Band structures of elastic SH waves in nanoscale multi-layered functionally graded phononic crystals with/without nonlocal interface imperfections by using a local RBF collocation method

A meshless radial basis function （RBF） collocation method based on the Eringen nonlocal elasticity theory is developed to calculate the band structures of ternary and quaternary nanoscale multi-layered phononic crystals （PNCs） with functionally graded （FG） interlayers. Detailed calculations are performed for anti-plane transverse waves propagating in such PNCs. The influences of FG and homogeneous interlayers, component number, nonlocal interface imperfections and nanoscale size on cut-off frequency and band structures are investigated in detail. Numerical results show that these factors have significant effects on band structures at the macroscopic and microscopic scales.

基层顶面当量回弹模量确定方法的修正

应用弹性层状理论,以弯沉等效为原则研究了基层顶面当量回弹模量的计算方法,指出了现有当量模量换算公式中存在的不足,并根据当量模量的影响因素确定了其边界条件,在大量计算分析的基础上重新建立了荷载作用半径为0.15 m的换算公式,并增加荷载作用半径影响修正系数。修正后的换算公式可适用于基层与土基模量比大于2且基层当量厚度大于0.2 m及荷载作用半径在0.1 m-0.5 m的基层顶面当量回弹模量的换算,具有更高的精度、更好的外延性。

不同等效原则的基层顶面当量回弹模量算法

应用弹性层状理论,研究了不同等效方法对基层顶面当量回弹模量换算结果的影响。结果表明,以弯沉等效为指标的基层顶面当量回弹模量值不能很好地反映板下地基的受力特性,会导致板底应力计算结果偏小;而以板底拉应力等效为指标的基层顶面当量回弹模量值能较为真实地反映基层刚度和厚度变化对板底拉应力的影响。因此,对于水泥混凝土路面结构设计时建议采用基于拉应力等效的换算方法,而基于弯沉等效的换算方法则可用于基层(或垫层)弯沉的检测。

弹性地基上复合路面的受力分析

为探讨水泥混凝土路面上覆沥青层复合结构(PCC-AC)的设计计算方法,通过建立层状弹性地基上多层复合路面的统一计算模型,采用弹性地基上的多层薄板理论,得出了分离式路面和结合式路面的求解方法。并应用该方法对圆形均布荷载作用下双层地基上的沥青-混凝土复合路面进行了分析,其混凝土板底弯沉值及应力值与ANSYS有限元分析结果及规范方法吻合较好,表明用该方法计算PCC-AC结构水泥混凝土板荷载应力具有足够精度。

全漏光导波技术确定液晶材料的挠曲电系数

利用全漏光导波技术,测量负性向列相液晶材料MS-N01300-000的展曲和弯曲挠曲电系数之和.根据液晶弹性和多层光学理论得到同一电压下不同挠曲电系数的反射率随内角(入射到液晶层角度)的理论变化曲线.实验中,将液晶材料灌注到混合排列向列相液晶盒中,在液晶盒上分别加交流电和直流电,采用全漏光导波技术得到反映液晶指向矢分布的液晶波导反射率随内角变化曲线.实验发现,由于液晶挠曲电作用,同一电压值下反射率随内角变化曲线发生微小移动.对比理论与实验曲线,由曲线移动距离得到MS-N01300-000液晶材料展曲和弯曲挠曲电系数之和为2.5×10-11 C/m.

沥青加铺旧混凝土路面复合结构行为分析

目的为探求圆形均布荷载作用下双层地基上沥青加铺旧水泥混凝土路面复合结构的受力性能.方法采用弹性地基上的多层薄板理论,建立了双层地基上多层复合路面的统一计算模型.结果得出了有沥青加铺层刚性路面的求解方法,其混凝土板底弯沉及应力值与AN-SYS有限元分析结果吻合较好.同时对有沥青加铺层的旧水泥混凝土复合路面进行了参数分析.结论混凝土板底最大弯沉随沥青层和旧混凝土板厚度、弹性模量及路基回弹模量增大而减小;混凝土板最大应力值随沥青层和旧混凝土板厚度、沥青层弹性模量及路基回弹模量的增大而减小,并随混凝土板弹性模量增大而增大.其中混凝土板厚度和路基回弹模量影响最为显著.

长寿命路面沥青层内应变曲线驼峰现象分析

基于陕蒙高速长寿命路面结构组合形式,借助弹性层状体系理论分析沥青层内水平拉应变的变化规律,提出消除或缓和沥青层内水平拉应变曲线驼峰现象的措施.结果表明:当沥青联结层与沥青基层的模量比≥1.5时,沥青层内应变曲线驼峰出现,并且随模量比的增大,驼峰现象加剧.高模量层的存在是沥青层内驼峰现象出现的根本原因.只有当沥青联结层与沥青基层的模量比较接近时,沥青层内应变曲线的驼峰现象才有明显改善.分析结果为长寿命路面结构设计提供了理论基础.

石灰处理软土路基当量回弹模量换算新方法

在分析了现行设计规范中当量回弹模量计算公式缺陷的基础上,通过大量计算分析,以等效弯沉的原则,回归出了荷载作用半径为15cm的换算公式。修正后的新公式适用于天津地区石灰土与原状软土模量比小于8且石灰处理厚度大于20cm的路基顶当量回弹模量换算。

移动列车荷载作用于单层Euler梁上时地基土的变形分析

以弹性波动理论及分层法为基础,提出一种计算车辆-轨道-地基土耦合体系动力响应的方法,其中将列车荷载分别简化为移动荷载、单自由度移动质量块及双自由度移动体系,轨道模拟为单层的Euler梁。考虑车辆-轨道-地基土的协同工作,计算地基土的变形。计算分析表明:1)地基土变形最大值出现在荷载作用点附近;2)将列车荷载仅仅简化为移动荷载是不合理的;3)车辆重量对地基土变形影响较大;4)车辆与轨道结构本身均有一定的减振功能。同时,与同类研究方法相比,该方法有计算量小的优点。研究成果可为研究由列车振动荷载引起的环境振动分析和评价提供参考。

道路路基工作区深度的计算分析及应用

采用弹性半空间体理论的布辛尼斯克公式与基于弹性层状体系理论的bisar软件,对某新建道路路面不同轴载工况下的路基工作区深度进行了计算和对比分析,结果表明:后者计算结果要大于前者。同时,提出了设计时应依据汽车轴载组成调整路床范围的建议。

混合排列向列相液晶导模中挠曲电效应的影响

强锚泊混合排列向列相(HAN)液晶盒中,挠曲电效应会对液晶指向矢分布产生影响,这种变化可以通过改进的液晶全漏导模技术实验进行测量。基于液晶多层光学理论和液晶弹性理论,计算得到强锚泊混合排列向列相全漏液晶波导反射率和透射率随内角(光线射入液晶层的角度)的变化曲线,分析了挠曲电效应的影响。挠曲电系数取符号"-"或"+",全漏液晶波导反射率或透射率变化曲线相对于不考虑挠曲电效应时右移或左移一段距离,并且挠曲电系数数值不同移动的距离也会发生变化。由移动距离可知挠曲电系数的数值,为实验确定挠曲电系数提供了理论依据。

机场道面基层顶面当量回弹模量的计算方法

应用弹性层状体系理论与弯沉等效原则,研究了道面结构参数、飞机荷载作用半径及主起落架构型对基层顶面当量回弹模量的影响。通过分析126种典型道面结构,建立了机场道面基层顶面当量回弹模量的回归公式,并根据弹性层状体系理论的当量回弹模量反算解验证了回归公式的准确性。分析结果表明:考虑飞机荷载作用半径和主起落架构型修正系数,荷载作用半径为10～40 cm时,飞机荷载作用于机场典型道面结构的基层顶面当量回弹模量计算误差均控制在4%以内,因此,当量回弹模量换算方法具有更好的外延性,简便实用,计算结果准确。

长寿命沥青路面剪应力分析

基于陕蒙高速长寿命路面结构组合形式，借助弹性层状体系理论分析了带级配碎石基层的沥青路面各结构层参数变化时，沥青层内最大剪应力及最大剪应力作用方向的变化规律。结果表明：沥青层内最大剪应力峰值的位置与沥青层厚度关系最为密切。当沥青层较薄，其厚度≤11cm时，最大剪应力出现在沥青层底。当沥青层厚度≥12cm时，最大剪应力出现在6—7cm处。沥青层内最大剪应力及其作用方向受沥青层厚度和水平荷载的影响最显著。水平力的作用对7cm以上路面结构内的最大剪应力影响巨大，水平荷载越大，相应的最大剪应力峰值也越大。分析结果为长寿命路面结构设计提供了理论基础。