工程力学杂志

冲击载荷下孔隙岩石能量耗散的实验研究

关键词: 冲击载荷  人造岩石  孔隙率  能量耗散  shpb  

利用分离式Hopkinson压杆装置（SHPB）进行了不同孔隙率人造岩石的冲击实验，分析了岩石冲击过程中能量耗散特性，探讨了孔隙率对岩石能量耗散的影响及岩石临界破坏时能量耗散情况。实验结果表明，冲击载荷作用下孔隙率对岩石能量耗散起着重要作用。在相同的冲击速度下，随着孔隙率的增加，岩石耗散的能量增加；岩石临界破坏所耗散的能量随着孔...

用边界元反分析构造平面残余应力场

关键词: 平面残余应力  固有应变  反问题  双重互易边界元法  稳定性  

基于固有应变概念，采用边界元方法，提出一种反方法构造连续的满足域内自平衡条件的平面残余应力场。考虑到反分析的稳定性，固有应变场用一系列光滑基函数（如多项式和三角函数）近似；为了识别由剪切固有应变引起的残余应力，求出对应于固有应变的位移特解与面力特解，将域内积分用双重互易边界元法转换为边界积分，保持了边界元法的优势；同...

拱结构的弹塑性二次分岔屈曲性能

关键词: 拱结构  弹塑性屈曲  极值点屈曲  二次分岔屈曲  极限承载力  

使用一种高效的跟踪策略对拱的平面内弹塑性极值点屈曲和二次分岔屈曲的荷载一位移曲线的全过程进行跟踪分析，得到了跨中集中荷载和全跨均布荷载作用下，相同截面不同矢跨比的拱的弹塑性极值点屈曲荷载、二次分岔屈曲荷载和半跨均布荷载作用下的极值点屈曲荷载。研究表明，对于弹塑性拱结构，跨中集中荷载和全跨均布荷载作用下，二次分岔屈曲总...

薄膜结构气弹动力稳定性研究

关键词: 薄膜结构  气弹动力失稳  流固耦合作用  临界风速  势流  

将扁壳的无矩理论和流体的理想势流理论结合起来对薄膜结构的气弹动力稳定性进行了研究，提出了结构失稳的判别准则，确定了结构失稳临界风速。首先应用扁壳的无矩理论建立了薄膜结构的动力平衡方程。然后假设来流为均匀的理想势流，考虑流固耦合作用，对风向沿结构拱向和垂向时分别采用不同的气弹模型确定了作用于薄膜表面的气动力，得到了两种...

具有不对称间隙的二元机翼颤振研究

关键词: 不对称间隙  二元机翼  气动弹性  全局分岔  耦合非线性  

利用数值方法分析了有预荷载情况下具有不对称间隙的气动弹性非线性与结构非线性耦合的二元机翼颤振问题的动力学响应，研究了当速度比U^＊／UL^＊从零逐渐增大到1时系统的全局演化规律，分析了频率比ω、机翼质量密度比μ、预荷载M0、初偏值αf、间隙δ及初始条件等参数对颤振临界点的影响，发现在有预荷载的不对称分段线性系统中不存在混沌运动形...

功能梯度材料Ⅱ型动态裂纹尖端的焦散线分析

关键词: 功能梯度材料  焦散线  应力强度因子  动态响应  

根据功能梯度材料Ⅱ型裂纹在定常扩展速度情况下裂纹尖端离面位移场的平面应力级数解，对材料性能沿裂纹扩展方向的两种不同变化规律进行了分析，分别假设：（1）剪切模量线性变化，密度保持常数；（2）剪切模量和密度指数规律变化。在分析中泊松比保持不变。推导两种变化规律材料Ⅱ型动态裂纹尖端的焦散线方程，对两种材料的焦散线进行数值模拟...

深水铰接塔平台的非线性动力特性分析

关键词: 铰接塔平台  非线性运动  数值方法  波流联合  超谐共振  混沌运动  

研究了铰接塔平台在波浪和海流作用下的非线性动力特性。将平台顶部工作单元简化为集中质量，塔柱和浮力仓简化为均匀直杆，建立了铰接塔平台动力分析模型。考虑海流和波浪对平台的作用，应用Morison公式计算铰接塔平台瞬时位置所受水动力，依据拉格朗日原理建立了铰接塔平台的强非线性运动方程。分别考虑波浪作用和波流联合作用，采用数值计算...

一种两端固支微开关梁的静力学分析模型

关键词: 微机电开关  两端固支梁  静电力驱动  吸合电压  挠度  

建立了一种两端固支微开关梁的静力变形分析模型，该模型将受电场力作用的两端固支微开关梁的受力变形分为三个阶段：梁受电场力作用、梁中点不受约束的变形阶段；梁受电场力作用、且梁中点变形受约束的变形阶段，即此时在梁的中点还要受到一支反力的作用；梁受电场力和一个附加支反力作用，并在梁的中间一段具有指定的位移和转角的变形阶段；在...

结构损伤有限元建模中的阻尼问题研究

关键词: 结构  损伤有限元建模  阻尼  阻尼损伤  单元层次的阻尼模型  

研究了结构损伤有限元建模中的阻尼问题。建议以‘阻尼损伤’的提法表述损伤时阻尼的变异，并在此基础上给出了伴生阻尼损伤和原生阻尼损伤的定义。探讨了几种不同损伤建模路线对阻尼损伤建模能力，并通过数值算例进行了比较。计算还揭示了局部刚度损伤对结构局部阻尼特性、振动能量分布和阻尼耗能行为的影响。结论建议，在进行结构损伤建模时应...

毗邻建筑LQG抗震控制的组合精细积分策略

关键词: 毗邻建筑  随机激励  非平稳随机响应  lqg控制  精细积分  过滤白噪声  

LQG调节器在许多工程领域得到了日益广泛的应用。但是当系统受到的外部随机干扰是非平稳时，相关的LQG控制技术还亟需进一步发展。以毗邻建筑非平稳地震响应避碰控制为例对这类问题的求解进行了新的尝试。假定地面运动由基岩处的非平稳随机激励经过单层土的滤波而产生。结合虚拟激励法，对于非平稳随机地震响应分析和微分Riccati方程求解分别采...

含双周期不等长刚性线材料有效反平面剪切模量研究

关键词: 双周期  刚性线夹杂  反平面剪切  椭圆函数  有效模量  

研究无限介质中含双周期刚性线夹杂复合材料的反平面问题，其基本胞元含有四条不同长度的刚性线夹杂。运用椭圆函数和保角变换理论，获得了该问题严格的闭合解。利用微结构的周期性和平均应力／应变定理得到了复合材料有效反平面剪切模量的精确公式。由结果的特殊情形可以得到一系列有意义的解答。数值结果给出了该类非均匀材料有效反平面剪切模...

滑动索系结构分析中的摩擦滑移索单元

关键词: 索  索结构  滑动索系结构  摩擦滑移索单元  有限元方法  

为精确分析滑动索系结构的内力和变形，创建了一种考虑摩擦力影响的新单元。首先利用作者推导的拉索静力解析解，推导了索段端点的单侧滑移刚度，并给出了其显式表达式，从而可确定连续长索在支撑点处的摩擦滑移刚度。被称为“摩擦滑移索单元”的新单元有三个节点，中间节点为支撑点。它由两个弹性悬链线单元组合而成，并根据支撑点处的两侧索力...

苏通桥对非一致地震地面运动的反应和人工波质量的讨论

关键词: 非一致地震地面运动  场地效应  失相干效应  波传播效应  密集台阵  斜拉桥  

台湾集集地震SMART-Ⅱ密集台阵的，带有GPS国际标准时间校准的7群非一致地震地面加速度记录，和2群以杂交法针对苏通桥桥位断层和地质构造产生的非一致地震人工地面加速度时程历史作为输入，分析了世界最大跨斜拉桥——苏通桥——对非一致地震地面运动的变形和内力反应。每群地震输入由两个或三个台站的三分量加速度记录组成。还考虑顺桥向与波...

高层建筑横风向风致响应及等效静力风荷载的分析方法

关键词: 风工程  分析方法  超高层建筑  等效静力风荷载  横风向  

高层建筑横风向风致响应和等效静力风荷载是风工程和结构工程领域关注的问题。基于既有高层建筑横风向气动力和气动阻尼研究成果，推导出一套高层建筑横风向风致响应及等效静力风荷载的计算方法。该方法考虑了广义气动力的振型修正、气动阻尼及背景分量对风致响应的影响。通过算例与日本AIJ（2004）推荐的横风向荷载的计算方法进行了比较，显示...

Benchmark模型结构两阶段损伤诊断试验分析

关键词: 结构振动  两阶段损伤诊断  损伤指标  benchmark结构  特征灵敏度分析  

提出了一种基于结构振动特性的两阶段损伤诊断方法，以国际结构控制协会与美国土木工程学会（IASC-ASCE）提出的健康监测Benchmark模型结构为例，对其在力锤脉冲激励和环境激励下的试验数据进行分析，对不同的损伤模式进行了损伤定位和损伤程度的估计。结果表明，在模型误差、测量噪声、质量与刚度分布不确定性等因素的影响下，该两阶段损伤诊断...

钢筋混凝土深梁的拓扑优化模型

关键词: 钢筋混凝土  拓扑优化  深梁  桁架模型  遗传算法  

钢筋混凝土深梁的拓扑优化模型的获取是一个既有理论意义又有工程背景的设计问题。由于钢筋混凝土材料的特殊性，特别是混凝土拉压性能极端差异的特点以及变量的离散性使得问题复杂化。介绍了一种基于演化原理的结构优化算法——演化结构优化算法（GESO算法），这种算法通过以一定的概率淘汰构件中利用率不高的材料获取构件的优化桁架模型。在计...

FRP管约束混凝土的轴压应力-应变关系研究

关键词: frp管  约束混凝土  双向受力状态  约束模量  

目前FRP约束混凝土轴压应力，应变关系大都只考虑FRP管环向受拉。针对FRP管约束混凝土的轴心受压性能进行分析，考虑其承受压力造成约束模量降低的影响，在现有约束混凝土模型的基础上，提出一种考虑FRP管在双向受力情况下的应力，应变关系分析模型，并与试验结果进行了分析对比，分析结果与试验结果吻合较好。还依据这一模型进行了参数研究。

双向应力状态下混凝土的动态压缩试验研究

关键词: 双向受力状态  应变速率  破坏形态  破坏准则  混凝土  

利用大连理工大学自行研制、改造的液压伺服静、动态三轴试验系统对71个立方体混凝土试件进行双轴应力状态下的动态压缩试验，侧压比例为0：1、0．25：1、0．5：1、0．75：1、1：1五个级别，加载速率为10^-5S^-1、10^-4s^-1、10^-3s^-1、10^-2s^-1四个量级。系统研究了不同应变速率以及不同应力比例条件下混凝土的破坏模式以及极限强度变化规律...

大型多支承回转窑支承结构的接触有限元分析

关键词: 大型多支承  接触力  有限元  轴线偏差  支承结构  

回转窑是冶金、水泥、耐火材料生产中的关键设备，它是一种重载、大扭矩、多支点、静不定运行系统。回转窑运行中由于轴线偏差，支承载荷分配严重不均，导致支承部件因接触应力过大而产生压溃、剥落和点蚀等现象。从支承载荷分配与轴线偏差的线性关系出发，根据赫兹接触理论，得出了支承结构接触力与轴线偏差的关系式；采用有限元方法对某档支承...

二维土-结构地震动力相互作用时域有限元分析

关键词: 人工边界  地震动输入  地震反应  时域分析  有限元法  

土与结构动力相互作用是地震工程研究中的一个十分重要的课题。给出了分析地震作用下二维土-结构动力相互作用的时域有限元方法。重点放在如何模拟瞬态波在无穷介质中的传播以及如何实现地震动的输入方面。在给出的有限元过程中，地震动的输入方法以及用于截断无穷介质以获得有限计算域的局部透射人工边界都是基于柱面波动方程推导建立的，这种...

浅埋大跨度隧道临时支撑的拆除分析

关键词: 隧道工程  大跨度  复合式衬砌  增量法  拆撑分析  

对于复合式衬砌隧道，初支受力最危险的时期是为修筑二衬而分段拆除初期支护的临时支撑的过程。根据力平衡转换原理建立拆撑计算模式，并利用增量法对大跨度隧道临时支撑拆除过程中初支结构内力的变化规律进行了研究。以南京地铁鼓-玄区间渡线段眼镜法施工的隧道为例，分析了拆撑顺序对不同断面尺寸的大跨度隧道内力变化的影响，确定合理的拆撑...

复合砂浆钢筋网加固抗弯RC梁的非线性分析

关键词: 结构工程  加固  非线性分析  复合砂浆  钢丝网  钢筋混凝土梁  

复合砂浆钢筋网薄层加固是一种有效的加固方法，能够显著地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力、变形能力以及抗裂性能。以8根复合砂浆钢筋网加固RC梁的试验研究结果为参考，通过非线性有限元分析广泛地研究了加固梁纵向配筋率、配箍特征值、梁高宽比对极限荷载提高幅度的影响，并初步分析了少筋梁和超筋梁加固后的荷载-跨中挠度曲线的变化规律。根据...

张弦梁（桁架）结构两端张拉施工找形方法——分级卸载法

关键词: 张弦梁  形态确定  分级卸载法  零状态  初状态  两端张拉  

对张弦梁（桁架）结构的找形问题进行了深入研究，根据该类结构的受力特点，提出了分级卸载法，并应用于该类结构两端张拉施工过程的找形分析。该方法无需假定结构零状态几何，而可以一次得到对应于初状态（即预应力态）几何的结构施工放样尺寸（即零状态几何），并通过分级加载对该方法的精度进行了检验。

混凝土结构Ⅰ型裂纹裂尖塑性区研究

关键词: 固体力学  混凝土结构  双剪统一强度理论  裂尖塑性区  裂纹  

应用双剪统一强度理论，研究了Ⅰ型裂纹的塑性变形问题。给出了包含反映材料拉压性能差异的参数拉压比及反映中间主应力效应的参数b的Ⅰ型裂纹裂尖塑性区形状和大小的统一解。已有的Tresca准则、Mises准则和Mohr-Coulomb准则解均是本文的特例或线性逼近。针对混凝土结构，画出了不同参数b情况下的裂尖塑性区半径变化图。得出了材料拉压比对Ⅰ型...

桥面板约束条件对钢筋混凝土拱桥力学性能影响的试验研究

关键词: 拱桥  桥面板  水下震动模拟台  力学特性  模型试验  有机玻璃  

针对某服役30余年的六跨钢筋混凝土拱桥制作了有机玻璃单跨缩尺模型，考虑桥面板不同约束情况（连续和分段）对拱桥模型开展了静、动力力学性能的试验研究。讨论了不同桥面板约束条件对结构静、动力力学性能的影响。研究表明，桥面板的约束情况对结构的刚度有很大程度的影响，桥面板约束越强，结构的频率越高，结构的动力性能越好；桥面板的约束...

混凝土化学-力学损伤本构模型

关键词: 固体力学  本构模型  混凝土  耐久性  耦合作用  

水使混凝土孔隙溶液中钙离子流失是混凝土结构力学性能劣化的重要原因。根据试验结果，提出了一个新的混凝土化学-力学损伤耦合本构模型，用各向同性损伤变量描述混凝土化学-力学损伤。混凝土孔隙中钙浓度满足钙离子质量守恒的非线性扩散方程。有限元计算和试验结果表明，计算值和试验数据吻合很好，提出的本构模型能较好地反映混凝土化学-力学...

拉索局部振动对斜拉桥地震响应的影响研究

关键词: 斜拉桥  地震响应  拉索局部振动  动力特性  阻尼  

拉索作为大跨度斜拉桥的主要承重构件，横向刚度较小，在地震荷载作用下容易发生索-梁和索-塔耦合振动，对斜拉桥的能量分布和阻尼特性产生较大影响，在斜拉桥地震响应计算中有必要考虑拉索的局部振动影响。根据子结构原理和自由度凝聚的方法，在斜拉桥动力特性和地震响应分析中可以考虑拉索的局部振动，并编制了三维有限元程序，对拉索局部振动...

饱和多孔介质动力分析的数值流形单元

关键词: 饱和多孔介质  数值流形方法  稳定性准则  覆盖函数  流固耦合  

基于数值流形方法中覆盖函数的基本思想，构造了适用于饱和多孔介质动力耦合分析的三节点平面流形单元，该单元满足Babuska-Brezzi稳定性准则与Zienkiewicz-Taylor分片试验条件，对于位移和孔隙压力具有不等阶的插值函数，且所有节点上具有相同自由度。用标准Galerkin法和Newmark法将饱和多孔介质动力基本方程在空间和时间上离散，得到饱和多孔...

钢轨接头轨缝对轮轨接触应力的影响

关键词: 轮轨接触  轨端  应力  变形  有限元法  

利用有限元软件ANSYS建立了钢轨接头端处轮轨弹塑性接触有限元模型，分析计算钢轨材料弹塑性接触应力和变形随轮轨接触点到轨缝距离变化的情况，数值结果并与Hertz接触理论的结果进行了比较。数值结果表明：Mises等效应力、最大主剪应力、塑性区和变形越靠近轨缝越大；最大等效应力和最大主剪应力的位置随接触点到轨缝距离的减小而接近轨面；在...

试论镁铝合金高应变率单轴压缩拟合本构关系的代入校核

关键词: 本构关系  镁铝合金  shpb试验  数值模拟  高应变率  

从实验与数值模拟的结合上，确定与考察了镁铝合金在一维应力高应变率压缩状态下的本构关系。把由一维准静态及动态压缩试验结果所拟合的经验性本构关系代入镁铝合金的SHPB试验的全过程数值模拟，可再现实验测得的反射波波形及透射波波形。数值模拟也表明，采用SHPB试验经典分析所估算的应力、应变、应变率与试件典型微元在试验过程中所经受的应...

采用MATLAB Simulink的液压管路瞬态压力脉动分析

关键词: 压力脉动  管道瞬态  matlab  simulink  液压管路  偏微分方程  

给出了包括瞬态摩擦阻力项的液压管路中瞬态压力脉动分析的数学模型，提出了采用MATLAB Simulink中SELECTOR模块对偏微分方程进行空间上的积分，从而求解时间和空间域上的二维偏微分方程的新方法，以一段两端分别连接油箱和阀的直管道为例，利用该方法对液压阀突然关闭后管道中压力脉动动态响应特性进行了求解，给出了相应的压力脉动波仿真结果...

管廊内燃气泄漏扩散的模型试验与数值仿真

关键词: 流体动力学  湍流  数值模拟  模型试验  燃气  扩散  共同沟  

对于气体泄漏的几种释放量进行了模型试验，并在模型试验的基础上，数值模拟了在带有燃气管道的共同沟中燃气泄漏后的摩尔组分浓度分布。针对几种经典的湍流模型，对试验情况进行了数值仿真。对比模型试验结果发现，在气体泄漏点的一定范围内，标准k-ε湍流计算模型能够模拟燃气的泄漏，数值计算的燃气摩尔组分浓度能够满足工程精度要求。

《工程力学》征稿简则

证书

《工程力学》第四届编委会委员——2003年8月中国力学学会常务理事会通过

本刊要讯