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正交各向异性材料含切口平面问题特征值研究

工程力学 2013年第B6期30卷 1-5,18页

作者：傅向荣岑松田歌邓娇周明珏宋孟燕中国农业大学土木工程系北京100083 清华大学航天航空学院北京100084

在正交各向异性材料V型切口理论与数值分析中,都需利用问题的特征值。本文首先根据Stroh理论给出各向异性材料的材料特征矩阵,然后通过分析V型切口近尖端领域边界条件,推导出其边界特征方程,并得到相应的简化计算公式,最后利用分区加速M... 详细信息

在正交各向异性材料V型切口理论与数值分析中,都需利用问题的特征值。本文首先根据Stroh理论给出各向异性材料的材料特征矩阵,然后通过分析V型切口近尖端领域边界条件,推导出其边界特征方程,并得到相应的简化计算公式,最后利用分区加速Müller法,给出了不同材料特性正交各向异性材料的对称与反对称平面问题前几阶特征值。引入收边法和劈因子法之后,该文采用的分区加速Müller法具有收敛快、精度高和易于实施等优点,还可以去除已得到的根的影响,提高了收敛速度。

关键词： Stroh理论分区加速Müller法特征值含切口平面问题收边法

基于解析试函数三角形带旋转自由度膜元的显式格式研究

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固体力学学报 2014年第S1期35卷 191-194页

作者：葛丽娜傅向荣宋孟燕田歌中国农业大学水利与土木工程学院北京100083

三角形单元是有限元分析中常用的单元.在平面单元内引入结点转动自由度,可以提高单元位移场的阶次,在不增加单元结点的前提下提高单元性能.论文利用问题基本解析解作为试函数来构造带旋转自由度的三角形单元ATF-R3H,采用了杂交应力函数... 详细信息

三角形单元是有限元分析中常用的单元.在平面单元内引入结点转动自由度,可以提高单元位移场的阶次,在不增加单元结点的前提下提高单元性能.论文利用问题基本解析解作为试函数来构造带旋转自由度的三角形单元ATF-R3H,采用了杂交应力函数单元模式,确保了单元优良的抗畸变性能和较高应力计算精度.论文利用直角坐标与三角形面积坐标的线性关系,以及面积坐标幂函数在三角形域内和边界上的积分公式,直接给出单元刚度矩阵的显式表达式,从而避免了大量数值积分,提高了计算效率.数值算例表明,显式格式的ATF-R3H单元具有良好的性能.

关键词：转角自由度解析试函数杂交应力函数单元显式格式抗畸变

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基于概率分析的隔震结构失效机制研究

工程力学 2024年第11期41卷 88-102页

作者：刘慧鹏刘付钧宋孟燕周福霖广州大学工程抗震研究中心广州510006 北京构力科技有限公司北京100013 中国核电工程有限公司北京100840

隔震结构体系是近年来快速发展的建筑结构防灾减灾的重要手段,但其跟抗震结构体系有着不同的失效机制,需要结合上部结构失效、隔震层失效等方面进行研究。以提高隔震结构抗震性能为目标,该文提出从地震作用反应和结构抗力出发,基于概率... 详细信息

隔震结构体系是近年来快速发展的建筑结构防灾减灾的重要手段,但其跟抗震结构体系有着不同的失效机制,需要结合上部结构失效、隔震层失效等方面进行研究。以提高隔震结构抗震性能为目标,该文提出从地震作用反应和结构抗力出发,基于概率安全评价(Probability Safety Assessment,PSA)建立需求模型和失效概率模型,通过易损性分析讨论隔震结构四种失效模式的失效概率和最大破坏概率,找出结构最弱失效模式,并对模型薄弱位置进行优化,从而提高隔震结构的可靠度。以构造算例和工程算例为对象,建立需求函数、失效概率函数和最大破坏概率函数,研究其在不同地震水准下的失效机制,并做优化提升,表明了方法的可行性。

关键词：隔震结构破坏概率失效机制地震发生概率易损性分析

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核电厂预应力钢筋混凝土板落锤冲击抗力随机性模型研究

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建筑结构 2022年第S1期52卷 1459-1463页

作者：高戈宋孟燕蒋迪中国核电工程有限公司北京100840

针对核电厂预应力钢筋混凝土安全壳在动力冲击荷载作用下的结构可靠度问题,对缩比后的预应力钢筋混凝土板在落锤冲击下的结构抗力随机性模型进行了研究。采用LS-DYNA建立预应力钢筋混凝土靶板在落锤冲击作用下的有限元模型,基于随机有... 详细信息

针对核电厂预应力钢筋混凝土安全壳在动力冲击荷载作用下的结构可靠度问题,对缩比后的预应力钢筋混凝土板在落锤冲击下的结构抗力随机性模型进行了研究。采用LS-DYNA建立预应力钢筋混凝土靶板在落锤冲击作用下的有限元模型,基于随机有限元法考虑在特定撞击力作用下预应力钢筋混凝土板的失效情况受参数(包括:混凝土强度、钢筋强度、钢筋面积、有效预应力等靶板材料参数)随机特性的影响,采用蒙特卡洛抽样法建立了预应力钢筋混凝土靶板的概率模型,分别给出了在靶板变形控制下和靶板单元损伤控制下的预应力钢筋混凝土靶板落锤冲击过程的极限状态函数,获得了特定工况下靶板失效概率为0.298、可靠度指标为0.93的结果,为预应力钢筋混凝土安全壳在动力冲击作用下的可靠度问题分析提供研究基础。

关键词：预应力混凝土落锤冲击蒙特卡洛法抗力随机性模型可靠度

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飞射物撞击预应力钢筋混凝土靶板试验研究

兵工学报 2024年第S2期45卷 176-185页

作者：董军蒋迪孙亮宋孟燕陈飞刘蒙莎任义珂西安交通大学航天航空学院陕西西安710049 中国融通资源开发集团有限公司北京100081 中国核电工程有限公司北京100089 浙江省军工集团股份有限公司浙江湖州310011

以大飞机撞击为应用研究背景,开展飞射物撞击预应力钢筋混凝土靶板试验研究。采用1∶6的几何缩比率,设计与飞射物等效的缩比样品和预应力钢筋混凝土靶板,采用有限元分析软件构建碰撞模型,计算不同速度下2种结构缩比样品对靶板的撞击毁... 详细信息

以大飞机撞击为应用研究背景,开展飞射物撞击预应力钢筋混凝土靶板试验研究。采用1∶6的几何缩比率,设计与飞射物等效的缩比样品和预应力钢筋混凝土靶板,采用有限元分析软件构建碰撞模型,计算不同速度下2种结构缩比样品对靶板的撞击毁伤效果。采用气炮进行实物加载试验,通过与仿真计算结果进行分析对比,获得2种结构缩比样品对200 mm厚预应力钢筋混凝土的临界侵彻速度。所得结果可为直观预判/评估核电厂预应力钢筋混凝土安全壳冲击响应和破坏模式提供基础数据,也可为原型碰撞试验方案提供设计参考和依据。

关键词：钢筋混凝土靶板飞射物侵彻撞击预应力毁伤效果

中美欧规范体系下核岛厂房收缩效应计算方法讨论

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建筑结构 2021年第S1期51卷 1289-1294页

作者：宋孟燕刘蒙莎孙晓颖中国核电工程有限公司北京100840

核电结构进行结构内力计算时,混凝土收缩导致的内力增长是不可忽略的,准确的估算混凝土收缩对内力的影响可以使结构设计更加可靠,提高核电结构的安全性。研究总结了中、美、欧各国规范体系下结构设计中考虑混凝土收缩的计算方法,并以某... 详细信息

核电结构进行结构内力计算时,混凝土收缩导致的内力增长是不可忽略的,准确的估算混凝土收缩对内力的影响可以使结构设计更加可靠,提高核电结构的安全性。研究总结了中、美、欧各国规范体系下结构设计中考虑混凝土收缩的计算方法,并以某核岛厂房为例,对中、美、欧规范中混凝土收缩效应计算方法的差异进行了讨论。首先发现中美欧规范体系下混凝土收缩应变的计算方法有所不同,但当环境条件及材料参数相同时,按照各规范给出的公式计算得到的混凝土收缩应变基本相同。其次,考虑混凝土收缩效应进行结构内力计算时还需对构件刚度进行折减以考虑混凝土开裂导致的截面内力释放,但中美欧规范体系中的折减取值规定有所不同。最后,对某核岛厂房的进行仿真计算发现由中国规范计算的内力结果大于欧洲规范的内力计算结果,美国规范计算结果最小,中国规范计算较美国规范计算大20%左右,中国规范计算较欧洲规范计算大10%左右。

关键词：收缩应变刚度折减荷载组合核岛厂房

基于拉丁超立方抽样的某核岛厂房概率SSI分析研究

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核科学与工程 2021年第2期41卷 306-312页

作者：宋孟燕张超琦孙晓颖中国核电工程有限公司北京100840

根据美国核电规范ASCE4-16关于概率土-结构相互作用(SSI)分析的规定,对某核电厂反应堆厂房进行了基于抽样概念的概率SSI分析研究,分析中主要考虑了地震输入、场地特性以及构筑物刚度和阻尼等关键变量的不确定性,采用ASCE4-16中建议的拉... 详细信息

根据美国核电规范ASCE4-16关于概率土-结构相互作用(SSI)分析的规定,对某核电厂反应堆厂房进行了基于抽样概念的概率SSI分析研究,分析中主要考虑了地震输入、场地特性以及构筑物刚度和阻尼等关键变量的不确定性,采用ASCE4-16中建议的拉丁超立方抽样方法和数量,以及各关键变量的概率物理模型,将基于抽样概念的概率SSI分析结果与基于EPRI-103959建议的确定性-概率SSI分析结果进行了对比,并对结果进行了拓展分析。经过初步分析,概率SSI分析方法更能够表征SSI系统的真实动力响应,且受刚度和地震输入波样本的影响更为明显。本文的研究工作为后续采用抽样方法进行核电厂地震概率风险分析(SPRA)工作奠定了基础,形成的方法同时也适用于概率场地响应分析(PSRA)工作中。

关键词：拉丁超立方 PSSIA 概率土-结构相互作用核岛厂房

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三角形截面梁柱构件的三维等效弹簧计算模型

固体力学学报 2014年第S1期35卷 230-233页

作者：宋孟燕田歌葛丽娜宋京京傅向荣中国核电工程有限公司北京100840 中国农业大学水利与土木工程学院北京100083

传统有限元在分析梁柱构件时一般采用常应变单元和双线性单元,但此类单元在梁柱构件受弯分析中计算精度不是很高.本文根据梁柱构件的力学性能,在三维连续介质体受到轴向变形和弯曲变形的状态下,利用其轴向变形和弯曲挠度相同,得到具有... 详细信息

传统有限元在分析梁柱构件时一般采用常应变单元和双线性单元,但此类单元在梁柱构件受弯分析中计算精度不是很高.本文根据梁柱构件的力学性能,在三维连续介质体受到轴向变形和弯曲变形的状态下,利用其轴向变形和弯曲挠度相同,得到具有相同宽度和高度且刚度等效的超静定桁架力学模型.然后,通过桁架杆的截面参数求得弹簧的刚度系数,从而得等效弹簧元模型.本文提出的等效弹簧模型计算方法简单,便于扩展到更为复杂的构件分析中.

关键词：三角形三维等效弹簧元抗压刚度抗弯刚度

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二三维连续介质分析中的等效弹簧元

工程力学 2014年第S1期31卷 5-10页

作者：宋孟燕田歌袁明武葛丽娜宋京京傅向荣中国农业大学土木工程系北京100083 北京大学力学与工程科学系北京100871

该文给出了一类将二维和三维连续介质等效成弹簧元体系进行分析的研究思路,并将二维和三维的等效弹簧单元应用于容器结构与内部连续介质相互作用的静力与动力分析中。首先,该文给出了基于刚度等效原理的二维与三维等效弹簧元理论。其次... 详细信息

该文给出了一类将二维和三维连续介质等效成弹簧元体系进行分析的研究思路,并将二维和三维的等效弹簧单元应用于容器结构与内部连续介质相互作用的静力与动力分析中。首先,该文给出了基于刚度等效原理的二维与三维等效弹簧元理论。其次,利用二维等效弹簧元模型作为基本单元分析了连续介质对容器壁的压力分布规律,并利用三维等效弹簧元模型分析了容器壁与内部连续介质共同响应的动力特性。数值算例表明:与常用的连续介质有限元模型相比,等效弹簧元模型的计算效率和精度更高。在容器结构与内部连续介质共同响应动力分析中,等效弹簧元体系与工程中常用的附加质量法相比,不光有更高的计算效率,而且能更正确地反映内部连续介质刚度对共同响应动力特性的影响。等效弹簧元在工程应用分析中具有良好的适应性。

关键词：等效弹簧元连续介质有限元容器结构动力特性