任意桥梁截面自由扭转常数计算的快速方法

计算任意截面的自由扭转常数可采用有限元分析方法,位移法有限元计算出的自由扭转常数比理论值偏大且网格剖分尺寸大小明显影响计算速度。本文从弹性理论圣维南自由扭转问题基本假设出发,针对悬臂梁模型采用基于位移的最小势能原理和基于应力的最小余能原理两种方法,推导势能泛函和余能泛函表达式,并求得泛函的极小值从而推导出相应的有限元方程,得到两种计算自由扭转常数公式。根据推导出的有限元方程,采用三角形单元编写程序进行两种截面的计算并与理论值对比。对比结果表明,采用两种方法计算自由扭转常数并取其平均值作为最终结果相较于采用单一位移法计算其精度大幅提高,两种方法互相参考有利于解决计算结果偏大和计算量过大的问题。     

节段预制纤维增强混凝土压杆键齿受力性能试验研究

节段预制桥梁靠近支座处箱梁腹板由于受力复杂，而在键齿处容易发生开裂。为此，以接缝处键齿配筋方式(素齿、构造筋以及体内穿筋)、键齿齿目(单键齿、双键齿)和干接缝角度(30°、45°以及60°)作为试验的设计参数，对8对使用2%配纤率的强度为100.1 MPa纤维增强混凝土干接缝匹配的压杆试件进行试验研究，记录试件的开裂荷载、极限荷载、残余荷载、键齿处的滑移，并观察试件的裂缝发展过程以及破坏模式，研究了试件竖向位移-荷载、键齿处滑移-荷载之间的关系，并采用ABAQUS有限元中的混凝土CDP模型对试件加载进行全过程分析，得到开裂时试件的应力分布以及破坏时试件的损伤分布。研究结果表明：体内穿筋能够提高压杆试件的开裂荷载以及极限荷载，改变破坏模式，增加试件的整体性；键齿内增强构造筋对于干接缝键齿的力学性能以及改变试件破坏模式的影响较小；双键齿齿目试件的开裂荷载、极限荷载以及试件的整体刚度与单键齿齿目压杆试件相比，均有较大提升；3种不同接缝角度试件中，45°试件的开裂荷载、极限荷载以及整体刚度均是最小；对于单键齿试件而言，开裂均是发生在上键齿顶角处，并最终沿着初始裂缝发生劈裂破坏，而对于双键齿试件而言，接缝角度不同，试件破坏方式也不同。DK-30阴齿试件与阳齿试件均发生劈裂破坏，DK-45与DK-60两组试件不仅产生了劈裂破坏而且发生了键齿的斜剪破坏；有限元模型计算结果与试验结果吻合度较高。     

清华园隧道大直径泥水盾构始发控制掘进分析

清华园隧道某区间采用泥水盾构穿越粉质黏土及砂卵石地层,是全线典型质构法施工隧道。总结清华园隧道盾构始发的经验,对其掘进参数及反力架等工程构件布置进行研究,并采用有限元软件对反力架进行静强度分析计算。研究表明:(1)盾构机在粉质黏土及砂卵石地层中掘进时,反力架最大应力为270 MPa,最大静挠度为7.77 mm;(2)掘削量大小与泥水密度、黏度和切口水压等数值相关;(3)反力架上的应力分布在钢管支撑处最高,竖梁次之,横梁最小。     

TBM机载锚杆钻机摆动结构拓扑优化研究

为解决TBM机载锚杆钻机推进梁的摆动结构作业时因受力复杂而导致的安全性问题，提升其力学性能和稳定性，首先，通过对摆动结构进行静力学分析，确定其作业时应力集中和应力分布极度不均的薄弱部位； 然后，基于子模型法将摆动结构的薄弱部位切割出来，扩大其设计空间，再运用拓扑优化方法进行优化设计，得到该部位全新的拓扑结构形式; 最后，对比分析优化前后摆动结构的受力、变形情况及振动频率。结果显示： 优化后危险工况下摆动结构的应力集中现象明显改善，一定程度上提高了该结构的刚度和强度，同时有效改善了结构的振动特性，提高了结构的稳定性。     

含初始变形船体加筋板有效宽度及剩余极限强度研究

为了评估舰船结构损伤后的剩余强度,对船体加筋板出现初始几何变形后,参与总纵强度的有效宽度和加筋板剩余极限强度进行研究。将加筋板受到垂直于平面压力后的变形,作为其初始几何变形,改变变形的方向和大小,利用有限元软件Ansys对加筋板结构进行线性和非线性分析。定义了板有效宽度计算方法,对不同变形方向和变形幅值时板的有效宽度和加筋板的极限强度进行对比分析,并拟合得到了计算板有效宽度和加筋板极限强度的经验公式。结果表明,初始几何变形会削弱加筋板结构的强度。在对损伤后船体结构强度进行分析和校核时,提出的经验公式可以直接用来计算板的有效宽度和加筋板的极限强度。     

高分子抗裂贴抗裂性能研究及疲劳寿命预估

延缓裂缝反射是旧水泥砼路面“白改黑”工程中的重要问题之一。文中通过室内疲劳试验,结合扩展有限元(XFEM)模拟动态裂纹扩展,研究高分子抗裂贴的抗裂性能、裂纹扩展规律及力学阻裂机理,预估加铺结构的疲劳寿命。结果表明,高分子抗裂贴抗裂性能优秀,其加筋作用对初裂后延缓裂纹扩展效果明显,抵抗张拉型反射裂缝的效果优于剪切型;普通灌缝与高分子抗裂贴的开裂曲线在初裂阶段存在略微差异;XFEM模拟高分子抗裂贴时需将其模量折减到1%才能与实际开裂情况相符;模拟结果与室内试验结果对比表明XFEM能有效模拟裂纹的动态扩展,且能精确预估结构层疲劳寿命。     

软土下卧倾斜硬层基坑变形规律及抗隆起稳定性*

受地质构造及地层沉积影响，实际地层分布并非完全水平。以软土下卧倾斜硬层基坑为研究对象，通过建立基坑土体非对称有限元模型，开展倾斜硬层斜面倾角、斜面与支挡结构距离对基坑变形及抗隆起稳定性的影响规律研究。结果表明：1）斜面倾角、斜面与支挡结构距离对基坑变形规律及安全系数存在显著影响。2）倾斜硬层造成基坑两侧软土不对称分布。土层厚度越小支挡结构受到的约束作用越大，该侧坑底隆起量、支挡结构变形、坑外地面沉降都小于土层厚度大的一侧。     

黏层洒布与沥青混合料摊铺一体机技术层间黏结性能研究

为研究一体机技术在沥青路面层间黏结性能，运用ABAQUS有限元模拟分析不同超载和刹车工况下的层间拉应力和剪应力，并研究了沥青路面层间黏结的技术需求，对比了传统黏层施工技术3种状态（未受破坏、受到破坏、受到污染）下的黏结强度。结果表明:超载和刹车对层间应力均有一定的影响，其中刹车对层间应力影响更为明显；提出了超载+刹车极限受力状况下沥青路面层间黏结强度的技术指标要求，即复合件拉拔和剪切强度分别不小于0.2 ，0.5 MPa；传统施工受到污染和破坏两种工况下层间黏结强度均不能满足技术指标要求，而一体机技术可以满足，验证了一体机技术层间黏结性能的优越性，可以有效解决传统黏层施工技术黏层受到污染和破坏的问题.     

基于ANSYS Workbench的越野汽车轮毂有限元分析及优化

文章利用三维软件Creo建立轮毂的三维模型,导入ANSYS Workbench后进行网格化,形成有限元计算模型并进行计算,得出其极限工况时的应力、变形结果。依据分析计算结果,提出结构改进方案并进行验证计算,为优化设计提供重要的理论依据。