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减基法在轨道-隧道-土体系统谐响应分析中的应用
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作者 王森 辛涛 +3 位作者 王朋松 杨燚 戴传青 滕明利 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1231-1240,共10页
为了提高轨道交通环境振动预测效率,提出基于减基法原理的轨道-隧道-土体系统谐响应分析方法,即将减基法应用到轨道-隧道-土体系统的谐响应分析中。结合有限元方法和理论解析方法,在既有计算频率样本的基础上,实现原求解域内系统频响函... 为了提高轨道交通环境振动预测效率,提出基于减基法原理的轨道-隧道-土体系统谐响应分析方法,即将减基法应用到轨道-隧道-土体系统的谐响应分析中。结合有限元方法和理论解析方法,在既有计算频率样本的基础上,实现原求解域内系统频响函数的重采样计算。将本文方法与有限元方法和线性插值方法进行对比分析。研究结果表明:在不同规模模型条件下,所提出方法的计算误差要明显低于线性插值方法的计算误差。同时,相比于有限元求解方法,本文方法能够在不同线程条件下均保持较高的计算精度和效率;且随着模型规模增大,本文方法相比有限元法的加速比不断提高,最大加速比可以超过2000。 展开更多
关键词 轨道交通 环境振动 振动预测 传递函数 减基法
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一种改进的减基法及其在固体结构分析中的应用 被引量:7
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作者 张正 韩旭 +2 位作者 姜潮 李方义 何新维 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期30-34,共5页
针对减基法快速分析固体结构时容易出现的奇异问题,提出了一种改进的减基法.该方法通过将参数域样本点对应的响应基进行奇异性判别和处理,删除响应基中线性相关程度高的向量,并把新得到的基进行约化的QR分解,使原系统通过Galerkin映射... 针对减基法快速分析固体结构时容易出现的奇异问题,提出了一种改进的减基法.该方法通过将参数域样本点对应的响应基进行奇异性判别和处理,删除响应基中线性相关程度高的向量,并把新得到的基进行约化的QR分解,使原系统通过Galerkin映射向矩阵Q的列向量基所张成的空间进行投影,从而提高了固体结构快速计算的精度及可靠性.数值算例验证了其有效性. 展开更多
关键词 减基法 奇异性 约化的QR分解 可靠性
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基于减基法的层合板瞬态响应快速分析方法 被引量:9
3
作者 黄永辉 韩旭 冉承新 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期255-260,共6页
用混合数值法分析复合材料层合板结构的瞬态响应时,在波数域中引入减基法、构造减基空间,把原大型特征值问题映射到减基空间进行降阶,在保证精度的前提下快速近似求解原大型特征值问题,从而快速得到结构的时域响应.算例表明,引入减基法... 用混合数值法分析复合材料层合板结构的瞬态响应时,在波数域中引入减基法、构造减基空间,把原大型特征值问题映射到减基空间进行降阶,在保证精度的前提下快速近似求解原大型特征值问题,从而快速得到结构的时域响应.算例表明,引入减基法后的混合数值法能更有效地解决结构瞬态响应问题.该方法可以推广用于快速解决大型结构动力优化设计和结构动力反问题等结构动力分析问题. 展开更多
关键词 减基法 复合材料层合板 瞬态响应 混合数值法
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基于减基法的结构谐响应快速分析方法 被引量:5
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作者 黄永辉 韩旭 黄芬 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2009年第7期61-64,共4页
针对大型线弹性结构谐响应分析的计算效率与计算存储的问题,提出了一种基于减基法的快速算法。这种算法把简谐外载荷的频率作为参数,并且对频域进行预采样。把预采样空间对应的解集做成一个训练空间,采用贪婪算法进行减基空间基向量的... 针对大型线弹性结构谐响应分析的计算效率与计算存储的问题,提出了一种基于减基法的快速算法。这种算法把简谐外载荷的频率作为参数,并且对频域进行预采样。把预采样空间对应的解集做成一个训练空间,采用贪婪算法进行减基空间基向量的自适应选取,进而由Galerkin映射得到减缩系统。最后,通过求解减缩系统频域方程来达到结构谐响应快速分析的目的。根据谐响应分析的特点,整个计算过程可以分成离线和在线两个阶段,从而进一步提高减基近似的效率。采用了一个简化机翼模型的谐响应分析来验证该方法的高效性和精确性。 展开更多
关键词 减基法 谐响应分析 贪婪算法
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一种新的减基法中的采样方法及误差估计 被引量:3
5
作者 张正 韩旭 姜潮 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期798-802,812,共6页
针对减基法中求解精度受减基空间完备性影响的问题,提出了一种基于向量空间逼近原理的采样方法及相应的误差估计。该方法使每一步采样得到的特征向量与之前已得到的特征向量所张成的向量空间角度最大,从而保证了每步采样所对应的特征向... 针对减基法中求解精度受减基空间完备性影响的问题,提出了一种基于向量空间逼近原理的采样方法及相应的误差估计。该方法使每一步采样得到的特征向量与之前已得到的特征向量所张成的向量空间角度最大,从而保证了每步采样所对应的特征向量都具有最弱相关性,进而使最终得到的特征向量基空间更具完备性。并且由该方法产生了一种先验特征值误差界,使得减基法所产生的特征值误差能被控制在预先设定的范围之内。文中算例显示了该方法的有效性。 展开更多
关键词 减基法 动力学 采样法 特征值误差 瞬态响应
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基于减基法的结构静态极值响应快速计算方法 被引量:2
6
作者 张正 刘杰 徐迎 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期94-98,共5页
针对参数化结构系统的响应极值问题,提出了一种适用于快速分析结构静态响应极值的计算方法。该方法在有限元模型基础上,利用减基法原理建立减缩的优化模型,并结合遗传算法快速、准确地获取结构在测点处的静态响应极值,同时,为了更贴近... 针对参数化结构系统的响应极值问题,提出了一种适用于快速分析结构静态响应极值的计算方法。该方法在有限元模型基础上,利用减基法原理建立减缩的优化模型,并结合遗传算法快速、准确地获取结构在测点处的静态响应极值,同时,为了更贴近工程应用,在建立优化模型和设计优化步骤时,考虑了求解多测点情况下的最大静态响应极值。算例分析和结果比较,表明该方法在保证响应极值求解精度的同时,具有极大的时效性。 展开更多
关键词 静态响应极值 减基法 遗传算法 有限元 时效性
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一种基于Galerkin映射-减基法的结构参数反求方法
7
作者 张正 刘杰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第14期1951-1955,共5页
针对结构特性参数识别问题,提出了一种基于Galerkin映射-减基法的参数反求方法。采用该方法对结构进行有限元建模,在观测点位置通过对向量子空间的夹角进行评判,构造出非奇异的观测点基矩阵及相应的整体基矩阵。通过使向量离散L2范数最... 针对结构特性参数识别问题,提出了一种基于Galerkin映射-减基法的参数反求方法。采用该方法对结构进行有限元建模,在观测点位置通过对向量子空间的夹角进行评判,构造出非奇异的观测点基矩阵及相应的整体基矩阵。通过使向量离散L2范数最小化途径构建结构参数的减基识别模型,进而利用信赖域优化技术求解得出问题的结构参数。算例表明,该方法在反求精度和总体计算效率方面优于传统方法。 展开更多
关键词 减基法 参数反求 Galerkin映射 非奇异 信赖域
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引入减基法的压电层合板瞬态响应分析 被引量:2
8
作者 黄芬 韩旭 +1 位作者 龚双 黄永辉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期254-258,共5页
用减基法(RBM)结合有限元法、傅里叶变换和Newmark直接积分法,研究了压电层合板在机电耦合载荷下的瞬态响应。用层单元将层合板沿厚度方向进行离散,得到时间域内的运动方程,通过傅里叶变换得到波数域内的控制方程。应用Newmark直接积分... 用减基法(RBM)结合有限元法、傅里叶变换和Newmark直接积分法,研究了压电层合板在机电耦合载荷下的瞬态响应。用层单元将层合板沿厚度方向进行离散,得到时间域内的运动方程,通过傅里叶变换得到波数域内的控制方程。应用Newmark直接积分法求解波数域内的位移和电势,并在Newmark法求解过程嵌入减基法,构造减基空间,把结构的等效刚度矩阵、质量矩阵和载荷列向量映射到减基空间降阶,得到减缩的Newmark增量式,从而快速求解得到原结构波数域响应,通过傅里叶逆变换得到时域内的响应。以PZT-5A/0°PVDF铺层两相材料复合压电层合板为算例,分析了机电耦合线载荷激励下,位移场和电势场的瞬态响应情况。计算结果表明,求解过程引入减基法能更快得到结构的瞬态响应,并保证了精度。 展开更多
关键词 减基法 瞬态响应 NEWMARK法 压电层合板
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基于减基法的有阻尼结构谐响应快速分析方法 被引量:2
9
作者 黄芬 韩旭 黄永辉 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期1283-1288,共6页
通过减基法研究了有阻尼线弹性结构的谐响应。首先,把特定的载荷频率范围离散成有限点,并通过对数采样法进行预采样。然后,引入贪婪算法对样本进行自适应训练,得到一组向量,用施密特正交化方法进行正交归一化,构造一个最优减基空间,通... 通过减基法研究了有阻尼线弹性结构的谐响应。首先,把特定的载荷频率范围离散成有限点,并通过对数采样法进行预采样。然后,引入贪婪算法对样本进行自适应训练,得到一组向量,用施密特正交化方法进行正交归一化,构造一个最优减基空间,通过伽辽金映射把原运动方程中的矩阵映射到其中,得到一个减缩系统。最后,将原问题的减缩解映射回原空间,在保证了效率和精度的前提下得到了原系统的近似解。算例表明,减基法有效提高了有阻尼结构谐响应分析的效率。 展开更多
关键词 减基法 贪婪算法 对数采样法 谐响应 阻尼
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基于减基法的结构快速设计方法及其应用研究
10
作者 孙军 雷飞 陈新 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期412-418,共7页
针对基于有限元方法的结构优化设计计算效率较低的问题,将减基法与有限元方法结合,对结构进行快速计算,从而实现结构的快速设计。以某型赛车车身结构设计为研究对象,主要考虑减基法在静力学和模态动力学中与有限元的混合数值方法,在保... 针对基于有限元方法的结构优化设计计算效率较低的问题,将减基法与有限元方法结合,对结构进行快速计算,从而实现结构的快速设计。以某型赛车车身结构设计为研究对象,主要考虑减基法在静力学和模态动力学中与有限元的混合数值方法,在保证精度的前提下,提高单次静力学和动力学的计算速度。该方法通过构建合理的解空间,将原设计空间缩减为较精简的设计空间,从而提高计算效率。在该空间基础上,以轻量化为目标,对该赛车车身结构进行设计。结果表明,在典型工况下该方法能够在节约计算成本的同时取得较好的优化效果。 展开更多
关键词 减基法 结构优化 快速计算 有限元法
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车身复杂结构大规模问题的缩减计算 被引量:11
11
作者 雷飞 韩旭 黄永辉 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第17期2127-2131,2141,共6页
针对车身设计中复杂结构多参数大规模问题,提出了一种基于减基法和有限元的混合算法来进行缩减计算。该方法首先通过计算系统在有限个样本下的响应构造近似解空间,然后基于有限元方法分离出刚度矩阵中的设计参数,接着将矩阵向解空间进... 针对车身设计中复杂结构多参数大规模问题,提出了一种基于减基法和有限元的混合算法来进行缩减计算。该方法首先通过计算系统在有限个样本下的响应构造近似解空间,然后基于有限元方法分离出刚度矩阵中的设计参数,接着将矩阵向解空间进行投影,最后构建减缩计算系统。在新参数条件下,通过减缩系统得到大规模问题的响应,极大地提高了结构响应的计算效率。 展开更多
关键词 减基法 车身设计 大规模问题 混合算法
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一种分析区间参数结构可靠性的减基快速计算方法 被引量:5
12
作者 张正 毕仁贵 李剑 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期76-80,共5页
将减基法与蒙特卡洛模拟结合,提出了一种快速计算区间不确定结构可靠性的方法。该方法分为离线和在线计算两个阶段,离线阶段利用减基法建立减基空间,进而形成减缩模型;而在线阶段则将减缩模型融入蒙特卡洛方法,进而快速求解区间失效概... 将减基法与蒙特卡洛模拟结合,提出了一种快速计算区间不确定结构可靠性的方法。该方法分为离线和在线计算两个阶段,离线阶段利用减基法建立减基空间,进而形成减缩模型;而在线阶段则将减缩模型融入蒙特卡洛方法,进而快速求解区间失效概率及相应的区间参数失效域。该方法在减基空间而非有限元空间中分析区间结构的可靠性,减少了求解时间,提高了计算效率,通过算例验证了该方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 减基法 区间可靠性 蒙特卡洛模拟 有限元法
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一种椭球凸集参数域结构的高效减基优化方法
13
作者 张正 毕仁贵 严灿 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第17期2039-2043,共5页
基于减基法提出了一种针对椭球凸集参数域结构的高效优化方法。将椭球凸集参数域作变基处理并找到将其包裹的矩形凸集边界,进而形成标准的矩形凸集参数域以及低维减基空间。在结构的椭球凸集参数域上进行减基列式的快速模拟和计算,并用... 基于减基法提出了一种针对椭球凸集参数域结构的高效优化方法。将椭球凸集参数域作变基处理并找到将其包裹的矩形凸集边界,进而形成标准的矩形凸集参数域以及低维减基空间。在结构的椭球凸集参数域上进行减基列式的快速模拟和计算,并用减基方程代替结构优化模型中的有限元方程,进而将结构的优化模型转变成结构的减基优化模型。研究结果表明:由于将常规的优化模型进行了实质上的减缩和变换,故在不改变通用优化算法的条件下,所提方法能够获得较高的求解效率。结构算例分析验证了所提方法的工程有效性。 展开更多
关键词 减基法 工程结构 凸集参数域 优化方法 求解效率
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基于分级自适应技术车身结构多参数大规模问题快速计算方法研究 被引量:6
14
作者 雷飞 韩旭 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期668-671,689,共5页
提出一种基于分级自适应技术的车身结构多参数大规模问题快速计算方法。该方法可以在保证数值稳定性的基础上得到较高的计算精度;在单元水平上对结构的刚度矩阵进行参数化分解,得到显式表达的参数化有限元格式;将该有限元格式通过事先... 提出一种基于分级自适应技术的车身结构多参数大规模问题快速计算方法。该方法可以在保证数值稳定性的基础上得到较高的计算精度;在单元水平上对结构的刚度矩阵进行参数化分解,得到显式表达的参数化有限元格式;将该有限元格式通过事先构造的近似子空间进行缩减,得到快速计算模型。通过对比贪婪算法和直接正交法在构造近似子空间上的数值计算特性,提出分级自适应子空间构造技术。该计算方法是减基法在结构分析领域的扩展,可以大幅度提高多参数条件下大规模问题反复计算的效率。 展开更多
关键词 车身设计 减基法 自适应技术 混合算法
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一种动力响应混合快速分析方法及其在功能梯度材料板瞬态响应分析中的应用 被引量:2
15
作者 黄永辉 韩旭 冉承新 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期182-188,共7页
提出了一种把减基法嵌套在Newmark法中快速求解动力问题的混合算法.这种算法把Newmark法作为动力问题的基本求解器.而在嵌套减基法时,把参数样本空间对应的解集做成一个训练空间,采用贪婪算法进行减基空间基向量的自适应选取,进而由减... 提出了一种把减基法嵌套在Newmark法中快速求解动力问题的混合算法.这种算法把Newmark法作为动力问题的基本求解器.而在嵌套减基法时,把参数样本空间对应的解集做成一个训练空间,采用贪婪算法进行减基空间基向量的自适应选取,进而由减基空间得到减缩系统.通过求解减缩系统对应的Newmark增量式来达到快速求解动力问题的目的.最后采用了一个无限大的功能梯度材料板的瞬态响应分析来验证文中方法的高效性和精确性. 展开更多
关键词 减基法 动力问题 NEWMARK法 贪婪算法
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一种求解大型结构动力响应的快速计算方法 被引量:1
16
作者 张正 韩旭 姜潮 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期671-675,共5页
针对大型工程结构动力响应求解效率较低的问题,提出了一种基于减基法的快速求解方法。该方法对动力学方程进行时间域积分构建减基空间,利用Galerkin映射向减基空间进行投影得到减缩方程,利用减缩方程快速求得原系统的逼近解,从而大大提... 针对大型工程结构动力响应求解效率较低的问题,提出了一种基于减基法的快速求解方法。该方法对动力学方程进行时间域积分构建减基空间,利用Galerkin映射向减基空间进行投影得到减缩方程,利用减缩方程快速求得原系统的逼近解,从而大大提高了动力学方程的求解效率。该方法还考虑了Galerkin映射下的奇异性计算,文中算例验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 减基法 有限元 时间积分 Galerkin映射 求解效率
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基于最小二乘映射的多参数结构问题快速计算方法 被引量:1
17
作者 陈沛 韩旭 +1 位作者 姜潮 张正 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期706-709,共4页
针对机械工程中复杂结构多参数问题,提出一种新的基于最小二乘映射的减基法。该方法通过在参数域采集样本点,计算系统在有限个样本点下的响应以构造减基空间,利用最小二乘映射把原方程向减基空间进行投影得到减缩方程,在减基空间快速求... 针对机械工程中复杂结构多参数问题,提出一种新的基于最小二乘映射的减基法。该方法通过在参数域采集样本点,计算系统在有限个样本点下的响应以构造减基空间,利用最小二乘映射把原方程向减基空间进行投影得到减缩方程,在减基空间快速求解该减缩系统,获得原问题的减缩解,并把减缩解还原到原空间,得到问题的近似解。当系统参数发生变化时,能通过减缩系统快速得到新参数下的响应,极大地提高了计算效率。最后将该方法用于赛车车架刚度计算,结果表明方法是有效且可靠的。 展开更多
关键词 减基法 最小二乘映射 多参数问题 拉丁超立方采样
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一种基于壳单元的自动快速计算方法及其在结构设计中的应用 被引量:1
18
作者 雷飞 韩旭 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期332-337,共6页
提出一种自动快速计算方法实现壳结构设计中多参数大规模问题的快速计算。该方法将参数域离散技术、显式参数化有限元技术和子空间构造技术通过自动快速计算流程联系起来,提高了快速计算方法的可操作性,改变了常规快速计算方法的流程。... 提出一种自动快速计算方法实现壳结构设计中多参数大规模问题的快速计算。该方法将参数域离散技术、显式参数化有限元技术和子空间构造技术通过自动快速计算流程联系起来,提高了快速计算方法的可操作性,改变了常规快速计算方法的流程。同时,通过误差控制实现对子空间的实时更新,在提高快速计算方法的精度的同时减少计算成本。该方法在车身结构设计过程的结果表明,自动算法具有更高的精度和更少的计算时间。该方法可以应用于多参数大规模结构设计过程以及有实时计算要求的场合。 展开更多
关键词 减基法 混合数值方法 子空间 壳结构 车身设计
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Total Chemical Synthesis, Assembly of Human Torque Teno Virus Genome 被引量:4
19
作者 Zheng Hou Gengfu Xiao 《Virologica Sinica》 SCIE CAS CSCD 2011年第3期181-189,共9页
Torque teno virus(TTV) is a nonenveloped virus containing a single-stranded,circular DNA genome of approximately 3.8kb.We completely synthesized the 3 808 nucleotides of the TTV(SANBAN isolate) genome,which contains a... Torque teno virus(TTV) is a nonenveloped virus containing a single-stranded,circular DNA genome of approximately 3.8kb.We completely synthesized the 3 808 nucleotides of the TTV(SANBAN isolate) genome,which contains a hairpin structure and a GC-rich region.More than 100 overlapping oligonucleotides were chemically synthesized and assembled by polymerase chain assembly reaction(PCA),and the synthesis was completed with splicing by overlap extension(SOEing).This study establishes the methodological basis of the chemical synthesis of a viral genome for use as a live attenuated vaccine or gene therapy vector. 展开更多
关键词 Torque teno virus(TTV) Synthetic biology Polymerase chain assembly reaction(PCA) Gene splicing by overlap extension(SOEing)
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Limit analysis of vertical anti-pulling screw pile group under inclined loading on 3D elastic-plastic finite element strength reduction method 被引量:11
20
作者 董天文 郑颖人 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第3期1165-1175,共11页
Based on the functional theory, catastrophe theory, simultaneity principle and the idea of strength reduction method (SRM), the bearing capacity functional anti SRM of pile group foundation were established, and the... Based on the functional theory, catastrophe theory, simultaneity principle and the idea of strength reduction method (SRM), the bearing capacity functional anti SRM of pile group foundation were established, and the criteria of ultimate load and the concept of safety storage coefficient (Css) were advanced. The inclined ultimate loads by the static loading test, load increment method (LIM) and SRM are compared. Theoretically, the ultimate load of piles does not change with the loading levels when it is calculated by SRM. When the one strength reduction parameter is applied in the calculation boundary, there are calculating errors because the bearing capacity action of soils happened in the finite zone. The inclined 10adings are 108, 132 and 144 kN, and SSC are 1.07, 0.94 and 0.79, respectively, so the calculation values of ultimate loads are about 115.56, 124.08 and 113.76 kN, respectively. The error between calculations and observation values is less than 6%. But .the error between calculations of LIM and observations is 20%. Because of the effect of inclined loading, the push-rotation phenomenon of screw pile group appears. Under this testing, the ultimate bearing capacity of piles is mostly determined by the horizontal ultimate bearing capacity, and the effect of the vertical component of inclined load should also be considered. 展开更多
关键词 strength reduction method screw pile group ultimate load inclined loading
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