分层损伤复合材料加筋层合板屈曲和后屈曲性态研究

基于板的一阶剪切理论和Von-Karman大挠度理论,提出了含嵌入分层的复合材料加筋层合板在受压缩荷载作用下的前、后屈曲分析的有限元方法,并推导了相应的有限元列式,分析中还考虑了分层前缘的闭合接触效应.通过典型算例,研究了复合材料加筋层合板的屈曲和后屈曲性态与加强筋的分布、分层形状、分层位置及分层大小等因素的关系.

含有分层损伤的复合材料加筋层合板的屈曲性态研究

基于 Mindin假定推导了考虑剪切的复合材料加筋层板的有限元列式 ,并在此基础上计算出筋间基板含嵌入分层以及筋与基板连接处含穿透分层的加筋层合板在受压缩载荷情况下的屈曲模式和临界力。本文所给出的有限元方法及结论对从事复合材料结构设计的工程人员具有参考价值。

复合材料加筋层合板的极限强度分析

基于更新拉格朗日格式,应用非线性层合三维退化壳元,结合有效的复合材料失效准则、刚度退化模型以及提出的刚度矩阵奇异判断准则,对复合材料加筋层合板在轴向载荷作用下的压缩极限强度问题进行深入研究。讨论了铺层方式、板厚等对极限强度的影响。通过与试验结果进行比较,表明基于提出的刚度矩阵奇异判断准则,结合增量更新拉格朗日格式下非线性层合三维退化有限元的计算方法,能有效计算复合材料加筋层合板的轴向压缩极限强度,并具有很高的精度。

含分层损伤的复合材料加筋层合板的非线性热屈曲分析

给出了材料性质与温度有关的含分层损伤的复合材料加筋层合板的增量求解形式的有限元列式，并计算了含分层损伤的加筋层合板的热屈曲问题．计算结果表明，材料性质随温度变化的特征、加筋形式和分层大小对加筋层合板的热屈曲温度有显著影响．

无限大单向加筋层合板隔声性能研究

基于经典层合板理论,计及加强筋弯曲及扭转运动影响,建立无限大单向加筋层合板在平面声波激励下的声透射理论模型;应用空间谐波展开与虚功原理,推导出单向加筋层合板传声损失公式,并与解析解及简化模型计算结果对比,验证所建模型的精度及有效性;系统研究特征参数对加筋层合板结构隔声性能影响。研究表明:增加层合板铺设角度对结构隔声性能不利,材料损耗因子只影响结构共振频率处隔声性能;增大加强筋间距,加筋层合板结构低频段隔声性能下降明显,但全频段隔声性能有所改善;声波入射角度对单向加筋层合板隔声性能影响显著,结构对垂直入射声波隔声效果最好。

粘弹加筋层合圆柱壳的阻尼振动和层间应力

应用分层壳理论并在壳厚方向采用二次插值函数推导出粘-弹加筋层合圆柱壳的动力学方程,并得出简支粘弹加筋层合圆柱壳阻尼振动的解。对粘弹层合圆柱壳,所给出的振动频率和结构损耗因子与A.Okazaki的结果吻合良好。分别计算了粘弹加筋层合圆柱壳对应的低阶频率、结构损耗因子和层间横向应力幅值,并分析了粘弹性材料的影响。结果表明,很高的层间横向应力是低频振动中引起粘弹层合圆柱壳分层破坏的主要因素,而采用适当模量的粘弹性阻尼材料将有效地降低层间横向应力的幅值,特别是层间法向正应力的幅值。

锚杆-土工网垫喷播防护技术下岩质高陡边坡稳定性影响因素数值模拟分析——加筋层及锚杆间距

锚杆-土工网垫喷播防护技术作为一种新型复合型生态边坡防护技术受到广泛关注,其加固机理是有效将结构防固与生态防固结合,但是其影响因素因而也众多。本文将重点在基于采用FLAC3D软件数值模拟的条件下,对于加筋层厚度及锚杆间距对于高陡型岩质边坡稳定性影响给予分析。通过最终安全系数的分析对比,为实际工程提供理论基础。

复合材料加筋层合板结构分层扩展分析

采用基于模式混合度的分层扩展准则,研究了复合材料加筋层合板结构分层扩展力学行为,分析了铺层方式对复合材料层合板结构界面力学性能的影响。首先,由计算所得分层前缘处的应变能释放率分量计算求得模式混合度;然后,将其代入材料断裂韧性函数及分层扩展量计算公式,进而预测复合材料加筋层合板结构的分层起始及其扩展行为。并通过对规则对称正交铺层、反对称铺层与用于V-22飞行器结构中的铺层方式下的层合板分层扩展行为进行比较,验证了该方法的有效性。

复合材料加筋层合板准静态压痕实验研究及数值分析

利用ABAQUS有限元程序所建立了一种基于用户子程序USDFLD和Hashin强度准则的复合材料损伤计算模型,用该模型对复合材料加筋层合板在静压痕力作用下主要发生的纤维拉伸破坏、纤维微屈破坏、基体拉伸破坏、基体压缩破坏、层间拉伸破坏、层间压缩破坏这几种基本损伤模式进行分析。对复合材料加筋层合板在静压痕力作用下进行损伤全过程数值研究,利用该有限元模型预测复合材料层合板静压痕力作用下的荷载-位移曲线以及凹坑深度与静压痕力的关系曲线。数值仿真与实验结果吻合较好,表明该损伤模型方法的可行性。复合材料层合板加筋后拐点处的凹坑深度明显加大,达到0.84mm。通过对加筋板的刚度和强度失效规律的分析,为进一步的复合材料格栅加筋结构(如飞机结构中复合材料后压力框)的性能分析提供参考。

具有分层损伤的不同加筋形式复合材料层合板的后屈曲性态研究

基于板的一阶剪切理论和V on-K arm an大挠度理论,分别推导了复合材料层合板和层合梁的几何非线性有限元列式,提出了含嵌入分层的复合材料加筋层合板在受压缩载荷作用下的后屈曲有限元分析方法,对在板厚方向具有不同分层位置的加筋板结构进行了有限元数值分析,研究了不同的加筋方式及筋的分布对具有分层损伤的复合材料加筋层合板的后屈曲性态的影响,所得结果对确定在压缩载荷作用下含损伤复合材料加筋层合板的剩余承载能力具有参考价值。

山区填挖交界面多层加筋技术研究

针对山区半挖半填路基交界面问题开展研究,简述了山区半挖半填路基土工格栅加筋的种类,并对山区半填半挖各类型土工格栅加筋作用和机理进行探究和分析。同时,结合某典型山区半挖半填路基案例建立数值模型探究不同的土工格栅加筋层数、格栅条的铺设间距等对山区填挖交界面的加筋效果,为山区半挖半填路基交界面多层加筋提供重要的工程指导价值。

加筋褥垫层在PCC桩复合地基中的影响研究

通过现场试验,测得了路堤下PCC桩复合地基桩土差异沉降及应力比随路堤填筑的变化过程线。试验表明,加筋褥垫层性质对桩土差异沉降以及应力比会产生影响;加筋材料不同的预张拉程度会产生前期增长型和后期增长型两种桩土应力比增长模式,提高预张拉程度对减小地基水平位移是有利的。此外,采用数值模拟方法对褥垫层中加筋材料抗拉强度及铺设层数和位置的影响研究表明,提高加筋材料的抗拉强度,对减小桩土差异沉降、提高桩土应力比是有利的;改变加筋材料铺设层数和位置也会产生一定的影响,但影响程度较小。

路基岩溶塌陷上方多层加筋垫层荷载分布性状的大比例模型实验研究

采用加筋垫层防治路基下部岩溶塌陷可降低工程造价、确保运营安全,其承载机理和设计方法仍有待系统研究。设计了1∶5的大比例室内模型试验,通过实测和分析塌陷过程中单层、3层与4层土工格栅加筋垫层所受荷载和变形量,分析路基荷载在各层加筋体中的分布规律及垫层变形特征,并以此获得荷载分担系数等关键设计参数。试验结果表明,多层加筋垫层中顶层加筋体承担了40%-54%的上部荷载,而底层加筋体仅承担16%;加筋层数越多,中间层加筋体所分担的荷载越大,且垫层发生的变形量越小;塌陷坑上方土体的土拱效应较为明显,中部土压力的下降幅度和端部增加幅度均比单层加筋体大;陷坑上方土工格栅变形分布呈抛物线关系,且变形量由上往下依次递减。在实测数据分析的基础上得到了多层加筋垫层各加筋层的荷载分担系数,供实际工程参考。

桩承加筋路堤中路堤与褥垫层共同作用理论分析

从桩承加筋路堤中加筋褥垫层与路堤填土共同作用的实际情况出发,利用弹性力学对路堤填土单元进行了力学平衡分析,同时考虑到加筋褥垫层的工作状态类似于连续梁板的特性,根据PCC桩承加筋路堤的设计参数及现场测试结果,将现浇混凝土薄壁管桩(PCC)桩承加筋路堤中的加筋褥垫层视为弹性薄板,再根据薄板小挠度理论,推导出了桩土差异沉降等计算公式。又根据填土与褥垫层变形协调、应力连续的条件,在忽略褥垫层材料本身压缩量的前提下将加筋褥垫层变形分析与填土变形分析相结合,提出了求解填土等沉面高度、桩土应力、桩土差异沉降的方法,最后通过与现场实测结果对比,验证了方法的正确性。

复合材料层合加筋板结构的后屈曲强度及破坏研究

对于复合材料加筋层合板结构提出了一个逐步破坏的分析模型，它包含结构总体变形的几何非线性分析和结构内部材料局部损伤破坏的分析及其两者的相互作用。基于这一模型采用非线性有限元分析方法，研究了在压剪载荷作用下层合板结构的屈曲、后屈曲路径和破坏时极限载荷。

减沉桩与加筋土褥垫层联合作用减沉机理研究

采用减沉桩和加筋土褥垫层的地基处理方式,能显著减小回填土地基深降,且具有较好经济性。为掌握其联合作用机理,以某多层住宅的复合地基为例,通过布置监测仪器,监测了桩和桩间土的压力及沉降、加筋土褥垫层中土工格栅的变形以及建筑物的沉降。分析了桩和桩间土的应力变化情况、土工格栅变形以及桩与桩间土的沉降差异。结果表明,减沉桩的作用是控制沉降,而加筋土褥垫层的作用则在于提高地基土强度并协调变形;减沉桩在褥垫层方向存在刺入现象。上述机理的清晰阐释,有助于在实际工程中更好发挥该种复合地基的作用,有效控制建筑物沉降。

桩承式多层水平加筋复合地基受力与变形分析

主要研究桩承式多层水平加筋复合地基中桩土应力比和桩土沉降。通过建立内外土柱受力变形模型和引入剪切位移法研究了水平加筋体的变形和应力传递规律,并基于内土柱微元体力平衡条件,推导出了桩土应力比n、差异沉降等计算公式。通过工程实例的分析计算,验证了公式的可靠性,分析了各影响因素与桩土应力比的关系。结果表明:随着桩土沉降差Δs的增大,n也变大;随着内摩擦角φ的增大,n是先增大后减小,且当φ=30°时,n达到最大值;n与粘聚力c基本呈线性关系,与桩间距L近似呈双曲线关系。这与工程实例测试结果较为吻合。

CFG桩复合地基加筋褥垫层作用机理数值分析

针对福建平潭万北路市政道路工程土工格栅加筋褥垫层是否能够改善CFG桩复合地基在路堤荷载作用下的沉降及桩土应力分配的问题,提出了基于有限差分软件FLAC^(3D)的CFG桩复合地基的数值模拟。应用FLAC^(3D)软件进行CFG桩单桩竖向抗压静载试验模拟,并将数值模拟所得的Q-s曲线与现场试验所得进行了对比,对路堤荷载下有无土工格栅对褥垫层加筋处理两种工况下的复合地基进行了桩身应力及沉降的分析。结果表明,数值模拟与现场试验所得的单桩竖向抗压静载试验Q-s曲线吻合较好,证明了该模型具有一定的合理性;土工格栅加筋褥垫层通过增大桩身受力来改善地基沉降,但改善效果不明显,主要起提高安全储备的作用。

玄武岩纤维复合材料层合加筋板轴向动力压缩破坏分析

基于通用有限元软件,结合复合材料失效准则对玄武岩纤维复合材料层合加筋板在轴向动力压缩载荷作用下的破坏问题进行了研究,并比较了玄武岩纤维复合材料层与S-2玻璃纤维增强复合材料帽形层合加筋板轴向动力压缩破坏的差异。研究结果表明,玄武岩纤维复合材料层合加筋板具备与S-2玻璃纤维复合材料层合加筋板相当的轴向压缩性能。本研究可以为选用玄武岩纤维作为高速舰船船体材料提供参考依据。