薄壁杆件结构一维有限元精确刚度矩阵

薄壁杆件结构广泛应用于公路桥梁、航空、造船、海洋工程等领域,但其结构分析计算较为复杂,为了得到更好的计算效果,研究了其静力分析的新方法。考虑弯扭耦合作用并重新推导了广义力和广义位移的关系,求解静力下的微分方程组时,把矩阵特征值解法与多项式特征解法结合在一起,得到了用于薄壁结构静力分析计算的有限元精确刚度矩阵。编写了有限元计算程序并引入算例验证,算例的结果表明:该方法的计算结果高效、准确,只用很少的有限元单元数目便可得到很精确的计算结果。

三维层状场地中斜面均布荷载动力格林函数

在作者三维层状场地精确动力刚度矩阵基础上,给出了三维层状场地内部斜面均布荷载动力格林函数。本文格林函数包含了场地的所有基本力学特性,可用于三维层状局部场地中波的散射及土-结构相互作用等问题的求解。文中对所得结果进行了精度检验,同时给出了一些数值结果,包括均匀半空间和基岩上单一土层中竖面或斜面荷载作用下的位移和应力格林函数。

列车轴载作用下轨道-横观各向同性地基动力响应

为研究列车荷载引起的环境振动问题,建立了轨道-多层横观各向同性(TI)地基耦合解析模型。与已有轨道-单一介质地基耦合模型相比,该模型考虑了地基中单相和两相TI介质层的交替分布,以模拟不同含水条件的TI岩土层。基于该模型,首先利用Fourier变换和势函数方法,求解TI介质控制方程;然后对精确刚度矩阵法进行推广,推导包含不同介质的多层地基解析解;最后结合轨道控制方程,通过逆变换得到耦合系统动力响应,并研究了地下水以及横观各向同性对轨道和地基动力响应的影响。结果表明:TI两相层中地下水的存在对轨道系统荷载放大系数的影响在荷载频率低于200 Hz时明显;地表振动沿垂直轨道方向的衰减速度随水平和垂直弹性模量比值的增大而加快;最大竖向应力幅值出现在地表1 m范围内;位移及应力的临界速度随水平和垂直弹性模量比值的增大而增大。