装配式开孔不锈钢防屈曲支撑抗震性能试验研究

为提升沿海工程结构中耗能构件的耐久性能,提出了装配式不锈钢防屈曲支撑(BRBs),分别采用奥氏体S304和双相型S2205不锈钢作为内芯板。对内芯板和外约束板进行开孔设计,实现定点耗能的同时方便震后对BRBs的损伤情况进行观察。通过拟静力试验分析了不同材质BRBs的滞回特性及抗震性能,并采用ABAQUS对试验进行了模拟。结果表明:设计的装配式开孔一字形BRBs,结构形式简单,整体稳定性好。不同材质BRBs的屈服后硬化程度差异较大,建议对奥氏体S304不锈钢BRBs刚度因子取0.1,双相型S2205不锈钢BRBs刚度因子取0.02。两种不锈钢BRBs的等效粘滞阻尼比在L/100位移幅值下为0.4左右,均表现出了良好的耗能能力。在相同加载位移幅值下,奥氏体S304和双相型S2205不锈钢BRBs,与屈服强度分别相近的Q235和Q550普通钢BRBs相比,在低周疲劳寿命、塑性变形能力和总耗能等方面都分别远高于后者,具有更优的抗震性能。拟合得到的内芯板循环本构参数能够描述BRBs的滞回特性,采用的建模方法能够兼顾计算精度和计算效率。

内嵌加劲耗能钢板的箱形钢墩柱拟静力试验及数值分析

地震作用下钢桥墩根部易发生屈曲破坏且震后难以快速修复。基于可恢复功能理念与钢桥墩的受力特征,提出一种具备震后易恢复功能的新型箱型钢桥墩。此新型桥墩通过设置可更换的加劲耗能壁板以增强结构的耗能与变形能力,且震后能够快捷更换受损的耗能壁板以恢复桥墩力学性能。为研究设置加劲耗能壁板的箱型钢墩柱的抗震性能,选取耗能壁板上加劲肋的布置形式、轴压比及耗能板强度等作为影响参数进行拟静力试验,且通过有限元数值模拟,综合探讨此类新型试件在地震作用下的力学性能;并对比分析新型桥墩的受力特点和破坏机理,为此类钢墩柱的数值仿真提供理论基础。结果表明,增设内嵌耗能钢板后,试件的抗震性能得到较大改善;提高耗能板强度后,试件的水平承载力得到较大提高,但其延性与变形能力下降;有限元模拟结果验证了新型钢桥墩良好的抗震性能。在试验研究、理论分析与数值仿真的基础上提出此类新型钢桥墩承载力建议公式,并应用试验结果验证了公式的准确性。

壁式钢管混凝土柱-钢梁嵌入式双侧板节点抗震性能研究及设计建议

以壁式钢管混凝土柱-钢梁嵌入式双侧板节点为研究对象,进行两个足尺试件的拟静力试验,分析节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线,并研究节点承载力、延性、耗能能力和刚度退化等指标。试验结果表明:试件破坏模式分别为侧板外梁端形成塑性铰、节点核心区侧板开裂及轻微鼓曲;试件滞回曲线稳定饱满,曲线呈现梭形,试件延性系数为3.11~3.53,等效黏滞阻尼系数大于0.4,具有良好的耗能能力;刚度退化较稳定,具备较好的抗侧能力。在验证有限元模型合理的基础上,通过有限元变参分析此类节点的滞回性能,结果表明:增加侧板厚度或侧板外伸长度可提高嵌入式双侧板节点的承载力及延性。最后结合试验和有限元变参分析结果,针对此类节点提出设计建议。

型钢高强混凝土柱破坏模式与变形特征研究

开展了4根不同轴压比和箍筋间距的型钢高强混凝土(SRHC)柱的拟静力试验,分析了不同设计参数时SRHC柱的破坏模式的差异。采用有限元软件建立了SRHC柱的有限元模型,在此基础上分析了不同破坏模式时SRHC柱的变形特征以及各设计参数的影响。研究结果表明:剪跨比为3.0的SRHC柱在往复加载初期均表现为以弯曲破坏为主,但轴压比较大或箍筋间距较大的SRHC柱最终发生弯剪破坏。发生弯曲破坏的SRHC柱的滞回曲线更加饱满,骨架曲线下降段更平缓,位移延性系数和极限弹塑性位移角更大,变形能力更强。对于发生弯剪破坏的SRHC柱,轴力更大或箍筋间距更大时,滞回曲线的耗能面积更小,强度和刚度退化更明显,骨架曲线下降段更陡峭,位移延性系数和极限弹塑性位移角更小,变形能力更差。当破坏模式不同时,弯曲变形和剪切变形占总变形的比例也有所不同,发生弯剪破坏的SRHC柱的剪切变形占比较发生弯曲破坏时更大。

预制系梁与柱式墩连接节点力学性能分析

我国西部地区地形多为高山峡谷,桥梁下部结构多采用带系梁的双柱式桥墩作为受力构件,为了研究预制钢系梁和混凝土现浇系梁与柱式墩连接位置的节点受力性能,设置了3种类型系梁,利用ABAQUS软件建立有限元模型,进行拟静力试验。通过在盖梁中心施加竖向荷载和水平往复位移,从6个方面研究预制钢系梁和混凝土现浇系梁与双柱式桥墩的节点受力性能。结果表明:混凝土现浇系梁的抵抗变形能力和耗能能力略强于钢材预制系梁,而钢材预制系梁可以更好地减缓刚度退化和抵抗变形,减小地震产生的破坏。

弹载芯片在强冲击环境下的损伤边界

针对弹载芯片结构在强机械冲击环境下冲击响应谱损伤边界不确定和不准确的问题,将芯片等效为单自由度无阻尼系统并进行冲击响应分析,建立结构应力响应与伪速度冲击响应谱之间的联系;对弹载芯片结构在不同频率范围内冲击载荷下的响应进行分析,构造损伤边界并通过临界加速度信号对冲击响应谱损伤边界进行修正;采用有限元仿真软件对冲击载荷下的弹载芯片结构进行仿真分析,结果表明,临界应力值与修正后损伤边界符合较好。研究结果可以为集成电路在强机械冲击环境下的可靠性设计和失效分析提供理论依据。

型钢混凝土剪力墙抗震性能研究

为研究型钢混凝土剪力墙结构的抗震性能,应用ABAQUS有限元分析软件建立了普通剪力墙SRC-0、内置于剪力墙暗柱内的模型SRC-1、内置与墙身的模型SRC-V和SRC-X。在低周往复作用下,分析了不同内置形式之间的抗震性能差异。结果表明,内置型钢混凝土剪力墙初始刚度得到提升,极限承载能力相比于对照组SRC-0均有不同程度的提高,抗侧移能力和耗能能力得到一定程度的提升,内置型钢明显改善了普通剪力墙的抗震性能。

偏序集上的滤子极大理想

在偏序集上引入并考察了滤子极大理想的概念,证明了相应的存在性定理。引入并考察了伪极大元和伪既约元的概念,利用图表的形式对连续格中各种类型的既约元和素元之间的关系进行了归纳总结,完善了文献《Continuous Lattices and Domains》(作者:G.Gierz,et al)中的一个图表的相关内容,填补了在分配的连续格情形该图表的一个未知内容,部分地回答了该文献中的一个问题。

地震作用下预应力锚索对岩石边坡稳定性影响的模拟方法及锚索优化研究

以西部某水电岩石高边坡为背景,采用杆单元和杆单元节点集中力的方法模拟边坡自由式预应力锚索,通过有限元模拟和拟静力法分析相结合的分析方法,由有限元软件计算在地震作用下的锚索内力分布、边坡位移,并通过自编后处理程序计算出最不利结构面组合下的边坡整体稳定性安全系数。在此基础上,研究预应力锚索的锚固角度、预应力大小、锚固深度、锚索排间距与结构面之间的空间关系对地震作用下边坡变形和整体稳定性的影响规律,并以此为依据提出预应力锚索优化设计方法。

人参皂苷Rg_1微乳的制备及其表征

目的:制备人参皂苷Rg_1微乳剂,并对其理化性质进行考察。方法:选择适宜的油相、表面活性剂和助表面活性剂,利用伪三元相图筛选微乳处方,研制出适合经口给药的微乳制剂并对其进行表征。结果:所制备的人参皂苷Rg_1微乳剂为无色澄清、透明均一的溶液。最优处方为油酸乙酯:HS 15∶乙醇∶5%葡萄糖溶液=12.5∶33.0∶11.0∶43.5。结论:通过优化处方制备的人参皂苷Rg_1微乳理化性质稳定,载药量提高。

联立法中全局和局部正交配置算法

化工过程的动态优化控制命题大多可以写成微分代数混合方程组(differential algebraic equations)的形式,联立法是求解该类命题的一种重要的数值方法。目前联立法中常用的离散方法是局部法,其中有限元正交配置(orthogonal collocation on finite elements)具有精度高、计算量小、稳定性好等优点。然而伪谱法(pseudo-spectral method)作为一种全局法,在离散中也有独特的优点,特别是具有指数级的收敛速度和较高精度,而且产生的NLP规模较小。本文分别以有限元正交配置法和伪谱法代表局部法和全局法比较其原理,并讨论离散配置点以及其在两种方法上的不同应用,针对离散后两种方法产生的NLP,分别提出判据以保证足够的自由度,最后用连续DAEs与不连续优化控制两个例子进一步比较这两种方法得出,如果命题平滑采用PS方法具有更好的收敛速度。

筒体与滚圈大面积多体接触问题的有限元解法

针对筒体与滚圈大面积多体接触及结构重复性强的特点,应用接触伪单元及子结构技术,建立了筒体与滚圈的多体接触模型,通过定义当量密度,将窑皮、扬料板等的重量引起的载荷自动转化到其作用区域的体积上,减小了载荷处理的工作量.筒体与滚圈多体接触问题数值计算的结果表明:档位段筒壳应力远大于筒节段筒壳应力,档位段筒壳的强度较弱,筒节段筒壳强度有一定富余.

求解循环对称结构特征值问题的新方法

利用结构循环对称的特点 ,提出一种求解循环对称结构特征值问题的新方法。该方法通过构造伪单元 ,可以方便地引入结构的循环对称条件和复约束条件 ,实现循环对称扇区复约束刚度阵和复约束质量阵的变换 ,避免复数运算和扇区级满阵存储 ,使计算以实数形式在单元级进行。该方法能通过任意一个循环对称扇区的有限元模型求解完整循环对称结构的特征值问题 ,可以大量减少计算工作量 ,极大地提高计算机的解题能力和计算效率。

地下结构抗震计算中拟静力法的地震荷载施加方法研究

分析了地下结构横截面抗震设计中常用的拟静力计算方法的误差来源。从地震时一维土层反应应力入手,对拟静力法中有限元反应加速度法的地震荷载加载方法进行改进,提出了有限元反应应力法。对某给定地质条件下的浅埋箱型地铁车站结构,用有限元反应应力法﹑反应位移法﹑有限元反应加速度法和有限元动力反应分析进行了对比计算。结果表明:有限元反应应力法最接近有限元动力分析结果,是一个精度较高的实用性很强的拟静力计算方法。

原油虚拟组分划分方法浅析

对实沸点蒸馏方法、假多元系法和蒙特卡罗法三种不同原油虚拟组分划分方法的基本思路、适用范围和应用情况进行了阐述和对比分析。结果表明:实沸点蒸馏法可靠,但无法得到全馏分数据,随着原油重劣质化趋势,该方法亟待改进;假多元系法优点是可以提供完整的馏分数据以用于加工方案制订和流程模拟研究,但不足之处在于插值精度有限,且对重劣质油尤其明显;蒙特卡罗法优点是虚拟组分直接构建于虚拟分子,信息量大,且结合分子反应动力学,所得结果还可直接用于原油加工过程中反应的数值模拟研究,不足之处在于抽样分析过程中,所用分析设备昂贵,同时受限于计算规模,所构建的虚拟分子数量和复杂性都还不足以完整再现真实的原油分子组成情况。

循环荷载作用下软土中吸力锚承载力拟静力有限元分析

建议了一种利用软土不排水循环强度,评价静荷载与循环荷载共同作用下软土中吸力锚承载力的拟静力弹塑性有限元方法。该方法首先依据软土的不排水静强度,通过弹塑性有限元计算,确定平均系泊荷载作用下土体单元的八面体平均剪应力,再据此确定与一定循环破坏次数对应的土单元循环强度;然后,按土单元循环强度再次通过弹塑性有限元计算,确定锚系泊点沿系泊方向的荷载位移曲线;最终由荷载位移曲线、按位移破坏标准确定锚的循环承载力。这一方法的特点是考虑了平均系泊荷载对软土循环强度、进而对静荷载与循环荷载共同作用下锚承载力的影响。为说明这一方法的可行性,进行了不同锚径、不同长径比、不同平均荷载、不同摩擦系数、不同加载方向、不同破坏模式条件下的软土中吸力锚循环承载力模型试验。利用拟静力有限元方法对模型试验结果进行了预测,预测结果比试验结果偏小,平均偏小不超过10%。模型试验结果还表明,软土中锚的归一化循环承载力随循环破坏次数的变化只取决于归一化平均荷载,可以忽略加载方向、锚的直径、锚外壁摩擦系数对归一化循环承载力变化关系的影响。若归一化平均荷载为0.5,当循环破坏次数为1000时,对于竖向破坏的锚,循环承载力大约为静承载力的75%;对于水平破坏的锚,循环承载力大约为静承载力的80%,这与已有的离心模型试验结果基本一致。

基于Gauss伪谱法的有限推力轨道转移优化

研究了Gauss伪谱法在有限推力轨道转移优化问题中的应用。首先在消除奇点的拟春分点轨道要素的非奇异摄动方程基础上,选取性能指标为能量最优,控制变量为有限推力发动机加速度的3个分量;然后,利用Gauss伪谱法将最优控制问题转化为非线性规划问题,避开了求解两点边值问题的困难;最后给出了2个算例,分别计算了同面转移轨道和异面转移轨道的能量最优化转移。计算过程及结果表明本文所用方法对初值猜测敏感度较小,且平稳收敛,具有一定的鲁棒性,转移轨道平稳光滑,能够满足各种约束条件,便于对发动机进行控制,且在零倾角零偏心率轨道情况下不产生奇异。因此,Gauss伪谱法可用来求解轨道转移优化问题。

2.5维电磁响应的有限元模拟与波数取值研究

利用有限元法实现了任意方向偶极子源在二维介质中频率域电磁响应的数值模拟,研究了波数取值对模拟结果的影响。通过对构造走向的Fourier变换,将全三维电磁问题,转化为一系列二维问题,并在波数域求解,极大地减小了计算工作量,导出了波数域耦合适用于二维电性介质中任何方向电或磁偶极子响应计算的电磁场方程。针对每个给定的波数,上述耦合电磁场方程用等参有限元方法在x-z平面内求解。采用Fourier逆变换,将波数域解积分,得到空间域电磁场。针对电磁模拟计算中,源点的奇异性,采用具有一定面积的伪δ函数表达源电流分布,使数值解精度得以提高。另外,采用等参有限元,使地下复杂地质体得到准确表达。利用不同波数值对均匀介质与层状介质的模拟结果与解析解的对比,验证了算法的正确性与精度。利用层状介质模型的解析解与数值计算结果的对比,分析了波数的优化取值范围及取值点数对数值模拟结果的影响,考察了算法对非均匀介质的适应性。

预拓扑分子格以及它们之间的开映射和闭映射

引入了预拓扑分子格的概念(它是拓扑分子格的推广),并证明了完备格上的闭预拓扑和伪闭包算子是一一对应的.另外,定义了两个预拓扑分子格之间的连续映射、开映射、闭映射和同胚映射并证明了若干特征定理.

离散单元法在单颗粒物料单向压缩下的能耗研究

采用拟水平均匀设计方法,建立压板冲击速度、齿板厚度及上下两齿间水平距离三个因素的试验方案。结合离散元分析软件EDEM对单颗粒物料在单向压缩状态下的能耗及破碎概率进行数值模拟,并使用MATLAB对数值模拟结果进行回归分析,得到各因素对能耗及破碎概率的影响次序,为破碎机能耗计算提供依据。