复杂初始和边界条件对一维非饱和土固结的影响

基于Fredlund等提出的非饱和土一维固结理论,采用差分求积法分析了复杂的初始孔隙气压及水压分布,不同的边界条件对非饱和土固结的影响。通过一个简单初始和边界条件下的特殊算例与文献中已取得的结果进行比较,验证了该结果的正确性。作者采用的计算方法可以有效避免解析解中复杂的数学推导,而且相对于解析解仅限于特殊的初始和边界条件,这种分析方法适用性更加广泛。通过在算例中考虑不同的边界和初始条件,发现不同的初始孔隙压力分布和不同的边界条件在非饱和土的固结过程中有很大的影响。

上覆压力和剪胀作用下土钉抗拔的有限元模拟

灌浆土钉在边坡加固工程中有着广泛的应用。土钉在不同条件下的抗拔机制仍是进一步研究的课题。通过建立一个三维有限元模型,研究土钉在不同上覆压力和剪胀作用下的土钉抗拔行为。采用摩尔-库仑模型模拟花岗岩土,土与土钉界面采用"接触对"和库仑摩擦模型描述。模型可以模拟土钉发生较大抗拔位移下发生滑移破坏的过程。模型参数通过三轴试验结果进行校正。通过与大尺寸室内抗拔试验结果相比较,验证了模型的有效性。模型展现了土钉在钻孔后和抗拔过程中土钉周围的土压力的变化。最后通过参数分析,研究了上覆压力和剪胀对土钉抗拔力的影响。结果显示,当上覆压力较小时,剪胀角对抗拔应力的影响较小。随着上覆压力的增加,剪胀角对抗拔应力的影响变得更加明显。

冷成型钢截面残余应力的有限元分析

冷成型钢截面上的残余应力可能是决定其性能和强度的一个重要因素。通过破坏性的试验方法对残余应力进行测量不仅费时,精度也很有限。本文提出了一个预测压弯成形薄壁截面上残余应力的有限元方法,该方法克服了实验室测量的缺点,提供了一个有力的工具来考察不同的成形参数对残余应力的大小和分布的影响,并因此可以对这些成形参数进行优化。在该方法中,通过解析的方法考虑了成卷和开卷的影响,并将得到的残余应力作为随后的冷弯过程有限元模拟的初始应力。经比较,本文方法的数值结果和实验室实测值吻合很好,证明了该方法的可行性和精度。本文方法给出了整个截面残余应力的分布和沿壁厚的变化,并解释了两个相同截面中残余应力可能会存在很大差别的原因。

基于响应功率谱传递比的桥梁结构工作模态参数识别方法

为实现基于振动传递比函数的工作模态分析方法能够在任一荷载工况下识别结构模态参数,引入参考响应思路,构建响应功率谱传递比(Power Spectral Density Transmissibility, PSDT)函数。首先利用比例函数的极限定理,揭示PSDT在系统极点处的重要特性,进而根据这一特性建立PSDT驱动的峰值法;同时为解决传统传递比方法无法识别结构阻尼的问题,建立基于PSDT驱动的最小二乘复频域法(LSCF),通过参数化拟合思路识别频率、振型和阻尼比,并运用稳定图辅助剔除虚假模态。通过10层剪切型框架结构数值算例,对比研究外部激励性质对PSDT法及传统频域法(峰值法、频域分解法)识别结果的影响。最后,运用PSDT法对环境激励下的人行桥进行工作模态分析,并与传统响应传递比方法及随机子空间法(SSI)结果进行对比。研究结果表明:在同一工况下不同参考响应的PSDT函数在系统极点与外部激励性质无关,且等价于振型比值;PSDT法相比于传统频域法对外部激励具有更为良好的鲁棒性,能够降低识别谐波激励引起的虚假模态的风险;不同于传统响应传递比方法,在任一工况下基于PSDT法能够识别人行桥的包括阻尼比在内的工作模态参数,并产生更为清晰的峰值和稳定图,具有更好的可操作性;该方法识别结果与SSI结果吻合较好,验证了其在任一荷载工况下分析实际桥梁结构工作模态特性的可行性。