基于厚板理论分析深水域中弹性浮板的水波响应

基于线性水波理论和Mindlin厚板动力学理论,采用Wiener-Hopf方法,研究了不同水深水面上弹性浮板在不同入射波数水波作用下的动力学响应问题。首先推导了无限深水域中弹性浮板水波响应的解析解,并将本文分析计算结果与采用其他方法(经典薄板理论)得到的计算结果进行了对比和分析;其次,采用本文方法研究了大型浮板在三种入射波数的水波作用下动弯矩幅值的分布情况;最后,根据其他文献的方法计算了不同水深(有限水深)情况下浮板的动响应,并与本文的计算结果进行了对比分析。

Mindlin板理论高阶精化杂交应力元及稳定性分析

基于Mindlin板理论,构造了杂交应力四边形8节点单元QA8-R。采用任意阶的Timoshenko梁函数构造了三阶边界位移插值函数,该函数确保单元能通过严格的收敛检验。利用Airy应力函数构造了单元域内应力插值函数,该函数包含21个最优选择的应力项。通过精化元方法构造了组合几何刚度矩阵,建立了屈曲分析的有限元列式。数值算例结果表明:QA8-R单元不仅可以通过C^(0-1)分片检验,保证了单元的严格收敛性,而且在不同边界条件下对中厚板的计算精度较高,更易于工程应用。

山后矿区基于厚板理论的进路极限跨度设计研究

该文主要研究的是深部金属矿的采场设计问题。在开采过程中,进路宽度设计不合理会影响采矿效率,同时增加充填压力,因此合理的采场结构参数对于保证矿山的安全高效生产至关重要。为此,该文借助厚板理论,分析顶板拉应力分布状态,对山后矿区深度在-282~-500 m的多个中分段典型采场进行优化设计,得到各采场的极限跨度值。该研究的应用将为矿山的安全防护和工程参数优化提供可靠数据,为矿山深部安全开采提供技术支撑。

基于Reissner厚板理论与Mathews稳定图的空场采矿法采场结构优化研究

优化空场采矿法采场结构可有效减少矿石的贫化与损失,并且对防止大规模地压活动发生具有重要作用。以大新锰矿急倾斜中厚矿体开采工程为背景,基于Reissner厚板理论,构建了顶柱四边固支的采场顶柱厚板模型,计算了在不同厚度下顶柱的采场极限暴露长度。设计了两种采场结构初步优化方案:加大预留顶柱厚度(方案Ⅰ);增设一条间柱(方案Ⅱ)。采用Mathews稳定图法,结合现场矿岩体结构面调查数据,分析了采场顶柱、上盘围岩与下盘围岩的稳定性,对比了稳定水力半径与真实水力半径的大小,确定了采场结构的最优方案。研究表明:顶柱厚度与极限暴露长度的关系为a=6.4h-8.35;方案Ⅰ的矿石的损失率与贫化率均高于方案Ⅱ,采场结构最优方案为方案Ⅱ。研究成果可为空场法采场结构优化提供一套完整的力学分析方法与一种矿岩稳定性评价方法。

基于厚板理论的顶板破断规律研究

基于Ressine厚板理论,对余吾煤矿某工作面的层状顶板开展了力学特性研究,分析得到工作面基本顶初次破断时的挠度分布状态;同时利用3DEC数值模拟软件,对该工作面回采过程的覆岩变形和破断过程等特征进行系统性分析研究,归纳总结了余吾煤矿某工作面顶板岩层破断规律。分析现场实测的液压支架阻力数据表明,工作面初次来压步距为42 m左右,周期来压步距为15 m左右。顶板破断及来压规律与理论分析、数值模拟结果基本吻合。

基于Mindlin横剪变形理论的功能梯度板热屈曲分析

Mindlin板理论对挠度和转角采用各自独立的场函数以反映一阶横向剪切变形,具有简明的表达式,适于建立功能梯度板的热屈曲分析模型。本文假设功能梯度材料沿板厚方向的分布为幂函数,采用混合定律和Mori-Tanaka方法计算功能梯度板的均质化等效力学性能。基于Mindlin板理论和von Karman应变-位移关系导出功能梯度板的非线性静力平衡方程,采用3结点三角形MIN3单元建立功能梯度板热屈曲的有限元模型,并分析了典型功能梯度板的热屈曲稳定性和热后屈曲变形。陶瓷-金属功能梯度板的数值计算结果表明:材料分布幂指数越大,即组份中陶瓷体积含量越少、金属体积含量越多,则陶瓷-金属功能梯度板的屈曲温度越低,且热后屈曲变形越大。这与陶瓷的弹性模量比金属的弹性模量大,但金属的热膨胀系数比陶瓷高有关;固支功能梯度板的热屈曲变形幅值比简支功能梯度板的热屈曲变形幅值低,但偏差量随着材料分布幂指数的增大略微降低。

基于正交试验和灰色系统理论的高强钢厚板折弯优化成形模拟及实验

影响高强钢厚板弯曲成形的工艺参数较多,难以精确建立工艺参数与成形质量之间的关系。文章以凸模圆角半径、摩擦系数、冲压速度为自变量进行三因素三水平正交试验,模拟Q550钢15mm厚板弯曲成形过程,获得回弹角和最大成形力的数据。利用灰色系统理论,分别计算成形工艺参数对单目标函数的关联系数和多目标函数的关联度,将多目标转换为以关联度为目标的单目标;进一步计算各成形工艺参数的平均关联度,将优化的凸模圆角半径、摩擦系数、冲压速度等参数进行有限元模拟验证,经理论指导设计、试模,其成形的厚板质量得到明显提高。

预拉伸铝合金厚板7050T7451内部残余应力分布测试理论及试验研究

根据预拉伸铝合金厚板的特点,运用弹性力学理论推导出厚板内部残余应力测量的新方法.用此方法测量了预拉伸铝合金厚板7050T7451沿厚度方向的残余应力分布,并对测试结果进行了分析.结果表明,本文推导出的新方法测量厚板内部残余应力简单、精确,有很强的工程实用性.

基于厚板理论下向进路充填假顶强度模型及应用

充填假顶作为下向进路式采场的直接顶板,其稳定是该法成功应用的关键,以充填假顶所需强度为研究对象,通过分析下向进路式采矿法典型工艺特征,确定了假顶危险力学状态,并将其简化为四边简支的厚板模型,借助厚板理论符拉索夫基本解答,分析了充填假顶拉应力分布状态,据此建立了下向进路充填假顶强度模型。通过实测大屯锡矿下向进路式采场充填体上覆压力,以最大监测结果0.35 MPa作为基础计算参数,分析确定了假顶底部极限拉应力为0.23 MPa,为保障假顶稳定,考虑1.5的安全系数,设计假顶抗拉强度0.345 MPa。采用FLAC 3D构建了3-1矿体下向进路式采场物理模型,并模拟分析了充填假顶在设计强度参数条件下服务矿体回采过程中应力分布及稳定性状态,矿体回采至最后一分层,假顶拉应力分布于0.10~0.23 MPa,最大值为0.23 MPa,与理论分析结果一致,假顶服务至分层回采结束,未出现塑性破坏。根据模型计算结果与数值模拟分析结果,推荐满足强度指标的最优配比为废石∶尾砂=8∶2,水泥添加量210 kg/m^(3),质量分数85%,并指导完成大屯锡矿3-1矿体下向进路式采场11万m^(3)充填实践,假顶服务矿体回采过程中未出现失稳引发安全事故,为矿体安全回采提供了强度保障,与矿山原设计相比,模型设计强度更加合理且经济,推荐的废石+铜渣尾砂膏体配比较矿山原充填配比节约32.30元/m^(3),累计节约充填成本355.30万元。

基于厚板理论的滨海开采顶板安全厚度确定

根据海下开采采场顶板的受力特点,建立了采场顶板的厚板力学模型,后采用Volasov厚板理论进行分析求得了顶板最大拉应力的表达式,并以拉应力极限强度理论作为采场顶板的破坏判据。首先,采用安全系数法拟合得到安全系数与顶板厚度的回归曲线,由此计算出满足安全系数要求的顶板最小厚度为37.5 m。其次,基于可靠度理论,得到影响顶板稳定性最显著的因素是顶板厚度,并探讨了采场顶板安全系数与可靠度之间的关系。并应用ansys-flac分析得出37.5 m厚度下采场顶板的应力和变形数值大小均在容许的范围之内。最后,将本文分析结果应用于新立矿区西南翼矿体的开采中,并对采场顶板的沉降变形进行监测,监测结果论证了本文方法的有效性和正确性。

基于厚板理论确定岩溶及采空区路基岩层顶板安全厚度

基于Rejssner厚板理论,在求解过程中结合加权余量法,概化了岩溶及采空区顶板的力学模型。以四边固定与四边铰接为边界条件,考虑岩溶及采空区顶板上部受到均布荷载作用,推导了均布荷载作用下岩溶及采空区顶板的挠度方程和内力表达式,揭示了均布荷载作用下顶板应力和挠度随顶板厚跨比的变化规律。联系实际工程,以顶板岩层抗拉强度为计算控制条件,结合岩溶及采空区顶板安全厚度计算公式,对挠度计算方法的合理与准确性进行验证。

基于Mindlin理论多阶梯厚圆盘弯曲振动特性研究

实际应用中为了获得大辐射声功率,通常采用多阶梯圆盘作为辐射体。从声学工程应用角度,基于Mindlin厚板理论结合连接处的连续性条件和边界条件推导了自由边界条件下的多阶梯厚弯振圆盘的弯振频率方程,利用数值计算法对多阶梯厚圆盘振动特性和频率特性进行研究,并结合有限元法进行模态分析,其结果与试验测试及理论计算基本一致;研究了各结构参数对振动频率的影响规律,结果表明各阶频率随阶梯圆盘节线半径r1的增加而增大,随阶梯圆环外半径r2的增大而减小,随圆盘高度和基底高度的增加而增加;各部分的材料对多阶梯圆盘的频率影响不同,其中材料的弹性模量影响最大,研究结果为多阶梯弯振厚圆盘和大功率弯曲振动辐射器的设计提供理论参考和频率调试依据。

基于Mindlin理论的厚阶梯圆盘弯曲振动特性研究

阶梯圆盘辐射体因其辐射面积大、辐射效率高等优点在大功率超声领域获得了广泛的应用。从声学应用角度,基于Mindlin理论推导了厚阶梯圆盘在自由、固定、简支边界条件下的频率方程,并分别对频率方程进行数值求解,结果表明计算得到的频率与有限元模拟及实验测试结果基本相符。该结论为厚盘的弯曲振动辐射器的设计提供了理论参考。

我国最大的火力发电机组——上海外高桥电厂二期工程特大型锅炉基础厚板理论计算的探讨和设计

通过对国内最大的塔式锅炉桩筏基础的理论分析和设计的介绍,提出了锅炉基础厚板计算的新的方法,并对设计中的荷栽组合桩位布置温度筋等问题进行讨论。

关于板的Reissner理论和Mindlin理论的某些评注<英>

本文阐明关于各向同性的均匀薄弹性板弯曲的Reissner理论与Mindlin理论的等价性。

在Mindlin板理论中弯板角点邻域内的本征解

本文从由Assiff和Yen引进的Mindlin板理论的向量方程组出发,求得在边界角点邻域内的渐近解,进而在各种可能的边界条件下,求得决定解参数λ的本征方程。

基于多尺度理论的复合材料厚板工程分析方法

针对复合材料厚板结构在初始设计阶段的强度分析问题,通过刚度等效和应力-应变分解建立了一种多尺度分析模型,实现了复合材料厚板结构在子层压板水平的计算以及在铺层水平的失效判断。基于该方法,采用FORTRAN语言编写了适用于Abaqus/standard求解器的UVARM子程序,通过与Abaqus内嵌的复合材料模型进行对比,证实了多尺度理论的准确性和可行性。

关于中厚板弯曲变形理论

本文对中厚板弯曲变形理论进行了分析,论述了有关变形的函数应该满足的条件。从基本原理出发,讨论了偏离位移函数和挤压变形分布函数应具有的形式;进一步利用这种形式导出剪切和挤压影响常数应有的数值;并提出了偏离位移函数和弯曲应力的求法。

采用Mindlin板理论构造8节点等参有限元

本文采用考虑剪切变形的Mindlin板理论构造8节点等参有限元,板的位移和转角均选为C°类抛物型形函数。为了避免板在小厚跨比情况下总刚方程出现平凡解,单元矩阵计算采用降阶积分方法处理。本方法能同时适用于具有复杂几何和位移边界条件的中厚板和薄板的计算,且可方便地在普遍使用的位移法有限元程序系统中实施。

基于偶应力理论微纳米Mindlin板的尺度效应分析

基于偶应力理论,建立了适用于微纳米结构的Mindlin板理论.考虑横向剪切变形和材料的尺度效应并引入长度尺寸参数,推导了各向同性微纳米Mindlin板的本构方程.根据板的平衡条件,进一步推导出用位移函数和转角函数表示的板的屈曲和振动控制方程.通过对位移和转角变量进行空间和时间域上的分离,得出了四边简支(SSSS)和对边简支、对边固支(SCSC)两种边界情况下微纳米板的屈曲和振动问题的解析解.然后利用MATLAB软件进行算例分析,获得了不同尺寸参数、长宽比、厚长比等情况下板的临界屈曲荷载和固有频率.研究结果与已有文献中的结果以及ABAQUS有限元仿真解进行对比,结果表明,不同参数下的三种方法得到的结果均十分接近.算例分析发现,尺度效应对屈曲载荷和固有频率都有显著影响.