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自动考虑剪切变形的轴对称壳单元及对层合壳计算的应用

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无锡轻工大学学报（食品与生物技术） 1995年第1期14卷 62-71页

作者：范本隽机械工程系

推导了一种中厚壳和薄壳都运用的轴对称壳单元。它假设了独立结点转角，计入了剪切变形，而在薄壳情况下自动符合薄壳理论。以它为基础构造了能自动考虑剪切效应的层合壳单元。

关键词：有限元轴对称壳剪切效应层合壳计算

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管式空心双向板楼盖结构的井格梁比拟分析

管式空心双向板楼盖结构的井格梁比拟分析

作者：欧阳珠子中南大学

学位级别：硕士

现浇混凝土管式空心板楼盖是随着埋管非抽芯成孔工艺的发展而出现的一种新的建筑楼盖结构型式，其中空心平板楼盖是由暗梁和空心板组成的空心板无梁楼盖结构，具有结构高度小、自重轻、刚度大、施工便捷等优势，适用于各种跨度、各种荷... 详细信息

现浇混凝土管式空心板楼盖是随着埋管非抽芯成孔工艺的发展而出现的一种新的建筑楼盖结构型式，其中空心平板楼盖是由暗梁和空心板组成的空心板无梁楼盖结构，具有结构高度小、自重轻、刚度大、施工便捷等优势，适用于各种跨度、各种荷载的建筑，特别适用于对层高、自重、大空间、灵活间隔及抗震等要求高的建筑，但目前对此结构的应用基础研究还非常薄弱，在很大程度上制约了这一新技术的推广。为了解现浇混凝土空心平板楼盖结构的受力特点，把握其结构性能，为工程实践提供科学依据和应用指南，本文进行了以下研究工作：1．建立了高效确定平行管式空心板横管方向弯曲刚度的数值方法，提出其与顺管方向弯曲刚度比λ的拟合公式，发现《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》中两向刚度比取值普遍偏高，过于粗糙。探讨了剪切对空心板挠曲变形的影响，顺管方向剪切效应可以忽略，横管方向剪切效应相对较大。2．基于三种不同的拟梁方案对《规程》中“拟梁法”进行了评价，发现该方法并未明确拟梁的具体方案，在设计中难免得到不可靠的计算结果，必须加以完善。3．对单区格管式空心双向板进行了井格梁比拟分析，提出了两种改进的拟梁法，明确了梁格布置方式和刚度分配的具体方法，所得解与空心板高精度三维块体有限元结果进行了对比，结果令人满意，该简化计算方法具有可操作性并且计算结果稳定、可靠。4．完成了多层多区格的现浇混凝土管式空心板整体楼盖的模型试验，并用上述改进的拟梁法对其进行了近似分析，计算结果与试验结果符合较好，进一步说明了本文提出的改进拟梁法在工程实际中具有合理可行性。

关键词：现浇混凝土管式空心板弯曲刚度比剪切效应拟梁法有限元分析

三跨变截面波形钢腹板连续梁桥挠度及动力特性分析

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三跨变截面波形钢腹板连续梁桥挠度及动力特性分析

作者：蒋伋雨兰州交通大学

学位级别：硕士

波形钢腹板箱梁桥作为一种新型钢混组合结构在国内外使用频率越来越高。其拥有很多优点,诸如结构自重低、预应力施加效率高、施工简便、跨越能力突出以及造型美观等。从20世纪80年代这种结构首先在法国出现以后,很快便得以在日本德国等... 详细信息

波形钢腹板箱梁桥作为一种新型钢混组合结构在国内外使用频率越来越高。其拥有很多优点,诸如结构自重低、预应力施加效率高、施工简便、跨越能力突出以及造型美观等。从20世纪80年代这种结构首先在法国出现以后,很快便得以在日本德国等国家得到推广,相应的研究也逐步深入。近年来,国内也出现大量的该类型箱梁桥。随着桥梁结构愈加复杂化,所需研究内容也大大增加。本文以国内一座大跨度变截面波形钢腹板连续梁桥为依托进行了一些研究。主要内容是在考虑剪切变形及剪力滞效应的共同作用下,对波形钢腹板大跨度变截面连续梁挠度计算方法的探讨。研究的过程主要运用到能量变分法对其挠度计算公式进行了推导,并对波形钢腹板截面惯性距的计算方法进行了简化。同时使用ANSYS软件建立三维有限元模型对该计算方法进行了验证。最终结果表明,该计算方法能较为准确的求解出荷载作用下箱梁各位置处挠度,能为施工设计起到指导作用。本文还对波形钢腹板箱梁的动力特性进行了研究,并分别建立梁单元与实体单元模型,对比分析了各自的特点。通过对比实体模型与梁单元模型后我们可以知道,在满足工程精度要求的前提下,计算箱梁自振特性时可以用工程师熟练掌握的梁单元建立模型而不必用建立复杂的实体模型,梁单元模型同样能够达到较为精确的结果。此外,还建立了跨径布置相同的普通腹板箱梁。对两者的自重、墩顶和跨中弯矩、截面特性以及动力特性进行了对比分析。结果表明普通混凝土箱梁相比波形钢腹板梁体自重减轻了约20%,跨中最大正弯矩降低11.7%,墩顶最大负弯矩降低20.7%,这有利于提高结构经济性。两者的纵横向抗弯刚度相差都不是很大,但是抗扭刚度降低较多,需要特别注意。并研究跨中横隔板对于抗扭刚度的影响,得出其虽然能够提高结构抗扭性能但是提高幅度有限的结论。在对自振频率进行研究后发现,波形钢腹板箱梁扭转频率主要发生在高阶,高于结构主频,可认为其仍旧具有较高抗扭刚度。

关键词：波形钢腹板剪力滞剪切效应挠度动力特性

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不同边界条件下砂岩直剪破坏机理研究

不同边界条件下砂岩直剪破坏机理研究

作者：吴应杰中国矿业大学

学位级别：硕士

岩体的稳定性分析关系到采矿工程、地下隧道工程和边坡工程等重要基础工业的设计、施工、运行的安全和效益等方面。而岩体沿着弱面发生剪切破坏是导致大部分岩石工程失稳的主要原因之一。例如对于非锚固的边坡工程而言,作用在岩体上的... 详细信息

岩体的稳定性分析关系到采矿工程、地下隧道工程和边坡工程等重要基础工业的设计、施工、运行的安全和效益等方面。而岩体沿着弱面发生剪切破坏是导致大部分岩石工程失稳的主要原因之一。例如对于非锚固的边坡工程而言,作用在岩体上的法向荷载主要来自于岩体的自重,因而在剪切过程中法向荷载保持不变,这属于恒定法向力(Constant Normal Stress,CNL)边界条件。但是对于深部地下工程而言,岩体的膨胀受到围岩的限制不能自由变形,而这种限制作用又会反过来使得作用于岩体的法向荷载不断演变,这属于恒定法向刚度(Constant Normal Stiffness,CNS)边界条件。因此,研究不同边界条件下岩石的直剪破坏机理对于岩石工程的稳定性控制有着重要意义。本文在国家重点研发计划项目(2017YFC0603001)的资助下,采用自主研发的恒定法向刚度装置,通过不同边界条件下对45块不同节理面粗糙度和30块黄砂岩试样开展室内直剪试验并结合数值模拟系统研究了边界条件对岩石剪切效应的影响,主要研究成果如下:(1)采用室内直剪试验的方法研究了恒定法向刚度边界条件下不同节理面粗糙度和不同初始法向力对节理岩体剪切效应的影响。结果表明:随着节理面粗糙度和初始法向力的增大,试样的抗剪性能得到明显提高,并且在低初始法向力下表现出应变硬化现象,在高初始法向力下表现出应变软化现象。此外,节理面粗糙度越大,岩石的剪胀效应越明显,而随着初始法向力的提高会限制岩石节理的剪胀。(2)试验研究揭示了不同边界条件下砂岩试样的剪切效应,深入分析了边界条件和初始法向力对岩石剪应力、法向力、法向位移以及声发射信号等参数的影响规律。结果表明:CNL和CNS边界条件下砂岩的剪切行为存在明显差异,这种差异主要体现在CNS边界条件下岩石抗剪强度、法向力均明显高于CNL边界条件,而剪胀变形却低于CNL边界条件;试样在CNS边界条件下早于CNL边界条件进入塑性破坏阶段;通过三轴压缩与不同边界条件下的直剪试验得到抗剪强度参数之间存在黏结弱化-摩擦强化的关系,即c>c>cCNL,φTriaxial剪切速率对岩石剪切效应影响的数值模拟研究。结果表明:不同边界条件下,煤岩、粗粒黄砂岩和砂质泥岩的剪应力、法向力和法向位移的变化规律总体均为:煤岩剪切破裂带主要集中于最大峰值强度处产生,而CNS边界条件下,试样内部的剪切破裂带产生于初始峰值强度处,裂纹增加则集中于初始峰值强度、最大峰值强度和剪切滑移三个阶段;不同边界条件下,随着剪切速率的增加,砂岩峰值剪切强度呈现指数型减小趋势,且CNS边界条件下试样剪切速率效应更为显著。该论文有图63幅,表7个,参考文献148篇。

关键词：节理面粗糙度不同边界条件剪切效应破裂模式离散元

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基于CAE的多型腔注塑模浇注系统优化

基于CAE的多型腔注塑模浇注系统优化

作者：郑燕君郑州大学

学位级别：硕士

对于注塑成型来说，采用多型腔成型可以大大提高生产效率，并降低成本，故一直以来应用较广泛。多型腔的流道布置分为非平衡式和平衡式，在实际生产过程中这两类流道布置均会出现不同种类的流动不均衡现象，其原因不同，则解决方法也不... 详细信息

对于注塑成型来说，采用多型腔成型可以大大提高生产效率，并降低成本，故一直以来应用较广泛。多型腔的流道布置分为非平衡式和平衡式，在实际生产过程中这两类流道布置均会出现不同种类的流动不均衡现象，其原因不同，则解决方法也不同。本论文基于工程实践，以硒鼓清洁片制品和打印机墨盒盖制品的生产为例，运用注塑模CAE软件Moldflow，旨在解决实际生产中出现的流动不均衡问题。1、针对硒鼓清洁片的案例，根据所采用流道布置的不同来分别进行讨论：采用非平衡式的流道布置时，通常使用传统的人工均衡法进行优化，分别从几何参数和工艺参数方面来实现平衡流动。在几何参数平衡法中，通过调整浇口和流道的尺寸，降低了型腔之间的充填不平衡率，从而实现了充填过程中各型腔的平衡;随后，在几何参数优化结果的基础上，结合正交试验进行工艺参数优化，来讨论模具温度、熔体温度和注射速率三个因素对充填平衡的影响，结果表明注射速率对硒鼓清洁片案例充填平衡的影响最大，模具温度次之，熔体温度的影响最小，并得到三个因素的最佳水平组合，即注射速率（10cm3·s-1）、模具温度（90℃）、熔体温度（210℃）。实现充填过程的平衡后，应进一步实现保压过程中的平衡，分别运用恒定式和变压力式保压曲线进行保压，考察两类保压方式对制品体积收缩率的影响，经模拟分析可知，单一地使用恒定式保压曲线对制品体积收缩影响不大，采用变压力式保压曲线则可以降低制品的体积收缩率。采用平衡式的流道布置时，运用熔体旋转的流道设计，通过改变流道内不对称的剪切分布，从剪切效应的根源上解决了多型腔之间的流动不平衡问题，实现了真正意义上的流动平衡。2、针对打印机墨盒盖的案例，采用非平衡式流道布置，通过人工均衡法进行优化。经流道截面尺寸优化，型腔之间的充填不平衡率有所下降;由正交试验设计可知，注射时间对打印机墨盒盖案例充填平衡的影响最显著，模具温度次之，熔体温度的影响最小，且各影响因素的较优水平组合为注射时间（2s）、模具温度（50℃）和熔体温度（230℃）。

关键词：多型腔流动平衡人工均衡剪切效应熔体旋转

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风力机模拟系统仿真研究

风力机模拟系统仿真研究

作者：董升太原理工大学

学位级别：硕士

随着世界经济的快速发展,能源危机的日益加剧以及环境的恶化加速人类对新能源的探求。风能作为一种清洁、无污染、可再生的能源,受到世界各国的广泛关注,风力发电已成为世界新能源的主要形式之一。研究风力发电技术,现场试验是最理想... 详细信息

随着世界经济的快速发展,能源危机的日益加剧以及环境的恶化加速人类对新能源的探求。风能作为一种清洁、无污染、可再生的能源,受到世界各国的广泛关注,风力发电已成为世界新能源的主要形式之一。研究风力发电技术,现场试验是最理想的方法。由于风场环境的不可控性,大量的风电场现场试验受自然条件的限制,难以达到预期效果。为提高风力发电技术的研发水平,有必要研究一种能在实验室环境下模拟风力机特性的技术,简化试验过程,缩短研究周期。风力机模拟系统,能够不受环境影响,制定不同风速模型,模拟不同风力机的特性,为微电网实验室的建立奠定基础。论文详细地研究基于直流电动机和异步电动机的风力机模拟系统,搭建了相应的数学模型,对恒定风速和变化风速两种情况,建立了计及风力机剪切、塔影效应的动态模拟方案,使风力机模拟系统的输出特性和实际风力机特性更为接近。具体研究内容如下： (1)首先对风力发电技术作了概述,分析国内外风力发电现状,对比多种风力机模拟系统的模型,在此基础上对风力机模拟技术展开研究。 (2)研究基本风、渐变风、阵风和随机风的数学模型,学习风能转换原理,建立风力机的空气动力学模型,采用Simulink得到风能利用系数和叶尖速比、桨距角的仿真关系曲线,为运用叶尖速比法控制风力机捕获最大风能奠定基础。此外,对风力机模拟方法进行了分析。 (3)建立直流电动机模型,将直流电动机特性与风力机特性曲线对比,得出其转矩(或功率)特性与风力机类似的结论,作为选取直流电动机进行风力机特性模拟的依据。从稳态和动态特性两方面,建立了计及剪切效应和塔影效应的等效转矩模型。采用梯度下降的自适应PI控制法,使风力机模拟系统与实际风力机的输出特性更为接近。通过仿真分析,结果表明：稳态风力机模拟系统的输出特性与理论风力机输出特性比较接近;动态风力机模拟系统的输出特性有一定的脉动,能真实地反映实际风力机的输出特性。 (4)学习异步电动机的变频调速原理,建立三相静止坐标和两相旋转坐标下异步电动机的数学模型,通过比较异步电动机特性与风力机输出特性的相似性,并采用矢量控制技术将异步电动机等效为直流电动机,使模拟系统能真实地模拟实际风力机的输出特性。 (5)以异步电动机作为原动机建立风力机模拟系统,在恒定风速、变风速和计及剪切效应和塔影效应引起转矩脉动的情况下进行仿真分析。仿真结果表明：在风速突变时,异步电动机模拟风力机的特性满足风力机的要求;受到剪切、塔影效应的影响,模拟系统的输出转矩有较明显的脉动;桨距角的改变对风能利用系数cp值和风力机输出转矩有一定影响。无论是定风速还是变风速,异步电动机都能很好地模拟风力机的输出特性,模拟效果良好。

关键词：风力发电风力机模拟剪切效应塔影效应矢量控制策略

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薄壁箱梁振动分析的精细化建模方式研究

薄壁箱梁振动分析的精细化建模方式研究

作者：祝妍重庆交通大学

学位级别：硕士

现阶段国家大兴土木，桥梁建设正在蓬勃发展，薄壁箱型截面在各种类型的桥梁中广泛应用。随着计算机软硬件技术的高速发展，桥梁结构的计算分析需考虑和能考虑的因素也越来越多，为使上述影响因素对桥梁振动的影响能被降到最小程度，论... 详细信息

现阶段国家大兴土木，桥梁建设正在蓬勃发展，薄壁箱型截面在各种类型的桥梁中广泛应用。随着计算机软硬件技术的高速发展，桥梁结构的计算分析需考虑和能考虑的因素也越来越多，为使上述影响因素对桥梁振动的影响能被降到最小程度，论文基于这一目的，以薄壁箱梁理论为基础，辅以有限元方法，研究箱梁桥振动分析中被忽略掉的一些因素对其振动的影响。论文探讨了一些新的单元形式以能够考虑剪切效应以及翘曲效应这些因素对箱梁桥振动特性的影响，编制了考虑剪切系数和约束扭转翘曲的计算桥梁结构动力特性的MATLAB程序，程序模块包括静力分析模块和动力分析模块，并通过算例验证了程序的准确性和实用性。梁单元模型和实体模型计算薄壁箱梁桥的低阶频率的误差很小，在频率精度要求不高时，可以先优选梁单元模型。梁单元采用一致质量矩阵计算的固有频率的准确性比采用集中质量矩阵计算的固有频率高，进行结构的动力特性分析计入剪切效应和翘曲效应的影响后得到的结果更理想。考虑剪切效应会使结构的各阶频率降低，考虑翘曲效应后，结构的低阶频率增加，高阶频率增长的趋势变化缓慢。

关键词：薄壁箱梁动力特性分析剪切效应约束扭转翘曲

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用分步分析法研究悬臂矩形板的弯曲的问题

石油大学学报（自然科学版） 1993年第4期17卷 70-74页

作者：梅甫良石油大学机械系山东东营257062

采用分步分析法,讨论了考虑横向剪切效应的悬臂矩形板的弯曲.利用最小势能原理和简单的挠度函数.将该问题简化为求解两个二维线性代数方程组.该方程未知数少、简单易解.其计算精度在工程应用的许可范围内.

关键词：势能弯曲悬臂矩形板剪切效应

均布荷载作用下不同边界条件的蜂窝梁挠度研究

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均布荷载作用下不同边界条件的蜂窝梁挠度研究

作者：徐洁浙江工业大学

学位级别：硕士

蜂窝构件是一种抗弯刚度大、便于合理利用结构空间、具有显著的经济效益的钢构件,被广泛的运用于工程实践中。现有蜂窝构件的研究主要集中于不同受力情况的应力应变、挠度、屈曲及高温下的力学性能,虽然涉及广泛但均有待深入,且我国现... 详细信息

蜂窝构件是一种抗弯刚度大、便于合理利用结构空间、具有显著的经济效益的钢构件,被广泛的运用于工程实践中。现有蜂窝构件的研究主要集中于不同受力情况的应力应变、挠度、屈曲及高温下的力学性能,虽然涉及广泛但均有待深入,且我国现有的规范和标准也尚无蜂窝构件相关设计条文,在设计蜂窝构件或结构时,不可避免的相对保守且存在潜在危险,这在一定程度上抑制了蜂窝构件的推广。本文对考虑腹板剪切效应的蜂窝梁挠度进行了研究。根据能量法,推导了均布荷载作用下,支座条件为两端简支、一端简支一端固支,开孔形状为正六边形、圆形的蜂窝梁的挠度计算公式,并使用有限元软件ANSYS建立蜂窝梁模型,对理论推导公式的准确性进行了验证。对比理论分析及有限元软件分析数据,得出采用能量法推导得挠度计算公式其准确性较好,采用有限元计算得的腹板剪切刚度,即能量法推导值的78-79%,准确性可进一步提高;圆形开孔的蜂窝梁依据面积等效和刚度等效原则,对开孔部分等效为六边形,使用六边形开孔的挠度公式,其准确性也能得到保证;在蜂窝梁单元个数相同时,扩大比为1.5的蜂窝截面的不考虑剪切作用、考虑腹板剪切作用、将有限元计算得腹板刚度应用到考虑腹板剪切作用以及有限元分析得的最大挠度均优于扩大比为1.2及近似1.6的蜂窝梁,且扩大比为1.6的计算结果优于1.2。本文建议使用扩大比为1.5的蜂窝梁。

关键词：蜂窝梁剪切效应挠度能量法有限元分析