基于弹性地基双层梁理论的混凝土路面力学分析

为了保证混凝土路面结构的稳固性,现根据混凝土路面主要结构层组成及作用,建立混凝土路面的力学模型。并从面层弹性模量的影响、基层弹性模量变化的影响、土基弹性模量变化的影响三个方面入手,研究了模型参数对路面结构受力的影响。结果表明:本文所提出的模型参数,在提高混凝土路面受力的均匀性和合理性、降低材料的使用量方面发挥出重要作用。

弹性地基双层梁理论下的混凝土路面力学分析

为建立混凝土路面结构受力分析计算模型,以Winkler弹性地基梁模型为基础,推导出了弹性地基双层梁理论的表达式;给定边界条件,利用MATLAB软件获得了无限长弹性地基梁在集中力作用下的挠度表达式。将混凝土路面结构简化为弹性地基上的双层梁,当车辆荷载作用于混凝土路面时,在集中载荷的作用下,建立了面层与基层的微分平衡方程。应用广义“初参数”法,得到了双层梁位移和应力的解析解。通过算例,对面层及基层的变形和应力进行了分析,结果表明:增大面层、基层的轴惯性矩和地基的弹性常数,可以有效地减少面层和基层的变形量,降低最大应力数值,但抗弯刚度对基层和面层的弯矩受力影响不大。最后将结果与ANSYS分析结果进行了比较,佐证了解的可靠性,研究结果可为混凝土路面结构设计提供依据。

气囊式框架地梁边坡支护结构力学性能分析

针对地震、崩塌等自然灾害频发而导致的边坡失稳问题,提出了可快速应对抢险救灾工作的气囊式锚杆框架地梁新型结构,并阐述了该新型结构的工作机理。分析气囊框架地梁受荷时玻璃钢与气囊的受力特性,给出了气囊框架地梁承载力计算方法;结合气压传动和双层弹性地基梁理论,建立了气囊框架地梁-锚杆-土体协调变形的计算模型,给出了气囊式框架地梁在边坡支护施工阶段与工作阶段的力学效应计算方法。结果表明:①气囊式框架梁结构承载力主要由框架梁板厚、板材强度、气囊内压和高度决定,增加框架板厚、板材强度、气囊内压和高度可以提高结构承载力;②气囊式框架梁支护边坡存在施工和工作两个阶段,工作阶段位于坡脚处的框架梁剪力和弯矩出现较大的上升,设计时应作为最不利因素着重考虑;③支护设计时还应综合考虑支护效果、结构承载力和经济性给出设计方案,确保结构在实际抢险救灾中的可靠性、时效性和经济性。研究成果可在边坡快速支护中为新型结构的设计应用提供理论依据和指导。

非均匀冻胀条件下铁路纵向变形模型及参数分析

我国是冻土分布大国,寒区铁路轨道普遍遭受地基土冻胀影响。以往的研究偏重地基土的冻胀特征,而对纵向非均匀冻胀变形下铁路与地基土的相互作用关注较少。基于双层弹性地基梁理论,建立铁轨-轨下基础在非均匀冻胀变形作用下的力学模型,给出模型的解析解,结合算例分析夹层弹性系数和冻胀量对轨道位移和内力的影响。结果表明:弹性夹层可以有效减弱铁轨的冻胀变形和应力响应,有利于维护铁轨的运营;铁轨和轨下基础的过渡段长度、凹凸弯折段处的剪力、弯矩随着冻胀位移的增大而增长;夹层弹性系数增大会导致冻胀力对轨下基础的影响逐渐向轨道转移;过渡段的长度只与冻胀量有关。文章提出的计算方法和分析结论可为寒区铁路设计和运营维护提供科学指导。

方口径电磁轨道发射装置导轨及壁板的动力响应

将方口径电磁发射装置的导轨及壁板简化为双层弹性基础梁,分别采用Heaviside函数和Dirac函数表示随电枢移动所产生的均布电磁力和电枢作用在导轨上的集中载荷,建立了导轨及壁板的动态响应方程。应用模态正交性及正则化原理,求得了导轨及壁板的位移和应力的解析解。通过算例,分析了给定运动及结构参数的情况下,导轨及壁板的动力响应,并将解析解与采用ANSYS数值分析结果进行了比较,佐证了解析解的可靠性。该研究结果为方口径电磁轨道发射装置的动态特性分析奠定了基础。

电枢力作用下的电磁发射导轨及壁板的变形与应力分析

本文将电磁轨道发射装置的发射导轨及壁板简化为双层弹性地基梁。当电枢位于发射状态的某一位置时,在电枢接触力的作用下,建立了发射导轨及壁板的微分平衡方程。应用"影响函数"法,得到了双层梁位移和应力的解析解。通过算例,对发射导轨及壁板的变形和应力进行了分析,并将计算结果与ANSYS的分析结果进行了比较,相互佐证了解的可靠性。本文的研究结果可为电磁发射装置构件的强度、刚度设计提供依据。

电磁发射装置轨道及壁板的物性参数选择对其力学性能的影响

通过将方口径电磁轨道发射装置的发射轨道和壁板简化为有限长双层弹性基础梁,结合双层梁的力学平衡方程和"广义克雷洛夫函数",导出了轨道(上梁)及壁板(下梁)在电磁力和电枢对轨道接触力的作用下的挠度解析表达式。结合算例,讨论了在工作状态下,轨道和壁板的材料性能参数、几何参数等,对其变形和应力状态带来的影响。研究结果可供方口径电磁轨道发射装置的参数选择、优化设计及动力分析打下基础,且可供航空、航天、船舶工程、土木工程中的相关设计计算参考。

方口径电磁轨道发射装置参数选择对系统动态响应的影响

将方口径电磁轨道发射装置的导轨及壁板在发射状态下的力学分析简化为在集中荷载和均布荷载同步作用下双层弹性地基梁的动力响应问题,在建立双层弹性基础梁的动力学平衡方程的基础上,依据边界约束条件设定振动模态,得到了导轨(上梁)和壁板(下梁)的动位移和动应力的解析解,并通过算例分析了不同的结构参数、材料参数及运动参数对导轨和壁板动态响应的影响。结果表明:导轨宽度及厚度、壁板厚度、上下梁之间支撑的弹性常数、发射速度的变化对系统动态响应的影响较大;导轨和壁板的弹性模量、壁板宽度、导轨和壁板的密度、下梁与地基间的弹性常数的变化所带来的影响较小。研究结果可为方口径电磁发射装置的动特性分析和结构设计提供依据。