复合材料叠层板非线性动力稳定性理论的几个基本问题

本文研究了复合材料叠层板在周期性动力谐载荷作用下的非线性动力稳定性理论中的几个基本问题。其内容包括：用Hamilton原理建立一般性基本方程,考虑了大挠度非线性;惯性力的影响;耦合效应影响,横向剪切效应的影响,以及几何初始缺陷困数等。     

初始缺陷对威金斯气柜稳定性的影响

威金斯气柜是缺陷敏感结构,该文利用ANSYS的一致缺陷模态法,讨论了风荷载和雪荷载下,初始缺陷对气柜稳定性的影响,得出初始缺陷的分布和大小均可以影响气柜的稳定性。缺陷的存在可能使气柜失稳时的位移和应力大于完善气柜失稳时的值。     

初始缺陷对威金斯气柜稳定性的影响简

威金斯气柜是缺陷敏感结构,该文利用ANSYS的一致缺陷模态法,讨论了风荷载和雪荷载下。初始缺陷对气柜稳定性的影响,得出初始缺陷的分布和大小均可以影响气柜的稳定性。缺陷的存在可能使气柜失稳时的位移和应力大于完善气柜失稳时的值。     

多种长细比的大型钢筒仓结构的屈曲设计（英文）

目的:大型钢筒仓结构在正常装卸料过程中极易发生各种失稳破坏。本文旨在分析多种长细比的大型钢筒仓结构在散料荷载作用下的屈曲性能,为结构的稳定设计提供理论依据及技术支持。创新点:1.提出散料荷载作用下大型钢筒仓结构屈曲分析的4种典型工况:轴对称卸料荷载工况、小偏心卸料荷载工况、大偏心卸料荷载工况和大偏心装料荷载工况;2.建立了适用于不同屈曲分析类型的多种数值模型,研究了结构的稳定性能,并分析了各种非线性、初始几何缺陷、仓壁厚度的分布和基底嵌固刚度等对结构稳定性能的影响。方法:1.根据不同工况下散料荷载分布的特点和屈曲分析类型的差异,通过非线性有限元方法,研究结构在四种散料荷载工况下的稳定性能;2.通过研究结构在各种非线性屈曲分析下的荷载-位移全过程响应,确定结构的屈曲临界荷载和结构的稳定承载力;3.比较各种荷载工况下结构的屈曲临界荷载、屈曲模态及仓壁厚度分布特点,分析结构用钢量指标的变化。结论:1.非线性屈曲分析的荷载-位移曲线是高度非线性的,不同长细比钢筒仓的屈曲平衡路径之间有较大差异。2.钢筒仓结构的屈曲延性随长细比的减小而显著增大。3.材料非线性对结构的稳定性极为不利;几何非线性和初始几何缺陷对结构稳定性能的影响与结构的长细比密切相关。4.壁厚的分布对钢筒仓的稳定承载力和屈曲模态影响很大;设计时应考虑仓壁壁厚的不同组合形式,并确定使结构取得最大稳定承载力的仓壁最优分布形式。5.装料或卸料过程中的偏心使结构的储存效率(容耗比指标)显著降低。     

复合材料叠层圆柱壳的非线性动力稳定性分析

本文用汉密尔顿原理导出了复合材料叠层圆柱壳的非线性动力稳定性的控制微分方程。在基本方程中包括了非线性大挠度、圆柱壳的初始几何缺陷,以及动力载荷的惯性力等因素的影响。本文的目的是分析复合材料圆柱壳的参数共振和确定壳体结构动力屈曲时的稳定性区域和不稳定性区域,作为求解的例题,本文对三种复合材料圆柱壳进行了数例计算:即 T300—5208石墨-环氧壳体,ARALL 叠层铝合金壳体,和 E-玻璃-环氧壳体,结果表明它们具有相当不同的动力稳定性能.由本文所得出的计算结果和分析结论对于考虑和设计复合材料圆柱壳的动力稳定性具有重要的实用意义.     

矩形薄板的参数共振失稳理论与试验

为了研究板的动力稳定性,采用伽辽金法推导了板动力失稳的MathieuHill方程,运用特征值法求解出无附加质量与携带附加质量板的临界激振频率与幅频响应。通过扫频试验得到了不同幅值激振力作用下无附加质量与携带附加质量板的动力响应,运用时域分析法发现了板参数共振失稳过程中的3个重要阶段与其振动周期的变化规律,并得到了不同激振系数下无附加质量与携带附加质量板的实测临界频率值,通过对动力响应进行傅里叶变换得到对应的实测幅频响应。分析结果表明,板发生参数共振失稳是由暂态振动过渡至参数共振失稳最后恢复至暂态振动的过程,几何非线性限制了板动力失稳时振动幅值无限增长的趋势,并牵引其向大频率方向振动,附加质量减小了板的动力不稳定域宽,增大了板的临界激振系数与振动幅值,试验与解析解吻合较好。     

低矢跨比类椭圆形弦支穹顶结构稳定性能分析（英文）

为了研究初始几何缺陷和材料非线性对弦支穹顶稳定性分析的影响,以江苏文化城体育馆类椭圆形弦支穹顶为算例,进行了模态分析.然后,对弦支穹顶与单层网壳进行了稳定性能对比研究,包括线性屈曲、几何非线性屈曲、考虑初始几何缺陷的几何非线性屈曲以及同时考虑几何-材料非线性的双非线性屈曲.结果表明,索杆系增加了弦支穹顶的整体性,降低了单层网壳对初始几何缺陷的敏感性,但对结构刚度、自振频率、线性屈曲荷载、无初始缺陷的非线性屈曲荷载等影响不大.当考虑初始几何缺陷和材料非线性时,2种结构的极限稳定承载能力均大幅下降,表明低矢跨比弦支穹顶对初始几何缺陷和材料非线性较为敏感.此外,活载分布模式对结构失稳模态影响较大,满跨活载并不一定是最不利的活载分布模式.     

冻结粉土的动蠕变强度

根据不同振幅动荷载的三组蠕变试验结果,比较了冻结粉土在不同动荷载作用下的蠕变变形和动蠕变强度特征,发现,当动荷载振动幅值不同时,动蠕变曲线变化规律以及动蠕变强度特征变化规律都相似,但数值上有较大差别;在相同静荷载基础上叠加不同振幅动荷载时,在整个蠕变过程中,振幅越大,变形越大。而对于卸载到零的动荷载试验来说,初始蠕变阶段和稳定蠕变阶段的变形较小,但由于蠕变速率很大,变形迅速增加,很快进入渐进流阶段,随后变形变得很大;冻土的动蠕变强度随时间有规律地衰减;动荷载的振幅越大,破坏时间越短,土体越容易发生破坏。     

K8型网壳结构模型稳定矢跨比试验与应用探讨

伴随着建筑审美的不断发展,具有造型丰富、空间跨度大等诸多优势的网壳结构成为了应用最为广泛的空间结构之一。提升网壳结构的稳定性是当前研究的热点,且针对网壳结构杆件缺陷研究较为少见的情况,基于此,通过探索不同矢跨比对杆件屈曲K8型单层球面网壳结构稳定性所产生的影响从而优选最佳矢跨比。研究结果显示,在地震荷载作用下不同的矢跨比对网壳结构稳定性造成的影响是有明显差异的,矢跨比为0. 4时K8型单层球面网壳结构的稳定性最好。     

散粒体道床在对称位移循环加载下的纵向阻力性能（英文）

目的:研究散粒体道床在纵向反复荷载下的阻力性能及变化规律是深入理解有砟轨道无缝线路动态服役性能和辨识无缝线路在循环荷载作用下的受力变形机理的基础。本文旨在利用室内足尺试验模型及专用加载系统,分析散粒体道床受循环位移荷载时的纵向阻力性能,探索不同位移加载幅值对有砟道床纵向阻力的影响。创新点:1.利用有砟轨道结构足尺试验模型及循环加载装置,测试循环荷载下的道床纵向阻力-位移滞回曲线;2.根据循环加载试验曲线,构建滞回模型,刻划散粒体道床的纵向承载和传力性能。方法:1.通过试验分析,得到散粒体道床在周期性荷载作用下的力-位移曲线(图6、8和10);2.基于试验数据,分析散粒体道床在周期性荷载下的滞回准则,得到不同位移幅值下滞回曲线的演化规律(图7、9和11);3.通过图像识别技术,对周期性荷载作用下道砟颗粒的运动规律进行分析,从散粒体道床的细观作用机理分析宏观力学表现(图16~18)。结论:1.散粒体道床在循环往复荷载下的纵向阻力-位移曲线为一条封闭的滞回曲线,且存在明显的耗能现象;2.在位移幅值保持不变的循环过程中,散粒体道床表现出一种循环软化行为;3.位移幅值不同,道床纵向阻力的衰减率不同,且位移越大,退化效应越明显。     

非饱和弱膨胀土残余强度的试验研究

通过采用全自动残余强度试验仪,对合肥四个区非饱和弱膨胀土在不同的竖向应力作用下进行四次反复剪切试验,分析初始含水率为17.8%,20.5%,22.6%的弱膨胀土在不同竖向应力作用下的残余强度特性.研究表明:初始含水率越大,残余强度越低;竖向应力越大,残余强度越大;通过数值分析,得出残余强度指标c与含水率呈指数函数关系,φ与含水率呈对数函数关系,并提出经验公式,为合肥地区非饱和弱膨胀土和边坡稳定提供理论借鉴.     

孤子与湍流之间的相变

运用线性稳定性分析法严格证明，某些微扰ＫｄＶ方程的孤子解具有条件稳定性。稳定条件被得到为系统参数与初始常数间的一个关系。在该系统下，微扰作用的孤子解处于临界稳定态，湍流产生于临界态附近的混沌区。     

关于Mathieu方程周期解的讨论

形如 f″(x)+g(x)·f(x)=0的微分方程,其中 g(x)是 x 的周期函数.这类方程就是马奇耶方程.马奇耶(Mathieu)方程在实际工程中有着广泛的应用.关于它的周期解的研究,是结构动力屈曲分析的理论基础;同时也是常微分方程稳定性理论的—个重要内容.在马奇耶方程的周期解中,稳定与不稳定解的分界线即临界解是十分重要的.本文给出了临界解的求解方法,证明了临界频率方程的收敛性,讨论了某些干扰因素对临界解的影响。在实际工程中,这些干扰因素体现在结构阻尼,结构初始缺陷,结构的非线性几何点系结构的纵向惯性矩及转动惯性矩、复合材料的耦合效应等.计算结果表明,对于马奇耶方程的微小干扰,都将严重影响其临界解甚至改变解的性质.因此,在分析结构动力屈曲问题时,必须考虑问题所能包含的上述各项因素.     

扭摆下行被动移动装置的动力学建模及参数仿真

设计了一种基于能量守恒及角动量守恒原理的被动移动装置,该装置在初始瞬时推动力作用下可通过自身俯仰摆动、扭转摆动的耦合,以及与斜面接触状态的周期性改变,能够实现无动力、周期性、自稳定的沿斜面下行运动。提出了该装置的多体动力学模型,对动力学参数进行了Matlab符号计算,通过ADAMS进行了动力学仿真验证,设计制作了原理样机并进行测试。虚拟仿真和样机测试均表明,合理的运动学、动力学参数范围能够确保该装置实现多种自稳定的被动下行运动。     

车辆集中荷载作用下脱空CRCP板的挠度与应力

基于挠度与应力等效原则,将作用于连续配筋混凝土路面(CRCP)中央的车辆集中荷载通过傅里叶级数展开为等效的半波正弦荷载.在荷载转换和小挠度弹性薄板理论的基础上,提出了车辆集中荷载作用下脱空地基上CRCP的挠度和应力计算公式,分析了参数的敏感性.结果表明:板的最大挠度与车辆集中荷载、板的宽度成正比,与板的横向弯曲刚度、板...     

基于分段法的锈蚀钢筋混凝土梁荷载-挠度特性数值模拟和钢筋锈蚀程度评估（英文）

目的:探讨在钢筋开始锈蚀后的混凝土梁荷载-挠度特性的变化,并利用荷载-挠度曲线反推钢筋锈蚀程度,进而为预测锈蚀钢筋混凝土结构行为提供新的依据。创新点:1.通过模拟钢筋混凝土的粘结滑移,建立计算荷载-挠度特性的数值方法。2.利用新建立的方法,评估结构内部钢筋锈蚀程度。方法:1.通过模拟钢筋与混凝土之间的粘结滑移作用,得到端部滑移量对应的作用于钢筋上的荷载值。2.将滑移量-荷载值关系导入钢筋混凝土梁的荷载-挠度曲线模型中,对受拉区混凝土开裂前后的钢筋混凝土梁的荷载-挠度曲线关系进行模拟。3.在不同钢筋锈蚀程度下对已知荷载-挠度关系曲线的钢筋混凝土梁进行荷载-挠度曲线计算,拟合出相似的荷载-挠度曲线,进而预测结构内部的钢筋锈蚀程度。结论:1.随着钢筋锈蚀程度的不断增加,钢筋混凝土梁的承载力明显下降。2.钢筋与混凝土的粘结滑移可以模拟钢筋锈蚀加剧后的挠度发展变化。3.利用新建立的数值方法可以有效地预测结构内部的钢筋锈蚀程度。     

体内布索立体桁架挠度简化计算及性能分析

为了研究体内布索方案在巨型网格结构中的作用效果,首先推导了体内布索立体桁架段在竖向荷载作用下的挠度计算公式,并利用ANSYS软件进行对比验证;在此基础上,分析了拉索在立体桁架中的作用效果,求解了结构参数一定情况下预应力的合理取值范围。然后选取单榀立体桁架拱与纵向立体桁架,对比分析了不同布索方案下结构的静力性能。结果表明：所推导的立体桁架段挠度公式计算精度较高,最大误差在5%以内,可作为整体结构关键节点挠度求解的理论依据;预应力拉索的引入改善了结构杆件的内力分布和结构变形,拱向立体桁架中仅布索段杆件内力发生改变;在各布索方案中,立体桁架拱跨中布索能最有效地减小结构最大竖向位移;纵向立体桁架各跨拉索预应力值根据弯矩极值成比例设置能最有效地改善结构静力性能,为最优方案。     

孤子与湍流之间的相变

运用线性稳定性分析法严格证明，某些微扰KdV方程的孤子解具有条件稳定性。稳定条件被得到为系统参数与初始常数间的一个关系。在该条件下，微扰作用下的孤子解处于临界稳定态，湍流产生于临界态附近的混饨区、选择适当的系统参数与初始条件以满足稳定性条件，可以控制孤子与湍流之间的相变。     

基于广义Logistic赤潮模型的变结构控制

基于广义Logistic种群生长模型,建立一个浮游动植物相互作用模型,利用微分方程稳定性理论分析其平衡点的性态,得到模型由稳定到周期解的阈值.设计变结构控制器,抑制赤潮周期性爆发.最后,通过仿真模拟,验证结论的正确性.     

周期性半正矢荷载下沥青混合料的粘弹性本构模型(英文)

通过引入应变硬化变量,对Burgers模型中串联粘壶进行了改进,并将改进模型看成是由Van Der Poel模型与改进粘壶串联组成.采用半正矢波间歇荷载模拟实际轮载作用,综合运用流变学和粘弹性力学理论推导了周期性荷载作用下沥青混合料永久变形的力学模型.然后根据3种沥青混合料的室内重复荷载永久变形试验结果,对该模型进行了验证.结果表明:随着荷载作用次数的增加,残余粘弹性应变占永久应变的比例先迅速衰减,而后逐渐趋向稳定,一般仅占2%～3%.荷载间歇时间越长,残余粘弹性应变越小.实际行车荷载的间歇时间足够长,因此残余粘弹性应变可以忽略,从而得到了简化模型.该模型可以很好地描述重复荷载下沥青混合料的永久变形特性.