变刚度梁横向自由振动的差分传递矩阵解法

针对单跨度变刚度梁的横向自由振动问题，利用有限差分法及传递矩阵法并将二者相结合的方法，由该问题的变系数动力控制方程出发，推导出系统频率方程，与已往文献比较，文中算例结果表明，所用计算方法思路清晰编程简单，计算结果正确。     

基于弹性层状体系理论的多孔混凝土基层荷载应力计算

利用弹性层状体系理论,对多孔混凝土基层荷载应力进行数值分析,建立了荷载应力的回归模型,得到了回归模型的各项系数,结果表明回归系数均能通过检验,由此得到的多孔混凝土基层荷载应力计算公式精度好,表达形式简单,使用方便,可满足工程设计和理论研究的需要;最后分别采用刚性路面规范设计公式和回归公式2种方法对荷载应力进行计算,结果显示前者的计算值偏于保守。     

弹性地基板的动态刚度矩阵迭代法

本文针对目前计算弹性地基板采用vVinkjer地基模型计算中存在的问题,即不论结梅 及加载形式如何,均假设变形后板与地基仍存在完全接触的不足,提出分析此类结构 的动态刚度矩阵迭代法。在正M微机上实现的数值算例结果表明,本文方法更真实地 反映了板与地基间的相互作用.      

黄土高路堤三维固结数值解法

针对黄土的结构性、欠压密性、非饱和性与各向异性特点,将黄土视为非饱和土,基于非饱和土力学理论,建立了相应的三维固结方程组,利用有限元法,分析了黄土的固结变形特征。分析发现黄土高路堤经压实后,其垂直位移最大值发生在路堤中部,呈抛物线趋势;位移在路堤坡脚处最小,路堤变形趋势在上部呈向内、向下移动的趋势,即呈现“凹盆”,在1/3~2/3路堤高处呈向外“挤出”趋势;对于非饱和黄土,在瞬时加载后,其表层沉降变形可分为瞬时沉降和土体固结沉降,前者为主要变形。结果表明建立的非饱和黄土三维固结方程能很好地模拟与分析黄土路堤的固结变形,具有较好的应用前景。     

弹性地基上Timoshenko梁的微分容积解法

用微分容积法求解弹性地基上Timoshenko梁的弯曲、稳定和振动问题。通过微分容积法将梁的控制微分方程和边界约束方程离散成为一组线性代数方程组,由这组代数方程可以求得其弯曲,稳定和振动问题的数值解。数值算例表明,本方法稳定收敛、精度较高,对Timoshenko梁问题简单、有效。     

路面层状弹性体系在轴对称荷载作用下结构分析的状态变量法

取层间位移和对应的应力作为状态变量,利用传递矩阵的方法来分析多层弹性半空间轴对称荷载作用下的力学问题,并建立传递矩阵.在分析过程中,层状体系层数的增加只增加了矩阵相乘的次数,而待求未知量始终保持不变.     

系统仿真转移矩阵法的另一类算法

本文利用增广矩阵法的一些结果,将数值逼近原理运用于线性定常系统的数字仿真中,给出了 转移矩阵法的另一类算法。此类算法精度较高,计算量较小,且便于应用。      

核泵推力轴承弹性支承的强度和刚度分析

采用ＳＵＰＥＲ ＳＡＰ有限元分析软件包对核岛主泵主副推力轴承弹性支承的强度和刚度进行了数值分析计算,得出了一些有价值的结论。     

牵引拉杆纵向刚度对高速客车车体弹性振动的影响

为了降低车体的弹性振动, 分析了激发车体垂向弹性振动的振动传递路径, 建立了某型高速客车车体有限元模型。利用多体动力学软件SIMPACK的接口模块FEMBS建立了铁道客车刚柔耦合系统动力学模型, 研究了牵引拉杆纵向刚度对车体弹性振动的影响。考虑了牵引拉杆最基本的牵引和制动功能, 使用变刚度牵引拉杆来抑制车体的弹性振动。仿真结果表明: 牵引拉杆纵向刚度不会改变车体刚体振动, 仅对车体弹性振动有影响; 高速客车的车轮偏心导致车体产生严重的弹性振动, 一般发生在车辆低速运行情况下; 使用变刚度牵引拉杆可以在保证牵引和制动功能的情况下明显降低车体垂向弹性振动与纵向振动, 不影响车体横向振动。     

基于传递矩阵法的轮对固有频率计算方法

应用传递矩阵法分析机车车辆轮对的固有频率,根据轮对的结构特点,将车轮和轴箱简化为集中质量和转动惯量,车轴简化为包含集中质量和转动惯量的变截面Timoshenko梁,建立轮对振动的传递矩阵,用Newton-Raphson方法求解频率方程,得到轮对的固有频率值。在轮对设计阶段,对其自振频率进行计算,分析其对轮对本身应力状态、机车车辆系统和轨道系统振动动态特性的影响。该方法与有限元方法计算的轮对固有频率的相对误差小于10%,具有较高的计算精度,满足工程设计的需要。     

车下弹性吊挂设备悬挂刚度选取方法

以车体低阶弹性振动、刚体振动和设备有源振动为输入, 提出了一种能够快速、简便确定弹性设备悬挂刚度的方法;在充分考虑吊挂设备各个方向上可能出现耦合振动、设备安装间隙、允许最大振动位移等因素的前提下, 推导了任意悬挂方式吊挂设备的刚体振动频率计算公式;给出了车下弹性吊挂设备悬挂刚度的选取方法与分析流程;以某动车组为例, 建立了车体与动力包的耦合振动分析模型, 计算得到了动力包的点头、摇头、浮沉、侧滚等刚体振动频率和三向悬挂刚度的取值范围, 并对比了动力包悬挂刚度理论计算结果与有限元结果。研究结果表明:在已知车体或吊挂设备基本参数的前提下, 采用提出的方法无需通过复杂的动力学建模分析即可计算出其点头、摇头、浮沉、侧滚等刚体振动频率, 与有限元计算结果相比, 刚体振动频率的最大相对误差为6.88%;计算所得动力包刚体振动频率与车体对应振动频率的比值均有效避开了耦合区间[0.750, 1.414], 因此, 采用提出的方法可快速、准确地确定吊挂设备的刚度范围, 从而避免设备与车体之间的共振。     

石灰处理软土路基当量回弹模量换算新方法

在分析了现行设计规范中当量回弹模量计算公式缺陷的基础上,通过大量计算分析,以等效弯沉的原则,回归出了荷载作用半径为15cm的换算公式。修正后的新公式适用于天津地区石灰土与原状软土模量比小于8且石灰处理厚度大于20cm的路基顶当量回弹模量换算。     

热棒路基降温效应的数值模拟

基于青藏公路冻土路基病害整治热棒试验工程, 建立热棒路基的等效传热模型, 运用有限元方法对其进行数值模拟, 研究青藏公路环境条件下热棒的工作周期、工作状态与作用半径, 并通过对试验工程2 a观测数据分析, 对比研究热棒在冻土路基中的降温效应。研究发现, 热棒在约为5个月的工作周期内并非连续工作而呈波动式, 实际工作时间为工作周期的2/3;热棒路基冬季降温效果明显, 有利于路基土体冷储量增加, 提高路基热稳定性; 热棒在路基中的降温强度, 水平方向随距离增大而衰减, 有效作用半径为2.25 m, 深度方向在热棒蒸发段最大, 降低上限附近季节融化层冻土热融敏感性。结果表明, 青藏公路热棒试验工程中其间距采用4.0 m是合理的, 路基双侧设置热棒优于单侧, 热棒向路基中心斜置更好。     

基于弹性补偿有限元法的拱桥极限分析

基于塑性极限荷载理论,提出了一种拱桥极限分析的新方法--基于弹性补偿有限元法的拱桥极限承载力分析方法,综合考虑拉压、剪力、弯矩和扭矩等内力作用,根据近似广义屈服准则,通过连续修改单元的弹性模量而引起应力重新分布, 以模拟拱桥结构体系的塑性失效行为.同时,编制了拱桥极限承载力计算程序,计算结果与模型拱桥的试验结果相比较,验证了方法所具有的较高的计算精度和计算效率.并且讨论了拱桥材料特性、截面几何尺寸和矢跨比等参数对拱桥极限承载力的影响.     

摆动式货车转向架弹簧托板刚度对其动力学性能的影响

为分析弹簧托板的形式对摆动式转向架货车动力学性能的影响,利用有限单元法将弹簧托板等效为一根弹性梁,根据Hook定律得到弹簧托板与摇动台的连接刚度,通过改变弹簧托板的半径,得到不同半径下弹簧托板与摇动座的连接刚度。运用多体系统动力学原理,考虑车辆各个部件的连接和接触关系,建立整个车辆的多体系统动力学模型,通过对比不同弹簧托板半径下车辆的各主要动力学性能指标,得到较为合适的弹簧托板半径。综合对比不同弹簧托板半径下的车辆动力学分析结果得出,随着弹簧托板半径的增大,车辆的临界速度减小,车体横向平稳性增加,而车辆的运行稳定性指标出现波动,当弹簧托板半径为10m时,车辆的各主要动力学性能较好,其对车辆的动力学性能影响较小。     

路基拓宽工程中桩承式加筋路堤处理的数值分析

为掌握拓宽路堤荷载作用下桩承式加筋路堤的工作特性及其处理效果,建立了三维有限元分析模型,采用土水耦合单元模拟地基土,三维薄膜单元模拟土工格栅,并基于接触单元考虑桩土界面的状态非线性,从土拱效应、土工格栅的拉膜效应以及桩土作用等方面验证了桩承式加筋路堤的工作机理。计算结果表明:土工格栅最大拉力发生在原坡脚位置的桩帽边缘处,外侧桩帽边缘的格栅应力逐渐减小;桩承式加筋路堤可使地表不均匀沉降由50.0 cm减小为8.3 cm,超孔隙水压力由63.7 kPa下降为11.0 kPa,并避免了老路基顶面出现的反坡现象,但在老路基处仍出现了较大的地基沉降和超孔隙水压力,故应充分重视老路边坡位置的地基处理。     

地铁双线隧道施工人工冻结水热力数值分析

为了准确分析地铁隧道人工冻结施工过程中的热力学状况, 考虑水分迁移和冰水相变耦合影响以及水泥水化热的生成, 采用热蠕变本构建立了地铁隧道人工冻结施工的水热力耦合分析模型。对广州地铁某双线隧道施工过程中的热力状况进行了数值模拟, 同时应用人工冻土的长期强度对冻结壁安全性进行了评估。分析结果表明: 在地铁冻结法施工时, 最大主应力沿着冻结管呈环形分布, 并且管周围的应力明显偏高; 开挖对环形应力场的影响不大, 而且与其他施工方法不同, 人工冻结法施工引起的地表沉降并不随开挖断面的逐渐扩大而增大, 整个施工过程中的最大地表沉量仅为9.1mm, 因而人工冻结法施工能有效地控制地表沉降量。     

金属弹簧刚度频变分析及等效算法

为研究金属螺旋弹簧的动态特性及动刚度对频率的响应, 利用有限元方法, 建立了弹簧有限元模型, 计算了弹簧的稳态响应, 分析了其幅频特性曲线, 并提出弹簧刚度的等效算法。计算结果表明: 弹簧的动刚度随着激振频率的增大总体趋势是增大的, 但是在共振频率处, 动刚度极小, 低于静刚度, 而在反共振频率处, 动刚度极大, 远高于静刚度; 两种算法的刚度-频率曲线几乎重合, 因此, 金属弹簧确实存在显著的动态特性, 采用多自由度系统等效弹簧系统是可行的。     

连接索链弹性模量对防撞系统能量转换的影响

为了研究船舶与柔性浮式防撞系统碰撞过程中能量的转换关系, 分析了连接索链弹性模量对系统消能作用的影响。在对数值计算模拟条件做出合理假设的前提下, 基于能量守恒原理, 模拟了船舶撞击柔性浮式防撞系统的运动过程, 分析了不同连接索链弹性模量条件下重力锚位移的变化规律。基于位移相似与能量等量原则, 建立了2种数学模型, 比较了数值计算结果与试验结果的差异。分析结果表明: 连接索链弹性模量衡量了其变形程度, 是影响撞击过程中船舶动能转化为弹性势能的重要因素; 在相同条件下, 连接索链的弹性模量越大, 连接索链越不易发生形变, 船舶撞击系统过程中转化为弹性势能的动能就越小, 转化为重力锚摩擦内能的动能就会越大, 各重力锚的锚位移就会越大; 通过数值计算结果与模型试验结果的比较, 模型试验中连接索链的弹性模量为260 GPa比较合适; 在保证连接索链不发生断裂的前提下, 索链的选取直接影响系统走锚的位移, 从而影响柔性浮式防撞系统的拦阻效果。