UHPC框架结构的抗车辆冲击性能研究

随着我国交通系统的发展及汽车车速的日益提升,坐落于道路两旁的框架建筑承受的车辆碰撞风险也与日俱增.超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete, UHPC)由于其超高的材料断裂能以及抗拉能力逐渐被应用于框架结构中以提高其使用性能.UHPC框架结构同样承受较高的车辆撞击风险.本文建立了三维动力非线性的车辆-UHPC三层框架结构碰撞模型并采用Ansys/LS-DYNA进行求解.采用已发表的落锤撞击普通混凝土(Normal Concrete, NC)与超高性能混凝土(UHPC)梁试验对材料参数与接触算法的正确性进行了验证.基于三维动力非线性碰撞模型,从结构损伤、碰撞力特性及结构耗能机理三方面对NC及UHPC框架结构进行了全面对比.主要结论如下:(1) UHPC框架结构的抗车辆冲击性能远高于NC框架结构.UHPC框架结构的损伤仅存在于被撞柱,其他部位混凝土的使用性能几乎不受影响.(2)高车速条件下(80~120 km/h),NC柱的损伤分布为剧烈的冲切损伤并伴有明显的塑性变形,框架节点出现明显的受拉及受剪损伤;UHPC柱的背面始终不出现受拉区域,最终发展成贯通框架柱截面的冲剪破坏.(3) NC柱的混凝土内能均比UHPC柱的混凝土内能高,导致NC柱的损伤程度比UHPC柱严重.(4)当车辆保险杠撞击框架柱时,碰撞力产生第一个峰值;当车辆引擎与框架柱撞击时,碰撞力产生第二个峰值.引擎撞击产生的碰撞力峰值均远高于保险杠撞击.UHPC柱的碰撞力峰值平均比NC柱高22.6%,二者碰撞力峰值最大差异可达32.1%.本文研究结果有助于促进UHPC框架结构的抗冲击合理化设计,并保障其安全健康运营.

多维SUPG格式不可压流动高精度算法研究

在传统流线迎风Petrov-Galerkin (SUPG)有限元法基础上,通过对稳定因子关键参数进行分析,提出了基于流向投影的最优特征高度参数确定方法,同时针对不可压流动引入变量分裂算法,发展了一种可用于高雷诺数不可压流动计算的高精度稳定化SUPG方法.详细地给出了三角形单元基于流向的最优特征高度确定方法的分析过程,并给出了基于分裂算法的有限元计算步骤和公式.采用该方法对典型的方腔拖曳、圆柱绕流流动问题进行了分析,在网格较稀疏,且雷诺数较大的情况下,依然可以得到稳定的计算结果,从而验证了该方法的稳定性、有效性,对实际工程应用具有积极的意义.

考虑墙趾阻力的加筋土挡墙的数值分析与筋材拉力计算方法

现行加筋土挡墙设计规范由于忽略了墙趾阻力对挡墙内部稳定性的贡献,计算的筋材拉力值远大于实测值,在设计上过于保守.本文对55座假定的模块式加筋土挡墙开展数值模拟,研究工作应力条件下筋材最大拉力随墙趾阻力的变化规律及其影响因素,在此基础上,采用响应面模型提出考虑墙趾阻力的筋材拉力计算方法,并用现场挡墙实测数据对该方法进行验证.结果表明,随着墙趾阻力增大,挡墙下部1/3高度范围内的筋材最大拉力值减小;墙趾阻力对筋材拉力的影响随着挡墙高度和填土内摩擦角的增加而减弱,随墙面仰角的增加而增强,受筋材刚度和间距影响不大;本文提出的方法可以合理预测加筋土挡墙在工作应力状态下的筋材拉力,并能反映出墙趾阻力使挡墙底部筋材拉力减小的现象.

圆筒连续型水轮混沌旋转的力学机制与能量演化

混沌水轮是展示混沌现象的典型力学装置,国内外众多学者对其进行了深入的研究.本文探讨了圆筒连续型水轮混沌旋转的力学机理与能量转换问题.把圆筒连续型水轮的数学模型转换为Kolmogorov系统,基于惯性力矩、内力矩、耗散力矩和外力矩的不同耦合模式,利用理论分析和数值仿真相结合方法,分析探讨了圆筒连续型水轮混沌旋转的主要影响因素和内在的力学机制.研究了水轮系统哈密顿能、动能和势能之间的相互转换.讨论了能量与Rayleigh数之间的关系.引进Casimir函数分析水轮系统的动力学行为和能量转换,并估计混沌吸引子的界.Casimir函数反映了能量转换和轨道与平衡点间的距离,数值仿真结果展现出它们之间的关系.

单调激活函数惯性项神经耦合系统的混沌共存

混沌及其稳态共存是神经网络系统中一个重要研究热点问题.本文基于惯性项神经元模型,利用非线性单调激活函数构造了一个惯性项神经耦合系统,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了系统平衡点以及静态分岔的类型,分析了系统两种不同模式的混沌及其稳态共存.具体来说,我们通过选取不同的初始值,利用相应的相位图和时间历程图,展现了系统混沌对初值的敏感依赖性.进一步,采用耦合强度作为动力学的分岔参数,研究了混沌产生的倍周期分岔机制,得到了单调激活函数耦合下的惯性项神经元系统混沌共存现象.

《力学季刊》简介

《力学季刊》原名《上海力学》,1980年创刊,2000年改现名。《力学季刊》由上海市力学学会、同济大学、上海交通大学和中国力学学会共同主办,每季度末月25日出版,国内外公开发行,是国家科委中国科技论文统计源期刊,并被列入《中文核心期刊要目总览》。《力学季刊》主要登载学术论文和研究简报,内容包括中图分类号中所列力学分支和以力学为核心内容的理论、实验、计算和应用研究。

EPDM/PP热塑性动态硫化橡胶高温疲劳性能研究

针对三元乙丙/聚丙烯热塑性动态硫化橡胶,进行常温及高温(60℃)下应变比R为0的单轴拉伸疲劳试验,以最大主应变为损伤参量,使用幂律模型较好地拟合了疲劳寿命曲线,发现高温下疲劳寿命有较大提高.此外,使用数字显微镜与扫描电镜观察疲劳断面,发现疲劳断面分为光滑与粗糙两个区域,在峰值载荷较低、疲劳寿命更长的断面表现出更多分层,推测较低的峰值载荷作用下产生更多的二次裂纹导致裂尖钝化,从而提高了疲劳寿命.相同应变峰值载荷作用下的高温疲劳断面粗糙区分层更多,但光滑区却更大.高温下材料软化,应变能下降,在形成主裂纹之前形成更多的断面分层,延缓了快速断裂阶段,从而提高了疲劳寿命.

薄壁曲梁的稳定性研究进展

曲梁是桥梁、建筑、船舶、航空和航天工程中常见的薄壁构件,根据外载荷与主曲率平面的关系,又被称为拱或水平曲梁.随着工程材料的日益发展,如复合材料、功能梯度材料的引入,曲梁的应用范围更加广泛,进一步推进了薄壁曲梁稳定性问题的研究.本文首先对薄壁梁结构的稳定性行为进行了分类.接着简述了薄壁构件的基本假设,对比了近几十年来薄壁曲梁的基本理论,针对复合材料薄壁曲梁,总结了相应的本构关系,并对各理论间存在的分歧进行了归纳.结合最新的薄壁曲梁研究,根据平衡法、能量法和虚位移(虚功)原理推导出控制微分方程,阐述了相应的求解方法,如解析法、半解析法和数值解法.为验证薄壁曲梁理论的准确性,曲梁承载能力试验验证尤为重要,但目前国内外相关研究还很少,亟待发展.最后讨论了现阶段薄壁曲梁研究的局限性和未来发展的方向.

格式要求(句末括号内是相关的国家标准)

1.题名:不超过20个汉字,中英对照,反映论文内容,包含尽可能多的关键词。避免非公知的字符和长的公式。(GB7713)2.作者:中文及拼音(姓前名后,均不缩写)。国外作者按国际惯例。(GB/T16159)3.作者单位:中英对照,数码编号与作者的上标一致,单位全称,所在省市及邮政编码,英文中加国家名。

矩形对流槽空间非均匀加热的PIV研究

本文的研究对象是一个宽高比分别为0.99和0.25,以水为对流介质的矩形Rayleigh-Bénard(RB)湍流热对流系统,通过改变下导板加热片输入功率的空间分布,使空间非均匀加热强度δ等于0, 1/6, 1/4, 1/3,研究空间非均匀加热对湍流流动结构的影响.实验中Rayleigh数(Ra)从1.8×109变化到9.1×109,Prandtl数(Pr)固定为5.4.结果表明,非均匀加热提高了流体流动速度,并使羽流向边壁附近聚集,从而增强了系统的整体热输运效率.

一类新型多方向准零刚度隔振平台

本文提出了一种新的多自由度非线性隔振平台.利用一组预压的三角机构和曲面边界同时实现了竖直-旋转多自由度上的负刚度特性,结合正刚度原件,实现竖直-旋转多自由度准零刚度特性.首先,文章基于平面问题建立竖直-旋转两自由度隔振平台的力学模型,确定结构参数与非线性刚度之间的关系.可以看到,通过设计预压弹性元件的结构参数可以同时实现两自由度的准零刚度特性.然后,利用谐波平衡法建立振动响应与频率之间的关系,确定有效的振动带隙的宽度,由此确定结构参数的最优取值.本文提出的隔振平台可以用于大型装备的隔振,也适用于微振动的工况,还可以作为教学的演示实验.

基于Slip-Link模型的凝胶大变形与扩散耦合瞬态问题分析

长链聚合物通过化学键,范德华力等相互作用交联构成的弹性体吸收溶剂后形成聚合物凝胶.聚合物凝胶的溶胀变形过程是溶剂在凝胶网络内的扩散、迁移与凝胶网络变形耦合作用的结果.通常,研究凝胶的扩散-变形耦合问题是基于经典的Flory-Rehner自由能模型进行的,然而该自由能函数由于忽略了凝胶网络链段相互缠绕引起的物理交联对凝胶弹性网络自由能的影响,在计算大变形与扩散耦合问题时误差较大.本文基于Edwards-Vilgis slip-link弹性模型和Flory-Huggins混合理论构建能反映聚合物网络链缠结拓扑限制作用的凝胶自由能函数,并结合凝胶的运动方程和扩散方程,得到能够反映链段缠结影响的凝胶大变形与扩散耦合瞬态方程,并基于此研究网络缠结对凝胶在受压状态下变形梯度和凝胶内溶剂的名义浓度的影响.

三维疲劳弹塑性弯曲裂纹塑性区研究

主要研究疲劳载荷作用下的三维弹塑性弯曲裂纹尖端的塑性区问题.用数值解法计算出三维弹塑性弯曲裂纹尖端交变塑性区于裂纹直线部分延长线上的投影长度的最大值和变化幅值,作图分析了三维弹塑性弯曲裂纹尖端交变塑性区尺寸的最大值和变化幅值与三维裂纹体几何尺寸之间的关系.三维弹塑性弯曲裂纹尖端交变塑性区的最大值和变化幅值随着三维裂纹体厚度的增大而减小,随着三维裂纹体厚度的均匀增大,三维弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区的最大值和变化幅值不断减小,减小的幅度越来越小,最终趋于平面应变状态下的弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区尺寸最大值和变化幅值.当三维裂纹体几何尺寸相同时,三维弯曲裂纹尖端塑性区的最大值和变化幅值随外载荷的不断增大而逐渐增大.建立了一个计算三维弹塑性弯曲裂纹交变塑性区的最大值和变化幅值的崭新理论模型.

基于有效参数法的固定床化学链燃烧数值模拟

本文基于有效参数法和变核颗粒模型,对固定床化学链燃烧进行数值模拟.计算并分析不同颗粒参数对二维固定床化学链燃烧结果的影响.在有效参数模型中,颗粒填充床被看作均匀的流体域.本文主要模拟了组分场和温度场,通过改变颗粒直径、孔隙率、内部粒子直径三组参数,取得了不同条件下二维固定床化学链燃烧床层所能达到的最高温度以及反应所用的时间.通过对不同参数模拟结果的分析,得出颗粒内部结构对反应特性的影响规律.

基于人工神经网络的机翼外形预测

研究目的是根据机翼各项气动参数,快速准确地预测出符合气动条件的机翼外形.用PARSEC方法对剖面翼型进行参数化处理,得到表征其物理特性的外形参数;用守恒型全速势方程进行流场计算;建立包含214组机翼几何及气动特性的专家数据库.人工神经网络方法对数据库进行分类,训练和测试.先用SOM(Self-Organizing Map)神经网络按气动参数对数据进行分类,再分别用BP(Back Propagation)神经网络,RBF(Radial Basis Function)神经网络和GRNN(General regression Neural Net)进行训练和测试.机翼由6个翼剖面组成,每个翼剖面包含11个PARSEC特征参量,扭转角以及相对厚度,总共78个独立的外形参数.预测值和预期值的相关性分析以及误差分析表明,GRNN的预测结果相比于BP和RBF更为准确;在预测模型的升阻比的平均相对误差的绝对值时,BP的相对误差为2.37%,RBF是0.97%,GRNN是0.40%.

纳米压痕中位错运动的原子模拟

利用分子动力学方法模拟研究了金刚石压头压入Ni薄膜(111)晶面的纳米压痕过程中薄膜进入初始塑性后的纳观机制,采用中心对称参数(CSP)研究不同压入深度时薄膜内部的位错的萌生和生长情况.结果表明:压痕力-压痕深度曲线的每一次的剧烈的振荡,都是一次能量释放的过程,在薄膜内部的位错生长也最剧烈.加载过程中,压入深度为0.66nm时出现位错(层错),压入深度为0.93nm时出现明显的位错形核,随着压入深度的增加,多个位错形核相互作用形成梯杆位错.压入深度为1.4nm时,梯杆位错旁出现了棱柱形不全位错环,随着压入深度的增加,棱柱形不全位错环沿着{111}滑移面运动.在最大压入深度处,薄膜塑性形变达到最大.

后体参数对运输机后体阻力的影响

出于实际使用需求的考虑,运输机后体通常设计成上翘收缩的外形.这种外形会引起机身尾部出现比较强的负压区,使得飞机阻力大大增加.因此,通过运输机后体外形优化设计进行减阻是运输机减阻研究中重要的内容.选用典型上翘后体运输机的单独机身外形模型,采用外式张线天平测力和CFD数值模拟相结合的方法,分别研究了后体收缩比和后体上翘角两个主要的后体几何参数对阻力系数的影响.研究结果表明:阻力系数随后体收缩比的增大而增大,后体上翘角对阻力系数的影响与迎角相关;收缩比和上翘角对摩擦阻力系数影响较小,阻力系数的变化主要来源于收缩比和上翘角对压差阻力系数的影响;外式张线天平可以测量出后体参数变化引起的微小阻力差量,因此可以用于开展后体试验研究.

格式要求（句末括号内是相关的国家标准）

题名：不超过20个汉字，中英对照，反映论文内容，包含尽可能多的关键词。避免非公知的字符和长的公式。（GB7713）作者：中文及拼音（姓前名后，均不缩写）。国外作者按国际惯例。（GB／T16159）作者单位：中英对照，数码编号与作者的上标一致，单位全称，所在省市及邮政编码，英文中加国家名。

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镍基单晶板非晶轴方向复合型裂纹尖端塑性区

裂纹尖端塑性区对研究裂纹开裂扩展具有重要意义。通过对Hill屈服准则进行修正,给出一考虑拉剪应力耦合的修正Hill屈服准则。应用修正Hill屈服准则对镍基单晶合金板中、非晶轴方向Ⅰ/Ⅱ复合型裂纹尖端的塑性区进行了分析。在平面应力和平面应变状态下,得到Ⅰ/Ⅱ复合型裂纹尖端塑性区的解析解。讨论了拉剪应力耦合、应力比及裂纹面与材料晶轴间夹角对裂尖塑性区的影响。结果表明,考虑拉剪应力耦合时的裂纹尖端塑性区比不考虑拉剪耦合时的小,拉剪应力耦合对平面应力状态下的裂尖塑性区影响比对平面应变状态下的影响大。无论是平面应力状态还是平面应变状态,Ⅰ/Ⅱ复合型裂纹应力比对裂纹尖端塑性区形状均不产生明显影响,但对塑性区范围的影响较大。裂纹面与材料晶轴间的夹角对裂尖塑性区的形状影响较大。