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H型钢梁-柱节点火灾后力学性能试验研究及有限元分析

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工业建筑 2022年

作者：刘链波周明王新堂宁波工程学院建筑与交通工程学院宁波大学科学技术学院建筑工程学院

通过对3组火灾后H型钢梁-柱节点进行低周往复加载试验及有限元分析，得到节点M-θ滞回曲线及M-θ骨架曲线，并分析了试件的承载力、刚度退化、延性及耗能能力的变化情况。研究结果表明：受火后螺栓的性能损伤导致节点的初始刚度降低；... 详细信息

通过对3组火灾后H型钢梁-柱节点进行低周往复加载试验及有限元分析，得到节点M-θ滞回曲线及M-θ骨架曲线，并分析了试件的承载力、刚度退化、延性及耗能能力的变化情况。研究结果表明：受火后螺栓的性能损伤导致节点的初始刚度降低；受火后节点螺栓的更换可以提高节点的延性、耗能能力及节点刚度，但对极限承载力影响不大；受火时柱子轴压比越大，火灾后节点承载力、延性、耗能能力及初始刚度越低；节点防护措施可以提高火灾后节点的承载力及延性。

关键词： H型钢梁-柱节点低周往复加载有限元分析耗能能力火灾后承载力

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基于罚函数偶应力理论的土体应变局部化研究

岩土力学 2022年第S02期43卷 533-540页

作者：王冬勇陈曦王方宇彭丽云齐吉琳北京建筑大学土木与交通工程学院北京102616 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

与Cosserat理论相比,偶应力理论在一定程度上可以降低数值框架的复杂度,已逐渐应用于岩土体应变局部化分析中。然而,一般的偶应力有限元法需要满足C^(1)连续性,即单元内部和单元交界面上的应变都需要具有连续性。为了避免开发较为复杂的... 详细信息

与Cosserat理论相比,偶应力理论在一定程度上可以降低数值框架的复杂度,已逐渐应用于岩土体应变局部化分析中。然而,一般的偶应力有限元法需要满足C^(1)连续性,即单元内部和单元交界面上的应变都需要具有连续性。为了避免开发较为复杂的C^(1)型偶应力单元,在Cosserat连续体理论框架下,通过借助罚函数方法对C^(1)连续性进行松弛来获得偶应力理论的逼近解,建立了基于罚函数的偶应力有限元方法 PCS-FEM。通过平面应变条件下的弹性圆孔应力集中问题对PCS-FEM方法的有效性进行了验证,并应用于土体应变局部化分析中。通过对Ottawa砂的平面应变试验进行数值模拟,发现PCS-FEM方法获得的应力-应变曲线及剪切带破坏形态与试验结果基本一致,且能够克服经典连续体理论病态的网格敏感性问题,保证应变局部化问题的适定性;通过对承受偏心荷载作用下的土坡应变局部化经典算例进行分析,发现PCS-FEM方法同样可以克服土坡应变软化阶段的网格敏感性问题,展现土体的渐进破坏过程。

关键词： Cosserat理论偶应力理论罚函数内部特征长度应变局部化

基于细观裂纹扩展演化的岩石损伤本构模型研究

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岩石力学与工程学报 2023年第3期42卷 640-648页

作者：李盛南肖俊李玉刘新喜梁桥常锦刘杰湖南工程学院建筑工程学院湖南湘潭411104 长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

为准确表征岩石细观裂纹扩展演化过程的力学特性。基于唯象理论,将岩石细观结构概化为完整岩石微元体、裂纹扩展损伤微元体和孔隙三个部分;利用微元体间的静力平衡关系,构建岩石细观受力模型。在此基础上,根据岩石裂纹扩展演化特征,提... 详细信息

为准确表征岩石细观裂纹扩展演化过程的力学特性。基于唯象理论,将岩石细观结构概化为完整岩石微元体、裂纹扩展损伤微元体和孔隙三个部分;利用微元体间的静力平衡关系,构建岩石细观受力模型。在此基础上,根据岩石裂纹扩展演化特征,提出利用生物阻滞增长模型表征岩石裂纹扩展长度;基于几何损伤理论,建立裂纹扩展长度与损伤的定量关系,构建岩石裂纹扩展损伤演化方程;并利用断裂力学求解裂纹扩展损伤微元体的实际应力;通过将裂纹扩展损伤和损伤微元体实际应力引入岩石细观结构静力平衡方程,考虑软岩压密阶段非线性变形的影响,建立基于细观裂纹扩展演化的岩石损伤本构模型;最后,提出模型参数的确定方法,并探讨模型参数对岩石力学性质的影响规律。结果表明:该模型能较好表征岩石裂纹扩展过程的应力应变特征,与实验结果吻合度较高,且模型参数物理意义明确。

关键词：岩石力学岩石损伤本构模型裂纹扩展断裂力学非线性变形

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矩形窄缝通道受热表面污垢沉积实验研究

核技术 2022年第1期45卷 63-70页

作者：程成段钟弟许巍刘晓晶唐文勇上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 上海交通大学核科学与工程学院上海200240

失水事故下堆芯余热排出时,板状燃料元件表面因冷却剂引入负溶解度盐杂质而发生污垢沉积,导致传热性能恶化甚至堵塞通道。为研究矩形窄缝通道内受热表面污垢沉积特性,设计搭建了一种采集矩形窄缝通道表面特定方位处污垢样品的实验装置,... 详细信息

失水事故下堆芯余热排出时,板状燃料元件表面因冷却剂引入负溶解度盐杂质而发生污垢沉积,导致传热性能恶化甚至堵塞通道。为研究矩形窄缝通道内受热表面污垢沉积特性,设计搭建了一种采集矩形窄缝通道表面特定方位处污垢样品的实验装置,以碳酸钙作为可溶性杂质,对60 mm×2 mm截面的矩形窄缝通道受热面污垢沉积过程进行实验测试,观测通道不同位置、不同时间下污垢沉积的微观形貌特征,测量污垢厚度的分布特性,并探究污垢沉积对壁面传热的影响规律。结果表明:污垢形态随沉积时间增加而改变,不同位置处的沉积厚度差异显著,通道传热系数随时间先下降后趋于稳定,下降幅度为26.49%。

关键词：失水事故矩形窄缝通道污垢沉积微观形貌传热

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三跨变高度连续梁桥的精确损伤识别

铁道学报 2019年第12期41卷 96-105页

作者：李春良林志豪王方彦郝达靖吉林建筑大学交通科学与工程学院

为了精确地对三跨变高度连续梁桥进行损伤识别,基于傅里叶级数理论和数值积分法,建立了变高度连续梁的整体化刚度模型和中支座反力二次差值损伤模型,揭示出了各种损伤情况后的中支座反力二次差值曲线的突变规律。计算结果表明当桥梁完好... 详细信息

为了精确地对三跨变高度连续梁桥进行损伤识别,基于傅里叶级数理论和数值积分法,建立了变高度连续梁的整体化刚度模型和中支座反力二次差值损伤模型,揭示出了各种损伤情况后的中支座反力二次差值曲线的突变规律。计算结果表明当桥梁完好时,中支座反力二次差值曲线无突变;当出现损伤后,中支座反力二次差值曲线发生突变,其突变的位置、长度、数量分别对应实际桥梁损伤的位置、范围、数量。在实际桥梁检测过程中,只需基于文中方法分析中支座反力二次差值曲线斜率的变化情况,就能识别出桥梁的一些关键损伤信息。

关键词：移动荷载变高度三跨连续梁损伤识别支座反力二次差值

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不同纤维对土体力学特性的影响及机理分析

长江科学院院报 2024年

作者：牛雷吴占君徐丽娜毕苏红黄占芳吉林建筑大学土木工程学院吉林建筑大学交通科学与工程学院山东理工大学建筑工程与空间信息学院

为了探究不同纤维对土体加固效果的影响，将玄武岩纤维和玻璃纤维分别加入到同一种土中，通过无侧限抗压强度试验，对比分析两种纤维加筋土的应力应变曲线、强度随纤维掺量和纤维长度变化的关系；另外，通过双根纤维锚固试验，分析纤维... 详细信息

为了探究不同纤维对土体加固效果的影响，将玄武岩纤维和玻璃纤维分别加入到同一种土中，通过无侧限抗压强度试验，对比分析两种纤维加筋土的应力应变曲线、强度随纤维掺量和纤维长度变化的关系；另外，通过双根纤维锚固试验，分析纤维增强土体强度的作用机理。试验结果表明：纤维加筋土的抗压强度明显大于素土的抗压强度；随纤维长度的增加，玄武岩纤维和玻璃纤维加筋土的强度均呈现先增大后减小的趋势，纤维的最优长度均为9 mm；随着纤维掺量的增加，两种纤维加筋土强度呈现波浪式变化，存在两个峰值，纤维的最优掺量均为0.5%。另外，通过纤维锚固试验，发现双根纤维的拉拔力随纤维间距的变化而变化，当间距较小时，纤维之间存在耦合影响，拉拔力存在峰值和谷值，随着纤维间距的增大，当达到临界锚固间距后，纤维之间互不影响，双根纤维的拉拔力近似为两倍的单根纤维拉拔力。

关键词：玄武岩纤维玻璃纤维纤维加筋土无侧限抗压强度纤维锚固

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并列刚性双圆柱流激振动风洞试验研究

振动与冲击 2023年第9期42卷 197-204页

作者：胡中明王嘉松孙远坤郑瀚旭黄淮学院建设工程学院河南驻马店463000 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海201100

通过风洞试验研究了弹性支撑条件下并列刚性双圆柱的流激振动,试验雷诺数范围Re=3200~36200。圆柱间距比S/D=1.5~4.0,其中S为两圆柱圆心间距,D为圆柱直径。结果表明:随着间距的变化,并列双圆柱的振动幅值呈现涡激振动(vortex-induced vi... 详细信息

通过风洞试验研究了弹性支撑条件下并列刚性双圆柱的流激振动,试验雷诺数范围Re=3200~36200。圆柱间距比S/D=1.5~4.0,其中S为两圆柱圆心间距,D为圆柱直径。结果表明:随着间距的变化,并列双圆柱的振动幅值呈现涡激振动(vortex-induced vibration,VIV)和尾流耦合涡激振动(wake-coupled vortex-induced vibration,WCVIV)模式。WCVIV发生在间距比S/D≤3.0时,此时双圆柱之间相互干涉作用较强,双圆柱振动幅值响应呈现不一致性,振动位移之间表现为同相位或反相位耦合特征,圆柱尾流场对称点的涡脱频率也不相同,尾流呈现不对称性。而VIV发生在间距比S/D=3.5~4.0时,此时双圆柱相互独立,其振动幅值和涡脱频率几乎相同,尾流的不对称现象消失,振动位移之间相位差不再近似等于恒定值而是随时间周期性的“划动”。无论发生WCVIV还是VIV,振动频率的主频均锁定于1倍的固有频率。

关键词：流激振动风洞试验并列圆柱涡激振动(VIV) 尾流耦合涡激振动(WCVIV)

高阶能量一致积分方法及其在结构动力分析中的应用

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振动与冲击 2023年第9期42卷 247-252,292页

作者：潘天林张文迪韩炎涛徐小洁曾聪东北电力大学建筑工程学院吉林吉林132000

能量一致积分方法是一种二阶精度、无条件稳定的逐步积分方法。为提高计算精度,将辛Runge-Kutta方法进行改进,构造出高阶能量一致积分方法一般形式。这种方法既保持了四阶精度,又具有能量一致属性。通过非线性弹性算例验证了方法的精度... 详细信息

能量一致积分方法是一种二阶精度、无条件稳定的逐步积分方法。为提高计算精度,将辛Runge-Kutta方法进行改进,构造出高阶能量一致积分方法一般形式。这种方法既保持了四阶精度,又具有能量一致属性。通过非线性弹性算例验证了方法的精度和数值稳定属性。将方法应用到桁架单元,推导了具体计算格式,并完成对应的非线性计算程序。程序集成了二阶与四阶能量一致积分方法、平均加速度方法(average acceleration method,AAM)以及由AAM构造的四阶方法。通过弹性摆与平面桁架结构非线性动力分析,对比4种逐步积分方法。分析结果表明,四阶能量一致积分方法在精度、稳定性与计算效率上优于其他3种方法。

关键词：逐步积分方法能量一致非线性数值稳定平均加速度方法(AAM) 辛方法

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船用螺旋桨水动力、空化和低噪声集成设计

清华大学学报（自然科学版） 2024年第1期64卷 75-89页

作者：杨琼方黄修长李晔海军工程大学动力工程学院武汉430033 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

该文以开源软件OpenProp为基础,集成螺旋桨无空化噪声理论公式、空化噪声估算经验公式和新Burrill图谱,构建了船用桨水动力、空化和低噪声集成设计软件OpenProp+。OpenProp+的核心功能包括:完成桨叶几何设计并可信预报敞水性能曲线;判... 详细信息

该文以开源软件OpenProp为基础,集成螺旋桨无空化噪声理论公式、空化噪声估算经验公式和新Burrill图谱,构建了船用桨水动力、空化和低噪声集成设计软件OpenProp+。OpenProp+的核心功能包括:完成桨叶几何设计并可信预报敞水性能曲线;判断桨叶有无空化产生,量化并确定空化范围,输出无空化工况的声压谱源级与中纵剖面声指向性图,估算空化噪声谱源级。当设计桨叶时,先确定相对最优的叶片数、直径和转速等总体参数,再优选叶型参数,设计考虑具体包括确定弦长分布规律、应用大侧斜设计要素、适当增加0.70R~0.95R(R为桨叶半径)叶截面最大厚度。桨叶最佳侧斜角临界值位于侧斜度50.0%~70.0%,设计初值可取60.0%。OpenProp+一体化设计效果由低噪声5叶桨设计给予检验,反馈良好,可直接服务于船用桨工程设计。

关键词：螺旋桨设计水动力空化低噪声 OpenProp