Three-Dimensional Thermo-Elastic-Plastic Finite Element Method Modeling for Predicting Weld-Induced Residual Stresses and Distortions in Steel Stiffened-Plate Structures

The objective of the present paper is to develop nonlinear finite element method models for predicting the weld-induced initial deflection and residual stress of plating in steel stiffened-plate structures. For this purpose, three-dimensional thermo-elastic-plastic finite element method computations are performed with varying plate thickness and weld bead length (leg length) in welded plate panels, the latter being associated with weld heat input. The finite element models are verified by a comparison with experimental database which was obtained by the authors in separate studies with full scale measurements. It is concluded that the nonlinear finite element method models developed in the present paper are very accurate in terms of predicting the weld-induced initial imperfections of steel stiffened plate structures. Details of the numerical computations together with test database are documented.

考虑滑移的钢-混凝土组合箱梁畸变效应研究

通过引入滑移转角位移函数,建立考虑滑移的畸变翘曲正应力,基于势能驻值原理,推导考虑滑移效应的畸变微分方程。定义了一个畸变的滑移影响系数κ,此系数仅与混凝土与钢材材料特性、栓钉类型及栓钉布置形式有关,并给出均布荷载和集中荷载作用下的微分方程初参数解。建立一个考虑滑移的钢-混凝土组合箱梁的Ansys有限元模型,均布荷载作用下畸变应力与畸变角与本文理论吻合良好,验证了本文理论的正确性。将考虑滑移与不考虑滑移的结果进行对比,分析表明,均布荷载作用下考虑滑移的畸变角与畸变翘曲均小于不考虑滑移的情况,且考虑滑移的畸变角更加接近于有限元计算结果。重新定义了考虑滑移的畸变矩和畸变双力矩且考虑滑移影响的结果均大于不考虑滑移的结果。

基于自适应聚类的共享单车需求预测与投放决策

为了解决有桩共享单车系统(BSS)发生站点失衡导致用户不满和真实需求失真的问题,提出一种基于自适应聚类的站点借还车需求预测和投放量决策方法。首先基于XGBoost原理将站点聚类,然后依次在类层次和站点层次估计借还车需求量,考虑导致需求失真的两种场景,最后根据各站点各时段需求量的预测结果多次模拟系统服务过程,以被拒需求数量的期望值为指标计算各站点以客户满意为导向的最优投放量。论文以纽约CitiBike系统为例进行分析,总结了运营建议,并设计对比试验验证了所提方法对捕捉BSS潜在需求并提高服务率的有效性。

基于毛坯优选的初始残余应力平衡性确定性优化方法研究

大型结构件毛坯初始残余应力的均匀性和批次间一致性很难保障,导致零件轮廓变形幅值高、不确定度高,轮廓变形过程不稳定等诸多问题。基于此,提出了一种基于毛坯优选的初始残余应力平衡性确定性优化方法。构建了“应力–结构–变形”的力学模型,提取了应力输入模块中的毛坯全尺度应力条件数和局部应力条件数,评估复杂初始残余应力场的平衡性和确定性,研究了应力条件数对加工变形的影响规律,进而提出基于应力条件数的毛坯优选和零件位置优选方法,用于筛选具有最优应力平衡和确定特性的毛坯。选取某航空单面长桁结构件进行分析验证,结果表明:最优零件位置分别为4 mm(65 mm厚毛坯)和7 mm(70 mm厚毛坯)为70 mm,最优毛坯厚度为70 mm。

预制裂隙花岗岩的裂纹起裂机理试验研究

为了探究含裂隙花岗岩材料的裂纹起裂机理,以取自三山岛金矿的花岗岩为研究对象,利用金刚石砂线切割机对试件预制不同倾角的裂隙。采用声发射与表面应变监测等手段,并基于最大畸变能理论对单轴压缩条件下裂隙花岗岩的裂纹起裂强度、起裂角以及裂纹扩展路径进行试验与计算。试验结果表明,岩石强度随裂隙倾角的增加呈非线性变化规律,裂隙倾角与加载方向一致时,试件峰值强度最大。裂纹起裂均位于预制裂隙尖端,裂纹起裂角随预制裂隙倾角的增加而单调增加;裂纹起裂强度的变化特征与岩石峰值强度相似,均呈现先降低后增加的规律。当0°<β<90°时,裂隙尖端产生翼型裂纹,随着外荷载增加,反翼型裂纹产生并导致试件失稳破坏;β=0°时,起裂裂纹与裂隙近似平行但未持续扩展,试件呈显著地压剪破坏;β=90°时,裂隙端部受张拉应力作用生成与裂隙近似垂直的张拉裂纹。通过声发射振铃计数突变特征与应力-时间曲线判断,当裂隙倾角β为45°时,起裂强度最小,仅为峰值应力的40%,此类岩石在较低荷载作用下发生破裂,岩石破裂为渐进式,裂纹扩展速度相对较慢;相比之下,裂隙倾角β为0°和90°时,起裂强度较高,岩石的破裂过程较为迅速,裂纹在较高应力作用下起裂并快速扩展导致岩石破坏,呈现出明显的脆性破坏特征,岩石破裂的预判难度较大。以最大畸变能理论为依据的计算结果表明,复合型裂隙的起裂角与裂隙倾角呈单调增加的关系,与最大周向拉应力准则相比,理论计算与试验值吻合程度更高。最大畸变能理论可用于判断单轴加载条件下单裂隙岩石的起裂特征。

基于势能驻值原理的薄壁箱梁畸变效应分析

在对梯形截面箱梁的畸变角给出一般定义的基础上,提出一种与薄壁箱梁约束扭转分析相似的薄壁箱梁畸变效应分析方法,推导梯形箱梁畸变效应分析的一般公式。应用基于势能驻值原理的能量变分法,建立以所定义的畸变角为未知量的控制微分方程,并给出其初参数解。对1个简支箱梁模型的畸变翘曲应力计算值与相关文献中的有限梁段单元计算值吻合良好,验证分析方法和所推导公式的正确性。研究结果表明:按本文方法揭示的梯形箱梁畸变内力及位移的分布规律与相关文献中的一致,但本文畸变双力矩和畸变矩均大于相关文献中的相应内力,而畸变角和畸变翘曲均小于相关文献中的相应位移。在跨中畸变矩荷载作用下,梯形箱梁腹板与顶板交点处的畸变翘曲应力和横向弯矩绝对值都小于腹板与底板交点处的对应值。

爆炸丝线起爆装置研制及应用

为实现低密度粉末炸药的线同步起爆,研制了一种爆炸丝线起爆系统。储能装置采用3个低感电容并联,总容量为12μF;采用200kV/100kA场畸变开关作为放电开关;触发器产生1.5kV脉冲经过高压脉冲变压器输出幅度大于40kV的高压脉冲触发开关。在储能电容器充电40kV下,电爆炸丝负载上获得了73kA的脉冲电流。采用高速分幅相机观测了爆炸丝爆炸过程图像,结果表明爆炸丝膨胀过程的同步性较好。该线起爆系统已成功应用于爆炸膨胀环实验。

焊接变形预测中固有应变施加的简易方法

焊接变形预测中,为解决固有应变施加现有方法中存在的问题,依据初应变荷载的特性与有限元理论基础,提出一种施加固有应变的简易方法,即初应变荷载法。列出了初应变荷载法施加固有应变的具体步骤,并以对接焊接为例进行了验证,同时简述了初应变荷载计算固有应变等效荷载的方法。研究表明:初应变荷载法操作简单、容易掌握;能有效地施加固有应变,并确保焊接变形的计算精度;可以施加固有应变的剪切应变分量,且无需对塑性应变进行大量的积分;要求原模型与研究对象模型位于塑性区的单元具有相同的拓扑关系和单元尺寸。

切割对C形冷弯型钢短柱初始几何缺陷的影响

以2个辊轧成型的C形冷弯薄壁型钢截面为研究对象,在长构件中切割短柱,测试了切割后短柱的歪曲变形和切割前后短柱沿长度方向的初始几何缺陷。结果表明:切割后短柱产生了明显的歪曲变形,进而引起很大的初始几何缺陷,将影响短柱的轴压承载力和破坏模态。

龙溪隧道初期支护监控量测技术初步研究

针对龙溪隧道在施工过程中常出现软弱围岩变形现象，选取其左线LK22＋083～LK22＋153段为试验段：采用H2O型钢施作初期支护。对锚杆轴力、围岩压力和钢拱架应变开展监控量测工作，验证H2O型钢支护是否合理。在试验段范围内选取三个监测断面，对应里程桩号：LK22＋084、LK22＋100和LK22＋125；每个断面在拱顶、两侧拱腰和边墙5个测点埋设监测仪器，每个测点处的锚杆计、土压力计和钢拱架应变计埋设在同一点，便于在数据分析时相互补充说明；通过实测数据分析，结合施工实践，综合表明H2O型钢支护是合理的，确保了隧道施工顺利快速通过F8断层。

西安地裂区的岩土工程灾害与治理措施

西安第四纪覆盖层受下伏岩层构造运动、人类工程活动及其它各种自然营力的作用而产生显著的不均匀沉降变形,导致地层出现地裂缝,构成了具有一定地裂缝分布特征、产状与运动特征的地裂区,从而使其中的地基基础与地下工程因地裂缝的发展变化而存在特殊的岩土工程破坏,如地基开裂、基础不均匀变形断裂、衬砌结构开裂或失稳、结构局部应力集中的强度破坏,等等。"点"式建筑的避让法和"线型"地下隧道工程的"局部调整地裂缝变形,兼顾主动适应变形和加强、改善支护结构"法是有效的工程治理方法。前者需要合理确定地裂缝上、下盘的安全距离,后者需要相应的防渗技术与结构措施及耐久、准确的监测技术,以便保证建筑或地下结构的安全运行。

机体初始变形对气缸套失圆仿真的影响

采用试验和有限元计算的方法研究了气缸套径向失圆变形,测量了机体上环带和缸套内孔的初始变形,建立了机体、缸盖、气缸垫、气缸套和螺栓等有限元模型,用仿真软件计算了施加螺栓预紧力后缸套和机体所承受的载荷分布,用Matlab软件绘制了实测和软件仿真得出的缸套内表面变形的三维云图,研究了机体初始变形对气缸套径向变形计算的影响。结果表明:机体上环带初始变形对气缸套失圆影响显著,有限元建模时必须考虑机体上环带初始变形。

设置跨内横隔板的箱形梁畸变效应分析

为了分析跨内横隔板布置对箱形梁畸变效应的影响,提出一种适用于跨内有横隔板的箱形梁畸变效应解析法。应用基于最小势能原理的能量变分法建立畸变控制微分方程并导出以克雷洛夫函数表达的初参数解。将跨内横隔板对畸变变形的约束作用通过未知畸变矩代替,并根据变形协调关系及初参数解确定未知畸变矩大小,从而获得有跨内横隔板的箱形梁畸变效应解析解。用该文解析法和ANSYS有限元法分别计算悬臂箱梁试验模型和简支箱梁算例的畸变效应,并分析跨中横隔板布置及截面参数变化对简支箱梁畸变效应的影响规律。研究结果表明:该文解析解与模型试验实测值及ANSYS有限元数值解均吻合良好;仅在跨中布置1道横隔板虽然可以减小畸变变形及畸变横向弯矩,但使畸变翘曲双力矩显著增大;随着悬臂板宽度的增大,腹板与顶板交接处的畸变翘曲应力迅速减小;腹板厚度变化对腹板与底板交接处的畸变翘曲应力也有显著影响。

跨中横隔板对箱形梁畸变效应影响研究

为研究跨中横隔板对箱形梁畸变效应的影响,提出一种适用于分析跨内有横隔板的箱形梁畸变效应的解析法。从畸变控制微分方程出发,导出用克雷洛夫函数表示的畸变效应初参数解。将跨内横隔板对畸变变形的约束解除并用相应的未知畸变矩代替,根据畸变变形协调条件及初参数解求得未知畸变矩。结合简支箱梁算例,对比分析跨中有横隔板和无横隔板两种情况下的畸变效应。研究结果表明,布置跨中横隔板虽然可以限制箱形梁的畸变变形和横向弯曲,但畸变双力矩和畸变矩明显增大,从而使畸变翘曲应力显著增大;悬臂板宽度变化对顶板和底板交接处畸变翘曲应力有显著影响;算例箱梁的畸变翘曲剪应力最大值发生在悬臂板根部,在底板及腹板内也有较大的翘曲剪应力。

受双向压缩与垂向载荷联合作用下的船体平板极限承载能力计算

最近，Path和Pedersen提出了一种新的预报船体平板极限压缩强度的简化方法，该方法基于弹性大挠度理论和刚塑性分析的结合。这种方法因为简单且比较可靠，它有可能在设计中被采用。在该方法中，也可以考虑初始挠度和残余应力的影响。但是，Paik和Pedersen的文章只考虑了纵向受压缩的情况，而对于船体平板来说，最典型的载荷工况是受双向压缩与垂向载荷的联合作用、本文应用简化方法的基本思想，推导了船体平板在联合载荷作用下的极限压缩强度预报公式，探讨了横向压缩和垂向分布压力对纵向极限压缩强度的影响。

GPS测量技术研究

本文针对 ＧＰＳ测量实际工作中．影响 ＧＰＳ测量的成果质量和工效的因素进行了分析研究．并提出了解决的办法。对完善ＧＰＳ测量的技术和方法．具有一定的指导意义。

多因素分析薄壁曲线箱梁剪滞效应的方法

以薄壁曲杆理论为基础,提出了一种考虑多因素分析薄壁曲线箱梁剪滞效应的方法。采用不同的计算公式去计算曲线箱梁的内侧和外侧在箱梁受力时的应变能,从而得到更准确的总势能公式。应用能量变分原理,导出了考虑初曲率的弯曲、扭转、剪力滞耦合和畸变的薄壁曲线箱梁的弹性控制微分方程和边界条件,获得相应的闭合解,从而得到各种变形的应力计算公式。所得公式适合于曲、直箱梁桥的剪滞效应计算。给出典型的计算实例,通过与有限元法计算结果比较以验证本文方法的正确性。

财会信息系统中原始数据失真问题研究

在财务会计领域,许多财务舞弊案件是由于财会信息系统加工的原始数据失真所造成的,而且其中多数是公司管理层蓄意造假的故意行为。文章根据舞弊理论分析了造成原始数据失真的原因,面对非故意行为与故意行为,研究了技术与非技术层面的对策措施,特别是针对公司管理层蓄意造假的故意行为提出了相应的对策。

一种快速、有效的LBG初始码书生成算法

针对LBG算法依赖初始码书的问题,以贪婪树增长算法与码书间距最大化算法为基础,提出了一种新的LBG初始码书生成算法。该算法用贪婪树增长算法生成基础码书,再采用码书间距最大化算法从基础码书中生成初始码书。该算法相对于常用的分裂法降低了计算复杂度,节约了运算时间。与两种基本算法相比,它降低了量化的失真度与平均谱包络失真。

机械式运动捕捉系统应用中的若干问题研究

在机械式人体动作信息捕捉技术应用研究中发现存在主控制器发热、系统校准过程复杂、易产生虚拟动作失真等问题,提出采用系统姿态显示软件的设定和姿态初始化,提高系统的捕捉精度,为进一步完善微机械人体动作信息捕捉系统提供一定的实践经验,也将为多人动作捕捉系统的开发设计奠定一定的理论基础.