轴向流动中可移动弹性支承黏弹性圆柱体的动力特性

分析了轴向流动中可移动弹性支承对黏弹性圆柱体动力特性的影响.以弹性支承点为分界点,分段建立了运动微分方程,同时还建立满足支承点处的连续条件.应用微分求积法导出其特征方程,运用Matlab语言编程求解黏弹性圆柱体在轴向流动中的前三阶复频率,对可移动弹性支承的弹簧刚度和支承点位置对圆柱体动力特性的影响进行了分析.     

组合梁截面重分布力的Volterra积分方程

混凝土板收缩徐变引起组合梁截面内力重分布,传统求解方法的基本方程在本质上为第二类Volterra积分方程,求解时通常用一些简化假定,将积分转化为微分(Dischinger法)或代数方程(Trost-Bazant法),结果存在偏差。不简化积分方程,用数值积分推导其在时间序列上的代数表达式,并推广至考虑混凝土弹性模量随时间变化的情况;用一阶的复合梯形求积公式和1天的时间步长,足以满足工程计算精度要求。结果表明:组合梁收缩徐变使截面内力发生明显重分布,收缩徐变使混凝土板轴力和刚度发生退化,极大削弱了截面的组合作用,使挠度和曲率明显增加,同时使钢梁的上翼缘处于高压应力状态,很可能引起局部失稳。在设计中须考虑以上与时间相关的不利影响。     

反应位移法和地震系数法在地铁隧道抗震中的对比分析

为更好地模拟计算地震对地铁隧道内力与变形的影响,本文结合具体算例,采用反应位移法和地震系数法分别计算了地铁隧道截面的组合内力与变形。通过对比分析2种方法的计算结果,发现反应位移法计算的内力与变形小于地震系数法计算的结果。二者在计算过程中考虑的因素不同,反应位移法主要考虑土层相对位移、结构惯性力和结构周围剪切力作用,地震系数法则是将随时间变化的地震力用等效的静地震荷载代替,然后用静力计算模型分析地震荷载作用下的结构内力与变形。     

考虑摩阻效应的弹性地基梁幂级数解

基于Winkler地基模型,假定地基梁与地基土体间的摩阻力沿有限梁长呈线性分布,考虑弹性地基梁与地基土体之间的水平摩阻效应,建立集中荷载作用下地基梁挠曲变形及内力计算模型和相应的变形控制微分方程.采用幂级数法,分别给出计算弹性地基梁竖向挠曲变形、转角、弯矩、剪力的幂级数半解析解.将本文方法与传统弹性地基梁法进行比较以验证本文方法的可行性,并进一步分析梁土间摩阻效应对弹性地基梁位移及内力的影响.分析结果表明,梁土接触面上的摩阻力对地基梁的位移及内力有一定程度影响,且地基土越坚硬,梁土接触面越粗糙,该摩阻效应对梁位移及内力的影响也就越大.     

基于辛普森数值微分法的成型砂轮廓形设计

随着螺杆转子加工精度要求的提高,对磨削转子用成型砂轮廓形设计精度的要求也越来越高.针对此问题,基于转子端面型线数据,运用辛普森数值微分法,并结合累加弦长参数三次曲线法和牛顿迭代法求解砂轮廓形;进而将求解的砂轮廓形与用局部3次B样条拟合法求解的砂轮廓形进行对比,结果显示用辛普森数值微分法求解的砂轮廓形更准确;随后,采用平...     

佛山地铁魁奇路地下换乘站抗震性能分析

以佛山地铁魁奇路站实际工程为背景,对地下车站进行了结构抗震性能分析。以反应位移法建立了地铁车站二维结构计算模型,求解了地下车站受地震荷载作用下响应结果,并与静力法计算结果进行了对比,以研究地铁车站在地震作用下的内力变化规律。基于Midas GTS NX软件,应用非线性时程分析法,建立了结构和周围土层为一体的整体计算模型,通过模态分析求解了结构体系各阶的自振频率和各阶振型;模拟了地下结构在地震荷载下的动态特性,揭示了地铁车站在地震作用下的位移时程反应及结构整体变形状况。     

成层软土地基中轴横向组合受荷桩内力与位移分析

成层软土地基中,桩基础在竖向与水平荷载联合作用下桩身内力与位移的计算为一复杂非线性问题.同时获取单桩桩顶的各向位移对多向荷载下的群桩计算有重要意义.采用侧阻软化模型、端阻双曲线模型和p-y曲线模型分别描述桩侧土、桩端土的竖向与水平向荷载传递性状,利用挠曲线微分方程将荷载传递法与p-y曲线法结合,建立轴横向受荷桩的分析模型,通过有限差分法求解挠曲线方程以获得桩身内力与各向位移.工程实例分析表明,结合荷载传递法与p-y曲线法的轴横向受荷桩分析方法能准确计算桩身的P-Δ效应,并能同时准确地获得桩顶竖向位移与水平位移的大小.     

材料参数对机车车辆结构有限元分析的影响研究

针对铁道机车车辆强度计算中广泛存在的各向同性材料结构线性静力有限元分析问题，根据弹性有限元理论进行公式推导和用有限元实例进行计算验证，着重研究有限元计算中弹性模量、泊松比等材料参数对计算结果的影响，得出2类位移边界条件下弹性模量与计算结果间的简单关系。由公式推导过程及分析结果表明，有限元计算能否最大程度地反映结构在实际运用中的承载响应，除材料参数的选取外，更重要的在于合理确定结构有限元模型的离散质量及边界条件。对于铁道机车车辆上的一些传力及承载结构，为了使计算结果在局部及整体能够符合实际情况，必须使用弹性边界元为计算模型提供弹性位移边界。     

钢管混凝土拱桥稳定极限承载力的线弹性迭代方法

利用单一组合材料线弹性梁单元建立钢管混凝土拱桥稳定极限承载力计算的有限元分析模型,并以压弯稳定承载力相关方程为基础,通过全面试验法和回归分析方法建立具有广泛适用性的钢管混凝土构件压弯稳定分析的齐次广义屈服函数。结合弹性模量缩减法,研究用于钢管混凝土拱桥稳定极限承载力计算的线弹性迭代方法。通过与试验结果及不同数值方法计算结果的对比分析表明:建立的齐次广义屈服函数能够克服传统广义屈服函数容易受荷载初始值影响的缺陷;通过弹性模量缩减法调整弹性模量实现结构内力重分布,利用线弹性迭代方法计算结构的极限承载力,克服了增量非线性有限元法的局限性,能够取得更高的计算精度和效率;钢管混凝土拱桥规范建议的稳定系数表达式具有良好的稳定性与适用性。     

层状地基静力压桩过程数值模拟

在分析静力压桩过程的作用机理和数值模拟关键力学问题的基础上，选用某实际工程的层状地基条件，建立单根预应力高强混凝土管桩压桩过程的有限元分析模型，进行层状地基条件下桩周挤土压力和水平位移的数值分析，并与平面应变条件下圆孔扩张解析法比较。数值分析结果表明，层状地基条件下，桩周土弹性区水平位移受深度效应和土层性质影响不明显；同一土层的桩周径向压力均随深度增加而增大；在软硬土层交界处，桩端接近硬层底时桩周压力显著减小，桩端接近软层底时桩周压力显著增大；平面应变条件下，应用圆孔扩张法求解浅层地基弹性区土体水平位移时计算结果偏大，求解桩周压力时计算结果显著偏小。     

钢-砼组合箱梁考虑滑移时剪力滞效应分析

在假定的位移模式及相应的假定条件下,根据组合箱梁的应变表达式,采用虚功原理推导出平衡和变形协调方程。通过分部积分得到组合箱梁考虑相对滑移和剪力滞效应的微分方程以及相应的边界条件,利用差分法来求解带有边界条件的微分方程组。以带有悬臂翼板的钢 砼组合箱梁为例分析其考虑滑移时的剪力滞效应,通过算例可以看出砼板的应力随剪力连接件的刚度增大而增加,钢箱梁的应力和组合箱梁的挠度随剪力连接件的刚度增大而减小。     

多跨连续曲线梁桥静力分析的有限段法

利用能量变分原理,推导出平面曲线籀梁的基本微分方程、边界条件;采用微分方程的齐次解作为位移模式,推导出平面曲线箱梁有限段法分析的单元刚度矩阵、荷栽矩阵;编制了计算分析程序,计算结果与其他方法分析值吻合较好：探讨了抗弯刚度与抗扭刚度之比对连续曲线箱梁位移、内力的影响,为连续曲线箱梁的设计计算与施工提供了参考。     

桩板结构中跨部分板的设计解析计算方法研究

研究目的:桩板结构是一种新型的轨下基础结构型式,目前国内外均没有对应的设计规范,理论研究严重滞后于工程实践.本文针对桩板结构中跨部分,板两端固定情形,基于弹性理论和合理假定,建立板的受力及变形微分方程,推导了桩板结构中跨部分板的设计解析计算方法.研究结论:推导出的解析计算方法计算过程简单、明确,容易为工程设计人员所掌握,且计算参数都是工程设计常用参数、容易获取,有较好的普适性.采用文中的计算方法既可以分析桩板中板的挠曲变形及受力情况,又能求得作用在桩顶的荷载大小;计算结果能够反映桩板荷载分担与传递的一般力学性状规律,同时可为桩板结构理论研究和工程设计提供理论指导.     

考虑楼板变形时框支剪力墙结构的框支层合理设计研究

将框支剪力墙结构沿竖向划分成为转换层上部剪力墙结构和转换层下部框架-剪力墙结构。对各部分结构假定质量刚度沿高度均匀分布,将楼板看成水平放置的深梁,并假定以剪切变形为主。根据平衡条件,列出微分方程组。采用相应的数学程序求解,得到结构水平侧移及各构件内力。通过对内力和侧移的双重控制,进行框支层的合理设计。     

青藏铁路旱桥冻胀力的弹塑性分析

假设土体在冻结前已固结完毕,冻结过程中土体为具有弹塑性本构特征的各向同性体,土中的水分迁移符合达西定律,且土颗粒不可压缩。在给出冻土温度场、水分场基本方程及冻土弹塑性本构方程后,应用弹塑性有限元法,模拟旱桥施工过程。依次求出旱桥在围岩自重作用下的初始应力场、当前应力水平下围岩的温度场和体积膨胀引起的等效节点荷载,再求出上述荷载增量对应的应力增量和当前的围岩应力场,重复上述计算步骤直到规定年限。本文对青藏铁路旱桥单桩冻胀过程中在未来20年的应力场进行模拟计算,结果表明旱桥仅在靠近桥桩底部产生塑性应变,且塑性应变区很小,该旱桥是安全的。另外,本文提供分析寒区旱桥冻胀的理论与数值计算方法,可为类似工程设计提供参考。     

一个四象限变流器系统的计算机仿真

对一个包括控制系统在内的完整的四象限变流器系统进行了系统级的计算机仿真研究。主电路的仿真采用根据电路结构 变化求解相应微分方程组的方法，控制系统的仿真采用面向方框围的方法。文章得到的仿真波形与实验波形很接近。     

铁道车辆液压减振器的工作原理和数值模型

基于液压减振器的工作原理、内部结构和阀元件的性能,建立了一个新的液压减振器数值模型。该数值模型不仅将阻尼力作为减振器活塞杆的速度与位移的函数,同时还含有用于描述内部结构的基本参量,可以清楚地描述液压减振器的阻尼机制。应用该模型可进行液压减振器的动态性能分析、结构设计、元件选用等。模型计算结果与实验数据有较好的符合性。该数值模型易于实现计算机数值仿真,可以应用于车辆系统动力学性能的研究和减振器的结构参数、动态性能对车辆舒适性和稳定性影响的深入分析。     

带有连接管路的空气弹簧动力学模型研究

利用气体热力学方程和流体力学输运公式推导了空气弹簧-连接管路-附加气室模式的空气弹簧动力学模型,研究分析了连接管路的长短、管径大小以及管内气体质量对悬挂性能的影响。     

Bragg光栅辅助非对称双芯光纤耦合器的研究

利用耦合模理论,推导出了其中一个纤芯写有Bragg光栅的双芯光纤耦合器的完整的耦合模方程。并通过打靶法和Broyden叠代数值解此耦合模微分方程组,分析了在不同失配条件下,双芯光纤耦合器各个端口的输出特性。得到了双芯光纤最佳的失配条件,在此条件下,光栅谐振波长处信号具有优异的反射特性,其他波长的信号则基本不发生耦合,接近无损地通过,此种耦合器具有非常小的插入损耗,是WDM系统中分插复用器的极佳选择。     

变高度连续曲线箱梁的剪力滞效应

应用能量变分原理,推导弯曲、扭转、剪力滞耦合的曲线箱梁弹性控制微分方程及其边界条件,得到微分方程的闭合解。利用所得的弹性控制微分方程的齐次解作为位移模式,应用刚度法和功能原理推导单元刚度矩阵及荷载列阵,建立一种考虑弯曲、扭转、剪力滞的曲线箱梁有限段模型。编制计算程序,对变高度连续曲线箱梁进行计算,探讨在不同荷载下的宽跨比和梁高比两个参数对剪力滞的影响,得到变高度连续曲线箱梁剪力滞效应的一些规律。进行剪力滞模型试验研究,并对模型桥进行有限段法和有限元法的数值计算,计算值与试验结果吻合较好,验证本文方法的正确性。本文所得公式是对连续曲线箱梁剪力滞效应理论的补充,分析所得结果为连续曲线箱梁的工程设计提供参考。