理论解进行了验证。最后对隧道进行几何参数分析,获得了不同因素影响下双线隧道施工对地层变形的扰动规律。结果表明:隧道横向变形对地表沉降曲线形态、大小均有较大影响,然而对地表沉降槽宽度影响较小;位移释放系数对地表沉降影响显著,随着位移释放系数的增加,其地表沉降越小,反之亦然;隧道埋深越大,地表沉降值越小,影响的范围越大,当超过一定深度时,地表沉降值变化相对较小;随着d/R的增加,地表沉降曲线形态从V—U—W进行演变。

优化位移边界反演三维初始地应力场的研究

采用优化位移边界条件拟合工程区域初始地应力场,根据实测地应力资料建立针对所施加的任一边界位移模式的优化函数,不断调整位移边界模式并通过有限元数值计算,最终得到边界位移模式的最优组合和工程区域初始地应力场,从而为初始地应力场的反演分析提供一个新的途径。最后,针对三峡工程地下厂房区域给出了用该方法拟合初始地应力场的计算结果,通过地应力测点计算值和实测值的对比分析,其拟合效果较好,证实此方法是可行的。

物品包装系统位移损坏边界

Ｒ．Ｅ．Ｎｅｗｔｏｎ提出的基于物品易损度的加速度损坏边界概念及其表达式仅反映了为保护物品安全，对其加速度响应的限制，未考虑缓冲衬垫压缩变形范围有限的制约条件。本文对物品的相位位移响应引入约束条件，首次定义了物品包装位移易损度及位移损坏边界，与加速度损坏边界相结合，用以确定物品包装系统的安全区，讨论了两类损坏边界的关系。并推导了后峰锯齿脉冲及矩形脉冲作用下，双线性及线性包装系统损坏边界的表达式。

等几何分析中采用Nitsche法施加位移边界条件

等几何分析使用NURBS基函数统一表示几何和分析模型,消除了传统有限元的网格离散误差,容易构造高阶连续的协调单元.对于结构分析,选择合适的几何参数可以得到光滑的应力解,避免了后置处理的应力磨平.但是由于NURBS基函数不具备插值性,难以直接施加位移边界条件.针对这一问题,提出一种基于Nitsche变分原理的边界位移条件"弱"处理方法,它具有一致稳定的弱形式,不增加自由度,方程组对称正定和不会产生病态矩阵等优点.同时给出方法的稳定性条件,并通过求解广义特征值问题计算稳定性系数.最后,数值算例表明Nitsche方法在h细化策略下能获得最优收敛率,其结果要明显优于在控制顶点处直接施加位移约束.

位移边界模拟初始地应力的方法及其应用

根据构造场主要是由构造运动产生这个前提,提出了用构造运动产生的有效位移作为边界条件,把应力分解为自重应力和待求构造运动产生的构造应力,利用最小二乘原理,使计算应力逼近实测应力的初始地应力场的实用反演分析方法.通过对深圳地区地应力场的算例,表明这种方法是简单而有效的.

基于位移控制边界单元法盾构隧道开挖引起分层土体变形分析

考虑地基土体非均质性的影响,基于弹性层状半空间地基模型,提出分析多层地基中盾构隧道开挖引起周围土体不排水变形的位移控制边界单元法,改变了过去采用简化分析方法仅能在均质地基中进行求解的状况。针对盾构隧道开挖边界引入椭圆化非等量径向土体位移移动模式,建立层状地基中洞周边值问题的边界积分求解方程,并采用高阶等参单元代替低阶常分布单元得到边界离散方程,同时以弹性层状半空间地基模型的基本解代替常规均匀介质体的Kelvin或Mindlin基本解,最终求得隧道洞周给定位移条件下的土体位移场。算例分析表明:位移控制边界单元法在计算均质地基和非均质层状地基中都具有较好的精度;对于非均质层状地基,如果采用以往的将不同土体参数近似折算成平均值进而按照弹性均质地基进行求解会带来较大的计算误差。研究成果可为合理评估盾构隧道施工对周围环境的影响提供一定的理论依据。

不同位移边界条件下钢筋混凝土深梁拓扑优化

为了探讨位移边界条件对钢筋混凝土深梁拓扑优化的影响,同时为深梁设计提供有效的力学理论依据,以ANSYS有限元分析软件为平台,利用其参数化设计语言的二次开发功能,并借助具有直观高效拓扑寻优能力的渐进演化类算法,分别对4根支座约束条件不同的双侧开洞深梁、4根开洞情形不同的两端固定铰支深梁以及3根支座约束与开洞情形均有一定差别的连续深梁进行拓扑优化,并对不同拓扑解进行对比分析。结果表明:集中力作用下深梁的拓扑解均近似为杆系结构,提高支座约束程度可以使传力路径增加,传力方式更直接;当深梁因工程原因或功能需求而不得不设置洞口时,洞口位置离原传力路径越远则越有利于结构内部的传力;连续深梁与单跨深梁的拓扑解的主要差别体现在中支座处的梁顶拉杆上,这些拉杆能够提高结构的整体刚度。因此,在工程设计中,针对不同位移边界条件下的钢筋混凝土深梁,可以根据它们拓扑解的差异以及造成这些差异的力学机理,采取不同的设计方案,包括支座约束、开洞情形以及配筋方式等的选取。研究结果可为深梁这类复杂受力构件的设计提供力学理论依据。

正交异性体位移边界条件下的自相似解

在具有任意自相似指数的正交异性体断裂动力学问题解的一般表示基础上,给出了裂纹在两种形式位移边界条件下的自相似解,验证了用自相似方法解决位移边界条件问题的可行性.此方法可以迅速将所论问题化为复变函数论中的Riemann-Hilbert问题,比较简单地得到问题的解析解,并且为了验证解析解,给出了具体问题的数值解.

半正弦脉冲激励下双线性包装系统位移损坏边界确定的解析方法

运用包装动力学中的位移损坏边界新理论 ,选择简化自典型缓冲系统的双线性动力学模型 ,用解析方法首次获得了半正弦脉冲激励下的位移损坏边界。论文的分析思路与方法 。