内置钢箱-混凝土连续组合梁受力性能试验

为研究超静定内置钢箱-混凝土组合梁的塑性设计方法,进行了4根两跨内置钢箱-混凝土连续组合梁试验,获得了试验梁裂缝分布与开展、变形发展、破坏特征及塑性内力重分布等方面的试验结果.通过分析,给出了内置钢箱-混凝土连续组合梁等效塑性铰区长度计算公式,提出了以支座控制截面弯矩弹性计算值与组合梁正截面破坏时钢箱所承担弯矩之差为调幅对象、以相对塑性转角为自变量的弯矩调幅设计方法.

考虑附加弯矩后的大直径螺栓承载能力研究

为获得大直径螺栓典型连接结构的承载特性,在有限元分析的基础上开展地面试验研究,获得大直径螺栓的轴力与附加弯矩,揭示其破坏机理。分析及试验结果表明,附加弯矩是影响大直径螺栓承载能力的重要因素,考虑附加弯矩后,等效轴力是原始轴力的数倍。提出了考虑附加弯矩影响后的大直径螺栓强度计算公式,提高了预示精度。此外,开展了降低大直径螺栓附加弯矩的方法研究,指出了结构优化方向。

考虑横向性能的盾构隧道纵向非线性等效抗弯刚度计算模型

纵向等效抗弯刚度是采用等效连续化模型进行盾构隧道纵向结构分析的关键参数,其在纵向轴力和弯矩耦合作用下具有明显的非线性特征。在既有盾构隧道非线性抗弯刚度理论的基础上,考虑盾构隧道的横向变形特征,建立考虑盾构隧道横向性能的纵向非线性等效抗弯刚度计算模型,基于椭圆积分严格推导纵向轴力和弯矩耦合作用下盾构隧道在环缝完全闭合、半张开和完全张开3种变形模式下的纵向等效抗弯刚度,并根据中性轴位置方程得到各弯曲模式的临界轴力和弯矩判据,通过与既有解析模型计算结果、模型试验数据和数值计算结果的对比验证了所提出的模型的可靠性。采用该模型开展了纵向轴力和弯矩耦合作用下盾构隧道横向性能对其纵向刚度的影响分析,讨论了理论模型构建时非严格椭圆积分推导的计算误差,并基于该模型提出了附加荷载作用下盾构隧道横纵向变形的耦合分析方法。研究结果表明:该模型的解析推导是准确可靠的;盾构隧道的纵向等效抗弯刚度与其横向刚度密切相关,且为正相关;在压弯状态下盾构隧道纵向等效抗弯刚度随横向刚度的增大而得到明显提升。提出的模型构建了轴力和弯矩耦合作用下盾构隧道横、纵向刚度的匹配性,为盾构隧道横、纵向结构耦合分析搭建了桥梁。

粘性等效船舶横摇运动降阶预报方法

针对船舶耐波性中的经典横摇问题,本文提出一种针对横摇运动预报的粘性等效降阶方法。在该方法计算框架中,首先采用粘流模型和无粘模型分别模拟船体的强迫放大运动,预报不同运动幅度下的水动力力矩。其次,应用能量等效法获取船舶横摇阻尼随KC数变化的修正函数。最后,在横摇运动响应预报中,基于欧拉方程求解无粘流体,应用获取的阻尼修正函数,对横摇阻尼进行实时修正,以提高预报精度。为验证该方法的有效性,分别采用VEROM模型和RANS粘性模型对典型二维船体中段的横摇响应进行预报,对比结果表明:VEROM模型与RANS模型预报精度相当,但前者的计算时间可缩减到RANS模型的5%。

既有跨航道双幅桥梁抗船舶碰撞设计研究

为保障航道船只通行安全及既有跨航道桥梁运行安全,需要对抗撞能力不足的桥梁进行抗船舶碰撞设计。文中以广东某座桥为背景,经建模分析可知桥梁不满足抗船撞要求,由于左右幅桥梁为不同的结构形式,故采用左右幅桥梁承台接触式连接,中间留出缝隙,插入支座挂板的加固措施,对左右幅桥梁进行抗船撞加固。结果表明针对左右幅不同结构形式的桥梁,承台接触式连接,中间插入支座挂板的加固形式可有效地提升桥梁的抗船撞能力,同时也可较好地防止两桥因混凝土收缩徐变、温度梯度等因素的差异而造成的应力集中。工程实例可为类似桥梁防船撞加固提供参考。

盾构隧道正交下穿施工对既有隧道影响的模型试验与数值模拟

在城市地铁工程中,经常出现新建隧道施工近接既有隧道的情况,包括隧道水平、竖直和倾斜平行以及上下正交和斜交等,新隧道的掘进不可避免地对既有隧道产生影响。本文针对盾构法新建正交下穿隧道,以广州地铁3号线大塘-沥滘区间盾构隧道为背景,采用室内相似模型试验和三维有限元数值计算相结合的手段,引入横向和纵向等效刚度折减系数,对盾构隧道正交下穿施工所引起的既有隧道纵向变位、纵向附加轴力和弯矩、横向变形、横向附加轴力和弯矩进行深入研究,得到围岩条件、隧道净距、顶推力等因素作用下盾构隧道正交下穿施工所引起的既有隧道的变形和附加内力分布变化规律。

多维角加速度传感器静态标定方法研究

在线加速度传感器静动态标定方法的基础上,根据质量—转动惯量等效原理,提出多维角加速度传感器的静态标定方 法。针对一种一体化三维角加速度传感器结构,分析了利用等效力计算等效力矩的过程,进而详细推导出标定的等效数学模 型,并在假定结构尺寸的基础之上,计算出具体的等效惯性力矩和等效惯性力,实现了对多维角加速度传感器的静态标定。

盾构法隧道纵向非线性地震响应特性研究

以考虑轴向力与弯矩共同作用的等价刚度非线性动力有限元法 ,分析了地震动作用下盾构法隧道纵向的非线性响应特性。通过与不考虑轴向力与弯矩共同作用的等价刚度法及管片与纵向螺栓单独建模分析等不同方法计算结果的对比 ,验证了等价刚度计算中考虑轴向力与弯矩共同作用的必要性和不考虑轴向力与弯矩共同作用等价刚度法的适用性 ,并就隧道等价刚度、螺栓非线性及地基参数非线性等要素对隧道纵向地震响应的影响情况进行分析。

活性粉末混凝土连续梁塑性性能试验

为了研究活性粉末混凝土连续梁的塑性性能,制备了5根钢筋活性粉末混凝土两跨连续梁,完成了单跨单点加载试验.考察了试验梁在加载过程中的开裂、中支座控制截面受拉纵筋屈服、跨中控制截面受拉纵筋屈服和极限破坏状态等阶段的受力特征,基于试验结果提出了在设计用承载能力极限状态和真实承载能力极限状态下的中支座两侧等效塑性铰长度计算公式,以及以中支座控制截面相对塑性转角和中支座相对受压区高度为自变量的弯矩调幅计算公式.

不均匀震陷下盾构法隧道非线性受力特性研究

以考虑轴向力与弯矩共同作用的等价刚度评价法,分析了盾构法隧道在不均匀震陷作用下纵向的受力特性。通过与不考虑轴向力与弯矩共同作用的等价刚度法计算结果的对比,验证了等价刚度计算中考虑轴向力与弯矩共同作用的必要性和不考虑轴向力与弯矩共同作用等价刚度法的适用性,并就连接方式、震陷范围、震陷模式、地基刚度折减、螺栓非线性等要素对隧道纵向受力响应的影响进行分析,得出了一些有益于盾构法隧道抗震设计的结论,以期对今后实际工程的应用和相关规范的修订有所裨益。

考虑轴向力损失的多圆盘摩擦离合器的工作能力分析

应用摩擦理论研究了多圆盘摩擦离合器的工作能力。推导出了不计轴向力损失情况下多圆盘摩擦离合器的轴向力和工作总转矩的计算公式。在此基础上,进一步推导出了计及轴向力损失情况下多圆盘摩擦离合器的轴向力、等效轴向力和工作总转矩的计算公式,为多圆盘摩擦离合器的设计提供了一定的参考。

供汽管道法兰反复泄漏原因分析及处理

某电厂供汽管道投产后多组电动闸阀法兰较短时间内发生泄漏,虽采取带压堵漏及更换法兰等措施,泄漏仍频繁发生。对此,本文采用CAESARⅡ2011软件建立了供汽管道应力计算模型,并根据当量压力法与临界弯矩法计算了法兰当量压力和弯矩,结果表明:管道最大一次、二次应力均在允许范围内,法兰当量压力和弯矩均超过设计压力和临界弯矩;管道布置结构引起的法兰处轴向力及弯矩过大是导致泄漏的根本原因。通过采取新增限位支架、改变固定支吊架位置及将限位支架改造为带间隙限位支架等措施,增加了管道的柔性,从而有效降低了法兰处的轴向力与弯矩。该方案实施一年多法兰未再发生泄漏事故。

内力新释和等效截面法

目的提出内力主矢和主矩以及杆件广义左、右截面的概念,给出内力新的含义和建立求解截面内力的新方法.方法根据静力学平衡理论和内力的性质,导出杆件横截面上内力主矢、主矩和外力之间的关系式,进一步给出内力分量和外力之间的关系式.结果指出了左杆段右截面内力一方面是保持左杆段静力平衡所必需的抗力,又可解释为作用在右杆段上所有外力对该杆段的等效作用.前一种定义导致求内力的基本方法-截面法,后一种解释导出求内力的等效截面法.结论左(右)段右(左)截面内力是作用在右(左)杆段上所有外力对该杆段的等效作用,这一内力新含义力学概念清楚,等效截面法用来求截面内力分量十分简便.可以简单明了用来证明求弯曲变形的逐段叠加法.

基于集中力的船体强度直接计算加载方案

针对在已知弯矩分布时直接计算船体总纵强度的问题,结合船舶结构力学分析方法,根据已知弯矩分布反算得到作用在船体上的等效外力,利用ANSYS建立变截面空心薄壁梁理论模型,将等效外力以集中力形式加载到模型相应剖面,验证外力计算的有效性,同时利用实船整船有限元模型,选择不同的约束支点以及不同的加载方案,采用集中力加载计算船体总纵强度,提取计算后模型中节点力系构成的剪力和弯矩,与已知剪力、弯矩分布进行对比,结果表明,集中力法可用于船体总纵强度直接计算,且计算结果与已知的剪力、弯矩分布吻合较好。

力矩分配法讨论

本文讨论结构力学中的渐近法。即讨论了两种方法 :力矩分配法和无剪力分配法。根据二者的力学原理与概念 ,联系并统一为一个方法。进一步讨论了相应结构的位移法计算的简化 ,以及等效代换的方法。

运用欧拉动力学方程解决力学竞赛两道理论力学试题

针对两道力学竞赛试题,从欧拉动力学方程出发分别给出了更加简化的固连系选取方法,分别命名为"Serret–Andoyer近似固连系"和"虚固连系",在此基础上对第1届全国青年力学竞赛理论力学试题第9题,拓展讨论了大球同步旋转时,小球的稳定性条件,结果表明后者的稳定临界转速要求更低,这将更有利于提高旋转结构的稳定性;对第12届全国周培源大学生力学竞赛第3题,剖析了任一纬度的运动规律,发现当体系初始角动量为零时会出现一种简洁又优美的运动模式。

对拟力法理论中塑性弯矩和动力方程的分析与讨论

探讨了拟力法理论中塑性弯矩表达式的理论意义,引入塑性刚度对公式进行修正,得到修正后的拟力法基本公式.最后,以数值分析算例比较了改进前后两种方法的计算结果.结果表明,修正的拟力法计算结果偏于安全,不仅保留了拟力法计算效率高的优点,公式物理意义更易被理解.

竖向荷载下弹性支承直墙拱反弯点理论分析

在工程实践中,直墙拱应用较多。由于拱脚位移的存在,合理假设拱脚约束为转角约束、竖向约束和水平弹性约束,应用力法推导出了在弯矩、剪力和轴力共同作用下直墙拱沿弧长的弯矩公式。研究了竖向均布荷载、竖向三角形荷载和竖向集中力荷载作用下,直墙拱沿弧长的弯矩分布及反弯点形成的规律;发现在3种荷载作用下,使得拱脚弯矩为零时的圆心角依次减小。取弹簧支座刚度为等效的下端固支、上端允许水平位移的直墙的抗推刚度,得出了随着直墙高度增加,圆弧拱拱顶弯矩增大而拱脚弯矩减小的变化规律。在直墙拱的设计中,建议选取合适的直墙高度和使得圆弧拱拱脚弯矩为零的圆心角大小,从而有利于提高结构抗弯承载力及拱脚抗剪承载力。

飞轮转动惯量的计算

机械在运转过程中,等效力矩和等效转动惯量的周期性变化将导致速度的周期性波动。这种速度波动可用飞轮来调节,其实质是增加机械的转动惯量。从分析飞轮调节作用的原理入手,总结了飞轮转动惯量的计算方法。

探索提高纸盆刚性的原理

探讨了提高扬声器纸盆刚性的问题。使用材料力学的通用分析方法,将纸锥等效为一根变截面梁,并对它进行了受力分析。结果表明,纸盆在工作时主要是受弯曲力矩的作用,在纸盆内部产生的最大应力也是来源于外力产生的弯矩,最大应力在纸锥的上下表面。根据分析结果,找到了提高纸盆刚性的理论依据,指出增加纸盆的厚度可以大幅度地提高纸盆的刚性,并参照提高构件刚性原理提出了一些提高纸盆刚性的方法。