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當期目錄

2023年 第40卷  第11期

2023-11期封面+目錄
2023, 40(11): .
摘要:
基本方法
考慮彈性壓縮的彈性支承拋物線拱內力解析解
李雙蓓, 梁睿, 梅國雄
2023, 40(11): 1-10. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.02.0108
摘要:
為解決非理想邊界約束的拱結構內力理論計算問題,將非理想邊界約束簡化為彈性支承,基于彈性中心法對其力法方程進行簡化,考慮彈性壓縮的影響,采用精確曲線積分,推導了豎向移動荷載作用下計算彈性支承拋物線拱剛臂長度、常變位、載變位和內力的解析解,研究了彎壓剛度比、矢跨比和水平彈性約束對支承處水平推力的影響規律,以及水平彈性約束對拱軸內力分布的影響。研究表明:該文提出的解析解物理概念清晰、正確可靠,可以顯式地明確呈現彈性支承相關參數對內力計算的影響過程;不考慮拱肋彈性壓縮影響導致的水平推力計算誤差隨彎壓剛度的增大而增大,拱趾支承為剛性約束時誤差最大,可以達到27.8%;水平彈性支承對拱軸內力分布和水平推力具有顯著的調控作用;水平推力影響系數隨矢跨比的增大呈非線性增大,當彎壓剛度比為1.93、水平彈性支承柔度系數為0.02時,常見矢跨比對應的水平推力影響系數在0.15左右。
廣義乘子法求解構造變分問題的神經網絡方法
歐陽曄, 江巍, 吳怡, 馮強, 鄭宏
2023, 40(11): 11-20. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.05.0488
摘要:
邊界條件的施加是求解偏微分方程定解問題的重要步驟。神經網絡方法求解偏微分方程定解問題時,將原問題轉化為對應的構造變分問題后,損失函數是包含控制方程與邊界條件的泛函。采用經典罰函數法及其改進方法施加邊界條件時,罰因子的取值直接影響計算精度和求解效率;直接采用Lagrange乘子法施加邊界條件,計算結果可能偏離原問題最優解。為破解此局限性,使用廣義乘子法施加邊界條件?;谏窠浘W絡獲得原問題的預測解,再使用廣義乘子法構建神經網絡的損失函數并計算損失值,利用梯度下降法進行參數尋優,判斷損失值是否滿足要求;不滿足則更新罰因子與乘子后再進行求解直至損失滿足要求。數值算例的計算結果表明:與采用經典罰函數法、L1精確罰函數法和Lagrange乘子法施加邊界條件構造的神經網絡相比,該文提出的方法具有更好的數值精度和更高的求解效率,且求解過程更加穩定。
土木工程學科
基于構件損傷狀態的復雜建筑抗震韌性評價方法研究
喬保娟, 肖從真, 楊志勇
2023, 40(11): 21-30. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0100
摘要:
傳統建筑抗震韌性評價方法根據層間位移角判斷結構構件損傷狀態,適用于規則結構。為增強其對沒有層概念的空間結構的適用性,提高樓層變形不均勻、扭轉不規則結構的構件損傷狀態判斷的準確性,使之可以更靈活地適用于復雜建筑,該文采用基于材料應力-應變或構件轉角的構件性能評價方法來判斷構件損傷狀態。以構件損傷狀態為原始樣本,通過對原始樣本矩陣擴充產生大量構件損傷狀態模擬樣本,采用蒙特卡洛方法計算大量模擬樣本的修復費用、修復時間及人員傷亡指標并進行概率分析得出韌性評價指標。為考慮地震動數目及非線性時程分析結果的離散性對抗震韌性評價指標的影響,評估韌性評價結果的可靠性,推導了韌性評價指標給定置信水平的置信區間的簡化算法。通過一復雜框架剪力墻結構案例,驗證了該文韌性評價方法的合理性與可行性。
長周期地震動下大跨空間結構空氣彈簧-摩擦擺三維隔震體系振動控制分析
景銘, 韓慶華, 蘆燕, 齊朋
2023, 40(11): 31-45. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0101
摘要:
該文將新型空氣彈簧-摩擦擺三維隔震支座應用于大跨單層球面網殼中,探討了長周期地震動對三維隔震體系振動控制效果的影響規律。該三維隔震支座可有效降低結構在地震動作用下的響應,當地震動峰值加速度(PGA)相同時,普通地震動下的隔震效果最優,近斷層脈沖型地震動下隔震效果次之,遠場長周期地震動下隔震效果最差。該現象與長周期地震動與和長周期隔震結構之間的類共振效應有關。隨著支座剛度的減小,普通地震動和近斷層脈沖地震動作用下的隔震效果提高,遠場長周期地震動作用下的隔震效果降低。遠場長周期地震動低頻分量豐富,其反應譜具有典型的雙峰特性,導致結構響應在長周期段隨結構周期的延長而增大。進行三維隔震設計時,建議傳遞比TR取值大于0.2,既保證隔震效果,又能控制三維隔震支座豎向位移響應在設計極限位移內。
氣-膜耦合作用對充氣薄膜管動力特性的影響
王曉峰, 付慧杰, 楊慶山
2023, 40(11): 46-58. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0116
摘要:
充氣薄膜管屬于柔性結構,荷載作用下產生的變形,會引起其內壓改變,進而導致外圍薄膜剛度的變化,對其變形產生重要影響,表現出內充氣體壓力與外圍薄膜變形相互耦合的特點。該文采用有限元方法分析氣-膜耦合作用對充氣薄膜管動力特性的影響及其隨影響因素的變化規律。通過將內充氣體看作小擾動線性勢流以考慮氣-膜耦合作用以及內充氣體附加質量的影響;通過建立內充氣體的三種等效模型,分別將內充氣體作用等效為外圍薄膜靜力邊界條件、考慮內充氣體附加質量影響的靜力邊界條件以及小擾動線性勢流體,并將其相應的有限元分析結果進行對比,研究氣-膜耦合作用和內充氣體附加質量對充氣薄膜管自振特性的影響及其隨初始內壓、長細比、膜厚以及端部約束類型的變化規律。研究結果表明:氣-膜耦合作用以及內充氣體的附加質量對低階自振模態沒有明顯影響;氣-膜耦合作用對自振頻率有較顯著的影響作用,而內充氣體附加質量的影響則較??;隨初始內壓和長細比的增加,氣-膜耦合作用對頻率的影響體現出因階次不同而不同的變化規律;氣-膜耦合作用對頻率的影響隨膜厚的增加而降低,隨約束程度的減弱而增強。該文的研究成果揭示了氣-膜耦合作用對充氣薄膜管自振特性的影響規律,有助于深入認識充氣薄膜管的動力行為,確保其設計計算的合理性和可靠性。
混凝土動態雙軸壓縮強度準則細觀研究
李健, 金瀏, 余文軒, 杜修力
2023, 40(11): 59-68. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0091
摘要:
由于物理試驗設備和條件限制,目前對混凝土動態雙軸壓縮強度準則的研究僅停留在低應變率范圍(10?5 s?1~10?2 s?1)。針對這些強度準則在更高應變率范圍內是否適用,該研究建立了細觀隨機骨料模型,對邊長100 mm的混凝土立方體試塊開展了動態雙軸壓縮細觀模擬分析。研究了應變率和側應力比對混凝土動態雙軸壓縮破壞模式及壓縮強度的影響,建立了適用于更高應變率的動態強度準則。研究結論:相同側應力比下,隨應變率增大,混凝土內部損傷區域增多,動態壓縮強度增大;相同應變率下,隨側應力增大,混凝土破壞模式由柱狀壓裂變為片狀劈裂,動態壓縮強度先增大后減小?,F有的混凝土動態雙軸壓縮強度準則在應變率為10?5 s?1~1 s?1時很難適用,而該研究建議的強度準則適用于更高的應變率范圍,并且得到了不同物理試驗的初步驗證。
基于波場分離的不規則地形下地震波輸入方法
張佳文, 李明超, 韓帥, 閆文鈺
2023, 40(11): 69-80, 109. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.02.0138
摘要:
不規則地形條件下斜入射地震波場求解難度較大,以往的方法在計算精度和適用范圍方面仍有不足。該文結合解析推導和有限元模擬,提出了一種基于波場分離技術的不規則地形條件下地震波輸入方法,將地震P波和SV波在不同邊界下進行波場分離:垂直入射時在側面邊界上分離為自由波場和散射波場,底部邊界上分離為入射波場和邊界外行場;斜入射時將輸入側對面的邊界改為分離成入射波場和邊界外行場;并充分考慮局部地形條件的影響,還基于改進的波動方法以便捷地輸入節點力。同時對比了多組不同地震入射角度下規則場地和不規則場地的振動反應。結果表明:該方法在多類地形條件下計算精度與效率均較高,適用范圍廣且易于推廣至復雜場地條件,并發現地震波入射角度和局部場地條件對地表位移響應影響較大。該研究可為不規則地形條件下的振動響應分析提供有效的手段。
分離式減震榫的阻尼力模型研究—基于Ramberg-Osgood模型
魏標, 閔浩崢, 汪偉浩, 李姍姍
2023, 40(11): 81-89. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0097
摘要:
如何更好地模擬分離式減震榫在地震過程中的滯回性能,是分離式減震榫減震設計中的重要組成部分。針對從材料層次描述分離式減震榫在往復荷載作用下力學性能的理論研究相對不足的問題,提出一種基于Ramberg-Osgood模型推導分離式減震榫骨架曲線的計算方法,并基于該方法提出一種適用于工程計算的雙線性本構的簡化算法。通過ABAQUS有限元軟件對比Ramberg-Osgood模型,Chaboche本構和理想彈塑性本構下分離式減震榫骨架曲線的差異,并以一座通用的兩跨32 m雙線鐵路預應力混凝土簡支梁橋為背景,分析雙線性本構簡化算法在橋梁抗震設計中的適用性。結果表明:基于Ramberg-Osgood模型推導的分離式減震榫的骨架曲線,能夠較好擬合Chaboche本構下的骨架曲線;在近斷層脈沖地震動作用下通過雙線性本構計算得到的支座位移峰值和墩底彎矩峰值,與Chaboche本構下得到的計算結果的平均誤差分別為?2.67%和6.56%。該文提出的雙線性模型的簡化方法用于橋梁工程抗震設計是安全且合理的。
基于視覺和振動監測數據融合的結構動態位移識別及其試驗驗證
修晟, 張愿, 單伽锃
2023, 40(11): 90-98. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0106
摘要:
結構變形的動態測量與精準識別對于結構健康監測和性態評估具有重要意義。傳統接觸式位移監測需要在結構上布置傳感器并設置相對獨立穩定的位移參考系,考慮真實結構的復雜性,接觸式測量和穩定參考系的做法限制了結構位移動力監測的工程應用?;谟嬎銠C視覺的結構位移監測方法具有非接觸式測量、設備安裝簡單、成本相對低廉等優點,但現有的識別與追蹤方法受限于光照條件、圖像分辨率、拍攝幀率等因素,一定程度上限制了視覺方法的工程應用。針對加速度傳感器在結構監測領域的廣泛應用及其動態采樣率高的優勢,該文提出在數據層面融合“接觸式加速度監測、非接觸式位移識別”的概念,構建了結構關鍵位移響應的精準估計方法。通過一個1/2比例鋼筋混凝土框架結構振動臺試驗,對提出的結構位移估計方法進行了動力試驗驗證。研究結果表明:對比單一視覺識別方法,該數據融合方法有效提高位移采樣率,同時獲得更豐富的結構寬頻帶振動響應與模態特征信息。
基于高性能樁單元法的海上風機單樁支撐結構水平承載力研究
張舒燁, 劉思威, 馬會環
2023, 40(11): 99-109. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0112
摘要:
海上風力發電機單樁支撐結構由單樁、過渡段和錐形塔筒組成。海洋土體變異性大和風機塔筒變截面的特點大幅增大了使用離散彈簧法進行支撐結構計算的梁單元劃分量。為實現對風機支撐結構的高效模擬,該文提出了一種改進的歐拉-伯努利梁單元,該單元實現了樁土相互作用關系的內置和對單元變截面的考慮,相較于傳統梁單元大幅度減少了單元劃分量。該文在單層與多層土體中驗證了上述單元的精確性與高效性,并研究了新型單元在風機單樁支撐結構計算中的適用性。在此基礎上,進行了風機單樁水平承載性能參數分析,研究了樁長與樁徑對大直徑樁水平變形規律和承載力的聯合影響,研究給出了不同于現有規范的剛性短樁-中長樁劃分的相對剛度特征值臨界范圍。
BTRC加固磚墻平面內抗剪力學性能及其增強機理研究
楊佩劍, 田穩苓, 卿龍邦, 李鑫波
2023, 40(11): 110-119. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0114
摘要:
為研究玄武巖纖維編織網增強混凝土(BTRC, basalt textile reinforced concrete)加固磚墻的抗剪性能及其增強機理,對BTRC加固磚墻進行了對角剪切試驗研究,考察了單雙側加固、纖維編織網層數以及砌筑砂漿強度對抗剪性能提升效果的影響。試驗結果表明:BTRC與磚墻協同工作良好,墻體的抗剪強度、剛度及變形能力顯著提高;相同纖維編織網層數下,雙側加固優于單側;隨著纖維編織網層數的增加,雙側加固效果逐漸提升,而單側加固效果無明顯變化;對于低強度砂漿砌筑的墻體,BTRC亦可將墻體的灰縫滑移破壞模式轉變為具有多縫開裂特征的對角拉伸破壞,加固效果顯著。結合試驗結果分析了BTRC加固磚墻受剪破壞過程的受力特征,提出了約束增強機理?;谠囼灲Y果和增強機理對BTRC加固磚墻的抗剪承載力計算方法進行了研究。
承壓型組合剪力鍵剪切性能試驗與承載力計算
馬亞飛, 周彪, 王磊, 張建仁
2023, 40(11): 120-129. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0117
摘要:
針對抗剪需求較大的鋼-混凝土組合結構,改進了一種帶橫向焊釘的承壓型組合剪力鍵。設計并開展了10個承壓型組合剪力鍵和1個非承壓型組合剪力鍵單調推出試驗,明確了混凝土端部承壓、混凝土強度、肋板厚度、肋板孔徑和焊釘直徑對承壓型組合剪力鍵失效模式和破壞過程的影響。建立了承壓型組合剪力鍵有限元模型,在結合試驗驗證仿真模型可靠性的基礎上,進一步揭示了承壓型組合剪力鍵受力機理。以試驗變量為基礎,建立并分析了108個承壓型組合剪力鍵有限元模型,推導了承壓型組合剪力鍵極限承載力與各參數變量之間的線性關系,對極限承載力分析結果進行多元線性回歸提出了承壓型組合剪力鍵極限承載力計算模型。結果表明:承壓型組合剪力鍵混凝土板失效模式為大面積豎向裂縫和端部裂縫,內表面形成由焊釘高度附近向下延伸的斜主裂縫,非承壓型組合剪力鍵混凝土板無明顯端部裂縫,承壓型組合剪力鍵極限承載力約為非承壓型組合剪力鍵的1.4倍;與肋板孔徑和焊釘直徑相比,承壓型組合剪力鍵極限承載力對混凝土強度和肋板厚度更為敏感。該研究提出的承壓型組合剪力鍵極限承載力計算公式物理意義明確,計算值與仿真和試驗結果吻合較好,可為組合剪力鍵設計和工程應用提供參考。
豎向力-溫度荷載-扭矩加載路徑下單樁承載變形研究
江杰, 陳秋怡, 黃中正, 陳朝棋, 歐孝奪
2023, 40(11): 130-139. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0125
摘要:
正常服役過程能量樁受復雜的力學行為,目前針對多向荷載作用下能量樁的承載變形特性研究相對較少。為探討能量樁在豎向力、溫度荷載和扭矩共同作用下的承載特性,依次施加樁頂豎向力、溫度荷載和樁頂扭矩,通過考慮溫度荷載對樁側摩阻力及邊界條件的影響,基于荷載傳遞法及邊界元法構建了樁身位移控制方程,提出豎向力→溫度荷載→扭矩加載路徑下的能量樁承載變形特性的分析方法,通過與已有試驗和ABAQUS有限元結果進行對比,均具有比較好的吻合度。研究表明,溫度荷載會改變單樁的荷載傳遞特征,影響樁身軸力和樁側摩阻力分布。豎向力→溫度荷載→扭矩加載路徑下,溫度變化引起的附加荷載會導致單樁抗扭承載力降低。進一步的參數分析表明,增大豎向荷載會使樁側極限環向摩阻力減小,導致能量樁單樁抗扭能力降低26.2%(75%Pu,Pu為豎向極限荷載);隨著長徑比的增加,樁身承載力逐漸增大,可選取合適的長徑比抵消溫度荷載帶來的影響;隨著溫度增量的增大,樁身變形量逐漸增大,其中樁身0.6L以上部分變形較大,因此作為能量樁使用的工程樁基需要對地基上部進行加固。
水平接縫設置聚苯板的預制填充墻對剪力墻抗震性能影響研究
張微敬, 冷添銀, 錢稼茹
2023, 40(11): 140-154. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.02.0128
摘要:
為研究水平接縫設置聚苯板的預制填充墻對剪力墻抗震性能影響,完成了4個尺寸相同的剪力墻試件擬靜力試驗,其中3個試件兩側為現澆剪力墻、中間為水平接縫設置聚苯板的預制填充墻,1個試件為用作對比的整體現澆剪力墻。試驗結果表明:4個試件的破壞形態都是整墻正截面受壓破壞,但中間為預制填充墻的試件,其兩側現澆墻與預制填充墻結合面開裂、豎向裂縫貫通墻高,中間預制填充墻裂縫明顯較少,且現澆墻兩端均設置約束邊緣構件的試件中間預制填充墻的裂縫更少。試件的極限位移角為1/83~1/50。與現澆剪力墻相比,中間為預制填充墻的剪力墻試件屈服剛度降低了19.4%~61.6%,峰值剛度降低了37.8%~55.6%,表明水平接縫設置聚苯板的預制填充墻可以有效降低剛度。中間為預制填充墻的剪力墻試件的峰值水平力試驗值小于現澆剪力墻,其偏心受壓承載力仍可按整墻計算,但不計入預制填充墻的豎向分布鋼筋。采用有限元分析程序ABAQUS,對試件進行非線性數值模擬及參數分析。結果表明:隨著預制填充墻中水平接縫設置的聚苯板厚度增加,水平承載力及剛度降低,變形能力有所提高;隨著兩側現澆剪力墻長度減小,水平承載力及剛度降低,變形能力顯著提高。
壓彎剪扭實腹型鋼混凝土柱抗震性能試驗研究
陳宇良, 吉云鵬, 陳宗平
2023, 40(11): 155-167. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0133
摘要:
為研究型鋼混凝土(SRC)柱在壓彎剪扭復合受力狀態下的抗震性能,以截面尺寸、型鋼含鋼率、縱筋配筋率、體積配箍率和栓釘位置為變化參數,完成了12根型鋼混凝土柱和1根鋼筋混凝土(RC)對比柱的壓彎剪扭低周反復試驗。觀察了試件在復合受扭狀態下的破壞形態,對比分析了各試件的滯回曲線、骨架曲線、剛度退化、耗能及延性性能。結果表明:在壓彎剪扭受力狀態下,所有試件均發生彎扭破壞;荷載-柱頂位移滯回曲線呈飽滿的梭形,扭矩-扭轉角曲線為捏攏的“S”形;增大截面尺寸和配筋率可有效提高SRC柱的抗扭和抗彎承載力;峰值荷載前,抗扭剛度的退化速率明顯快于抗彎剛度的退化速率,增大型鋼含鋼率和配筋率可延緩SRC柱的剛度退化;SRC柱的抗彎耗能能力優于抗扭耗能能力,扭轉延性大于彎曲延性;與方形截面相比,矩形截面具有更好的扭轉變形能力;在工字鋼翼緣上焊接栓釘可有效提高SRC柱的抗震性能;根據現行規范和試驗數據,提出SRC柱構造設計的相關建議和扭轉耗能退化的經驗公式。
垂索-輔助索系統的建模與固有特性
孫測世, 焦德望, 趙碧航, 譚超
2023, 40(11): 168-178. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.02.0136
摘要:
輔助索被認為是長索振動控制中一種富有潛力的手段。為研究安裝輔助索后系統的固有特性及其隨關鍵參數的變化規律,建立了由N根垂索和M道輔助索組成的索網系統的模型,得到其無量綱運動方程,引入邊界條件、連續條件和平衡條件進行求解。將模型退化到雙索-輔助索系統,求得其無量綱頻率方程。采用數值分析研究了Irvine參數λ2、輔助索剛度和位置、波速比η等關鍵參數對系統頻率和模態的影響。研究表明,當兩索參數相同時,垂度僅影響反相頻率,故同相振動和反相振動的ω-λ2曲線分別表現為“穿越”(cross-over)現象和“轉向”(veering)現象。當λ2為某特定值時,任意輔助索剛度下的一階反相振動頻率均等于一階同相頻率,從而頻率曲線均通過第一個“穿越”點。兩索參數相同時,增大輔助索剛度僅提高系統反相振動頻率,但其增幅不超過1。兩索波速不同時,系統所有頻率均隨波速差異增大而發生往高階的“跳階”(jumping)現象,且頻率階次越高“跳階”次數越多。
內置非貫通型鋼STRC柱壓彎承載力計算研究
王秋維, 趙航, 史慶軒, 王璐
2023, 40(11): 179-189, 205. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.02.0144
摘要:
采用內置型鋼短柱對鋼管約束鋼筋混凝土(STRC)柱節點進行增強。為明確該節點中內置非貫通型鋼STRC柱的控制截面位置及壓彎承載力,進行了內置不同長度型鋼STRC柱及無型鋼對比試件的擬靜力試驗及有限元模擬研究,分析了試件的受力機理及壓彎承載力,探討了型鋼長度和鋼管約束等因素的影響。研究結果表明:隨著內置型鋼長度增加,破壞截面有從型鋼-混凝土過渡截面轉移至柱根的趨勢;增大鋼管徑厚比會削弱其抗彎貢獻,從而減小過渡截面壓彎承載力,影響破壞截面位置?;谠囼灱坝邢拊治鼋Y果,提出柱根及過渡截面壓彎承載力計算模型,建立內置型鋼臨界長度的確定方法,研究結果為STRC柱的設計及節點中型鋼的參數確定提供理論依據。
現澆邊緣構件的裝配整體式齒槽剪力墻抗震性能試驗研究
初明進, 熊賅博, 劉繼良, 李祥賓, 曹春利
2023, 40(11): 190-205. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.02.0152
摘要:
為研究裝配整體式齒槽剪力墻的抗震性能及豎向接縫性能,對1片現澆剪力墻和3片齒槽剪力墻進行了擬靜力試驗,變化參數包括軸壓比和剪跨比。試驗結果表明:墻體發生彎曲破壞,齒槽剪力墻與現澆剪力墻承載力和剛度基本相當,具有良好的抗震性能,可滿足“等同現澆”的性能需求;位移角為1/1000時,齒槽剪力墻豎向接縫保持完好;位移角大于1/500時,豎向接縫兩側墻體發生豎向錯動變形。齒槽剪力墻滯回曲線飽滿,位移延性系數大于5,具有良好的變形能力;提高軸壓比、降低剪跨比,加速了豎向接縫開裂并促進豎縫兩側相對變形的發展;改變軸壓比和剪跨比對齒槽剪力墻承載力和變形性能的影響規律與現澆剪力墻相同;較高軸壓力作用時,墻體破壞集中于豎向插筋孔區域形成豎向裂縫,墻角壓潰區域減小。采用ABAQUS軟件進行有限元分析,模擬骨架曲線及破壞形態與試驗結果吻合良好;改變軸壓比、剪跨比對墻體性能的影響與試驗結果一致,增加橫向槽孔尺寸、減少橫向槽孔內側尺寸,對墻體力學性能基本無影響。
UHPC三軸受壓力學性能研究
周俊, 韋建剛, 楊艷, 陳寶春, 黃穎
2023, 40(11): 206-217, 226. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.03.0259
摘要:
為了研究三軸受壓下UHPC的受力性能,以圍壓大小和鋼纖維摻量為試驗參數,進行20組UHPC試件常規三軸試驗,分析UHPC的破壞形態、應力-應變曲線、峰值應力和應變等力學性能。結果表明:圍壓和鋼纖維摻量均為零的試件破壞時呈劈裂破壞,其他試件則呈剪切破壞;圍壓和鋼纖維摻量對應力-應變曲線彈性模量和彈性段曲線形狀影響較??;隨著圍壓增大,峰值應力和應變呈不斷增大趨勢;隨著鋼纖維摻量增大,峰值應力和軸向峰值應變呈先增大后不變和先增大后減小趨勢,環向峰值應變則呈增大趨勢。通過對UHPC八面體正應力-體積應變和剪應力-剪應變關系進行分析,基于Drucker-Prager二參數準則,建立了UHPC八面體破壞準則計算方法。`
RC梁構件基于能量的抗震設計方法研究
王玉奎, 劉哲鋒, 張丹, 胡張齊
2023, 40(11): 218-226. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.04.0278
摘要:
為研究RC梁構件基于能量的抗震設計方法,需建立一個合理的損傷指數來量化損傷。課題組前期建立了RC梁構件耗能能力與位移幅值、累積耗能和設計參數的量值關系,并提出了RC梁構件基于耗能能力的損傷指數和性能指標限值。該文在既有研究基礎上提出RC梁構件基于耗能能力損傷指數的抗震設計方法。研究表明:該抗震設計方法與結構設計參數和地震參數建立了量值聯系,從而便于指導結構設計;配箍率的增加可以降低RC梁構件的損傷,減損效果先急后緩;持時的增加可加劇RC梁構件損傷的發展,增加效果先快后慢;配筋率的增加可以從整體上降低RC梁構件的損傷;該抗震設計方法可以彌補現行建筑抗震設計規范中未能考慮持時效應的不足。
機械工程學科
金屬網在剛性彈頭靜壓下的力學性能分析
黃祺臨, 汪敏, 陳輝國, 周帥
2023, 40(11): 227-235. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.08.0752
摘要:
金屬網是由高強鋼絲編織而成的三維網狀結構,在近程武器(如火箭彈、迫擊炮彈)攔截中應用廣泛。為研究分析金屬網與彈頭間相互作用的力學性能,結合金屬網的實彈攔截試驗情況和破壞特點,設計了剛性彈頭加載裝置和金屬網靜壓試驗平臺,開展了剛性彈頭加載裝置靜壓金屬網的力學性能試驗研究。結果表明:在受到加載裝置向下靜壓的過程中,金屬網整體上呈現漏斗型變形,金屬網中與彈頭接觸部分的菱形網孔呈現逐步接近于彈頭剖面形狀的變形;金屬網的破壞位于與彈頭接觸部分的菱形網孔中鋼絲交叉節點處。依據試驗現象及相關結果的研究,推導了剛性彈頭靜壓金屬網臨界荷載的理論計算方法,分析了誤差產生的原因,理論方法與試驗獲得的靜壓臨界荷載吻合較好,誤差在±10%以內。研究成果可為金屬網攔截彈體的初步設計提供參考。
基于聚類分析和支持向量機的非等間隔應力譜編制方法
薛海, 杜文, 尹懷彥, 胡李軍
2023, 40(11): 236-243. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.02.0139
摘要:
為保證根據實測應力-時間歷程數據編制的應力譜最大程度反映載荷實際作用特性,提出了一種基于疲勞損傷的非等間隔應力譜編制方法。通過引入非等間隔自適應比值系數,根據損傷等效原則,建立應力譜分級數與疲勞損傷關系數學模型;考慮每個應力循環的屬性特征,采用聚類分析對所有應力循環進行分類,結合支持向量機多分類進行判別,得到不同分級數下的準確率和預測圖;綜合考慮數學模型得到的損傷相對誤差和支持向量機分類準確率,選取應力譜最佳分級數,編制了相應的非等間隔應力譜,并與目前常用的等間隔和非等間隔8級譜進行比較。分析結果表明:基于損傷等效原則,采用聚類分析和支持向量機進行應力譜分級,不僅考慮了所有應力循環的整體特征,很大程度保留了應力的局部信息和屬性,且根據疲勞累積損傷理論得到的損傷與實際損傷結果差異明顯降低,從而更能準確反映實測數據的應力特性和疲勞效應,可為其他實測載荷-時間歷程數據進行非等間隔分級和載荷譜編制提供參考。
其他工程學科
泡沫鋁填充薄壁鋁合金多胞板與單胞板吸能性能研究
李顯輝, 李文博, 朱翔, 王蕊, 杜永峰, 李鐵英
2023, 40(11): 244-256. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.08.0715
摘要:
為研究泡沫鋁填充薄壁鋁合金多胞板(MCP)與單胞板(SCP)的吸能能力,該文設計了6種不同截面的泡沫鋁填充薄壁鋁合金多胞板與1種單胞板,并基于非線性有限元軟件LS-DYNA建立了相應的數值模型。對經典鋁合金板耐撞擊試驗及泡沫鋁夾芯板耐撞擊試驗進行了數值模擬,分析表明該數值模型能較好的模擬泡沫鋁夾芯板在沖擊過程中的撞擊力、撓度和變形形態?;诖四P蛯Ρ妊芯苛瞬煌蛩叵露喟迮c單胞板的吸能特性,分析了其破壞模式和吸能機理,最后通過正交試驗的方法分析了不同因素下的吸能效率以及多胞板最優截面類型的選取。結果表明:在面外沖擊作用下,泡沫鋁填充薄壁鋁合金板的破壞模式為對稱圓錐式破壞,沖擊力-位移曲線和變形圖顯示其變形過程分為兩個階段:彈塑性變形階段和回彈階段;在發生相同位移時,18種不同參數的多胞板,其吸收的總能量(E)和比吸能(SEA)相對于單胞板都提高了400%以上,是一種更具吸能特性的板,可廣泛應用于防護工程。

黑人大屌丝逼逼