Mechanical Properties of Moso Bamboo Connections with External Clamp Steel Plates

The Moso bamboo,a renewable green building material used in various new green buildings,have received exten-sive attention with the promotion of the concept of green buildings.To explore the mechanical properties of Moso bamboo connections with external clamp steel plates,the 16 specimens were designed by changing the bolt diameters and the end distances of the bolt holes.Their static tension tests were conducted to investigate bearing capacities and failure modes of different connection configurations.Based on test results,three failure modes of these connections were obtained,including the shear failure of bolt shank,bearing failure of bolt hole and punch-ing shear failure of the Moso bamboo.The influence of bolt diameters and end distances of bolt holes on bearing capacities of the connections was quantitatively analyzed.Based on a simplified mechanical model,the analytical models were deduced for the bolt shear failure and the bearing failure of bolt holes.The results showed that the predictive values are in substantial agreement with the experimental results.Finally,the design and manufacturing suggestions are recommended for this Moso bamboo connections.

THE METHOD OF THE RECIPROCAL THEOREM OF FORCED VIBRATION FOR THE ELASTIC THIN RECTANGULAR PLATES(Ⅰ)—RECTANGULAR PLATES WITH FOUR CLAMPED EDGES AND WITH THREE CLAMPED EDGES

In this paper the method of the reciprocal theorem (MRT) is extended to solve the steady state responses of rectangular plater under harmonic disturbing forces. A series of the closed solutions of rectangular plates with various boundary conditions are given and the tables and figures which have practical value are provided.MRT is a simple, convenient and general method for solving the steady stale responses of rectangular plates under various harmonic disturbing forces.The paper contains three parts: (I) rectangular plates with four damped edges and with three clamped edges; (II) rectangular plates with two adjacent clamped edges; (III) cantilever plates.We arc going to publish them one after another.

Quasi-Green’s function method for free vibration of clamped thin plates on Winkler foundation

The quasi-Green＇s function method is used to solve the free vibration problem of clamped thin plates on the Winkler foundation. Quasi-Green＇s function is established by the fundamental solution and the boundary equation of the problem. The function satisfies the homogeneous boundary condition of tile problem. The mode-shape differential equation of the free vibration problem of clamped thin plates on the Winkler foundation is reduced to the Fredholm integral equation of the second kind by Green＇s formula. The irregularity of the kernel of the integral equation is overcome by choosing a suitable form of the normalized boundary equation. The numerical results show the high accuracy of the proposed method.

Analytical solutions for a uniformly loaded circular plate with clamped edges

A bi-harmonic potential function was constructed in this study. Love solution was employed to obtain analytical solutions of uniformly loaded plates with two different types of clamped edges. The treatment of clamped boundary conditions was the same as that adopted by Timoshenko and Goodier (1970). The analytical solution for the first type of clamped boundary condition is identical with that obtained by Luo et al.(2004), and the solutions for both types were compared with the FEM results and the calculations of thin plate theory.

THE BENDING OF A THICK RECTANGULAR PLATE WITH THREE CLAMPED EDGES AND ONE FREE EDGE

The exact solution of the bending of a thick rectangular plate with three clamped edges and one free edge under a uniform transverse load is obtained by means of the concept of generalized simply-supported boundary[1] in Reissner's theory of thick plates. The effect of the thickness h of a plate on the bending is studied and the applicable range of Kirchhoffs theory for bending of thin plates is considered.

结构刚塑性动力解的弹性补偿

近年来,我国学者以膜力因子法和饱和分析方法相结合为理论工具,对梁、板等结构件在脉冲载荷作用下的塑性大变形行为作了全面深入的研究,为脉冲加载下结构的最终挠度提供了优于历史上各种刚塑性近似解的最佳刚塑性预测公式。然而,由于实际工程应用中金属结构弹塑性动力响应的复杂性和数值模拟的局限性,与考虑材料弹性效应的结果相比,刚塑性解对脉冲加载下结构所预测的最终挠度的误差有多大,是一个亟待解决的关键问题。对这个问题的首阶段研究成果厘清了材料弹性对脉冲加载下结构塑性动态大变形的影响,定量评估了由最佳刚塑性理论解与弹塑性数值模拟得到的最终挠度预测结果之间的差异。在此基础上,提出了补偿弹性效应的策略和方法,即:在已有的最佳刚塑性解预测的挠度基础上添加一个补偿项,将补偿项表达为脉冲载荷强度的效应与结构自身刚度的效应分离的变量函数,并尽量减少待定系数/指数的数量,以求表达式的简洁;根据这些原则在金属结构的主要工程应用领域内选定结构刚度和外载参数的变化范围,对固支梁和固支方板的案例实施拟合与补偿,最后得到了对梁和板增添补偿项后的简单而实用的最终挠度预测公式,其相对误差在3%的范围之内,很适合工程设计应用。文末列表给出了符号与公式的一览,并对梁和方板的结果作了综合和比较。

铸钢-钢板焊接索夹受力性能研究

对上海浦东足球场轮辐式张拉屋盖体系中的铸钢-钢板焊接索夹受力性能进行了研究,介绍了屋盖结构体系的特点和索夹的组成。开展了3个不同几何尺寸的足尺索夹承载力试验,研究了在径向索分别达到设计内力、最大设计张力和破断力工况时的索夹性能、最终破坏特征,试验结果表明索夹的承载力能达到设计要求。对试验的索夹进行了有限元数值分析,有限元模型的适用性得到了试验结果的验证,并清晰地观察到整个索夹的应力分布状况。对索夹的构造设计、加工等提出了建议。

Eigenvalues for the Clamped Plate Problem of L_(ν)^(2) Operator on Complete Riemannian Manifolds

L_(ν) operator is an important extrinsic differential operator of divergence type and has profound geometric settings.In this paper,we consider the clamped plate problem of L_(ν)^(2)operator on a bounded domain of the complete Riemannian manifolds.A general formula of eigenvalues of L_(ν)^(2) operator is established.Applying this general formula,we obtain some estimates for the eigenvalues with higher order on the complete Riemannian manifolds.As several fascinating applications,we discuss this eigenvalue problem on the complete translating solitons,minimal submanifolds on the Euclidean space,submanifolds on the unit sphere and projective spaces.In particular,we get a universal inequality with respect to the L_(II) operator on the translating solitons.Usually,it is very difficult to get universal inequalities for weighted Laplacian and even Laplacian on the complete Riemannian manifolds.Therefore,this work can be viewed as a new contribution to universal estimate.

基于电磁式惯性作动器的四面固支板前馈补偿线性自抗扰振动主动控制

针对基于电磁式惯性作动器的四面固支板振动系统中存在的由相位滞后、功率放大器等模拟器件、数据采集卡的采样时间等因素导致的时间延迟,本文提出了一种基于跟踪微分器(Tracking Differentiator, TD)的前馈补偿自抗扰控制方法.首先,利用振动理论和电磁感应原理,建立了基于惯性作动器四面固支板的振动模型;其次,利用跟踪微分器获得输入信号的跟踪信号及其微分信号,以实现相位超前功能,并根据控制信号与系统输出同步的原则设计了扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)来估计系统状态和总干扰.最后,搭建了一套基于NI PCIe采集系统的振动控制平台,验证所提出的振动主动控制策略的控制性能.开展了传统三阶-线性自抗扰控制、预测估计器的线性自抗扰控制和所提的振动控制策略的对比试验,结果表明了所提的基于TD的前馈补偿自抗扰控制器具有最佳的抗扰和振动抑制性能.

不同类型炸药近场水下爆炸下固支方板动态响应研究

该文开展了2.5 g TNT、RDX和B炸药在固支方板底部近距离起爆的水下爆炸试验,研究了固支方板在水下爆炸冲击波、气泡脉动、水射流载荷共同作用下的动态响应。试验结果表明:含能较低的TNT炸药使方板呈现整体上凸式永久变形,含能较高的B炸药和RDX炸药会使方板呈现中部上凸、边部下凹式永久变形。为了进一步探讨不同炸药对固支方板的毁伤特性,通过ABAQUS软件对水下爆炸全过程进行数值模拟,数值模拟结果显示:在气泡膨胀的过程中,气泡内部压力逐渐小于大气压力,固支方板在压力差的作用下向下凹陷,接着在气泡脉动和水射流的联合作用下向上凸起,在不同类型炸药产生的气泡作用下方板凸起过程中动态响应的差异是其呈现不同毁伤形态的根本原因。仿真结果还显示,固支方板的最大等效塑性应变发生在固支边界处;增加板厚可有效防止固支方板发生中凸边凹式变形。该文的工作可为水下战斗部设计提供参考。

压载荷下Ⅰ-Ⅱ复合型中心裂纹板弹塑性屈曲载荷研究

为了研究含裂纹结构承载能力,采用有限元方法建立压载荷下Ⅰ-Ⅱ复合型中心裂纹板模型,计算裂纹板弹塑性屈曲载荷,讨论相对裂纹长度(a/w)、裂纹倾角(θ)、板宽(w)、板厚(t)、边界条件对弹塑性屈曲载荷及其变化规律的影响。对于上下夹持中心裂纹板,随着裂纹长度和裂纹倾角的增大,板宽越大,中心裂纹板屈曲载荷对裂纹越敏感,中心裂纹板承载能力受到裂纹长度和裂纹倾角的影响越明显。弹塑性屈曲载荷随着板厚的增大而增大,并且随着裂纹倾角的增大,板厚越大,屈曲载荷的下降程度越显著。上下简支中心裂纹板与上下夹持中心裂纹板的屈曲载荷变化规律基本一致,且上下夹持中心裂纹板的屈曲载荷显著大于上下简支中心裂纹板的屈曲载荷。给出不同边界条件下弹塑性屈曲载荷与相对裂纹长度、裂纹倾角的回归关系式。通过中心裂纹板弹塑性屈曲试验发现,采用压缩力学性能计算弹塑性屈曲载荷更接近试验结果,试验屈曲载荷的变化规律与有限元模拟计算结果一致。研究结果对含裂纹结构的承载能力评价具有参考价值。

钳夹技术结合内侧锁定钢板内固定治疗胫骨中下段骨折

目的 探讨钳夹技术结合内侧锁定钢板内固定治疗胫骨中、下段骨折的疗效。方法 采用钳夹技术结合内侧锁定钢板内固定治疗34例胫骨中、下段骨折患者。记录手术情况、骨折愈合情况、关节活动度及并发症发生情况,根据Johner-Wruhs评分标准评价疗效。结果 手术时间50~80(65.10±10.15) min,术中出血量50~120(80.01±17.16) ml。患者均获得随访,时间12~16(14.2±1.3)个月。骨折均愈合,时间4~12(8.1±0.3)个月。未发生骨折延迟愈合或不愈合、皮肤坏死、钢板外露及踝关节功能明显受限等并发症。末次随访时,膝关节屈曲110°~120°,伸直-10°~10°;踝关节背伸20°~30°,跖屈40°~50°;根据胫骨骨折Johner-Wruhs评分标准评价疗效:优24例,良8例,可2例,优良率94.1%。结论 钳夹技术结合内侧锁定钢板内固定治疗胫骨中、下段骨折手术时间短,术中出血量少,骨折愈合和功能恢复良好,并发症少,疗效确切。

预应力钢绞线硬度与锚具夹片的匹配建议

预应力钢绞线的材质硬度,在中外钢绞线产品标准及预应力结构设计施工规范中都没有规定。事实上它与锚具夹片的硬度必须恰当匹配,夹片的楔入作用才得以实现。近来发现个别工程中夹片对钢绞线的咬合欠佳,引起锚具标准修订组的关注。为此,经调查检验,发现目前生产的钢绞线硬度偏高,判断这是锚固不稳定的主要因素。针对钢绞线和锚具夹片硬度两方面都提出建议,供预应力行业各有关方面注意。

近距空爆载荷作用下固支方板的变形及破坏模式

为探讨战斗部近炸下舰船结构的变形模式,为后续理论分析和数值模拟提供实验数据,通过模型实验,分析了固支大尺寸方板在近距空爆载荷下的变形和破坏模式。在此基础上,通过测量板破裂后各裂瓣的减薄率,利用双向应变假设和体积等效原理确定了Q235钢在中部拉伸撕裂破坏模式下的断裂极限应变;根据实验模型的变形和破坏模式,基于刚塑性假设和能量密度准则提出了结构在局部爆炸载荷下的破裂判据,并对实验结果进行了预测。结果表明,随着载荷强度的增大,固支方板呈现出3种不同的变形和破坏模式;利用破裂判据对实验工况进行了预测,预测结果与实验吻合较好。

水下近场非接触爆炸作用下固支方板破口计算

为研究水下近场非接触爆炸载荷作用下固支方板的破口现象,根据能量守恒原理,假设冲击波能完全转化为结构的初始动能,进而转化为结构的塑性变形能。通过假设变形模式,建立塑性变形能与平板转角之间关系,进而求解平板转角。平板在中间出现破口后,裂纹向外扩展,呈现花瓣状,满足环向应变等于开裂应变条件时裂纹终止,破口达到最大。根据转角大小,可以求解破口尺寸。与通用有限元软件ABAQUS/EXPLICIT计算结果对比,两行吻合较好。工程上,可以利用所建立的计算方法估算破口大小。

爆炸载荷作用下固支方板的应变场及破坏分析

对爆炸载荷下的固支方板进行了理论分析和实验研究,导出了固支方板在爆炸载荷作用下的应变场,分析了在爆炸载荷下固支方板的破裂形式,给出了破裂临界压力值,可用于一般工程设计。

破片与冲击波对固支方板的耦合毁伤效应数值研究

为探索固支方板在破片与冲击波耦合作用下的典型破坏模式及临界转换条件,采用耦合的SPH-FEM方法数值模拟靶板在破片与冲击波耦合作用下的破坏过程。结果表明:(1)耦合载荷作用下靶板的损伤模式主要分成两种,模式I:花瓣弯曲破坏;模式Ⅱ:拉伸断裂破坏。模式Ⅱ还可细分为两种,模式Ⅱa:板边界产生塑性变形,中心产生拉伸断裂破坏;模式Ⅱb:板边界和中心均产生拉伸断裂破坏。(2)模式I和模式Ⅱa之间的临界i*(无量纲冲量)值约为0.88;模式Ⅱa与模式Ⅱb之间的临界i*值约为0.64。(3)靶板的破口面积并不是随着i*的增大而增大,当i*=0.71时,破口面积达到最大值,约为抗爆有效面积的68%。

气冲造型匀实性的改进研究

气冲造型法与其它造型方法相比 ,紧实度分布比较均匀 ,但对于顶面宽大、且深凹比大的复杂模样 ,造型时由于型砂在深凹区入口处的堵塞 ,使深凹区的紧实度较低。本文利用气冲压板冲击、气冲成型压板冲击等紧实方法 ,对气冲紧实的匀实性进行了改进研究。结果表明气冲压板冲击和气冲成型压板冲击造型法不但可以提高砂型顶部的紧实度 ,而且能有效地消除深凹区入口处的型砂堵塞现象 ,显著提高整个砂型的紧实度均匀性。

水下爆炸冲击波载荷作用下气背固支圆板的变形及应变场分析

为进一步研究舰艇结构的抗爆抗冲击能力,利用非药式水下爆炸冲击波加载装置对气背固支5A06铝合金圆板进行了水下冲击波加载实验,并利用高速摄影技术记录了靶板变形的详细过程,得到了固支圆板在水下爆炸冲击波载荷作用下的变形历程,比较分析了不同冲击波强度对靶板变形模式的影响。通过对加载后试件沿半径各点处挠度及减薄量的测量,基于体积不变原理及刚塑性假设得出了一定工况范围内固支圆板的减薄率及整体应变场计算公式,利用该公式得到的计算结果与实验结果吻合良好。

考虑材料拉压异性的固支圆板塑性极限统一解

本文采用最新的统一强度理论求出了固支圆板的塑性极限荷载,内力场及速度场的统一解;得出了强度理论参数b及材料的不同拉压比a对塑性极限的影响曲线。所给出的解可以灵活地适用于各种不同特性的材料及机械、土木、航空等工程的相关结构中。文献中已有的Tresca解,Mises解和双剪统一屈服准则解均为本文的特例,本文的统一解还给出了一系列新的结果。统一解大于Tresca,Mohr-Coulomb的单剪理论解,它可以更好地发挥材料的强度潜力,工程应用可以取得明显的经济效益。