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空洞影响下加筋路堤双梁模型的动力响应与数值分析

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空洞影响下加筋路堤双梁模型的动力响应与数值分析

作者：董浩喆华南理工大学

学位级别：硕士

在地质条件较差的地区,许多道路工程不可避免的要修建在空洞地基之上,或者由于地下水位改变,路基处理不当,填土不实等原因,路基下方出现土洞的情况也时有发生,在道路运营期,路面顶板在路堤自重、车辆荷载以及震动作用等原因造成土洞塌... 详细信息

在地质条件较差的地区,许多道路工程不可避免的要修建在空洞地基之上,或者由于地下水位改变,路基处理不当,填土不实等原因,路基下方出现土洞的情况也时有发生,在道路运营期,路面顶板在路堤自重、车辆荷载以及震动作用等原因造成土洞塌陷引发的工程问题也成为道路建设运营中的重要问题。为了防止空洞突发塌陷事故,目前常用的方法是在路基中加入土工合成材料对路基进行加固,鉴于此,本文针对空洞影响下加筋路堤双梁模型动力响应与数值分析,主要研究内容以及成果包括:(1)对经典的Euler-Bernoulli梁模型进行改进,将此方法用在土洞塌陷下的加筋路堤的研究。将路面板假设为上梁,加筋层假设为下梁,考虑上下梁的耦合效应,分别建立上下梁的弯矩M与沉降w之间的双梁微分方程,并采用摄动理论推导了双梁系统响应的控制微分方程和相关解,以此来模拟上下梁之间的动力响应。将国外学者的实验研究成果与双梁模型解析结果进行比对,验证改进后的双梁模型的有效性,并基于双梁模型微分方程,系统研究了路堤填土高度,上下梁的刚度比,土洞直径和速度等因素对上下梁沉降值的影响。上下梁的沉降值随着填土高度,土洞直径,车辆行车速度的增大而增大。在保持上梁刚度不变的情况下,下梁的沉降随着上下梁的刚度比增大而增大。(2)采用大变形有限元分析法和土工格栅蠕变特性,建立路面-路堤-加筋层-路基层耦合作用的有限元分析模型,结合归一化方法揭示了不同工况条件下道路行车荷载对路堤的极限承载力和破坏模式,对加筋层的拉拔效应的影响,对土体的运动趋势的影响。研究结果表明,水平加筋法可改善路基极限承载力。当路堤底部铺设土工格栅,在一定程度会改善路基的极限承载力。当筋材抗拉强度增大,承载力比值会上升,但抗拉强度存在一个临界值。路堤填土高度越大,加筋层沉降值越高,路堤从不完全的土拱效应发展至完全的土拱效应。土洞埋深越大,路基的极限承载力折损系数减小。(3)依托国外学者Audrey Huckert在空旷的地方为期半年的足尺试验,建立双梁模型和三维数值模型,将解析结果,数值模拟结果与实验结果进行比照,计算结果显示,三维数值模型的结果与实验实测数据具有很好的一致性,解析解的结果与实验结果相比,变化规律是一致的,但是整体沉降值是偏小的,说明改进后的双梁模型存在自身的局限性。

关键词：土洞塌陷加筋路基双梁模型荷载传递机制破坏模式

基于广义层间位移角谱的复合自复位结构体系的参数分析

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振动工程学报 2018年第2期31卷 255-264页

作者：武大洋吕西林同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

提出了复合自复位结构体系,该结构体系在层次上由基本功能分区和损伤控制分区组成。根据不同分区的结构变形特征将复合自复位结构体系简化为由剪切梁和弯曲梁组成的双梁分布体系模型。求解得到复合自复位结构体系振型方程的闭合解,分析... 详细信息

提出了复合自复位结构体系,该结构体系在层次上由基本功能分区和损伤控制分区组成。根据不同分区的结构变形特征将复合自复位结构体系简化为由剪切梁和弯曲梁组成的双梁分布体系模型。求解得到复合自复位结构体系振型方程的闭合解,分析该体系在不同剪弯刚度比和弯曲梁与其底部约束刚度比下振型和振型转角的变化规律。基于振型叠加法得到体系的广义层间位移角谱,分析了剪弯刚度比和弯曲梁与其底部约束刚度比、阻尼比和高阶模态对体系广义层间位移角谱的影响。结果表明:在剪弯刚度比介于1~3的区间,弯曲梁与其底部约束刚度比介于1~5的区间,通过附加一定的阻尼,体系不仅可以抑制高阶振型的影响得到较均匀的层间位移分布而且可以降低最大响应。以广义层间位移角谱为工具,可以实现复合自复位结构体系直接基于位移的设计。

关键词：抗震结构复合体系自复位结构双梁模型广义层间位移角谱

基于共振转换器的自主水下航行器动力学建模及减振降噪

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力学学报 2023年第10期55卷 2274-2287页

作者：张康宇路宽程晖傅超郭栋西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072 西北工业大学智能飞行器结构强度与设计研究所西安710072 西北工业大学机电学院西安710072

文章以自主水下航行器(AUV)振动噪声抑制及其隐秘性提高为研究背景,提出了一种含有轴承非线性的AUV振动−声学模型,并通过寻找共振转换器(RC)最佳设计参数使壳体产生的振动声辐射功率级最小,达到反共振的目的.首先通过Lagrange法建立了... 详细信息

文章以自主水下航行器(AUV)振动噪声抑制及其隐秘性提高为研究背景,提出了一种含有轴承非线性的AUV振动−声学模型,并通过寻找共振转换器(RC)最佳设计参数使壳体产生的振动声辐射功率级最小,达到反共振的目的.首先通过Lagrange法建立了含有浆−轴−壳的双梁系统有限元模型,基于赫兹接触理论加入轴承非线性因素,然后根据声传播原理推出了声偶极子辐射场模型;然后,采用Runge-Kutta法求解了系统振动响应,通过时域响应、频谱、分岔和幅频响应图等后处理信号分析了系统的动力学特征;最后,以壳体声功率级作为代价函数并根据响应分析结果,对RC进行参数设计.通过对比非线性轴承和线性弹簧两种支撑,发现AUV在非线性轴承支撑下壳体振动辐射声功率级主体趋势是沿着线性结果分布的,同时均高于线性弹簧支撑下的系统噪声,并且在对应共振区域达到峰值;同时结果显示RC装置能够大幅度降低系统共振响应幅值及振动辐射声功率级,尤其在共振频率设计点处减振降噪效果最为显著,在共振频率设计点处频率没有发生偏移,但在其他个别区间内,除了最大共振幅值降低明显之外,共振频率产生一定的偏移.文章的理论模型揭示了AUV动力学响应特征及参数影响规律,其研究结果可为AUV减振降噪优化设计提供新的改进思路,具有一定的理论指导意义.

关键词：自主水下航行器转子动力学非线性减隔振双梁模型共振转换器

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静力荷载作用下组合梁的受力性能

江苏大学学报（自然科学版） 2006年第1期27卷 75-78页

作者：范旭红骆英吴元祥江苏大学理学院江苏镇江212013 浙江绍兴城建集团浙江绍兴312000

针对普通钢-混凝土组合梁存在的一些问题,例如跨度小、承载力低、抗震能力弱、容易掀起和延性小等特点,提出了一种新型的组合梁———外包钢-钢筋混凝土组合梁,并进行了四根足尺简支梁的试验研究.通过对试件荷载-位移曲线,荷载-应变曲... 详细信息

针对普通钢-混凝土组合梁存在的一些问题,例如跨度小、承载力低、抗震能力弱、容易掀起和延性小等特点,提出了一种新型的组合梁———外包钢-钢筋混凝土组合梁,并进行了四根足尺简支梁的试验研究.通过对试件荷载-位移曲线,荷载-应变曲线和应变沿截面高度分布的分析,结果表明外包钢-钢筋混凝土组合梁有较优越的力学性能和良好的应用前景.与传统的工字钢-钢筋混凝土组合梁比较,其抗弯承载能力强,延性好,适用于跨度较大的结构;填充混凝土对防止钢梁发生局部失稳起到了良好的作用;对于完全剪切连接组合梁,截面平均应变基本符合平截面假定,对于部分剪切连接组合梁,截面应变不符合平截面假定.采用双梁模型对外包钢-混凝土组合梁进行非线性有限元分析,程序计算结果与试验结果比较吻合.

关键词：帽形钢-砼组合梁非线性有限元双梁模型完全剪切连接本构模型

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双体船弯扭耦合振动分析

双体船弯扭耦合振动分析

作者：李颖大连理工大学

学位级别：硕士

近些年,无论是在民用还是军用船舶市场,双体船所占的分量都越来越大。其形状、结构、受力状态以及与流体的作用关系等均与常规的单体船有很大的差别,传统的计算方法和经验公式已经不能直接适用于双体船。船舶振动预报是结构设计中的重... 详细信息

近些年,无论是在民用还是军用船舶市场,双体船所占的分量都越来越大。其形状、结构、受力状态以及与流体的作用关系等均与常规的单体船有很大的差别,传统的计算方法和经验公式已经不能直接适用于双体船。船舶振动预报是结构设计中的重要内容,尤其对于用于海洋科学考察等项目的双体船来说,结构的振动将会影响测量的准确性,所以在设计初期就应对减振降噪这一问题格外注意。在船体梁的几种振动形式中,垂向振动最常见,对于双体船这种结构形式来说扭转振动有时也比较突出,本文研究的即是双体船的垂向弯曲和扭转的耦合振动形式。船舶振动特性的计算方法主要包括能量法、通用程序法(边界元法和有限元法)、经验公式法、迁移矩阵法等。目前应用最广泛的是通用程序法(边界元法和有限元法)。相对于其它方法来说,这种方法能够更加真实的模拟实际结构,从而得到更加准确的计算结果,但是此方法工作量比较大。在船舶的不同设计阶段,应该综合考虑精度需求、时间和费用成本等因素来决定采用何种方法计算其振动特性。因此本文将双体船简化为双梁模型,运用铁木辛柯梁理论及薄壁杆件理论求出双梁模型的动力微分方程,采用迁移矩阵法编程求得双体船的振动特性,并用三维有限元法计算双体船的振动特性,与编程结果进行对比分析,两种方法的相对差在6%以内,说明采用迁移矩阵法计算双体船的振动特性是可行的。

关键词：双体船总振动薄壁杆件双梁模型迁移矩阵法三维有限元法

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金山大桥局部拆除后续运营期性能和实测分析

城市道桥与防洪 2022年第4期 163-166,172,M0015页

作者：姚青上海城建市政工程(集团)有限公司上海市200065

因航道升级和改建施工的保通需求,上海金山大桥在拆除之前需局部切割拆除并维持一年续运营期,安全风险显著提高,且同类工程实例较为罕见。利用有限元软件建立双梁连续约束模型,模拟金山大桥局部翼缘拆除全过程,形成局部拆除监测预警等... 详细信息

因航道升级和改建施工的保通需求,上海金山大桥在拆除之前需局部切割拆除并维持一年续运营期,安全风险显著提高,且同类工程实例较为罕见。利用有限元软件建立双梁连续约束模型,模拟金山大桥局部翼缘拆除全过程,形成局部拆除监测预警等级和预警值,分析了部分拆除后的续运营期旧桥挠度和应力监测数据。监测结果表明,结构刚度稳定,实测应力均小于理论控制值,可为今后类似工程提供借鉴。

关键词：局部拆除续运营期实时监测双梁模型

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多场条件下压电材料界面裂纹扩展问题研究

多场条件下压电材料界面裂纹扩展问题研究