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優先發表

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曲面滑坡條件下h型抗滑樁受力性狀模型試驗研究
李永輝, 張信, 張鼎浩, 王衛中
, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.05.0498
摘要:
依托公路大型滑坡治理工程,設計物理模型試驗裝置,設置同一滑面和樁體錨固深度,進行6組h型抗滑樁室內模型試驗,分析不同連梁長度及后排樁懸臂段高度(連梁高度)時樁頂位移變化規律、樁身彎矩和樁后土壓力分布特征,研究曲面滑坡條件下h型抗滑樁受力性狀及其內在機制,并給出樁后滑坡推力拋物線型分布的一般函數表達式。試驗結果表明:h型抗滑樁受力過程樁頂水平位移變化表現出較為明顯的三階段特征,樁身彎矩分布呈現正、負交變現象,后排樁樁頂水平位移及樁身彎矩明顯大于前排樁;降低后排樁懸臂段高度不影響樁身彎矩分布特征,但對于樁頂水平位移及樁身彎矩量值,后排樁明顯減小,前排樁有所增大;增減連梁長度對前、后排樁之間荷載傳遞與協同受力特性影響顯著,使得前、后排樁水平變形及樁身彎矩隨之產生變化;連梁正、負彎矩極值均處于連梁端部,相比于連梁長度,連梁彎矩的大小及分布形態受后排樁懸臂段長度的影響更為明顯;隨著連梁長度的減小或后排樁懸臂段長度的增加,后排樁樁后土壓力表現出拋物線型、重心偏下的拋物線型及近似梯形的分布形態。此外,給出的滑坡推力函數表達式能較好的表征其拋物線型分布特征,通過調整合力作用點參數,亦可對滑坡推力近似梯形的分布類型進行描述。
基于三維力學分析模型與靈敏度方法的古建筑木結構模型修正
楊慶山, 伍婷, 王娟
, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.02.0102
摘要:
古建筑木結構材料離散性強、連接構造復雜,同時存在多種類型的損傷,因此很難建立與實際結構吻合度高的分析模型。為解決上述問題,提出了一種基于三維力學分析模型與靈敏度方法的古建筑木結構模型修正方法。首先構建了由梁、柱單元和能夠反映柱腳、榫卯等關鍵節點構造特征的半剛度節點單元組合而成的混合單元模型,進而建立了古建筑木結構三維力學分析模型,由實體有限元模型的驗證結果可知,提出的分析模型可有效反映理想無損結構的受力變形特征;而后,根據古建筑木結構長期監測數據表明的應變-溫度的強相關關系,提出了基于溫度-應變監測數據的混合單元剛度參數修正方法,以三維力學分析模型作為初始模型,利用高斯牛頓迭代法求解靈敏度方程得到剛度參數修正值,得到可反映實際損傷結構的古建筑木結構修正模型;最后,基于數值模擬驗證了所提方法的有效性。結果表明,當噪聲水平為5%時,修正模型剛度參數與實際剛度參數的相對誤差僅為3.36%,具有較好的噪聲魯棒性。
基于KCF算法的帶屈曲約束支撐雙柱式橋墩振動位移識別
蔡瑋, 代紅超, 王靖, 包洋洋, 謝文
, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.05.0345
摘要:
振動位移是橋梁健康監測和狀態評估的重要指標之一,而傳統的橋梁位移監測手段成本較高、測點有限。本文提出了一種基于KCF算法的低成本非接觸式單目視覺系統,其中針對單目相機在監測多個不同景深目標時易造成圖像深度信息丟失等問題,建立了一種考慮不同景深的幾何比例因子計算方法;然后開展了不同振幅和不同頻率地震波作用下帶屈曲約束支撐雙柱式橋墩振動臺模型試驗,以激光位移傳感器測得的位移作為基準,驗證了基于KCF算法的單目視覺系統識別橋梁結構振動位移的可行性、準確性、有效性和魯棒性。結果表明:基于KCF算法的單目視覺系統有效準確的識別了雙柱式橋墩的振動位移;與不同振幅和不同頻率地震波作用下激光位移傳感器測得的峰值位移相比,KCF算法識別的誤差在6%以內;與激光位移傳感器測得的位移時程相比,KCF算法識別的位移均方根誤差很低;基于KCF算法識別位移的頻譜特性與激光位移傳感器記錄的基本一致。
高鐵路基振動壓實機-土耦合系統動力學分析
葉陽升, 堯俊凱, 蔡德鉤, 魏文彬, 王柯
, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.11.0940
摘要:
壓路機連續壓實系統根據振動壓實過程中振動輪響應評價壓實質量,并根據土體壓實質量反饋調節壓路機工作參數?;诩袇的P鸵胨苄詮椈?,將壓實過程分為彈性、彈塑性、分離三階段;分別建立三階段動力學控制方程,依據輪-土相對位移與作用力確定各階段切換條件;采用現場實測數據驗證模型可靠性;揭示激振力特性(激振力幅值、激振頻率)和土體參數的振動響應規律。結果表明:激振力幅值不變時,振動輪振幅和分離周期隨激振頻率的增大而減小。激振頻率不變時,振動輪振幅和分離周期隨著激振頻率的增大而增大。當激振力幅值與激振頻率不變,振動輪振幅隨著土體動剪切模量的提升而降低,土體動剪切模量較小時,土體以塑性變形為主。土體動剪切模量較大時,土體以彈性變形為主,振幅緩慢下降,直至趨于平緩。
水平地震下RC剪力墻結構層間位移角限值評估
凌育洪, 湯懷鼎, 周靖, 溫新貴
, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.07.0541
摘要:
為評估現行規范水平地震作用下鋼筋混凝土(RC)剪力墻結構層間位移角限值的合理性,與美國規范對比,構建50個RC剪力墻數值模型結構進行非線性分析,探討場地類別、設防烈度和結構高度等因素對剪力墻層間位移角富裕度比值βC/A的影響規律。提出位移角限值建議值,逐步放松位移角,評估放松位移角后結構在罕遇地震下的安全性;用同樣方法討論廣東省標準《高層建筑混凝土結構技術規程》放松位移角限值的合理性。結果表明,βC/A值均大于1,表明我國規范中剪力墻結構層間位移角限值比美國規范嚴格;以建議值1/550作為層間位移角限值設計剪力墻結構是安全合理的,說明廣東省標準《高層建筑混凝土結構技術規程》以1/180為中震作用下RC剪力墻結構彈性層間位移角限值具備合理性。
不同傾斜角度下平身科斗栱抗震性能研究
薛建陽, 宋德軍, 吳晨偉, 胡富強
, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.08.0596
摘要:
為研究傾斜角度對斗栱抗震性能的影響,對3個沿面寬方向具有不同傾斜角度的足尺平身科斗栱進行了擬靜力試驗,分析了斗栱的破壞模式、滯回曲線、骨架曲線、剛度退化、位移延性及耗能能力。結果表明:傾斜與無傾斜斗栱破壞時栽銷榫被剪斷,大斗與平板枋發生相對滑移,斗栱整體轉動。傾斜角度越大,大斗與平板枋間的滑移變形越大,而斗栱轉動變形越小。沿斗栱傾斜向(正向)加載時,斗栱承載力和抗側剛度隨斗栱傾斜角度的增加而減小,沿斗栱傾斜反向(負向)加載時,斗栱承載力和抗側剛度隨傾斜角度的增加而增大。斗栱變形能力隨斗栱傾斜角度的增大而降低,而耗能能力與傾斜角度無明顯關系。建立了不同傾斜角度斗栱的數值計算模型,經試驗驗證兩者吻合較好,在此基礎上,進一步研究了豎向荷載、木材摩擦系數、彈性模量及其抗壓強度以及構件分層傾斜對傾斜斗栱抗震性能的影響,結果表明:傾斜斗栱承載力和初始剛度隨豎向荷載和木材摩擦系數的增加而增大,但受木材橫紋徑向彈性模量和橫紋徑向抗壓強度的影響較??;構件分層傾斜斗栱的承載力和初始剛度低于整體傾斜斗栱。
細聚丙烯纖維混凝土介觀離散力學模型及其I型斷裂強度負效應機理
沈雷, 吳杰, 鄧通發, 曹茂森, 徐磊, 李田雨
, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.06.ST01
摘要:
細聚丙烯(PP,直徑小于100 μm)纖維混凝土I型斷裂強度隨纖維含量增加呈現先增后減的變化規律,其機理尚不明晰。而且由于纖維數量過多,現有數值方法無法精細刻畫細纖維混凝土力學行為。對此通過考慮細PP纖維親水性提升基體局部水灰比的強度正效應和纖維橋接力強度貢獻低于砂漿的強度負效應,并引入纖維直徑等效系數(rf),實現介觀尺度細聚丙烯纖維混凝土(PFRC)力學行為模擬。研究表明:纖維直徑等效系數(rf)建議小于10;當纖維微量添加時,細PP纖維提升基體局部水灰比,使基體強度上升,此時正效應高于負效應;隨著纖維含量增加,由于纖維橋接力貢獻無法補償相應面積基體強度,負效應持續增長,PFRC宏觀I型斷裂強度下降。
基于FDEM數值模擬的土石混合體力學特性及破壞行為研究
鄧鵬海, 劉泉聲, 盧海峰, 徐浩然, 紀杰
, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.06.0451
摘要:
土石混合體(SRM)在淺表地層經常遭遇,其力學特性將直接影響到該類巖土工程的穩定性。采用有限元-離散元耦合數值模擬方法(FDEM)研究SRM力學特性及破壞行為,提出了SRM的二維FDEM數值建模方法和參數賦值方法,探討了網格尺寸、塊石拓撲形態和含石率對SRM力學特性及破裂特征的影響。研究表明:可采用基于Weibull 分布的非均質巖樣建模方法建立SRM數值模型,并通過調整土石分界限x、網格尺寸h和建??刂泣c以建立不同含石率和不同拓撲結構的SRM數值模型;網格尺寸和塊石拓撲形態敏感性分析驗證了本文所提SRM建模方法的魯棒性;不同含石率試樣的單軸壓縮和三軸壓縮模擬結果表明,SRM試樣單軸抗壓強度、三軸抗壓強度、等效彈性模量、等效粘聚力和等效內摩擦角均隨含石率的升高呈指函數增大;在三軸壓縮下,隨著圍壓的增大,SRM試樣由單剪切裂隙破壞向X型共軛剪切破壞發展,且剪切破壞角與理論值一致。
鋼筋混凝土結構移動式精準檢測技術開發
吳智深, 侯士通, 黃璽, 黃璜
, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.07.ST02
摘要:
無損檢測技術是一種在不損害材料及結構服役性能的前提下,對其性質進行評估和測量的檢測技術。然而,隨著無損檢測技術的發展和實踐,結構內部的復雜損傷檢測缺乏多層次精準性成為該領域的難點和核心問題。本文旨在結合國內外的研究成果,對無損檢測技術的發展、分類和挑戰進行梳理和分析,并在此基礎上,介紹作者研究團隊建立的一套由宏觀到細觀,再到內部的全面精準檢測系統研究成果。針對表面宏觀識別與細觀定量識別,作者團隊開發了表觀病害視覺檢測技術,包括構建的空間基準點自動追蹤融合和亞像素級病害分割的全景圖像快速拼接及表觀病害厘米級定位方法,以及提出的全景圖像中0.05 mm~0.2 mm多尺寸微細裂縫同步識別及真偽判別的人工智能算法。針對結構內部損傷識別,作者團隊首創了智能變頻敲擊聲波掃描及各類損傷精準識別新原理,發明建立了自適應激勵分布移動敲擊聲波的損傷檢測評估理論方法、聲波及聲紋圖像特征人工智能算法及智能裝備關鍵技術。經過實驗驗證,裂縫檢測中寬度為0.05 mm時最大深度可達40 mm,剝離檢測中最大深度可達400 mm,最小識別范圍為50 mm。
再生粗骨料混凝土應力-應變關系
肖建莊, 唐宇翔, 張凱建, 楊海峰
, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.11.ST10
摘要:
再生粗骨料混凝土應力-應變關系是實現其材料到結構力學分析的橋梁紐帶,是再生粗骨料混凝土結構基礎理論的基石。介紹了作者團隊多年來在再生粗骨料混凝土應力-應變關系方面取得的研究進展:首先,采用模型化再生粗骨料方法,研究了復雜界面過渡區對再生粗骨料混凝土破壞行為的影響,揭示了再生粗骨料混凝土細觀損傷本質與演化機理;從靜力作用到動力作用,系統地開展了不同工況下再生粗骨料混凝土應力-應變行為試驗研究,探明了載荷條件對再生粗骨料混凝土內力與變形的影響規律并建立了相適應的力學與數學模型;進一步考慮到再生粗骨料性能時空變異性,發現了再生粗骨料混凝土力學響應的概率分布特征,提出了再生粗骨料混凝土隨機損傷本構關系;基于獲得的本構模型,進行了再生粗骨料混凝土構件時變可靠度分析和結構動力非線性分析,為再生粗骨料混凝土實際工程的安全應用提供了理論支撐;最后,提煉了相關研究結論并對未來研究工作進行了展望。
大跨度橋梁非線性顫振理論與試驗研究
李凱, 蔡春聲, 韓艷, 宋俊
, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.06.ST03
摘要:
目前,在線性顫振設防標準下,大跨橋梁的設計與建設成本巨幅增加,嚴重阻礙了大跨度橋梁的進一步發展,亟需研究大跨度橋梁的非線性顫振特性并構建相關非線性顫振分析理論,為后顫振設防標準的構建提供理論依據。本研究發展了基于自由振動風洞試驗識別幅變顫振導數的方法,建立了多/全模態耦合三維非線性顫振頻域快速分析方法和能夠考慮氣動與結構雙重非線性效應的三維時域分析方法,拓展了橋梁斷面節段模型大振幅非線性顫振研究的風洞試驗技術?;诎l展的非線性顫振分析方法,以國內某四主纜雙層桁架主梁斷面懸索橋為背景,研究了該橋主梁斷面的非線性顫振特性,量化了豎向自由度對該斷面非線性顫振的影響,探究了多模態耦合效應對該橋非線性顫振的影響規律,發現了幾何非線性效應誘發的超諧共振行為,并據此揭示了幾何非線性效應對該橋非線性顫振的影響機制。本文方便讀者對非線性顫振理論與分析方法有比較全面的了解,研究可為今后建立大跨橋梁的韌性抗風設計標準提供理論支撐和技術保障。
基于結構安定性的半潛式平臺立柱耐撞性分析
劉成名, 劉帆, 石天賜, 馮國慶, 任慧龍
, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.07.0506
摘要:
為分析半潛式平臺立柱結構在船舶撞擊下的損傷特性并建立撞擊安全性評估方法,基于結構安定性原理開展了撞擊試驗和數值模擬。通過設計開展加筋板準靜態侵徹和動態反復撞擊試驗,分析了偽安定狀態下結構的承載力和撞深特性。通過開展材料拉伸試驗建立了材料硬化模型和基于B-W斷裂準則的損傷模型,完成了加筋板撞擊試驗的數值模擬。應用建立的數值模擬方法開展了立柱船撞分析,獲得了立柱的臨界彈性變形能,給出了保證立柱完整性撞擊船應滿足的質量和航速特性,初步提出了立柱結構撞擊安全性評估衡準,可為半潛式平臺立柱結構的耐撞性分析和評估提供參考。
基于工作模態參數的公路橋梁靜撓度預測
張智謀, 秦李馮, 任偉新, 康杰
, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.01.0028
摘要:
實際公路橋梁的靜力和動力特性一般分別由現場靜力和動力實驗確定,而表征結構動力特性的工作模態參數,現場實驗無需激勵設備加載且不中斷結構正常使用,簡單方便。該文旨在利用工作模態參數來預測橋梁結構的靜力特性,避免封閉交通的車輛加載靜力實驗。首先,推導出梁在簡諧激勵作用下模態疊加解析解,令解中外激勵頻率為零,建立了梁的靜力撓度與模態參數之間的解析關系;其次,針對工作模態振型質量歸一化難以直接識別的問題,提出將車輛靜置于橋梁上不同位置,利用車輛靜置前后頻率的變化獲得質量歸一化的振型;最后,將歸一化的振型帶入靜力撓度與模態參數之間的解析關系中,進而實現基于工作模態參數的橋梁靜力撓度預測。以三跨連續梁數值模擬算例和實驗室簡支梁試驗驗證了該方法的有效性,結果表明:采用工作模態參數可有效預測結構的靜撓度,且使用模態階數越多,所預測的靜撓度精度越高。
快中子誘發蛇紋石混凝土力學性能退化研究
陳鳳娟, 高成琛, 金瀏, 杜修力
, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.08.0760
摘要:
基于三維細觀數值模擬方法,考慮快中子輻照(MeV>1.0)誘發的溫度與骨料膨脹聯合作用對混凝土力學行為及破壞形態的影響規律,該文提出了可有效預測輻照混凝土殘余力學性能的二階段數值模型計算方法,開展了蛇紋石骨料混凝土力學性能退化研究,并借助物理試驗進行了模型驗證。此外,基于數值模擬結果,提出了蛇紋石骨料膨脹作用下混凝土力學響應及殘余力學性能的理論計算公式。該文提出的三維細觀數值模型旨在為評估輻照混凝土力學響應及殘余力學性能提供有效工具,為揭示輻照混凝土力學性能退化機理提供分析工具,為進行輻照混凝土基準研究提供理論依據,后期可為核反應堆混凝土防護墻延壽評估提供一定的理論指導。
鐵路鋼桁梁懸索橋日照時空非均勻溫度場及其效應精細化分析
朱穎, 郭輝, 孫大奇, 雙妙
, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.09.0823
摘要:
針對鐵路鋼桁梁懸索橋日照非均勻溫度場及其效應引起的主梁線形變化和軌道長波不平順問題,該文提出通過包圍盒算法和消隱算法,計算不同構件間日照陰影系數,模擬因構件間遮蔽引起的非均勻溫度場。通過將瞬態傳熱分析得到節點溫度作為邊界條件,計算鋼桁梁懸索橋非均勻溫度引起的主梁線形變化。以某新建主跨超千米公鐵兩用懸索橋為例,建立熱力耦合模型,分析鋼桁梁懸索橋日照非均勻溫度場及其效應的時空變化規律。在此基礎上,將該文方法得到的主梁關鍵測點溫度值和位移值與該橋健康監測系統實測溫度值和專項試驗主梁線形實測值進行了比較,驗證了該文方法的準確性和適用性。結果表明:該文提出的鐵路鋼桁梁懸索橋日照非均勻溫度場分析方法用于計算懸索橋非均勻溫度場及其效應是可行的。同時,鋼桁梁懸索橋的結構溫度場具有周期性和非均勻特征,構件的溫度變化略滯后于環境溫度變化;由于日照陰影影響和材料熱工參數不同,構件間產生非均勻溫度場。此外,環境溫度對鋼桁梁懸索橋溫度效應的影響中,溫度作用的短周期效應主要由日照輻射和晝夜溫差引起,使鋼桁梁產生非均勻溫度場;而長周期效應則主要由季節性溫度變化所致,引起結構整體升降溫。數值計算和實測數據均表明,在考慮日照非均勻溫度場條件下,主梁線形計算結果與整體升降溫模型有較大差別。對于大跨度鐵路鋼桁梁懸索橋,為更好保持施工期橋梁線形和運營期列車運營性能,需要考慮日照非均勻溫度場對橋梁結構溫度場及其效應的影響。
基于MCFT的腐蝕RC矮墩柱數值模擬方法
李亞林, 鄭山鎖, 尚志剛, 段培亮, 陳嘉晨
, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.06.0573
摘要:
采用電化學氯腐蝕的方法對5根剪跨比為2的RC矮墩柱進行室內加速腐蝕試驗,并對其進行擬靜力加載試驗。根據試驗結果分析了腐蝕損傷和軸壓比對RC柱破壞過程、承載能力、變形能力和耗能能力的影響。通過理論推導,建立了基于MCFT(修正壓力場理論)的考慮腐蝕損傷的鋼筋混凝土剪切行為本構模型,進而提出了考慮彎-剪-滑移耦合效應的數值模擬方法。對比模擬結果和試驗結果可知:采用該模擬方法得到的各柱試件的滯回曲線與實際滯回曲線符合較好,骨架曲線特征點及累積耗能值誤差較小,表明該研究提出的考慮腐蝕的剪切行為本構及數值模擬方法可以較為準確地反映腐蝕RC矮墩柱的抗震性能,該研究成果可為腐蝕損傷在役RC墩柱的抗震性能評估奠定基礎。
T型通道微流控芯片中液滴生成的影響因素研究
郭濤, 孫震, 張帆
, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.05.0493
摘要:
高效、可控的微液滴生成技術在藥物封裝、病毒檢測、材料篩選、細胞培養、微流控芯片等生化領域具有廣泛的應用前景。而液滴生成頻率、大小以及生成位置是試劑定量以及結構改進的重要參考因素。該文基于兩相流理論,采用水平集方法追蹤連續相與分散相流體界面,探討了不同流速比情況下壁面接觸角、通道寬度比以及主管長度比對的液滴生成頻率、大小和生成位置等的影響。結果表明:主要捕捉到分層平行流、段塞流、滴狀流和泡狀流四種流型,其中滴狀流型分布較廣,是穩定生成液滴中出現最多的一種流型,只要流速比\begin{document}$ \eta $\end{document}足夠大(\begin{document}$ \eta \geqslant 3.0 $\end{document}),在不同毛細數下,均能生成。壓力差是段塞流的主要生成因素,而滴狀流和泡狀流液滴主要是由黏性剪切力、壓差和界面張力的共同作用形成;流速比越大,液滴生成頻率越高,直徑越小,生成位置越遠;接觸角越大則連續相流體與壁面粘滯力越大,從而提高了兩相流界面的剪切力,加速了液滴脫落,液滴生成頻率增加,同時,凝并時間縮短,也使得液滴直徑減小。但是接觸角對液滴生成頻率和大小的影響有限,而對生成位置的影響較大,尤其在接觸角\begin{document}${\theta _{\rm{w}}} \geqslant {160^ \circ }$\end{document}后液滴生成位置曲線呈收斂趨勢,因此更高的連續相與壁面間黏性有助于提高系統的可控性;在流速比不變的情況下,通道寬度比\begin{document}$ \lambda $\end{document}對液滴的生成有促進作用,液滴生成頻率、大小和生成位置均隨通道寬度比的增加呈遞增趨勢。\begin{document}$ \lambda $\end{document}=0.3~0.55區間是不同流速下均能生成液滴的穩定區間;主管長度比\begin{document}$ \psi = 15 $\end{document}為液滴生成位置的臨界點,此時液滴生成位置較穩定;總之,液滴生成位置受接觸角、主管長度比和通道寬度比的影響較大,接觸角、主管長度比越大,管內沿程阻力越大、壓力幅值越高,則生成位置越提前。而通道寬度比越大,則流動越順暢,促使液滴生成位置靠后,越來越遠離交叉口。
考慮預應力松弛的張拉整體機械臂可靠性分析
葛藝芃, 姜超, 張亮, 劉占芳, 王子康, 張凱
, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.08.0693
摘要:
柔性張拉整體結構可應用于橋梁、機械臂和深空探測等多種工程場景。以張拉整體機械臂為例,應力松弛導致的繩索預應力水平下降可能帶來驅動變形響應的不確定性,從而造成結構功能失效。因此,研究繩索預應力松弛不確定性在張拉整體結構中的傳播對機械臂作動位移的定量控制十分必要。然而,張拉整體機械臂可能包含數十甚至上百根繩索,采用Monte Carlo方法對設計變量進行隨機抽樣時將面臨“維度災難”。通過對機械臂工作服役時間引入概率模型,并結合獨立同分布假設,該文從鋼索預應力設計規范出發,將隨機發生的預應力松弛引入了基于共旋坐標法的結構可靠性分析。本文采用基于最小角回歸的稀疏混沌多項式展開(polynomial chaos expansion, PCE)方法,對張拉整體機械臂作動位移進行不確定性傳播分析,實現了對結構響應概率密度分布的快速預測。針對該文研究的12桿、36繩結構,稀疏PCE方法在僅使用500次有限元模擬結果作為訓練數據的情況下便能獲得足夠高的預測精度,很好地解決了“維度災難”問題,提高了分析效率。在此基礎上,對設計變量進行靈敏度分析,準確找出對機械臂作動位移影響最大的繩索。研究結果表明,只需對該繩索進行材料選型改進,便能夠大幅提高機械臂的長時作動可靠度。該文方法可應用于張拉整體機械臂的動力學問題不確定性量化及可靠性結構優化設計。
土木工程學科
五邊形三四撐桿混合型開口索穹頂預應力態及多參數敏感度分析
呂輝, 宋潮浪, 董石麟, 劉德旺, 陶義雅
, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.07.0482
摘要:
五邊形三四撐桿混合型索穹頂構形具有如下特點:首先是在上弦脊索處采用了任意等腰五邊形的網格; 其次是有別于早期Fuller的傳統張拉整體思想,改為在上下弦節點間設有多根傾斜的撐桿,這使得在上弦網格擴大的同時,也提高了整體結構的穩定性,做到了建筑造型和結構設計的兼顧。根據節點平衡條件,提出了設有內孔的五邊形三四撐桿混合型索穹頂結構預應力態的簡捷分析方法,并給出其全套預應力態索桿內力一般性計算公式,并通過二次奇異值法進行算例驗證,計算結果為精確解;圍繞結構的下弦環索道數、矢跨比、厚跨比、下弦節點水平半徑系數等參數計算了60個算例,分析研究了不同參數對索穹頂預張力分布的影響。多參數靈敏度分析結果表明,矢跨比對結構預張力分布影響較小,而預張力分布對厚跨比、下弦環索道數、下弦節點水平半徑系數和上弦網格系數較為敏感,在進行結構設計時應著重考慮。本文的研究為索穹頂結構的選型和設計提供了新的方案。
基本方法
一種用于功能梯度板的新四變量準三維剪切變形理論
李文斌, 王壯壯, 牛紀云, 馬連生
, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.08.0614
摘要:
提出了一種可用于功能梯度材料(FGM)板彎曲和自由振動分析的準三維剪切變形板理論。該理論的新穎之處在于:只含有4個變量且考慮了厚度拉伸效應?;谠摾碚?,用哈密頓原理導出了功能梯度矩形板彎曲和自由振動問題的控制方程,并采用Navier法獲得了彎曲位移、應力以及自由振動基頻的解析解。與三維理論、其它包含更多變量的準三維板理論以及二維板理論的對比,驗證了本文理論的準確性。數值結果表明:本文提出的理論能夠有效、準確地預測FGM板的彎曲和自由振動行為,并且能夠減少計算工作量。
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