《工程力学》2017年12月第4批录用论文

工程力学2019-05-06 23:18:39
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考虑水体压缩性的椭圆柱体地震动水压力分析

王丕光1,赵密1,杜修力1

1.北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

摘  要:地震作用下水与柱体结构的相互作用会对结构产生动水压力,该文研究椭圆柱体的地震动水压力。首先,基于椭圆坐标系推导了椭圆柱体地震动水压力的解析解;其次,通过ABAQUS声固耦合方法验证了提出的椭圆柱体地震动水压力的解析解,算例表明两者误差在1%左右;最后,引入无量纲参数数频率、宽深比和长短轴比,定量分析了水体压缩性对地震动水压力的影响。


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基于离散元法的脆性岩石细观蠕变失稳研究

胡光辉1,徐涛1,陈崇枫1,杨学凯1

1.东北大学岩石破裂与失稳研究中心

摘要:为从细观角度探究脆性岩石的蠕变失稳过程及失稳机理,论文基于三维颗粒流程序(PFC3D)考虑岩石的时效变形损伤过程,引入岩石细观单元时效损伤的应力腐蚀模型,建立了基于离散元方法的岩石时效变形损伤破裂模型,并通过单轴压缩及单轴蠕变的室内实验和数值模拟对比验证了所建立的时效变形损伤破裂模型的合理性。数值模拟再现了岩石的初始蠕变、稳态蠕变和加速蠕变三个蠕变阶段,同时模拟结果表明,在单级加载条件下,随着应力水平提高,稳态蠕变应变率显著增大,岩石蠕变失效时间逐渐缩短,初始轴向应变、初始侧向应变和初始体应变不断增大,且细观裂纹扩展形式与单轴压缩破坏形式基本相同,都是以拉伸裂纹为主,裂纹的增长速率随着时间增加而不断增大,尤其在第三蠕变阶段裂纹增长速率迅速增大;在分级加载试验过程中,模型的轴向应变、侧向应变和体应变以及裂纹最终扩展形态与单级加载基本相同;此外将三维蠕变模拟结果与二维模拟结果进行对比,结果显示三维模型拟合程度更高。


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多级性态隔震体系试验研究和结构动力响应分析

何文福1,许 浩1,魏陆顺2,冯祎鑫1 ,杨巧荣1

1.上海大学土木工程系

2.佛山科学技术学院交通与土木建筑学院

摘  要:铅芯橡胶支座力学性能受竖向压应力和水平剪应变影响较大,且在极罕遇地震下传统隔震结构易发生位移过大而引发隔震沟碰撞风险。本文提出一种新型高性能多级性态隔震支座,可在单个支座中兼顾竖向高承载特性和稳定的水平滞回特性,所提出支座具有与结构多水准抗震性能相匹配的多级刚度特性。制作了多级性态原型支座并进行力学性能试验,得到多级性态支座不同工况下的水平滞回性能,基于试验结果提出了多级性态支座的力学滞回模型。对某高层框架剪力墙结构进行了多级性态隔震设计并与原设计LRB隔震方案对比分析,结果表明多级性态隔震系统具有理想的水平隔震效果,且可有效控制支座的竖向拉应力,在极罕遇地震下有效控制隔震层水平位移,实现隔震结构具有多级的抗震性能。


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扁平箱梁涡激共振阻塞效应及振幅修正

李永乐1,陈星宇1,汪斌1,朱乐东2

1.西南交通大学桥梁工程系

2.同济大学土木工程防灾国家重点实验室

摘  要:风洞试验是涡激振动研究最为重要的手段之一。由于风洞尺寸的限制,涡激共振试验中存在一定的阻塞效应,然而已有关于涡激振动阻塞比效应的研究较为少见。数值风洞模拟方法可以自定义尺寸大小,从而避免实际风洞尺寸的限制。本文采用数值风洞方法,针对大跨度桥梁扁平箱梁,在阻塞比为1%、2.5%、3.89%、5%和8.75%下进行了竖向涡激共振分析,主要研究阻塞效应对扁平箱梁的气动力、涡激力及其分量、涡振振幅和流场等的影响。结果表明:随着阻塞比的增大,扁平箱梁的静力三分力系数、涡激升力、涡振振幅和受箱梁影响的流场范围均增大;涡激升力各分量的变化趋势各不相同,其中做正功的线性气动阻尼力先略减小后增大,做负功的非线性气动阻尼力持续减小;在2.5%阻塞比以内,上述各项的变化幅度几乎都在5%以内。最后,基于数值结果,本文给出了扁平箱梁涡振振幅的阻塞效应修正系数。


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地震灾害农居易损性新方法研究

姚新强1,2,孙柏涛3,杨在林1 ,陈宇坤2 ,杨绪连2 

1.哈尔滨工程大学 航天与建筑工程学院

2.天津市地震局

3.中国地震局工程力学研究所

摘  要:如何从定性到定量评价研究建筑结构抗震能力,尤其是量大面广的农村民居的抗震能力是一个重要而又棘手的问题。本文对12组墙片进行拟静力试验,得到了墙片的滞回曲线、骨架曲线和破坏状态,墙片的骨架曲线和破坏状态进行对比,按照对应的剪应力和位移角进行破坏等级划分,得到了农居主要承重构件墙片的破坏等级双参数定量划分方法。对五大类农居进行了6-10度的震害矩阵完善,在农居震害矩阵的基础上提出了易损性指数计算新方法,解决了震害矩阵之间的评价问题。


6

高速铁路轮轨作用力的全息辨识模型

孙善超1,刘金朝1,王卫东1,刘小明2,魏悦广3

1.中国铁道科学研究院

2.中国科学院力学研究所

3.北京大学工学院

摘  要:结合最优控制理论、卡尔曼滤波方法以及轮轨蠕滑理论,本文建立了轮轨作用力的全息辨识模型,并将模型的反演结果与动力学解答和实验测量结果作对比,验证了模型的适用性。首先,根据车辆系统的状态空间方程,设计一个最优化加速度状态跟踪器,将轮轨作用力辨识问题转换成为最优控制策略的设计问题;然后,利用SVD(Singular Value Decomposition)分解技术对最优控制问题进行逆向求解,完成系统的动态载荷预测值的辨识;进一步结合卡尔曼滤波技术及加速度测试值,对辨识动载荷预测值进行正向修正,得到左、右轮轨垂向力及轮轴横向力;最后,结合轮轨蠕滑理论,将左、右轮轨横向力转换为到左、右轮轨垂向力及轮对横移量的函数,消减不适定性,从而能够分别辨识出轮轨左、右的横向力。辨识模型得到的结果与动力学解答的相关系数分别达到0.65及0.8以上,与实测载荷的相关系数分别达到0.51,0.69以上。


7

基于室内模型试验的多漏斗同步放矿柔性隔离层材料受力特性分析

陈庆发1,赵富裕1,陈青林1,王玉丁1

1.广西大学资源环境与材料学院

摘  要:开展多漏斗放矿条件下柔性隔离层材料受力特性分析是放矿机理研究的基础。基于室内模型试验,测定了试验中隔离层所受拉应力和压应力,分析了隔离层材料的受力特性及失效条件。研究结果表明:1) 横向上,随测点与隔离层中心点距离的增大,隔离层内部拉应力值的变化趋势与正弦函数一致;隔离层所受压应力值逐渐减小,所受摩擦力值呈余弦函数形态变化;对应空腔部位的隔离层未受支持力作用,其余部位的隔离层所受支持力载荷的变化规律与压应力一致;2) 纵向上,作用于隔离层的所有力系值随下降深度的增加而增大;隔离层接触底部结构前,其内部平均拉应力值随下降深度增加呈指数函数增大;隔离层所受拉应力最大值与下降深度的关系为

隔离层失效点满足方程



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盾构隧道环间接头弯曲状态非线性研究

张  景1, 何  川1,耿  萍1,陈枰良1,卢志楷1

1.西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室

摘  要:为探明盾构隧道环间接头抗弯性能在纵向弯矩、轴力组合作用下的状态非线性规律,将环间接头力学行为划分为7种变形模式及3种受力状态,分别推导了环间接头转角-纵向弯矩-纵向轴力三者关系的解析表达式与环间接头在不同弯曲状态间转变时的临界内力表达式,并以三维有限元计算对本文提出的解析公式进行验证。研究结果表明,盾构隧道特有的“管片环+接头”非连续结构形式导致环间接头弯曲行为具有状态非线性特征,不同弯矩、轴力组合作用下,盾构隧道环间接头变形模式于不同状态间转变并伴随抗弯刚度突变;纯弯作用下环间接头抗弯刚度为定值,轴向压力可使接头抗弯刚度较纯弯时提高数倍乃至无穷大;拉弯作用下接头抗弯性能维持在两个固定水平值之间,接缝面被完全拉开时环间接头抗弯刚度会随之被削弱数倍。



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