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稀疏求解的动力学显隐混合异步长交错计算方法

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农业机械学报 2018年第11期49卷 403-408页

作者：马志强孔令爽楼云锋金先龙上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

显隐混合方法是分析复杂精细结构动力学问题的经典方法。此类方法处理不同分区边界数据时常涉及插值过程,易造成计算不稳定,同时单一的时间步长会造成计算资源的浪费。基于多重边界网格,提出一种改进的显隐混合异步长计算方法。该方法... 详细信息

显隐混合方法是分析复杂精细结构动力学问题的经典方法。此类方法处理不同分区边界数据时常涉及插值过程,易造成计算不稳定,同时单一的时间步长会造成计算资源的浪费。基于多重边界网格,提出一种改进的显隐混合异步长计算方法。该方法采用节点分割将有限元模型划分为显式与隐式分区,不同分区采用兼容格式的预测校正Newmark积分格式。多重网格使得显式分区预测波形在边界重叠网格完整传递,显式分区节点数据直接求解。隐式分区采用稀疏存储行压缩CRS格式,节点数据由稀疏直接求解器求出。显式与隐式分区串行交替高效求解。数值算例表明,相比于显隐混合固定界面边界数据插值方法,本文方法精度较高,且进一步降低了动力学分析的计算时间。

关键词：显隐混合异步长稀疏求解串行交替结构动力学

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桥梁水毁研究综述

中国公路学报 2021年第11期34卷 10-28页

作者：熊文蔡春声张嵘钊东南大学桥梁工程系江苏南京211189

近年来,桥梁水毁日益频发,已成为桥梁倒塌失效的首要因素。从冲刷、洪水2类最主要的水文因素出发,充分结合历史数据,分析并对比其对桥梁水毁的影响程度与规律;并按2类水文因素所对应的不同桥梁倒塌失效模式,对桥梁水毁现有的研究工作和... 详细信息

近年来,桥梁水毁日益频发,已成为桥梁倒塌失效的首要因素。从冲刷、洪水2类最主要的水文因素出发,充分结合历史数据,分析并对比其对桥梁水毁的影响程度与规律;并按2类水文因素所对应的不同桥梁倒塌失效模式,对桥梁水毁现有的研究工作和方法进行总结归纳;最后,聚焦实桥应用,对现有桥梁水毁监测和诊治手段进行全面梳理。综述可得以下结论:(1)冲刷是导致桥梁水毁的最主要因素,所致失效桥型以桁架桥、梁桥、拱桥为主,桥梁服役时间、结构安全状态、年平均径流量均与桥梁所受冲刷程度存在较强相关性;(2)冲刷坑空间形态数值仿真与试验结果仍有一定差距,其泥沙模型缺少考虑床沙级配的影响,经验公式法尚需突破计算维度的局限性,完善考虑时间因素和黏性土的冲刷深度预测;(3)现阶段洪水波流竖向升力计算公式较少考虑脉动压力,浪荷载水槽试验尚未完全探明波浪特性与作用力间的联系,桥梁可靠度研究多见以冲刷为主的多灾害下联合效应计算,仍缺少波流、浪力作用与地震动水作用等其他灾害联合作用的深入探讨;(4)桥梁抗水目前仍局限于流场与结构域的独立研究,未见不同水文因素下基于结构域-流场多场耦合的桥梁失效模式分析;(5)雷达、声波以及潜水员水下检测是现阶段桥梁冲刷主流监测方式,桥梁冲刷动力识别适用于复杂环境下大规模、区域性桥梁检测,但仍有待进一步的应用研究,而既有桥梁水毁诊治手段在具体实施时需因地制宜,避免反而加剧水文病害。

关键词：桥梁工程桥梁水毁综述冲刷洪水

51.1Zr-40.2Ti-4.5Al-4.2V合金拉伸变形过程中的组织演变和力学性能研究

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稀有金属材料与工程 2021年第1期50卷 320-326页

作者：杨秋月谭元标尹存宏刘文昌向嵩赵飞贵州大学现代制造技术教育部重点实验室贵州贵阳550025 贵州大学材料与冶金学院贵州省材料结构与强度重点实验室贵州贵阳550025 燕山大学材料科学与工程学院亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北秦皇岛066004

主要研究了51.1Zr-40.2Ti-4.5Al-4.2V合金室温拉伸变形过程中的组织演变和力学性能变化。研究表明,室温拉伸变形过程中合金发生从β相到α″相的转变,α″相的体积分数随拉伸速率的增加而减小。应力诱发α″马氏体相变对合金的力学行为... 详细信息

主要研究了51.1Zr-40.2Ti-4.5Al-4.2V合金室温拉伸变形过程中的组织演变和力学性能变化。研究表明,室温拉伸变形过程中合金发生从β相到α″相的转变,α″相的体积分数随拉伸速率的增加而减小。应力诱发α″马氏体相变对合金的力学行为有明显的影响。在拉伸速率为0.3 mm/min时,触发应力(TS),极限拉伸强度(UTS),延伸率(EL)和弹性模量(EM)分别为770.06 MPa,1168.60 MPa,14.96%和64 GPa。TS和EM随拉伸速率的增加而增加,而UTS和EL则降低。加工硬化率与真应变的关系曲线呈现出3个不同的阶段,应力诱发α″马氏体相变主要影响加工硬化率曲线的第2阶段。在给定应变条件下,第2阶段的加工硬化率随拉伸速率的增加逐渐降低。拉伸速率为0.3 mm/min时,合金的断口形貌是由大量韧窝以及少量准解理面组成的,合金发生塑性断裂,随着拉伸速率的增加,合金断裂方式由塑性断裂变为脆性断裂。这主要与应力诱发α″马氏体相含量随拉伸速率的增加而降低有关。

关键词： ZrTiAlV合金变形应力诱发马氏体相变加工硬化

考虑填埋场沉降和生物降解作用下的孔隙度仿真预测研究

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岩土力学 2009年第1期30卷 196-200页

作者：刘磊梁冰薛强赵颖辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071

垃圾填埋场上覆层的压缩以及自身的降解作用使内部孔隙结构发生了改变。沉降和生物化学反应的双重作用改变了填埋场原有孔隙度分布。将垃圾压缩变形和微生物降解所引起的产气过程相结合,建立了描述填埋场孔隙度-位移-气体压力相互作用... 详细信息

垃圾填埋场上覆层的压缩以及自身的降解作用使内部孔隙结构发生了改变。沉降和生物化学反应的双重作用改变了填埋场原有孔隙度分布。将垃圾压缩变形和微生物降解所引起的产气过程相结合,建立了描述填埋场孔隙度-位移-气体压力相互作用的耦合数学模型,并给出了耦合模型的数值格式。通过数值计算得到了垃圾填埋体的沉降应变、孔隙度、孔隙渗透及扩散特性的变化规律。计算结果表明,填埋场运营前10年垃圾降解对孔隙度作用较明显,孔隙度呈线性增大,随后增大幅度减缓,达到峰值后逐渐减小,减小过程主要受垃圾沉降作用影响;不同成分的有机质含量对孔隙度的影响也存在差异;受有机质降解作用的影响,填埋约为190个月时固有渗透率可达到1.4×10-12m2,Dg/D0可达到0.178。因此,开展填埋场沉降和生物降解作用下孔隙度的预测研究,对于评价填埋气体的有效控制以及填埋场安全指标体系的完善都具有重要的现实意义。

关键词：垃圾填埋场沉降生物降解孔隙度仿真预测

整体式桥台-混凝土桩-土相互作用拟静力试验

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岩土力学 2021年第7期42卷 1803-1814页

作者：黄福云何凌峰单玉麟胡晨曦周志明福州大学土木工程学院福建福州350108 福州大学福建省工程结构重点实验室福建福州350108

由于整体式桥台无缝桥(以下简称整体桥)具有诸多优点,因而在欧美等国得到广泛应用。不过,整体桥结构的特殊性会引起复杂的结构-土相互作用。为了适应整体桥上部结构的纵向变形,国外多采用H型钢桩,而我国以混凝土桩(RC桩)为主。大量研究... 详细信息

由于整体式桥台无缝桥(以下简称整体桥)具有诸多优点,因而在欧美等国得到广泛应用。不过,整体桥结构的特殊性会引起复杂的结构-土相互作用。为了适应整体桥上部结构的纵向变形,国外多采用H型钢桩,而我国以混凝土桩(RC桩)为主。大量研究及工程实例表明,采用RC桩能够满足整体桥变形要求,但台后土对RC桩内力的影响尚不明确。为此,选取国内某整体桥为背景,以RC桩的配筋率及截面形状为设计参数制作了4个整体式桥台-RC桩试验模型,对其开展整体式桥台-RC桩-土相互作用低周往复荷载拟静力试验研究,主要研究了整体式桥台-RC桩-土体系的破坏形态、滞回耗能性能、水平变形规律和相互作用机制等。试验研究表明,往复位移加载下台后填土会出现脱空现象,试件破坏位置主要集中于桥台底部与桩顶连接头处及其下部一定埋深范围内,增大RC桩配筋率或采用矩形截面RC桩可使破坏位置下移,改善其受力性能。整体式桥台-RC桩-土体系的滞回曲线在第一象限较为饱满,表现出较好的耗能能力,而第三象限滞回曲线包裹面积较小。增大RC桩的配筋率或采用矩形截面RC桩可增大整体式桥台-RC桩-土体系的耗能能力与承载力,并可增大RC桩的弹性开裂位移,使其更晚屈服和破坏,同时其刚度退化速率和退化幅度也可显著减小。试验研究还表明,当加载位移超过弹性极限位移时,整体桥混凝土桩基的水平变形会出现明显的累积现象。同时,桥台与桩身连接头的相对转角随着损坏程度的增加而增大。提高RC桩配筋率或采用矩形截面RC桩后,桥台与桩身连接头的破坏明显减轻,累积变形显著减小。

关键词：桥梁工程拟静力试验桥台-桩-土相互作用 RC桩配筋率截面形状变形性能

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多孔金属介质的力学性能及其参数依赖性研究

材料工程 2014年第2期42卷 55-59页

作者：张晓伟王彦莉陈利张庆明北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

采用万能材料试验机(MTS)和扫描电子显微镜(SEM)对几种典型多孔泡沫铜的准静态力学特性及其微观特征进行研究。结果表明,材料的压缩过程为典型的三阶段形式:弹性段、平台段和密实段;其力学性能不但依赖相对密度,而且受平均孔径的影响。... 详细信息

采用万能材料试验机(MTS)和扫描电子显微镜(SEM)对几种典型多孔泡沫铜的准静态力学特性及其微观特征进行研究。结果表明,材料的压缩过程为典型的三阶段形式:弹性段、平台段和密实段;其力学性能不但依赖相对密度,而且受平均孔径的影响。材料力学性能的孔径依赖性主要是由其结构的各向异性所致。

关键词：多孔金属相对密度平台应力能量吸收

弹性支承块式无砟轨道结构参数动力学优化设计

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铁道学报 2011年第1期33卷 69-75页

作者：蔡成标徐鹏西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031

建立车辆-弹性支承块式无砟轨道耦合动力学模型。模拟落轴试验荷载条件,分析轨下刚度与块下刚度的匹配关系,得出轨下刚度与块下刚度的合理取值范围。在轨道刚度确定的前提下,提出不同运营条件下满足动态轨距扩大限值的弹性支承块式无砟... 详细信息

建立车辆-弹性支承块式无砟轨道耦合动力学模型。模拟落轴试验荷载条件,分析轨下刚度与块下刚度的匹配关系,得出轨下刚度与块下刚度的合理取值范围。在轨道刚度确定的前提下,提出不同运营条件下满足动态轨距扩大限值的弹性支承块式无砟轨道合理结构参数。评估不同半径曲线上铺设弹性支承块式无砟轨道时重载货车和快速客车的运行安全性和舒适性。研究隧道内弹性支承块式无砟轨道与隧道外有砟轨道过渡段动力学问题,结果表明:将有砟轨道向隧道内延伸一定长度可明显改善连接处轨枕的受力状况,同时使支承块免受雨水侵蚀。延伸段长度以10～20 m为宜。

关键词：车辆-轨道耦合动力学弹性支承块式无砟轨道结构参数优化设计

波形钢腹板组合槽型梁静载试验与有效预应力分析

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土木工程学报 2018年第8期51卷 60-70页

作者：陈卓异黄侨李传习杨明贺君长沙理工大学省部共建桥梁工程安全控制教育部重点实验室湖南长沙410114 东南大学江苏南京210096

波形钢腹板组合槽型梁是一种新型下承式开口薄壁桥梁结构,对4片按照1/4相似比进行设计的试验梁进行两点对称加载和有限元分析,研究两组试验梁在对称荷载作用下的荷载位移关系、截面应变分布、裂缝发展规律和破坏形态等,分析张拉预应力... 详细信息

波形钢腹板组合槽型梁是一种新型下承式开口薄壁桥梁结构,对4片按照1/4相似比进行设计的试验梁进行两点对称加载和有限元分析,研究两组试验梁在对称荷载作用下的荷载位移关系、截面应变分布、裂缝发展规律和破坏形态等,分析张拉预应力和释放预弯力后试验梁底板混凝土的有效预压应力。研究表明:竖向荷载作用下试验梁符合平截面变形规律,应忽略波形钢腹板对抗弯刚度的贡献和底板混凝土对抗弯承载力的抵抗作用;试验梁混凝土受压区受限于上翼缘板,其应变分布为梯形而非常规的三角形分布;下承式槽型截面的中性轴偏低,波形钢腹板预弯钢梁反弹能够有效地对混凝土施加预压应力;采用波形钢腹板能有效提高槽型梁的预应力施加效率,文中建议的波形钢腹板组合梁预应力等效荷载法,能准确计算此类结构的混凝土有效预压应力;两组试验梁由于配筋量的不同分别发生塑性和脆性弯曲破坏;波形钢腹板组合槽型梁的自重轻、抗弯刚度较大、具有较好的延性和抗裂性能。

关键词：槽型梁波形钢腹板预弯梁模型试验有效预应力

三塔两跨悬索桥行波效应振动台试验及数值研究

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振动与冲击 2016年第7期35卷 44-48,55页

作者：闫聚考李建中彭天波王军文石家庄铁道大学河北省大型结构健康诊断与控制重点实验室石家庄050043 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043

为了研究行波效应对大跨多塔连跨悬索结构抗震性能的影响,以泰州长江公路大桥为背景,设计并制作1∶40缩尺比例模型,进行了全桥振动台模型试验。采用中塔与主梁间弹性索连接的纵向约束结构体系,试验分别测试了不同视波速下行波效应对全... 详细信息

为了研究行波效应对大跨多塔连跨悬索结构抗震性能的影响,以泰州长江公路大桥为背景,设计并制作1∶40缩尺比例模型,进行了全桥振动台模型试验。采用中塔与主梁间弹性索连接的纵向约束结构体系,试验分别测试了不同视波速下行波效应对全桥位移响应的影响。振动台试验表明,考虑行波效应时,中塔顶位移、北塔梁纵向相对位移会有明显增大,最大增幅>50%;主桥梁与引桥梁纵向相对位移也会有明显增大,增大幅值>1倍。因此,仅考虑一致地震激励不能保证大跨度多塔悬索桥的结构安全。通过比较试验结果和数值计算结果可知,试验结果与有限元数值模拟结果较接近、吻合较好。数值计算所采用的绝对位移法分析行波效应方法操作简单,力学概念清晰,可方便的应用到大跨度桥梁行波效应分析中。

关键词：三塔两跨悬索桥行波效应振动台试验数值模拟