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中层大气静力稳定性减弱趋势——历史火箭探空数据分析

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物理学报 2015年第16期64卷 451-458页

作者：王丽吉陈泽宇凌超吕达仁中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049

大气静力稳定性参数Brunt-Vaisala频率反映了以温度垂直梯度为代表的大气整体结构的特征.全球增暖背景下,学术界对中层大气静力稳定性的响应形式还相当缺乏了解.利用历史火箭探空资料,考察了1962—1991年期间从赤道到北半球中纬度地区... 详细信息

大气静力稳定性参数Brunt-Vaisala频率反映了以温度垂直梯度为代表的大气整体结构的特征.全球增暖背景下,学术界对中层大气静力稳定性的响应形式还相当缺乏了解.利用历史火箭探空资料,考察了1962—1991年期间从赤道到北半球中纬度地区中层大气静力稳定性(Brunt-Vaisala频率的平方,N2)的长期趋势.结果表明,对于选取的6个典型站点,在平流层上部到中间层中部区域(48—60 km),所有站点大气静力稳定性一致呈现显著减弱的长期趋势.48—60 km整层平均N2长期趋势统计结果表明,在两个热带站点,N2长期趋势一致,每十年减小0.11×104s2;随着纬度增加,在从22?N(Barking Sand站)向38?N(Wallops Island站)过渡的区间内,N2趋势从-0.16×104s2/decade增强到-0.22×104s2/decade.

关键词：静力稳定性减弱趋势中层大气火箭探空

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矩形平面单层球面网壳的静力稳定性

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2016年第12期35卷 1458-1462页

作者：胡朝霞贺拥军湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

针对底面为矩形的球面网壳结构，分析了常见三种网格形式的非线性稳定性能，选出其中性能较合理的一种网格形式，通过大规模参数化分析，较为系统地研究了矩形平面单层三向球面网壳结构的稳定性能，并给出了其极限承载力拟合公式．研究... 详细信息

针对底面为矩形的球面网壳结构，分析了常见三种网格形式的非线性稳定性能，选出其中性能较合理的一种网格形式，通过大规模参数化分析，较为系统地研究了矩形平面单层三向球面网壳结构的稳定性能，并给出了其极限承载力拟合公式．研究结果表明：常见网格形式中三向网格矩形底面球面网壳的稳定性能最优；极限载荷与结构等代刚度呈线性关系；初始几何缺陷对网壳极限载荷影响非常明显，当初始缺陷值取L／300时，极限载荷降低率在53．5％-65．8％之间；结构对载荷不对称分布并不敏感；立体桁架能够显著提高结构的极限承载能力．

关键词：矩形底面单层球面网壳静力稳定性等代刚度初始几何缺陷

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旬阳董儿沟尾矿坝动静力稳定性对比分析研究

中国农村水利水电 2014年第7期 130-135页

作者：史志军陕西省交通规划设计研究院西安710065

以旬阳董儿沟尾矿坝为研究对象,根据经验确定了初坝参数,试验测定了需对材料的动力静力参数,静力计算采用E-B模型,动力计算采用等效黏弹性本构,稳定性计算采用瑞典条分法。静力计算分析表明,尾矿坝在静力状态下是稳定的,且干滩长度越长... 详细信息

以旬阳董儿沟尾矿坝为研究对象,根据经验确定了初坝参数,试验测定了需对材料的动力静力参数,静力计算采用E-B模型,动力计算采用等效黏弹性本构,稳定性计算采用瑞典条分法。静力计算分析表明,尾矿坝在静力状态下是稳定的,且干滩长度越长,坝体越稳定。坝体在给定的地震力作用下,坝体的反应加速度的最大值都发生在坝体顶部,坝顶的水平向反应加速度无放大作用,竖向加速度反应均明显小于水平向加速度反应。结合实际条件尾矿坝坝坡液化的可能性很小,坝体不会发生液化。动力边坡稳定安全系数为1.26,表明动力作用下尾矿坝的边坡仍然是稳定的。

关键词：尾矿坝等效黏弹性本构静力稳定性动力稳定性

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基于能量原理的液压缸静力稳定性的计算

矿山机械 2011年第3期39卷 109-112页

作者：龚相超胡百鸣冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室(武汉科技大学) 湖北武汉430081

采用了较为合理、简单的液压缸计算模型,分析了液压缸各主要部分对其静力稳定的影响,基于小挠度稳定性理论,应用最小势能原理,得到临界压力近似计算方法,通过计算实例表明,该计算方法的计算过程比较简单,且计算精度很高。

关键词：液压缸最小势能原理静力稳定性临界压力

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双向张弦梁结构的静力稳定性及动力响应分析

双向张弦梁结构的静力稳定性及动力响应分析

作者：梁赞远华南理工大学

学位级别：硕士

张弦梁结构是由下弦索、撑杆及压弯构件上弦拱组合而成的自平衡结构体系,受力合理,具有广阔的应用前景。本文在前人研究的基础上,采用ANSYS有限元软件,对双向张弦梁结构的静力性能、静力稳定性及在地震作用下的动力响应等问题进行研究... 详细信息

张弦梁结构是由下弦索、撑杆及压弯构件上弦拱组合而成的自平衡结构体系,受力合理,具有广阔的应用前景。本文在前人研究的基础上,采用ANSYS有限元软件,对双向张弦梁结构的静力性能、静力稳定性及在地震作用下的动力响应等问题进行研究。主要工作如下:(1)采用自平衡索力比值法,对双向张弦梁结构的预应力确定方法进行研究,并以算例进行验证。在此基础上,对双向张弦梁结构及其相应单层网壳的静力性能进行对比分析,同时探讨上弦拱的矢跨比、活载半跨布置等参数改变的影响。结果表明:自平衡索力比值法计算精度高,求解过程易于实现,适用于双向张弦梁结构的拉索预应力确定;下部索杆体系的引入,可有效减小上弦拱的内力峰值和变形,增大结构刚度;在结构高跨比不变时,随着上弦拱矢跨比的增大,节点竖向位移及单元内力相差均不显著;活载半跨布置对结构的节点竖向位移更为不利。工程实践中,建议上弦拱的矢跨比取0.06,并考虑活载半跨布置的影响。(2)考虑不同的整体初始几何缺陷引入方式,对双向张弦梁结构的静力稳定性进行分析,并改变参数,探讨上弦拱的矢跨比、活载半跨布置及初始几何缺陷最大值等对结构稳定性能的影响。研究表明:相比于随机缺陷模态法和修正的特征缺陷模态法,基于非线性屈曲模态的一致缺陷模态法计算效率高,且计算结果比修正的特征缺陷模态法更不利,建议采用一致缺陷模态法引入结构整体的初始几何缺陷;当结构的高跨比确定时,上弦拱不同矢跨比分析得到的稳定承载力系数相差不大,上弦拱的矢跨比取0.06时,较为合理;整体的初始几何缺陷最大值对该结构的稳定承载力有较显著的影响,建议缺陷最大值取跨度的1/300;活载全跨布置对结构的稳定承载力系数更为不利。(3)采用时程分析法,考虑不同的地震波引入方式,对双向张弦梁结构在地震作用下的动力响应开展研究,并探讨上弦拱的矢跨比、初始几何缺陷及地震强度调幅比等参数改变对结构动力响应的影响。分析表明;采用整体一致法时,相比于常遇地震,罕遇地震下的动力响应更为不利,且结构变形比单元内力的增幅更为显著。基于分析结果和相关规范要求,工程实践中,对于双向张弦梁的动力响应分析宜采用整体一致法,考虑到支座大质量法能更好地模拟下部拉索可能出现松弛的情况,此时可采用支座大质量法作为动力响应分析的补充;上弦拱矢跨比的减小,导致结构刚度减弱,罕遇地震下,与最大单元轴力相比,最大节点位移的降幅较大;整体的初始几何缺陷对结构动力响应的影响较为显著;等比调幅下结构的动力响应最为不利。

关键词：双向张弦梁结构预应力静力稳定性初始几何缺陷动力响应

考虑蒙皮效应钢结构冷却塔静力稳定性及风致响应研究

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考虑蒙皮效应钢结构冷却塔静力稳定性及风致响应研究

作者：李宗谕哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

冷却塔在火力发电中有着非常重要的作用,随着社会的进步和工业的发展,冷却塔的体型越来越大,结构形式越来越复杂,混凝土材料的缺陷表现的越来越突出,而钢结构冷却塔具有自重轻、施工方便、冷却效率高及结构体系布置灵活的优点,正在逐渐... 详细信息

冷却塔在火力发电中有着非常重要的作用,随着社会的进步和工业的发展,冷却塔的体型越来越大,结构形式越来越复杂,混凝土材料的缺陷表现的越来越突出,而钢结构冷却塔具有自重轻、施工方便、冷却效率高及结构体系布置灵活的优点,正在逐渐取代传统的材料。冷却塔属于高耸结构,风荷载对结构性能影响很大,钢结构冷却塔表面覆盖面板,受力时受蒙皮效应影响,对结构的整体受力性能及稳定性有一定影响,而目前国内外对于钢结构冷却塔的研究均未考虑其蒙皮效应,因此本课题主要考虑钢结构冷却塔蒙皮效应对整体结构稳定性的影响,建立考虑蒙皮面板的结构有限元建模分析方法,开展考虑蒙皮结构冷却塔的静力稳定性分析,并基于整体结构风洞试验,进行结构风振响应及风振系数分析,主要工作如下:（1）考虑蒙皮面板与杆件的不同连接方式,在ANSYS中建立了考虑蒙皮效应的冷却塔结构有限元分析模型,模型中基于三方向刚度等效原则将压型铝板等效成各向异性平板,并进行了有限元验证。通过对比不同模型计算结果的差异,最终确定利用弹簧单元来模拟连接面板与杆件的自攻螺钉连接。为得到自攻螺钉刚度曲线,设计并开展了一系列自攻螺钉抗剪性能试验,得到了不同连接板厚和螺钉直径下的荷载-位移曲线,简化后作为弹簧的刚度曲线输入整体结构计算模型。（2）开展钢结构冷却塔刚性模型测压风洞试验,通过增加外表面粗糙度的方法模拟雷诺数效应,并通过在内表面贴条的方式模拟结构的内部杆件,分别得到了结构内外表面的风压系数分布,并与规范进行了对比。之后对风洞试验得到的风压点进行插值和加密,在有限元软件ANSYS中基于时程分析的方法对结构进行风振响应分析,获得结构各个位置的位移响应时程,计算位移风振系数,得出位移风振系数在迎风面较小,背风面较大,且沿高度增大呈先减小后增大的规律。（3）进行了考虑蒙皮面板钢结构冷却塔的非线性稳定性分析,考虑高度、网格尺寸、面板厚度及弹簧刚度等参数,对钢结构冷却塔进行非线性稳定性参数分析,总结各参数对结构稳定性能的影响规律,并对典型算例进行细致分析,提取弹簧的受力状态、对节点刚度状态分布以及不同网格结构的破坏模式进行总结,得出不同破坏模式与网格尺寸大小有关,网格尺寸较小时,除了发生喉部凹陷外,风吸区也发生局部失稳,最终引起整体失稳。

关键词：钢结构冷却塔风洞试验风振系数静力稳定性参数分析

大矢跨比单双层网壳结构的静力稳定性及动力响应研究

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大矢跨比单双层网壳结构的静力稳定性及动力响应研究

作者：张健华南理工大学

学位级别：硕士

单双层网壳是由单层网壳和双层网壳组合而成的空间结构体系,近年来得到了广泛的应用。目前,对单层或双层网壳结构的静、动力性能的研究已取得了丰硕的成果,但对单双层网壳结构的相关研究相对较少。本文以某实际工程双层网壳结构及由之... 详细信息

单双层网壳是由单层网壳和双层网壳组合而成的空间结构体系,近年来得到了广泛的应用。目前,对单层或双层网壳结构的静、动力性能的研究已取得了丰硕的成果,但对单双层网壳结构的相关研究相对较少。本文以某实际工程双层网壳结构及由之发展而来的六个单双层网壳结构为研究对象,对其进行静、动力分析,主要工作如下:(1)对两类结构进行静力分析,并改变参数,探讨活载的半跨分布、单双层连接处节点形式等因素对单双层网壳结构的影响。研究表明:单双层网壳竖向位移最大对应节点均靠近单双层连接处,且结构刚度随单层区域跨度的增大而减弱;由于单双层连接处刚度突变,节点竖向位移和环向杆轴力均在此处突变,其变化幅度随单层区域跨度增大而增大;活载的半跨分布对节点竖向位移、环向杆轴力起控制作用;改变单双层连接处节点形式对结构静力特性的影响很小。(2)在静力分析的基础上,对两类结构的稳定性能进行研究,分别考察几何和材料非线性对结构稳定承载力的影响程度,进一步探讨参数改变和不同缺陷引入方式对单双层网壳结构的影响,并对特征缺陷模态法的适用性及单双层网壳的缺陷敏感区域进行了研究。分析表明:几何非线性对理想的双层及单双层网壳稳定承载力的影响程度随单层区域跨度的增大而增大,而材料非线性与此相反;综合考虑结构的经济性和稳定性要求,建议单层区域跨度不宜超过结构跨度L的40%;活载的半跨分布对单双层网壳结构的稳定承载力起控制作用,改变单双层连接处节点的形式可有效改善其稳定性能;结构对初始几何缺陷的变化非常敏感,当单层区域跨度占比较小时,初始几何缺陷最大计算值取L/400较合理,当单层区域跨度占比较大时,取L/500较合理;单双层网壳结构的缺陷敏感区域主要位于单层区域(含单双层连接处)。(3)针对不同地震波引入方式及地震波选取对单双层网壳结构动力响应的影响进行了对比研究,此外,对不同初始几何缺陷引入方式进行了探讨。结果表明:支座大质量法能更有效地评估结构位移响应的变化,建议工程实践中,对此类结构的动力响应分析宜采用支座大质量法;相对于常规记录地震波,采用适合特定场地及基本周期频段的最不利地震动所得的动力响应更不利;以随机缺陷模态法为基准,对特征缺陷模态法和自振缺陷模态法进行对比分析,特征缺陷模态法计算结果偏安全,且保证率较高,而以自振模态作为初始几何缺陷的分布模式更合理,但结果偏于不安全。

关键词：单双层网壳结构静力稳定性随机缺陷模态法支座大质量法动力响应

考虑局部双层的网壳结构静力稳定性与地震响应分析

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考虑局部双层的网壳结构静力稳定性与地震响应分析

作者：陆世宇江西理工大学

学位级别：硕士

网壳结构具有造型美观、流线型好、跨度大等优点,近些年来,在工程中得到大量的应用。然而,随着结构跨度的不断增大,结构的稳定性问题越来越突出,如何使结构在荷载下具有足够的承载力及稳定性能成为保证结构安全性的关键。本文以局部双... 详细信息

网壳结构具有造型美观、流线型好、跨度大等优点,近些年来,在工程中得到大量的应用。然而,随着结构跨度的不断增大,结构的稳定性问题越来越突出,如何使结构在荷载下具有足够的承载力及稳定性能成为保证结构安全性的关键。本文以局部双层凯威特球面网壳为研究对象,从静力稳定性分析和地震响应分析两个方面进行系统的研究。首先,运用空间结构设计软件MSTCAD建立了局部双层凯威特网壳结构模型,在保证所选用的杆件截面尺寸满足强度控制及容许长细比的前提下,对截面进行验算,以获取准确的结构静力稳定性数据和结构地震响应数据。然后,运用大规模参数分析方法对局部双层凯威特网壳结构的稳定性进行分析,包括网壳跨度、矢跨比、支承方式、非对称荷载作用、初始几何缺陷大小等对该类网壳非线性稳定性能的影响。分析表明:矢跨比和跨度对该种网壳的极限承载力具有显著的影响且具有良好的规律性;支承条件和荷载分布模式对结构的稳定性极限承载力的影响较小;初始缺陷的增加会降低结构的极限承载力和整体的刚度,需要加以控制。最后,以B-R运动准则作为结构的失效判断准则,降El-Centro地震波作为地震动输入,分析了局部双层凯威特网壳结构的结构动力稳定性能,同时对矢跨比和屋面质量这两个参数进行研究,通过对地震响应结果的分析,得到该结构在地震作用下的响应随矢跨比、屋面质量的变化规律。结果表明:在三维地震输入作用下,结构的响应较单维地震输入大,且竖向地震输入导致的响应较水平地震输入大;矢跨比小的结构发生失稳时结构的荷载幅值较大、杆件的塑性发展程度更充分,结构具有更好的延性;屋面质量作为影响其动力响应的一个因素,在不改变其他条件的情况下,屋面质量对结构动力响应的影响效果较小。

关键词：局部双层凯威特网壳静力稳定性极限承载力动力稳定性地震响应

饱和细粒尾矿库渗流及静力稳定性三维数值分析

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饱和细粒尾矿库渗流及静力稳定性三维数值分析

作者：陈如意南昌工程学院

学位级别：硕士

尾矿库作为堆存尾矿的特殊水工建筑物,因其具有较高的势能而成为潜在人造危险源,一旦其失稳,将给当地环境和下游人民的生命财产造成巨大损失。因此,亟需对尾矿库运行阶段的稳定性进行综合评价,判断其是否满足安全要求,进而采取科学有效... 详细信息

尾矿库作为堆存尾矿的特殊水工建筑物,因其具有较高的势能而成为潜在人造危险源,一旦其失稳,将给当地环境和下游人民的生命财产造成巨大损失。因此,亟需对尾矿库运行阶段的稳定性进行综合评价,判断其是否满足安全要求,进而采取科学有效的预防、除险措施来避免安全事故的发生,确保尾矿库始终处于稳定状态。本文的研究对象为江西省某一上游式尾矿库,库内堆存有大量饱和细粒尾矿。由于该尾矿库堆积坝实际坝坡比与设计文件出现差异,因此,本文主要通过现场勘查和数值计算的方法,分别从渗流场和静力稳定两个层面对该尾矿库的稳定性进行综合评价。本文的主要研究内容如下:(1)开展工程地质勘察、现场监测和室内土工实验,获得细粒尾矿各尾砂层分层情况、尾矿沉积规律和细粒尾矿各尾砂层的物理力学参数;对浸润线观测孔水位和坝体位移监测桩的位移进行监测并结合历年监测记录,得到该尾矿库当前浸润线位置、坝体位移现状及其随坝高的变化规律。(2)以上述地质勘察结果结合初步设计资料和尾矿库地形图,利用MIDAS GTS NX建立尾矿库三维仿真模型。在此基础上,针对该尾矿库现状坝高和最终设计坝高在正常工况和洪水工况下的渗流场进行模拟分析,得到尾矿库现状及最终设计坝高在不同水位条件下,浸润线位置分布和渗流场特性。(3)以三维渗流分析为基础,分别对该尾矿库现状及最终设计坝高下的静力稳定性进行分析,获得尾矿库现状和最终设计坝高在不同工况下的塑性区及位移变化规律,并根据强度折减法计算出的安全系数综合判断坝体的稳定性。(4)采用对比分析法,将上述三维计算结果和二维计算结果进行对比,总结浸润线位置、塑性变形区和潜在滑移面分布规律同二维计算结果之间的区别和联系。

关键词：饱和细粒尾矿库三维渗流静力稳定性强度折减法数值模拟