空间桁架结构等效连续体建模及固有特性分析

针对空间桁架天线的结构特点,基于能量等效原理分别建立了不带底板和带底板的空间桁架结构的等效梁连续体模型。将胞元横截面上任意点的位移用横截面中心处的位移分量线性表示,求得胞元的应变能和动能;基于能量等效原理利用哈密顿原理建立桁架天线结构的等效连续体动力学方程,求解得到等效连续体模型的固有频率和振型表达式;利用有限元方法对桁架结构进行仿真分析,并将仿真结果与等效连续体模型计算结果进行对比分析。结果表明,等效模型结果具有较好的精度,从而验证了等效连续体梁模型的正确性。研究结果可为大型空间可展桁架结构的动力学设计提供论支撑。

类矩形装配式地铁车站纵向等效抗弯刚度研究

类矩形装配式地铁车站纵向等效抗弯刚度是衡量其力学行为的重要参数,对于构件结构设计、抗弯承载能力验算具有重要作用。为了分析地铁车站纵向抗弯性能及其影响因素,根据等效连续梁的转角计算公式,得出了纵向等效抗弯刚度(EI)eq及纵向等效抗弯刚度有效率η的隐式表达式。通过截面参数分析,探讨了构件长度对中性轴距离c值、等效抗弯刚度有效率η值、截面最大应力的影响;研究了上下圆弧块厚度、曲率半径、圆心角及半短轴长b值对装配式构件截面上的最大应力的影响规律;为了反映装配式车站环缝实际作用范围,引入了环缝影响系数λ,拓展了类矩形装配式衬砌纵向等效连续化模型。研究结果表明:不同构件长度下截面应力分布状态及η值保持不变,且弯矩方向对其影响较小。在弯矩不变的前提下截面最大应力受半短轴长b值影响较大。当顶板块厚度t1处于0.6~2 m范围时,截面最大拉应力随半短轴长b增加而降低6.8%~9.3%;当底板块厚度t3处于0.6~2 m范围时,随着半短轴长b增加,截面最大压应力降低62.5%~63.6%。随着λ由0增加到1,纵向等效抗弯刚度有效率η由1降低到0.05%且变化趋势逐渐降低,与纵向等效连续化模型计算结论一致。本文研究结论对于装配式地铁车站预制构件结构设计及抗弯承载能力验算可提供有效参考。

广义的盾构隧道纵向等效连续化模型研究

在传统纵向等效连续化模型基础上,考虑横向刚度的影响及纵向环缝影响范围,提出广义的盾构隧道纵向等效连续化模型。以耀华支路磁浮盾构隧道为工程背景,分析得到隧道纵向刚度有效率随横向刚度和环缝影响范围的变化规律。结果表明,随横向刚度减小,截面受压区面积增大,隧道纵向等效刚度有效率减小;随环缝影响范围的增大,纵向等效刚度有效率减小。传统纵向等效连续化模型和修正的纵向等效连续化模型可以看作是该模型的特例。研究结果对盾构隧道纵向稳定性分析具有一定参考价值。

裂隙岩体水力等效连续介质存在性的评价

初步建立了裂隙岩体水力等效连续介质是否存在的二维判别方法。一方面证明了水力等效连续介质中渗透作用运动效果等的必然性；另一方面建立了半理论半数值模拟试验方法，讨论裂隙岩体是否存在渗透作用力变形效果和流量两者同时等效意义下的连续介质。

基于修正纵向等效连续化模型的隧道变形受力研究

及时掌握隧道结构变形受力情况对于保证地铁运营安全意义重大。通过增加考虑横向刚度、环缝作用范围和螺栓预应力的影响,建立了新型的盾构隧道修正纵向等效连续化模型,据此提出了弹、塑性状态下隧道纵向等效抗弯刚度、极限弯矩以及最大环缝张开量的计算方程;以上海地铁二号线为工程背景,分析了横向刚度和环缝作用范围对隧道等效抗弯刚度的影响规律;之后建立了5类隧道结构临界状态下隧道纵向曲率半径、接缝张开值、管片应力、螺栓拉力的求解公式,并求得了对应的界限指标,所得指标值可作为隧道健康状态诊断的依据。

节理岩体的等效连续模型与工程应用

本文将工程范围的规则节理岩体看作是由各向同性的岩石单元与等效各向异性的节理岩石单元构成的统一体,在深入分析节理岩石单元的变形与强度特性的基础上,详细推导了等效变形与等效强度的基本公式,提出了一种等效连续模型。通过非线性有限元数值分析,完成了节理岩体力学特性的模拟。利用前人的物理模型试验验证了该模型的有效性。上述数值模型运用于某一典型的工程节理岩体的强度预测,其结果是令人满意的。

裂缝性砂岩油藏渗流的等效连续介质模型

低渗透裂缝性砂岩油藏由于其裂缝分布的不均匀、不连续的特点 ,其自身不能形成其渗流网络。因此 ,基于灰岩基础上的双重介质渗流理论不再适用。笔者打破将裂缝性油藏处理成双重介质的传统做法 ,建立适合低渗透裂缝性砂岩储层的等效连续介质渗流模型。其中等效介质的渗透张量的确定通过流量相等的原则 ,毛管力和相对渗透率曲线通过渗吸平衡时的毛管力相等原则来确定。通过实例计算表明 。

用等效连续A声级评价不同类型噪声的探讨

目的：探索能否用等效连续Ａ声级（ＬＡｅｑ）来评价不同类型的噪声。方法：以豚鼠为对象，用ＬＡｅｑ相同的脉冲噪声、稳态噪声或以上两者的复合噪声连续暴露５ｄ，每天７ｈ，观察分析听力损失和恢复过程以及耳蜗毛细胞损伤程度的差别。结果：各组动物听力损失的程度不相等，即脉冲噪声比复合噪声所致的损伤稍重，复合噪声又比稳态噪声造成的损伤稍重。毛细胞缺失情况各组差别不大，但也有脉冲噪声比复合噪声重，复合噪声比稳态噪声重的趋势。表明能量相同但性质不同的声暴露，引起的听觉损伤程度不一定相等。结论：用ＬＡｅｑ来评价声学参数不同的噪声时应持慎重态度。

圆形巷道围岩层裂或板裂化的等效连续介质模型及侧压系数的影响

为了避免均质和非均质模型不能较好地模拟围岩的层裂或板裂化现象,将岩石视为等效连续介质,即颗粒体材料。颗粒被视为弹性材料,而颗粒之间的界面破坏后被视为摩尔-库仑材料。颗粒和界面均被离散为正方形单元。采用FLAC研究了不同侧压系数时圆形巷道围岩中的剪切应变增量、最小、最大主应力等的分布规律。研究发现,颗粒体材料模型在压应力作用下诱发出的拉应力值接近于在模型边界上所施加的最大压应力,而最大压应力是所施加的最大压应力的数倍。这些结果意味着均质和非均质模型的计算结果是偏于不安全的。另外,最小主应力和剪切应变增量的等值线图均显示,这些量的高值区的距离大致相等,这与V形岩爆坑内的板裂化现象类似。围岩层裂现象的原因是环向的高压应力和径向的高拉应力的共同作用的结果。

采动影响下等效连续介质水岩耦合数学模型及应用

为研究采动影响下含水层渗流场演化规律,推导了以应变为参数的裂隙岩体等效渗透系数,基于B iot固结理论建立了等效连续介质水岩耦合数学模型,采用快速拉格朗日有限差分进行了数值模拟.研究结果表明:裂隙是采动岩体渗流的主要通道;煤层开采初始阶段岩体渗透性增加区域在底板呈"W"形分布,在顶板岩体渗透性增加区域呈"M"形分布;当含水层渗透性增加区与下方顶板渗透性增加区相交时,形成导水裂隙;在渗透性增加区内岩体形成了相对"膨胀区",而在渗透性降低区内岩体产生被压缩的现象.

多重介质储层渗流的等效连续介质模型及数值模拟

由于多重介质岩石本身的复杂性,其渗流规律及数值模拟一直就是一个世界性的难题。应用等效连续介质的思想,建立了孔洞型储层的等效连续介质模型,在此基础上结合裂缝、溶洞型储层的等效模型,形成了较完善的多重介质储层等效渗透率和孔隙度模型。以轮古某油区为例进行了应用分析,并通过孔渗参数的等效进行了数值模拟。数值模拟结果和实际生产特征的对比,验证了等效连续介质模型在多重介质油藏数值模拟中的适用性。

基于椭圆形式的隧道纵向等效连续化模型分析

针对当前理论推导下隧道纵向刚度有效率(0.14~0.23)比上海盾构隧道实际工程的应用值(约0.7)偏小的情况,文章改进传统纵向等效连续化模型,在隧道等效连续化模型的基础上,基于椭圆的参数方程,同时考虑横向刚度、环缝作用范围的影响,并且引入土层约束系数和管片拼装方式影响系数,建立新型的盾构隧道纵向等效连续化模型,修正了等效弯曲刚度的计算公式。文章以上海某隧道工程为背景,分析了横向刚度和环缝作用范围系数对隧道等效抗弯刚度的影响规律。假设隧道发生"椭圆变形",其计算结果表明,隧道纵向等效刚度有效率与其他模型结论相比增加了26%~50%,有效地贴近了实际应用值,证明了椭圆假设的合理性。研究结果对隧道纵向等效刚度有效率的理论推导和实际工程的取值具有一定的参考意义。

裂隙岩体水力等效连续介质中物理量的讨论

基于力学基本原理和等效原则．总结了裂隙岩体水力等效连续介质中一些物理量的定义。其中，从力的运动效果和对应应力状态性质两方面讨论了渗透作用力，证明了水力等效连续介质中渗透作用力运动效果等效的必然性和对应应力状态性质的一致性。

等效连续介质模型在低渗透油藏的适应性分析

形成裂缝网络的裂缝性油气藏可用Kazemi模型、Warren-Root模型和DeSwaan模型进行描述,而没有形成裂缝网络的局部裂缝发育油藏就不适合应用这3种模型。针对低渗透油藏存在的局部裂缝特征,利用平行板理论、张量原理和等值渗流阻力原理,建立了裂缝区的等效连续介质模型,在等效连续介质模型的基础上,建立了低渗透油藏三维数值模型,并用黒油模拟程序进行实例计算。研究结果表明:等效连续介质模型可以应用到具有局部裂缝的低渗透油藏数值模拟和动态预测中。

岩质边坡渗流场中等效连续介质模型的应用

在运用等效连续介质模型分析了裂隙岩体渗流场时,综合考虑并比较了单孔压水 试验和节理裂隙统计取得的渗透系数,获得了能较好反映原位地质环境的修正渗透张量.将 这种确定渗透张量的方法应用于某铁矿边坡工程渗流场分析中,取得了较好的结果.

等效连续介质模型在某裂隙岩质边坡渗流稳定性分析中的应用

在分析某公路裂隙岩质边坡渗流时,合理选取了渗流分析模型,并综合考虑比较了单孔压水试验和裂隙统计取得的渗透系数,获得了能较好反映原位地质环境的修正渗透张量。利用该方法所获取的渗透参数并采用连续介质模型对该边坡工程分析计算,取得了与实际吻合的结果,并指出了边坡稳定性分析时考虑渗流场影响的必要性。

节理岩体的一维动态等效连续介质模型的研究

基于黏弹性理论,提出平行节理岩体的一维动态等效连续介质模型,该模型适用于纵波(P波)垂直通过一组等间距平行节理岩体的动力学问题。该模型包含黏弹性介质模型和虚拟波源概念。黏弹性介质模型主要描述应力波通过节理的衰减和时间的滞后;而虚拟波源的概念则描述应力波在平行节理之间的多次反射。根据已有解析解可以确定黏弹性介质模型中的未知参数。通过和位移不连续方法的比较,验证平行节理岩体的一维动态等效连续介质模型的正确性;该模型可有效地应用于研究通过一组平行节理岩体的P波传播问题。结果表明,该研究可以简化应力波传播问题的复杂性。

模拟裂隙多孔介质中变饱和渗流的广义等效连续体方法

描述了一种计算裂隙多孔介质中变饱和渗流的广义等效连续体方法。这种方法忽略裂隙的毛细作用,设定一个与某孔隙饱和度相对应的综合饱和度极限值,并假定:(1)如果裂隙多孔介质的综合饱和度小于该极限值,水只在孔隙中存在并流动,而裂隙中则没有水的流动;(2)如果综合饱和度等于或大于该极限值,水将进入裂隙,并在裂隙内运动。分析比较了等效连续体模型的不同计算方法,并给出了一个模拟裂隙岩体中变饱和渗流与传热耦合问题的应用算例。结果表明,所述方法具有一般性,可以有效地模拟裂隙多孔介质中变饱和渗流的基本特征。

考虑渗透动水压力时等效连续岩体渗流场与应力场耦合分析的数学模型

渗流对等效连续岩体的作用力包括渗透静水压力和渗透动水压力 (渗流体积力 )两部分。文中较全面地引入渗流与应力之间的相互作用关系 ,同时考虑渗透静水压力和渗流体积力的作用 ,以渗透系数与空隙率、体积应变的关系为桥梁 ,建立等效连续岩体渗流场与应力场耦合分析的数学模型 ,并采用有限元数值方法结合算例进行双场耦合分析与计算。结果表明 ,计入耦合作用 ,岩体各应力分量有不同程度的增大。

等效连续岩体的渗流应力耦合模型研究及应用

以渗透系数、孔隙率和应力的关系作为桥梁,当渗流场为非稳定渗流时,建立等效连续岩体渗流的耦合模型.采用有限单元法,进行了数值模拟,并结合算例进行两场耦合计算分析.从算例的计算结果来看,计入耦合作用后,岩体各应力分量都有不同程度的增加,特别是个别方向的应力分量增加幅度较大.因此,在工程设计中应该考虑耦合作用,这对于工程安全有着十分重要的指导意义.