非均匀变温环境中简支层合拱热弹性力学解

具有轻质高强、可设计强、耐高温等优良特性的复合材料层合结构在我国被广泛应用于航空航天、建筑结构、公路桥梁等工程领域。该文基于热传导方程和热弹性理论,建立变温环境中层合拱结构理论计算模型,研究了变温环境中二维层合拱的热力学行为,得到结构温度、热应力和位移解析解。利用线性叠加原理,将层合拱非齐次温度边界转化为齐次温度边界,基于结构内层间温度和径向热流密度的连续性,建立内、外侧温度和热流密度关系,联合内、外侧温度边界条件,得到层合圆柱拱内温度场解析解。以位移和应力作为状态变量,建立状态空间方程。基于层间位移和径向应力的连续性,借助传递矩阵法,推导出两端简支层合圆柱拱内外侧位移和应力关系,并同时对层合拱内外侧应力边界条件进行傅里叶级数展开,最终得到位移和热应力解析解。收敛性分析和数值结果比对表明了该方法的有效性和准确性。利用该文方法,探讨了外部温度环境、结构尺寸、结构层数及材料组分,对结构内温度、热应力及位移分布的影响,为变温环境下层合拱的设计提供了理论依据。

变截面连续箱梁桥剪力滞及剪切变形双重效应分析的传递矩阵法

基于能量原理,考虑箱梁截面底板、顶板、悬臂板剪滞翘曲幅度一般各不相同的影响和轴力自平衡条件,计入腹板剪切变形,导出了箱梁的平衡控制微分方程组、边界条件;给出了该方程组在均布荷载作用下的初参数解,提出一种研究变截面连续箱梁桥剪力滞后效应的传递矩阵法。建立了相应的场矩阵和点矩阵,从而实现了变截面连续箱梁桥内力、应力及位移的一维递推求解。数值算例与模型试验及已有文献结果对比表明:该文方法计算精度好、效率高,为求解连续箱梁、变截面箱梁的剪力滞问题提供了强有力的计算手段。

非均匀应变场下相移光栅光谱特性及其实验研究

采用传输矩阵法系统研究轴向非均匀应变场下相移光栅光谱特性,对均匀应变、线性应变、二次应变以及三次应变分布下相移光栅反射谱进行仿真,分析应变分布函数各项系数对反射率、通透带宽、透射窗口对应波长以及光谱形状的影响,并得出规律性结论。基于不同形状悬臂梁组建应变调谐实验装置,利用有限元法计算固定于不同形状悬臂梁表面相移光栅栅区应变分布,结合数值计算结果进行相移光栅应变调谐实验,研究相移光栅栅区轴向在均匀应变场、线性应变场以及二次应变场下相移光栅的反射光谱,实验结果表明在不同应变场下相移光栅反射谱呈现规律性变化,与仿真结果很好吻合。

强夯时地基土的应力场分布特征及应用

在前期研究工作的基础上，利用积分变换技术和传递矩阵法对强夯时地基土的应力场分布特征进行了数值模拟，并和前人的数值分析与室内外试验结果进行了对比分析，结果表明：所得的动应力衰减规律与实测结果较为吻合。在动荷载作用下，地基土动应力衰减率比强夯冲击荷载作用下的衰减率快，强夯冲击荷载作用下的最大动应力等值线图可作为估算强夯的有效加固深度和加固范围时参考。

槽型宽翼受压构件剪力滞分析的传递矩阵法

利用能量变分法,建立了槽型宽翼受压构件考虑剪力滞效应时的平衡控制微分方程,给出了该方程在轴向均布载荷作用下的初参数解,导出了求解槽型宽翼受压构件内力、应力和位移的场矩阵和点矩阵,提出一种研究槽型宽翼受压构件剪滞效应的传递矩阵法.数值算例表明,该方法计算便捷、精度好、具有较高的工程应用价值.

实现多种通道滤波功能的一维光子晶体缺陷模

利用传输矩阵法研究一维光子晶体B(AB)m(ACB)n(AB)mB的缺陷模,结果发现:随n的增加,B(AB)8(ACB)n(AB)8B的透射谱出现与n值对应的共振缺陷模,具有超窄带多通道滤波的特性;当n=1,随着C层介质光学厚度奇数倍增加,透射谱中出现奇数条共振缺陷模,具有超窄带奇数通道滤波特性;当n=1,随着C层介质光学厚度偶数倍增加,透射谱中出现两条共振缺陷模,具有超窄带双通道滤波特性。当n=1,缺陷模频率处局域电场强度随m的增加而增强,而随C层光学厚度奇数倍增加,缺陷模频率处局域电场强度不变,但局域范围扩大。这些光学传输特性,为研究、设计新型光学器件提供指导。

基于传递矩阵法曲线桥的振动特性分析

根据曲线桥的结构特点,将曲线桥离散成多个无质量的曲梁单元和包含质量的刚体,刚体包含质量和转动惯量.应用传递矩阵法建立曲线箱形截面梁的振动传递矩阵,求解频率方程,得到曲线箱形梁桥的固有频率值和相应振型,分析其振动动态特性.

基于辅助体系法研究空间直线梁桥传递关系

针对一般研究桥梁传递关系都是以初参数法为基础,公式较为繁琐且占用内存空间大这一问题,利用辅助体系法对空间直线梁桥的受力特性进行了分析.为了更好的研究空间直线梁桥的传递关系,为大型桥梁的设计与结构分析提供可靠的依据,基于辅助体系法并考虑了剪切变形导出了空间直梁的场传递矩阵精确解,并推导了不同支承情况的点传递矩阵.编制了相应的计算机程序,并进行了算例计算.算例结果表明,该方法正确有效,可用于结构的初步设计和最终校核.

电磁波在大面积等离子体片中传播特性的分析

脉冲磁约束线形空心阴极放电形成的大面积等离子体片可应用于等离子体天线、隐身及模拟超音速飞行器表面的等离子体鞘套.本文首次利用实测等离子体片电子密度时空分布和横向场传播矩阵法,研究了电磁波在等离子体片中反射率、透射率、吸收率随频率及脉冲放电时间的变化特征.结果表明:极化方向平行磁场的电磁波,在小于截止频率的低频带内具有较高的反射率和吸收率,增大电流,反射率增加,吸收率下降,在大于截止频率的高频带内反射率和吸收率较低,增大电流,透射率下降,吸收率升高;极化方向垂直磁场的电磁波在高混杂谐振频率附近存在吸收率明显增强的吸收带,谐振吸收峰值与放电电流无关;脉冲放电期间,电磁波的反射率、透射率与吸收率由不稳定过渡到稳定的时间约为100μs,过渡时间随着放电电流的增加而增大,极化方向垂直磁场、小于截止频率的电磁波在稳定放电阶段谐振吸收较强.本文的研究成果对利用等离子体片实现对电磁波的稳定高反射作用具有重要意义.

竖向激励下弹性半空间单一覆盖层的表面位移

利用传递矩阵法和Laplace-Hankel联合变换技术,推导出层间完全接触的弹性半空间单一覆盖层模型表面作用脉冲荷载时覆盖层表面竖向位移场解析解.通过退化为弹性半空间问题,与经典解对比,验证了该计算方法的准确性.

激光模场传递矩阵分析方法的精度控制

讨论激光模场的传递矩阵分析法,并对计算精度进行控制.结果表明,传递矩阵分析方法与传统的积分数值迭代法计算结果一致,只要合理控制计算精度,可以解决积分数值迭代法难于收敛的问题,满足激光谐振腔模场分析的实际要求.

箱梁剪力滞后分析的传递矩阵法

提出一种薄壁箱梁剪力滞后分析的传递矩阵法,实现了连续箱梁桥位移、应力及内力的一维递推求解,给出了相应的场矩阵和点矩阵.数值算例中与ANSYS等方法对比表明,本文用于箱梁桥剪力滞后分析的传递矩阵方法计算简便、精度高,为结构的初步设计提供了方便.

电子转移的外电场效应──苯分子与苯正离子自由基间电子转移的从头算研究

基于半经典电子转移理论 ,结合量子化学计算 ,在 HF/DZP水平上 ,研究外电场作用下平行的苯分子 -苯正离子自由基体系 (C6 H4) + 2 的分子内电子转移问题 .在给体和受体几何构型优化的基础上 ,用线性反应坐标确定电子转移过渡态 ,分别用两态变分方法和基于 Koopmans定理的分子轨道跃迁能方法计算电子转移矩阵元 VAB,讨论了 VAB对给体和受体中心距 d的指数衰减关系 .取中心距为 0 .6 nm,研究了外电场对反应热的影响 ,计算得到在不同外电场强度下分子内气相电子转移的速率常数 k.

新型线性函数光子晶体的光子二极管

研究一维线性函数光子晶体的透射特性及光正入射和反入射时的电场分布特性.结果表明,线性函数光子晶体可放大或衰减光的电场强度.

新型一维线性函数光子晶体电场分布

研究一维线性函数光子晶体的透射特性,分析不同周期数和光学厚度对电场分布的影响,得到一些不同于常规光子晶体结论,当介质层B和A折射率分布函数为线性增加时,线性函数光子晶体透射率可以远大于1;随着周期数N的增加,其电场强度最大值明显增加,通过改变周期数N就能改变光在函数光子晶体中的电场强度的放大倍数.该结论为光子晶体的制备和应用提供了理论方法和思路.

高墩抗震的传递矩阵法

高墩是桥梁的主要承重结构,对其进行抗震性能的分析显得尤为重要。传递矩阵法是一种新型和高效的计算方法,根据高墩的弯曲、轴向变形,导出了高墩单元水平方向和竖直方向的传递矩阵。给出了用传递矩阵法计算高墩水平方向和竖直方向的振动频率、振型、地震内力和变形的计算公式和步骤。算例表明,此法简单有效。

层状介质平面交界裂纹的弹性波(P波和SV波)散射研究

本文采用Fourier积分变换,将层状介质的弹性波传递矩阵法推广到含有平面交界裂纹层状介质的弹性渡散射问题,进而把散射问题转化为求解矩阵形式的对偶积分方程。作为特例,文中给出单一弹性层与半空间平面交界裂纹的弹性波散射远场模式,并计算几组不同材料组合情形下的远场模式幅频特性曲线,其数值结果表明幅频特性曲线有共振峰存在。

传递矩阵法在曲线桥结构分析中的应用

文章介绍点矩阵和场矩阵的概念以及传递矩阵法在曲线桥结构分析中的应用。传递矩阵法是国内外近10年来兴起的一种结构分析的方法,它依据结构控制微分方程精确解答(初参数法),并借助于电子计算机,利用矩阵的简单相乘对结构进行静态。

复杂腔体四极子矩阵的三维CFD计算方法

应用基于三维计算流体动力学(CFD)的时域方法计算了某复杂腔体四极子矩阵的两种形式:散射矩阵和传递矩阵;根据这两种矩阵和管道末端声学边界分别计算了该腔体的消声量。与实验测量结果对比,验证CFD法的有效性,并分析了两种四极子矩阵的特点,发现传递矩阵计算值更加准确,而且其计算方法更加简单快捷。进一步计算了存在与声波传播方向相反的平均流时该腔体的传递矩阵,得到有流条件下的消声量,分析了平均流对腔体消声量的影响。结果显示有流条件下,腔体消声量有所增加,且其频谱曲线向低频方向移动。

井下粘滑振动强度量化评估方法研究与应用

井下钻具粘滑振动是影响钻头破岩效率,引发钻具失效的主要因素之一。建立井下钻具力学模型,能够量化评价粘滑振动强度、提高钻头破岩效率、降低钻具事故。为此,依据粘滑振动表现特征定义了三种主要类型粘滑振动。在牛顿运动方程的基础上,建立了频率域下,单自由度、有阻尼钻柱受迫粘滑振动预测模型,对描述井下钻柱受力状态更加准确。在此基础上,采用半解析传递矩阵方法建立粘滑振动状态下钻柱各点内力波动变化与地表参数变化特征响应关系,减少了模型求解所涉及到的未知变量,提高了计算效率。同时,将粘滑振动状态下的钻柱响应特征的表征参数整合成一个综合指数,实现了粘滑振动强度量化评价。井下振动存储式测量短节对模型计算结果现场试验验证,振动强度计算结果与实际测量值基本相符,机械钻速同比提高20%以上。建立的井下粘滑振动强度评价方法能够改善钻头破岩效率并保护钻具。