Tresca和Mises屈服面的两个塑性指标的研究(英文)

对反映塑性的两个重要指标即等效塑性应变增量和体塑性应变增量进行了研究。首先采用正交流动法则,求得Tresca、Mises准则的塑性应变增量,再根据等效塑性应变增量的定义求得它们的相应等效塑性应变增量的值以及塑性体应变增量的值。对比研究发现,Tresca、Mises屈服面上均为某一常数;另外,两者的体应变增量均为零。若规定简单拉伸时两种屈服条件重合,则两者的等效塑性应变增量的相对偏差为15 .5 % ;若规定在纯剪切时两种屈服条件重合,则两者相对偏差为零。

等效Mohr-Coulomb屈服准则在岩质边坡稳定性分析中的应用

基于等效Mohr-Coulomb屈服准则原理,通过岩体材料参数的人工换算,实现其在有限元软件Ansys中的应用,并论证了转化后的材料参数与原参数的大小关系,即转化后参数恒比原参数小。结合算例分析,得知采用等效Mohr-Coulomb屈服准则计算得到的岩质边坡安全系数偏小、保守,可用来模拟岩体材料;同时,对不同位移及应力工程精度要求的岩质边坡工程,提出采用不同屈服准则的建议。

基于PEEC方法的平面电路EMC问题分析

提出了基于部分元等效电路 (PEEC)方法求解印制板电路电磁兼容问题的新方法 .即将印制板电路的辐射问题分为两步 :(1 )用部分元等效电路的方法确定印制板导体上的场源 (电流 )分布 ;(2 )将所有电流元的辐射场进行叠加求总的辐射场 .文中对上述方法进行了分析 ,在此基础上通过一个对称电路和一个非对称电路的辐射场计算 ,提出了一些工程设计中减小辐射的设计准则 .

岩体等效抗剪强度概率特征值评估在边坡稳定性可靠度分析中的应用

为消除因采用Hoek-Brown准则中间变量而导致评估等效抗剪强度参数概率特征时产生累积误差,针对Hoek-Brown准则各变量具可变性和不确定性,提出应直接由基本变量入手来评估。在简要介绍Hoek-Brown准则基础上,选用了Rosenblueth点估计法和Monte-Carlo抽样法对边坡岩体的等效抗剪强度概率特征值以及边坡稳定性可靠度和破坏概率进行了对比计算分析。尽管2种方法计算结果差异很小,但是与Monte-Carlo抽样法相比,Rosenblueth点估计法计算量明显减小。而Rosenblueth点估计法较为简单,因此工程中可以用它来估计岩体有关参数概率特征值、稳定性可靠度和破坏概率。

基于多目标等效风荷载的变截面门式刚架抗风优化

轻钢门式刚架结构是单层工业厂房中一种常见的结构形式,风荷载是其结构设计的重要荷载之一.已有抗风优化研究中一般仅考虑单目标的等效静力风荷载,在多个约束条件时不能保证优化结果的准确性.笔者基于风洞试验数据库构造多目标等效静力风荷载,基于最优准则法对单榀变截面门式刚架进行抗风优化设计.分别以工字钢的腹板高度和材料总重为设计变量和优化目标,以柱顶水平位移和跨中挠度为约束条件,基于MATLAB数值平台,编制了抗风优化计算程序.研究表明,多目标等效静力风荷载能够保证约束位移的数值与随机峰值基本一致,在满足约束条件的前提下,优化设计使结构总重降低了23.2%,经济效益明显,且优化后的截面尺寸符合变截面门式刚架的力学特点.

钢筋混凝土框架结构弹塑性分析简化方法研究

为提高罕遇地震作用下分析效率,降低选波的不确定性。基于能量等效准则,提出基于梁柱等效刚度的弹性反应谱计算方法,并得到构件的刚度折减系数。以十层钢筋混凝土框架为例,通过不同地震作用下与时程法的对比分析进行验证。结果表明该方法能较好的分析框架结构在罕遇地震作用下的位移响应,与时程分析法相比,可极大减少结构的计算时间。

基于模糊失效准则的危岩稳定可靠度计算

为预测危岩崩塌灾害的发生,分别选取影响三种不同类型危岩稳定性的主要参数作为随机变量X1~X5,基于模糊失效准则和可靠度理论建立了危岩模糊可靠度计算模型和方法。首先,根据危岩稳定系数的隶属函数表达式,引入新随机变量X6,将稳定系数的隶属函数作为新随机变量X6的概率分布函数,得到了随机变量X6的概率分布形式。然后,针对三种不同类型危岩分别建立了危岩失稳模糊事件的等效功能函数和模糊可靠度计算模型。最后,采用改进的Monte-Carlo法计算了危岩失稳模糊事件的失效概率。对万州首立山6块单体危岩进行分析,结果表明:当危岩稳定系数从小至大变化,考虑模糊失效准则后危岩的失效概率增加幅度经历由小变大再变小的过程,即处于欠稳定~基本稳定状态下的危岩模糊性较强,判断其真实稳定性状态较困难,实际工程中针对这类危岩仅采用经典可靠度计算方法得到的结果存在一定风险,需考虑模糊失效对危岩可靠度的影响。

考虑Hoek-Brown破坏准则的圆形隧道支护结构内力分析

现有研究中,可高效地给出考虑Hoek-Brown破坏准则的圆形隧道衬砌结构内力分布规律的研究方法较少。为探究考虑Hoek-Brown破坏准则时的圆形隧道支护结构内力分布规律,基于超静定响应法,通过将Hoek-Brown破坏准则中的岩石强度参数转化为等效Mohr-Coulomb强度参数,给出考虑Hoek-Brown破坏准则的圆形隧道支护结构内力计算方法。通过将本文方法所得结果与经典解析解答进行对比,验证方法的有效性。利用给出的弯矩和轴力的计算表达式,探究了不同的隧道埋深H,不同的岩石无侧限抗压强度σci和地质强度参数GSI对隧道支护结构内力分布的影响规律。研究发现:参数H,σci和GSI对圆形衬砌结构内力影响较大,衬砌结构的弯矩和轴力值随H的增加而增长,但随σci和GSI的增加而减小;隧道开挖后岩石完整越好,围岩的整体自稳定性越好,使得衬砌结构内力越小。衬砌结构弯矩绝对值的最大值出现在隧道拱顶、侧墙和拱底处,而轴力绝对值的最大值仅出现在侧墙处。给出的方法既可为隧道设计初期支护结构的力学行为分析提供参考,又能为在服从Hoek-Brown破坏准则的岩体中开挖的圆形隧道支护结构设计提供理论参考。

RC框架结构构件刚度折减系数的取值方法研究

为得到构件刚度折减系数,基于等能量准则,提出刚度折减系数的简化取值方法,构建该方法在等效弹性反应谱法中的迭代流程。以8度区Ⅱ类场地的RC框架结构为算例,讨论了反应谱的选取对分析结果的影响,并对比简化的等效弹性反应谱法与动力弹塑性时程分析的结果,验证了该方法对结构位移响应预测的有效性。

基于ANSYS的双卡套接头螺纹密封性有限元分析

卡套接头广泛应用于油气管道等液压气动设备的连接中,其连接可靠性对油气管道安全具有重要影响,但针对外部工况对油田地面管线卡套接头螺纹受力特性影响的研究未见报道。采用SolidWorks软件,建立了双卡套接头三维模型;应用ANSYS有限元软件,对卡套接头的最大等效应力(Von Mises应力)进行了数值分析。结果表明,在屈服极限内,轴向力越大,卡套接头的密封性越好,而内压对管接头密封影响很小,可以忽略螺纹处因应力过大发生粘扣的风险;螺纹参数对密封性能的影响很大;对外径为12 mm、内径为9 mm的卡套接头,最佳螺距为1.5 mm,最佳螺纹圈数为7。研究结果可为卡套接头的结构性能优化及装配过程中的科学操作提供理论依据和参考,具有重要的工程意义。

大型风力发电机组铸件的多轴疲劳研究

服役中的大型风力发电机组铸件常出现多轴疲劳破坏,为了准确预估铸件疲劳寿命,先对多轴疲劳损伤理论及其实用评估方法进行研究和分析;其次研究多轴疲劳S-N曲线和E-N曲线理论;然后分析临界平面法和带符号的Von Mises等效准则法的疲劳计算方法和损伤参量;并根据结构特点分析大型风力发电机组中轴承座的受载形式;最后结合不同的疲劳计算方法以及疲劳损伤模型,分析基于修正的S-N曲线和E-N曲线计算的大型风力发电机组中轴承座损伤结果,并比较结果的差异;结论对其它结构的多轴疲劳寿命研究有重要的参考意义。

考虑断线时输电铁塔的失效模式及其极限荷载

对顺、横风向风荷载同时作用下输电铁塔在两种断线情况下的主要失效模式及其极限基本风压进行研究。按空间桁架体系建立输电铁塔的有限元模型,将顺、横风向的风荷载施加于该模型上,结构中受拉构杆采用弹-塑性单元失效形式,而受压构杆则采用半弹-塑性单元失效形式。建立在风荷载作用下,寻找输电铁塔主要失效模式的方法,该方法以基本风压为控制量,可以方便地获得输电铁塔的主要失效模式及其极限基本风压。通过数值算例指出由于断线后产生了不平衡张力,使输电铁塔的最大可能失效模式的极限基本风压减小,不平衡张力越大,极限基本风压越小;同时指出要提高结构的抗风能力,有效的方法是提高基本失效单元的强度,而这样的单元往往并不多。

钢筋混凝土梁式构件抗爆分析的改进等效单自由度方法

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁式构件可能会出现多种破坏模式,主要有弯曲破坏、直剪破坏和弯剪联合破坏等。现有结构构件抗爆分析方法主要考虑爆炸荷载下结构构件的弯曲破坏,对直剪破坏和弯剪联合破坏研究较少,尤其缺少快速准确的抗爆分析方法。基于等效单自由度模型理论,改进了钢筋混凝土梁抗爆分析的直剪单自由度方法,提出了直剪、弯剪联合破坏的判定准则,给出了两种破坏模式下钢筋混凝土梁动态响应的计算方法。进一步考虑爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的弯曲破坏、直剪破坏和弯剪联合破坏,提出钢筋混凝土梁式构件抗爆分析的改进等效单自由度方法,并给出了其分析步骤。该方法可以直接评估爆炸荷载下钢筋混凝土梁式构件的破坏模式,并计算其动态响应。通过有限元软件LSDYNA数值模拟了不同爆炸工况下钢筋混凝土梁式构件的动态响应和破坏模式,与改进的等效单自由度方法的计算结果进行了对比,验证了提出的改进等效单自由度分析方法的正确性。

连续宽箱组合梁桥混凝土桥面板的疲劳损伤度

以杭州九堡大桥北引桥工程为背景,在已知疲劳设计车辆荷载模型的基础上,利用有限元法计算了车辆荷载下组合梁桥桥面板局部钢筋的应力历程.根据预测交通量,采用雨流法,换算得到了桥面板钢筋的应力谱,并用累计损伤准则得到了钢筋的疲劳损伤.对各车道在车轮局部荷载作用下钢筋的等效应力幅进行了对比,找到了最不利的车道受力位置,并对重车比例对混凝土桥面板的疲劳损伤的影响进行了比较.分析结果表明:如果仅按照静力标准设计,连续宽箱组合梁桥桥面板在100年设计使用期内出现疲劳破坏的可能性很大,设计时应充分考虑疲劳的影响,慢车道位置的合理布置以及减少重车的比例对桥面板的疲劳性能有显著的提高.

估算金属切口强度的一种混合模型

以 Neuber准则及 Moski- Glinka的等效能量密度法为基础 ,假设在没有亚临界裂纹扩展的条件下 ,切口强度等于切口根部裂纹起裂时的名义应力 ,得到了一种估算韧性金属平面应力条件下切口强度的混合模型。该模型较真实地反映了材料的硬化指数对金属断裂过程的影响 ,因而与其它模型相比 ,其结果最好。

船梁子不稳定斜坡的非线性强度折减分析

自20世纪70年代以来,强度折减法逐步被用于评价岩土工程稳定性。对于线性的Mohr-Coulomb准则,由于其抗剪参数的折减物理意义明确,得到了学术界的一致认可。Hoek提出的非线性半经验Hoek-Brown强度准则,也已被岩石工程所广泛应用,然而关于其强度参数的折减,国内外存在着较大的分歧。首先,介绍了非线性强度折减技术的基本理论;然后,在船梁子斜坡稳定性分析中,分别采用非线性强度折减法和极限平衡理论进行计算,并对两种方法得到的边坡安全系数及破坏滑移面进行比较,分析表明,非线性强度折减技术和极限平衡理论结果基本吻合;最后,通过与等效Mohr-Coulomb法的结果对比分析,验证了非线性强度折减法在岩质边坡稳定性分析中的合理性和适用性。

考虑缺口效应的多轴疲劳寿命预估模型

为研究缺口构件的多轴疲劳问题,基于损伤力学理论,结合von Mises等效准则的思想,建立一个考虑缺口效应的多轴损伤本构方程,综合考虑正应力和切应力在多轴损伤过程中所起的作用,提出一种适用于缺口件的多轴疲劳寿命预估模型.采用GH4169镍基高温合金、SAE1045钢和LY12CZ铝合金3种材料的缺口件多轴疲劳实验数据对所提出的模型进行评估和验证.结果表明:新模型的精度要高于传统的局部应力应变法,且与实验结果相吻合;同时新模型计算方便,便于工程应用.

带有钢管混凝土柱的结构抗侧力优化设计方法研究

钢管混凝土桩在超高层建筑中使用最为广泛,而已有的高层建筑抗侧力优化设计的位移约束条件显式表达方法的公式推导中,其研究对象多只限于矩形截面构件。本文采用虚功原理推导了圆形钢管混凝土截面的位移约束条件的显式表达公式,并在优化设计过程中用到的基于刚度等效原则的等效直径计算方法,将钢管混凝土等效为素混凝土柱,进而调用SAP2000应用程序接口(API)设计程序进行结构优化设计,以一由矩形截面梁和钢管混凝土柱组成的简单平面框架结构为案例,进行风荷载作用下的结构优化设计,验证了本文公式推导的正确性以及优化收敛过程的稳定性。

玻璃弯曲强度的厚度效应及超薄玻璃弯曲强度测试技术

基于"均强度准则"理论,研究了应力梯度、表面和体积缺陷对玻璃弯曲强度的影响,建立了玻璃弯曲强度的厚度效应方程,计算了应力梯度对不同厚度玻璃的弯曲强度影响。结果表明:玻璃弯曲强度的厚度效应呈非线性关系,应力梯度只对厚度小于2 mm以下的玻璃弯曲强度产生明显影响,且厚度越薄,弯曲强度的厚度(应力梯度)效应越大。提出了一种通过小挠度低应力梯度弯曲模型下超薄玻璃弯曲强度测试方法—"等效涂层法",推导了超薄玻璃弯曲强度计算公式。通过对不同厚度的玻璃的弯曲强度测试,并与GB/T 6569—2006规定的测试方法得到的结果进行对比,验证了"等效涂层法"测试结果的准确性和可靠性。

风荷载下输电铁塔的失效模式及其极限荷载

该文研究顺风向、横风向风荷载同时作用下输电铁塔的主要失效模式及其极限基本风压。按空间桁架体系建立了输电铁塔的有限元模型。建立了在风荷载作用下,寻找输电铁塔主要失效模式的方法,该方法以基本风压为控制量,可以方便地获得输电铁塔的主要失效模式及其极限基本风压。在数值算例中比较了横风向风荷载对输电铁塔的主要失效模式及其极限基本风压的影响,指出了如果不考虑输电铁塔横风向风荷载,它的极限基本风压将被高估;同时指出了要提高结构的抗风能力,有效的方法是提高基本失效单元的强度,而这样的单元往往并不多。