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犬挠度层合板的拟协调罚单元

复合材料学报 1989年第4期6卷 39-47,108页

作者：朱菊芬汪海大连理工大学工程力学研究所

本文将考虑耦合和剪切效应的三角形拟协调罚单元推广到对层合板的大挠度分析。数值计算证明:该单元具有良好的收敛性和足够的精度.文中用大量图表显示了边界条件,纤维铺设角,铺层数和材料弹性模量出等因素对层合板大挠度解的影响。

关键词：层合板挠度分析材料弹性模量铺设角剪切效应协调元图表显示边界条件剪切挠度切线刚度矩阵

形状记忆合金纤维复合材料梁非线性变形、热屈曲和振动

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山东科技大学学报（自然科学版） 2019年第1期38卷 99-110页

作者：任勇生田继爽刘银磊杜成刚山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590

研究具有形状记忆合金(SMA)纤维的复合材料梁非线性静变形、热屈曲和振动。采用Euler-Bernoulli梁理论、Timoshenko梁理论和Reddy高阶理论进行结构建模;根据Von-Kármán应变场理论描述梁的几何非线性;采用Brinson热力学本构方程计算SM... 详细信息

研究具有形状记忆合金(SMA)纤维的复合材料梁非线性静变形、热屈曲和振动。采用Euler-Bernoulli梁理论、Timoshenko梁理论和Reddy高阶理论进行结构建模;根据Von-Kármán应变场理论描述梁的几何非线性;采用Brinson热力学本构方程计算SMA纤维的受限回复特性;基于Hamilton原理导出梁的非线性偏微分控制方程;采用Galerkin法导出两端简支对称铺层SMA纤维复合材料梁的非线性静变形、热屈曲和振动近似解。通过数值计算揭示SMA纤维含量、激励温度和初始应变对非线性静变形、热屈曲和振动的影响规律。研究表明,当长厚比较大时,剪切变形的影响很小,上述理论均可适用;但长厚比较小时,Euler-Bernoulli和Timoshenko梁理论的结果与Reddy高阶理论的结果相差较大,剪切变形的影响是显著的。

关键词：形状记忆合金纤维复合材料梁剪切效应非线性变形热屈曲振动

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复合材料叠层板壳有限元的渐近解

航空学报 1991年第3期12卷 A141-A148页

作者：谢志成李如锋董春迎钱振东清华大学

本文针对复合材料叠层板壳结构建立了一个分层计算的有限元模型,此模型的特点是以参考面的位移和各层横向剪应变作为独立的自变量,导出了叠层板壳的有限元模式,这是和原有分层模型的本质区别,从而具有以下优点:(1)刚度矩阵具有良好特性... 详细信息

本文针对复合材料叠层板壳结构建立了一个分层计算的有限元模型,此模型的特点是以参考面的位移和各层横向剪应变作为独立的自变量,导出了叠层板壳的有限元模式,这是和原有分层模型的本质区别,从而具有以下优点:(1)刚度矩阵具有良好特性,可采用渐近法求解,大大提高了计算效率,克服了分层模型中的最大困难;(2)完全避免了较薄的板壳在有限元计算中常发生的“剪切自锁”现象;(3)较精确地考虑了各层的剪切效应,无须再引入剪切修正系数。还采用此模型较好地解决了任意铺层的叠层板弯曲、叠层板脱层屈曲和承受任意载荷的轴对称叠层壳的弯曲等问题,证明了此模型的优点和可靠性。此模型还极易推广应用于叠层板壳的动力、稳定和层间应力等问题。

关键词：叠层板壳复合材料剪切效应

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剪切作用对加剂原油凝点影响的数学模型

石油学报 2004年第2期25卷 96-99页

作者：张劲军潘道兰涂华明黄启玉张帆石油大学油气储运工程系北京102249

剪切作用是影响加剂原油流动性的主要因素之一。现场测试数据及实验室数据表明 ,剪切作用引起的加剂原油凝点上升幅度与剪切前加剂原油的降凝幅度 (加剂原油的凝点与空白原油凝点的差值 )之间有很好的相关性。基于对加剂原油剪切效应实... 详细信息

剪切作用是影响加剂原油流动性的主要因素之一。现场测试数据及实验室数据表明 ,剪切作用引起的加剂原油凝点上升幅度与剪切前加剂原油的降凝幅度 (加剂原油的凝点与空白原油凝点的差值 )之间有很好的相关性。基于对加剂原油剪切效应实验规律的分析 ,建立了对不同原油具有一定通用性并能较好地描述剪切后加剂原油凝点与剪切过程粘性流动熵产关系的数学模型。借助该模型 ,只须知道空白原油的凝点以及剪切前加剂原油的凝点 ,即可确定经过一定熵产的剪切后 ,加剂原油的凝点。对于加剂大庆原油、加剂新疆混合原油以及加剂中原原油的 2 94组数据 ,模型计算结果与实验测结果偏差小于 1℃的占 5 0 %,偏差小于 2℃的占 86 8%,平均偏差仅为 1 12℃。

关键词：石蜡基原油降凝剂剪切效应凝点墒产数学模型

基于Reissner理论的加强结构绝缘板(FSIP)挠度分析

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工业建筑 2017年第10期47卷 124-128页

作者：王来王金鑫孙雪萍山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590 浙江东南网架股份有限公司杭州311209

加强结构绝缘板是采用水泥纤维板作为结构面板,粘贴于聚苯乙烯泡沫芯材两侧,并在下面板和芯材之间用碳纤维布加固而形成的夹芯板结构,具有良好的节能环保特性。通过抗弯试验,研究了不同芯材厚度、有无碳纤维布对FSIP板承载力的影响;基于... 详细信息

加强结构绝缘板是采用水泥纤维板作为结构面板,粘贴于聚苯乙烯泡沫芯材两侧,并在下面板和芯材之间用碳纤维布加固而形成的夹芯板结构,具有良好的节能环保特性。通过抗弯试验,研究了不同芯材厚度、有无碳纤维布对FSIP板承载力的影响;基于Reissner理论,运用Timoshenko梁理论和复合材料力学公式,修正了夹芯板的中性层位置,并考虑横向剪切效应的影响,提出了在任意集中荷载作用下FSIP板的挠度计算式,并与试验结果进行对比。结果表明:有碳纤维布加强的结构绝缘板,增加芯材厚度可显著提高加强结构绝缘板的抗弯极限承载力,增加结构延性,且挠度理论计算值与试验结果吻合较好。

关键词：加强结构绝缘板抗弯性能剪切效应挠度分析

既有桩基在邻近盾构开挖下的水平向响应简化计算法

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工业建筑 2018年第10期48卷 126-130页

作者：俞剑龙程康刘念武李志龙浙江理工大学科技与艺术学院杭州312369 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室杭州310058 浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心杭州310058 浙江理工大学建筑工程学院杭州310018 中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083

盾构隧道开挖不可避免地会对其邻近桩基产生扰动,因而准确评价桩基在邻近盾构开挖下的水平向响应具有重要意义。基于此,将基桩视为能考虑剪切效应的Timoshenko梁,然后利用两阶段法把盾构产生的附加荷载施加于基桩,建立起在Pasternak双... 详细信息

盾构隧道开挖不可避免地会对其邻近桩基产生扰动,因而准确评价桩基在邻近盾构开挖下的水平向响应具有重要意义。基于此,将基桩视为能考虑剪切效应的Timoshenko梁,然后利用两阶段法把盾构产生的附加荷载施加于基桩,建立起在Pasternak双参数地基上的Timoshenko梁的平衡微分方程,通过初参数解、传递矩阵法解出在任意附加荷载作用下的桩基水平向变形解。分析中考虑了当前大多忽略的基桩剪切变形,更符合实际工况,且当Timoshenko梁的等效剪切刚度为无穷大时,Timoshenko梁可退化为Euler梁。最后通过与三维边界元程序GEPAN计算结果的对比,验证了此方法的正确性。分析表明：桩基所受盾构扰动愈大,其剪切效应体现愈明显;剪切变形能够调整桩基内力分布,使得弯矩偏小,位移偏大。

关键词：既有桩基 Timoshenko梁盾构开挖水平向变形剪切效应

考虑弯剪耦合作用的钢筋混凝土剪力墙抗震非线性数值分析

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考虑弯剪耦合作用的钢筋混凝土剪力墙抗震非线性数值分析

作者：余欣山东建筑大学

学位级别：硕士

钢筋混凝土剪力墙在高层结构中主要用于承受风荷载和地震作用引起的水平荷载和竖向荷载,能够有效的防止结构发生剪切破坏。通过地震后的调查发现:几乎所有钢筋混凝土剪力墙都是承受弯剪耦合作用而破坏的,所以研究并开发合适的剪力墙非... 详细信息

钢筋混凝土剪力墙在高层结构中主要用于承受风荷载和地震作用引起的水平荷载和竖向荷载,能够有效的防止结构发生剪切破坏。通过地震后的调查发现:几乎所有钢筋混凝土剪力墙都是承受弯剪耦合作用而破坏的,所以研究并开发合适的剪力墙非线性数值分析模型对深入研究剪力墙的抗震性能具有重要意义。本文在论述国内外剪力墙数值模型的基础上,基于有限元数值计算平台OpenSees(Open System for Earthquake Engineering Simulation)采用考虑弯剪耦合的多垂杆单元(Shear-Flexural Interaction-Multiple-Vertical-Line-Element-Model)建立了钢筋混凝土剪力墙非线性分析模型。通过与试验结果的对比,验证了模型的精度,并在此基础上通过变参分析进一步研究了剪切效应对钢筋混凝土剪力墙抗震性能的影响。本文的具体研究工作如下:1.从薄膜元理论发展过程入手,阐述了四种分析模型(修正斜压场理论模型、转角软化桁架模型、定角软化桁架模型以及修正的固定支撑角模型),分别对模型的假定、协调和平衡条件及选用的本构做出了详细的对比分析,为进一步的模拟分析提供了系统全面的理论依据。2.从考虑弯剪耦合的多垂杆单元(SFI-MVLEM)的数值模型机理入手,详细介绍了单元特性,主要包括模型的假定、单元的自由度、RC板单元应变场的计算、单元的刚度矩阵、单元的力向量;研究了钢筋混凝土平板单元的力学特性,主要包括修正后的固定支撑角模型的运用、抗剪机理的实现、钢筋以及混凝土的本构模型的选取。3.基于考虑弯剪耦合的多垂杆单元(SFI-MVLEM)对3片不同高宽比和2片不同轴压比的钢筋混凝土剪力墙进行模拟并与试验结果进行对比,通过单元输出的剪切位移进一步研究剪切效应对钢筋混凝土剪力墙抗震性能的影响。同时,对比分析不同的单元划分数量、销栓效应系数以及剪切互锁效应系数的不同取值对模拟结果的影响,并给出合理的参数取值建议为后续的研究提供重要参考。4.在完成静力分析的基础上,基于OpenSees计算平台分别采用考虑弯剪耦合的多垂杆单元(SFI-MVLEM)和纤维单元对一个5层的钢筋混凝土框架剪力墙结构进行了动力弹塑性分析。同时按照国内规范根据不同的抗震设防烈度对一条地震波进行调幅,对比分析不同设防烈度下钢筋混凝土框架剪力墙结构的抗震性能。本文重点介绍研究了薄膜元理论的发展及应用,采用考虑弯剪耦合的多垂杆单元分别对构件(剪力墙)和结构(框剪结构)进行了数值模拟分析,为后续单元的广泛应用及结构抗震性能分析提供参考。

关键词：钢筋混凝土剪力墙弯剪耦合的多垂杆单元剪切效应抗震性能

经典Timoshenko梁理论在盾构隧道纵向不均匀变形中的适用及相关研究

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经典Timoshenko梁理论在盾构隧道纵向不均匀变形中的适用及相关研...

作者：郭一帆北京交通大学

学位级别：硕士

已建成地铁盾构隧道在长期的运营过程中,由于受到复杂的地质力学及环境影响,隧道纵向结构不可避免会产生非均匀变形,直接影响运营安全和舒适性。因此对盾构隧道纵向结构变形的研究十分必要。由于盾构管片是拼装而成的复杂大型结构体,对... 详细信息

已建成地铁盾构隧道在长期的运营过程中,由于受到复杂的地质力学及环境影响,隧道纵向结构不可避免会产生非均匀变形,直接影响运营安全和舒适性。因此对盾构隧道纵向结构变形的研究十分必要。由于盾构管片是拼装而成的复杂大型结构体,对其纵向结构力学性能的研究仍属难题,针对此专题,本文分别采用基础理论、模型试验和数值模拟的方法对其进行研究,主要内容如下:(1)采用弹性地基上Timoshenko梁模拟地层中纵向盾构隧道结构,以位移、转角、弯矩和剪力为初参数,通过传递矩阵法求解,建立了能够同时考虑剪切效应和弯曲效应的纵向盾构隧道结构计算模型,给出盾构隧道纵向结构的内力和变形解。(2)依托南京地铁一号线盾构区间隧道,自行设计和制作了相似比为1:40的模型隧道和试验加载系统。分别对均质隧道和模型隧道进行了加载试验,通过对试验数据分析,初步得出了本实验纵向抗弯刚度有效率范围为0.15～0.26。对模型土中隧道进行了局部加载试验,根据位移数据对结构剪切刚度进行反分析,初步得出本实验等效剪切刚度修正系数的范围为0.05～0.1。(3)分别采用数值模拟软件Midas GTS和理论方法对三种下卧土层条件下盾构隧道沿纵向的结构变形进行了计算,结果表明,由于下卧土层的不均匀性,盾构隧道在土层交界处产生了应力集中现象,环缝开裂和错台位移都产生较大的增量。通过本文理论对南京龙蟠路基坑工程对南京地铁一号线影响进行了计算分析,所得位移结果与实测值接近,部分验证了理论的有效性。

关键词：盾构隧道剪切效应纵向变形不均匀地层模型试验

考虑粘结滑移效应的新型钢筋混凝土纤维梁柱单元模型

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考虑粘结滑移效应的新型钢筋混凝土纤维梁柱单元模型

作者：郑欣怡哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

纤维梁柱单元模型介于微观(实体)模型与宏观(杆系)模型之间,可兼顾结构的模拟精度与计算效率,能够有效地模拟结构构件在压、弯、剪空间受力时的非线性力学行为,特别是弯剪耦合效应的影响。但是目前纤维模型多以基于材料多维本构关系来... 详细信息

纤维梁柱单元模型介于微观(实体)模型与宏观(杆系)模型之间,可兼顾结构的模拟精度与计算效率,能够有效地模拟结构构件在压、弯、剪空间受力时的非线性力学行为,特别是弯剪耦合效应的影响。但是目前纤维模型多以基于材料多维本构关系来考虑弯剪耦合效应时对模拟精度的影响,其在截面刚度更新较为复杂。另外,忽略钢筋与其周围混凝土间的粘结滑移效应,会导致最终的模拟结果失真。为此,在兼顾计算效率的前提下,拟提高纤维梁柱单元模型在非线性阶段的模拟精度,本文提出一种可考虑弯剪耦合和粘结滑移效应的新型钢筋混凝土纤维梁柱单元模型。具体完成以下工作:基于单轴本构的弯剪耦合纤维模型。在纤维模型理论中引入Timoshenko梁理论以考虑截面的剪切效应;在构件截面上引入由横向剪切变形对截面抗弯刚度折减时所产生的附加弯曲位移,实现了弯剪耦合效应及剪切变形对轴向变形的间接影响。采用基于单轴本构模型考虑弯剪耦合效应的纤维模型进行梁构件弹塑性算例分析,并与目前考虑剪切效应和弯剪耦合效应的有限元模型进行对比,验证了所提出的纤维模型具有较高的模拟精度。纤维模型的粘结滑移效应简化方法。以钢筋的粘结滑移应变为基础,提出了两种考虑粘结滑移效应的方法。一种是保持钢筋的本构模型不变,根据粘结滑移本构模型直接引入钢筋的滑移应变,确定相应的切线模量及剪切模量。考虑到此种方法会增加一步迭代过程的计算量,进而降低结构的计算效率,故在此基础上通过修正钢筋本构模型屈服点及极限点处应力应变值,间接考虑粘结滑移效应。通过建立对比模型,分析了钢筋滑移对模型模拟精度的影响,验证了修正钢筋本构模型法具有较高的模拟精度和计算效率。纤维模型的拟静力分析验证。基于本文所提出的考虑弯剪耦合和粘结滑移效应的纤维模型,以拟静力分析为手段获得其水平荷载位移滞回曲线和骨架曲线,并将其与现有纤维模型以及经典纤维模型进行承载力、加卸载刚度等方面的对比分析,发现本文纤维模型解决了现有纤维模型计算量大、收敛困难、模型复杂等问题,验证了本文纤维模型在模拟精度与计算效率上的优越性。

关键词：材料非线性纤维梁柱单元模型剪切效应弯剪耦合粘结滑移