LARGE DEFLECTION PROBLEM OF CIRCULAR PLATES WITH VARIABLE THICKNESS UNDER THE ACTION OF COMBINED LOADS

By using the modified iteration method of large deflection theory of plates with variable thichness[1], we solve the problem of circular plates with variable thickness subjected to combined loads under the boundary conditions of the clamped edges and get comparatively more accurate second-order approximate analytical solution. If the results of this paper are degraded into the special cases, the results coinciding with those of papers [1,2] can be obtained. In this paper, the characteristic curves are plotted and some comparisons are made. The results of this paper are satisfactory.

基于实测数据的货车编队荷载作用特征分析

货车编队技术是货运交通智能化的重要研究方向之一。以货车编队的荷载作用为研究对象,在明确货车编队的横向、纵向控制模式的基础上,调研并总结了国内外货车编队的实测项目;基于AUTOPILOT项目的实测数据,分析了货车编队的横向和纵向荷载分布特征,并在此基础上分析了货车编队的轴载作用影响。结果表明:货车编队的轮迹横向分布标准差为7.14 cm,仅为传统货车的1/3,具有明显的“渠化”特征;货车编队在以100 km/h的速度行驶时,车头时距可低于0.8 s,约为相同速度下传统货车的27%;与传统货车相比,货车编队运行轴载作用次数具有“高频”特性,对现有路面结构的抗疲劳性能提出更高的要求。

地震和风耦合作用下超高层连体结构易损性分析

为探究超高层连体结构在多灾害耦合作用下的设计与安全性能,以苏州超塔为例,开展地震和风耦合作用下的多灾害易损性分析.根据设计资料建立结构有限元模型,分别开展结构在地震作用下以及地震和风耦合作用下的易损性分析,探究结构在多灾害耦合作用下的响应规律.结果表明,地震和风耦合作用下结构联合易损性随着地震动和风荷载强度的增大而增加,且地震动对结构的破坏占主导作用.地震与风耦合作用时结构达到中等破坏、严重破坏和倒塌破坏的概率均比仅地震作用时有所增加.当风速达到40 m/s时,结构在罕遇地震下达到3种破坏状态的概率分别为99.77%、91.56%和46.54%,相比于仅罕遇地震作用下分别提高了1.11%、10.73%和14.65%,相比于一般高层连体结构在同样的灾害耦合作用下分别提高了0.27%、6.26%和14.34%.

动载作用下锚固体应力波传递及破坏特征研究

为研究动载作用下锚固体的应力波传播规律及破坏特征,利用分离式霍普金森杆(SHPB)对锚固体试件开展了不同预应力及不同冲击次数的冲击试验。研究结果表明:随着预应力增加,锚固围岩中应力波峰值逐渐增加,衰减速度逐渐减小,增大锚杆预应力,锚固自由端拉伸波峰值明显减小;随锚固体试件预应力增加,锚固体轴力损失越快,轴力损失率呈二次线性增加的趋势;预应力较小时,锚固自由端围岩产生裂缝较多,多次冲击下裂缝距离较为接近;随着预应力的增加,自由端头破坏程度减弱;随着预应力增加,拉拔最大位移量越来越小,未受动载作用的原始试件拉拔后未出现明显的破坏;动载作用后,随着预应力增大,锚固端头发生一定程度的劈裂破坏,预应力持续增加劈裂破坏程度越来越弱。

循环载荷作用下煤岩复合结构宏-细观破坏特征及能量-损伤本构模型

煤炭深部开采过程中,周期性开采扰动行为会使邻近煤层的煤岩复合结构承受循环载荷的作用,因此,研究不同循环载荷作用下煤岩复合试样的力学响应行为及宏-细观失效特征具有重要工程意义。选取3种不同的加(卸)载速率,开展了2种循环加卸载路径下的单轴循环压缩试验(同步测定声发射信号),分析了煤岩复合试样的损伤失效特征;基于能量耗散原理,构建了煤岩复合试样在循环载荷作用下的能量-损伤本构模型,最后结合试验实测数据进行验证。结果表明:加(卸)载速率与复合试样的峰值强度呈正相关,当加(卸)载速率从0.05 mm/min增大到0.15 mm/min时,恒定下限逐步循环加卸载路径(路径I)、变上下限等幅循环加卸载路径(路径II)下,试样的峰值应力分别增加了22.44%和28.89%;高加(卸)载速率下,试样的内部裂纹扩展越快,煤岩复合试样中煤组分的破碎程度加剧,分形维数随之增大,试样的内部裂纹扩展越快;随着加(卸)载速率的增大,煤组分中沿基质破坏增多。循环分级跨度大的路径(路径I)有助于试样内部的应力传递,为试样内部裂纹的发育提供了有利条件,导致对应试样的破坏程度更高。试验曲线和能量-损伤本构理论曲线具有较强的一致性,表明所建的能量-损伤本构模型能够很好地描述煤岩复合试样在循环加卸载过程中的变形行为。

基于动作捕捉与深度学习的跳跃荷载重构方法

通过学科交叉,采用医学和运动生物力学中的动作捕捉技术开展了27人次的跳跃荷载试验,总计获得9 985条单次跳跃的反力时程曲线及其对应的人体特征点运动轨迹。利用卷积神经网络技术,以特征点轨迹作为网络输入,分别以地反力三参数模型和多参数模型的目标参数作为输出,训练获得轨迹与地反力之间的高维非线性关系,实现了跳跃荷载重构。与实测荷载的对比表明,跳跃荷载三参数模型能较好地重构单次跳跃曲线的幅值,而多参数模型能更好地反映荷载的时频域特征,适用于不同的使用场合。该方法可作为一种新型的跳跃荷载间接测量手段,结合计算机视觉技术开展服役工程结构的人致荷载监测。

考虑载荷模拟作用的高压弯头冲蚀数值仿真

在水力压裂过程中,地面高压管汇在管内复杂固液两相流冲击和管体恶劣载荷的耦合作用下,弯头、三通及接头等薄弱部件长期遭受严重的冲蚀磨损,极易导致管件发生断裂破坏,对现场人员及设备构成严重威胁。开展载荷作用下的高压管汇典型材料冲蚀磨损试验,根据试验结果,基于E/CRC冲蚀模型构建一种考虑应力状态影响的新型冲蚀数学模型,所构建的新模型与冲蚀试验数据之间的准确度可达95%以上。采用计算流体力学离散相模型(CFD-DPM),开展高压管汇件冲蚀性能的三维数值模拟,考察高压弯头在不同压裂工况下的冲蚀磨损程度及空间分布情况。结果表明:在固液两相流冲击下,主要冲蚀区位于靠近弯头出口处的弯头外侧,且管件的最大冲蚀率也位于该处;在弯头内侧二次流涡流的影响下,部分颗粒在流经弯头后会在下游直管内侧积聚,从而在这个区域造成次要冲蚀区;随着流动颗粒斯托克斯系数增加,主要冲蚀区面积增大,次要冲蚀区面积减小;此外,在嵌入新型冲蚀数学模型后,可观察到随着操作压力增大,高压管汇弯头部位的冲蚀磨损率明显增加。

考虑变荷载与非达西渗流的软土一维非线性固结分析

为研究变荷载作用下软土的一维非线性固结特性,通过引入新的一维非线性压缩模型,推导出变荷载作用下考虑非达西渗流的饱和软土地基一维非线性固结方程。基于有限差分法求解,并通过与半解析解结果对比分析,验证了其合理性与可靠性。根据该固结方程的解答,详细讨论了非达西渗流参数(m和i 1)、土体初始压缩系数、压缩指数与渗透指数的比值以及加载速率与加载形式对土体固结的影响。结果表明:随着非达西参数(m和i 1)及压缩指数与渗透指数的比值的增大,土体的固结速率减慢;土体初始压缩系数越大,土体的固结速率越快;荷载的加载速率越快,土体的固结速率就越快;与已有模型相比,引入的新模型无需测量土体的初始有效应力,可更加方便地应用于工程中。

市政道路沥青路面疲劳特性及耐久性评价研究

掌握荷载作用下路面结构损伤变化趋势和分布情况对道路的后期维护、使用寿命的判断和设计至关重要。通过有限元软件建立路面结构损伤计算模型,对其结构损伤变化趋势、空间分布情况以及内部水平正应力变化和分布情况进行了分析和计算,研究结果表明:底基层和基层在双轮中心线下,距离底层越近,损伤度的值就越高,基层损伤程度要高于底基层,但其损伤范围小于底基层;损伤度的增大速率随着荷载作用次数的提高而提高;在垂直方向上底基层与基层水平正应力的分布情况类似,因为受到拉应力损伤的影响,在距离层底较近部位有所降低,在离层底距离超过5cm和7cm时水平拉应力表现为线性增加的趋势;沿水平方向基层层底水平正应力分布呈现为左右对称下凹的图形,由双轮中心线的部位向两侧延伸时,水平拉应力表现出先快速增大后迅速降低的趋势。

压裂液连续混配石油设备液压系统分析与优化

压裂液连续混配常规采用阀前负载敏感液压系统作为其液压动力系统,由于混配施工工艺不断改良细化,在大扭矩工况下多马达复合动作,液压系统流量饱和情况下流量优先向轻载分配。为解决这一问题,优选阀后负载敏感液压系统,在流量供给不足情况下,同比减少各负载流量供给,实现马达同步动作。基于AMESim仿真软件,分别搭建连续混配设备阀前及阀后负载敏感液压系统仿真模型,得到泵与马达压力、流量及功率变化曲线。仿真结果表明:阀后负载敏感系统中,负载敏感泵输出功率始终与负载所需功率相匹配;系统流量充足时,泵输出流量始终随着系统所需流量的变化而变化;系统流量不足时,阀后负载敏感阀可以实现流量共享,各马达负载同步动作。实验结果表明:仿真与实验数据差距小于3%,阀后负载敏感系统可以按照阀口开度比例分配各路负载流量,实现各负载平稳动作。

冲击波和破片联合作用下舱段毁伤效应分析

为了研究冲击波和破片联合作用下船舶舱段的毁伤效应,首先在ANSA中建立舱段的有限元模型,设定材料模型、模拟舷侧破口、建立战斗部模型和耦合模型;之后在AUTODYN中对比分析了爆炸冲击波单独作用以及冲击波、破片联合作用2种情形下,船舶舱段的舱内爆炸载荷特性、舱室结构等效塑性应变及位移等数值结果的差异。结果表明:考虑冲击波和破片的联合作用时,冲击波压力曲线的前期趋势与冲击波单独作用下大致相同,但由于冲击波从破口发生泄漏,舱室内压力会较早达到准静态压力状态。同时,爆炸当舱的更多区域出现了大破口,毁伤主要表现为角隅大塑性变形以及边缘大面积撕裂,甲板和舷侧的最大位移和等效塑性应变也较冲击波单独作用大得多。

载荷作用下结构纤维对混凝土渗透性能及弯曲韧性的影响

混凝土结构受载荷作用在正常使用中常出现带裂缝工作,导致混凝土结构使用寿命缩短。文中通过冻融循环试验与常水头渗透方法计算混凝土裂缝渗透率,分析其渗透性能,参照RILEMTC162-TDF标准,对混凝土开口梁进行三点弯曲试验,分别计算裂缝表面粗糙程度值,分析与弯曲韧性间的关系。研究表明,结构纤维(SF/PP)均对混凝土的抗渗性能有显著提升作用;结构纤维混凝土开裂的渗透率还受到开裂表面的曲折度与粗糙度影响,且粗糙程度与弯曲韧性之间呈现正向相关性.

大兆瓦风力发电机组运行载荷与地震激励共同作用下的结构响应分析

风电机组在其全寿命服役期间持续受到风作用的同时会不可避免地遭受地震作用。文章以某大兆瓦风电机组作为研究对象,对其分别在正常运行、停机时发生地震和运行时发生地震情况下的结构变形和力学响应进行模拟分析。结果表明:风电机组变形随着塔筒高度的增加而增大,仅在地震作用下的水平位移明显小于风电机组运行状态;风电机组水平位移随着地震水平的增大而增大,且变形形态不变,越靠近塔顶,变形越明显;风电机组运行载荷对结构变形响应的影响明显大于小震和中震作用;此外,运行载荷和地震共同作用下的风电机组变形响应明显大于两种荷载单独作用下的变形响应的简单叠加,在风电机组的结构设计中,需考虑运行状态和地震激励的耦合作用;塔顶处应力响应最大,在设计中应对其截面进行重点验算。

市政道路沥青路面疲劳特性及耐久性评价研究

文中基于Chaboche损伤演化模型,分析了沥青路面结构层在不同荷载作用次数下垂直方向和水平方向上的损伤程度变化趋势。结果表明,路面荷载作用下,基层与底基层损伤度呈现出距底层越远损伤度值就越低的趋势,且越靠近底层,损伤度增大速度越快;垂直方向上同一部位底基层损伤度远小于基层的损伤度,但底基层的损伤范围要高于基层;基层、底基层损伤度和双轮中心线的距离越近,其损伤度的值就越大,且基层、底基层的损伤度呈现出以双轮中心线相对称,向两侧不断减小的趋势;增大荷载作用次数时,基层层底损伤度随之增大,且基层层底和底基层层底损伤度提升速率也随之增大;在基层中同时存在拉应力和压应力,而在底基层中仅有拉应力;基层、底基层水平正应力表现出以双轮中心线为对称轴,向两侧先增大后减小的趋势。

静态和动态荷载双重作用下的路面沉降分层监测分析

提出静态和动态荷载双重作用下开展路面沉降分层监测分析的方法,利用激光扫描仪获取路面数据,构建路面数据模型;分析静态荷载和动态荷载下的路面沉降色谱,通过概率函数因子加权处理计算双重荷载下路面沉降观测权重;通过静态荷载和动态荷载双重作用下的数值模拟分析,评估道路沉降的趋势和程度。结果表明:此方法在静态荷载下的监测沉降量与实际沉降量误差低于0.02 mm,在动态荷载下的监测沉降量与实际沉降量误差低于0.04 mm,可为不同的荷载情况(静态和动态)道路沉降量监测提供依据。

基于m法计算桩-土效应时m取值对桥梁动力响应的敏感性分析

本文以某公园人行玻璃悬索桥为研究对象,基于m法选取不同的m值分析桩基础在地震作用下的水平位移和内力响应,研究m值选取对弹性桩水平位移及内力响应的影响程度,为采用m法计算弹性桩水平位移及内力响应时m值的选取提供理论依据,为以后同类型桥梁相关计算提供参考。

基于荷载作用的膨胀土工程特性试验研究

为了全面了解膨胀土的工程特性,找出合理的膨胀土工程处理方案,进行了荷载作用下的膨胀试验和收缩试验,得出如下结论:无竖向荷载时,土样膨胀率最大;足够大的荷载可以控制膨胀土的膨胀性;土样的干密度与竖向荷载成正比变化;荷载与土样收缩性相关指标的关系曲线也同样存在控制拐点。

新型铝合金人行天桥结构的受力特性分析

在铝合金承载桥梁应用较不广泛的现在,以福州首座铝合金人行天桥为背景,建立桥梁有限元模型,通过多种工况下的受力情况分析,探究新型铝合金天桥的结构受力特性。结果表明:该结构在严格控制加工、施工质量后,结构整体受力满足规范要求;在多种工况下,结构主跨跨中处上下弦杆轴力大,相比跨度小的边跨跨中处上下弦杆轴力大百分之30左右;同时该结构在多种工况下支座处下弦杆弯矩值较其他位置处大,后期设计中应予以重视。在结构受多种工况下,结构位移最大仅为13.4mm,满足规范要求,同时因荷载变化,结构各处位移也均有不同程度变化。结构在现有恒荷载以及多种活载分布情况下的结构安全系数均大于规范规定值,满足安全要求。

考虑多能互动的农村区域电网负荷预测方法

为应对煤改电及分布式电源规模化接入导致农村区域电网负荷预测复杂性提升的问题,本文提出一种考虑多能互动的农村区域电网负荷预测方法。首先,分析多能源信息耦合关系,提出农村区域多能信息横向和纵向交互的特征;其次,建立并行长短期记忆网络的多任务学习模型,支持多能源系统之间的横向交互分析;最后,以河北雄安农村区域电网进行验证,结果表明本文所提方法能够有效提高农村区域复杂场景下的预测精度。

基于BIM的Midas Gen钢结构有限元分析

目前,BIM模型参与有限元分析的实际案例相对较少,因此,急需解决通过结合BIM和有限元分析进行应用的问题。本文主要基于BIM和Midas Gen对钢结构设计安全性能进行有限元分析研究,首先,通过对本工程钢结构的材料进行构件属性定义;其次,使用BIM软件Revit将兼职建筑信息模型导入Midas Gen,根据实际工程条件定义设计参数,并说明结构的荷载定义及边界条件;再次,通过有限元软件Midas Gen分别对钢结构进行静力分析和动力分析,获取结构的应力和变形结果;最后,得出结构最大应力为192.4 MPa,最大位移数值为14.8 mm,均满足规范要求。