基于ASME标准的地铁车辆防撞柱弹塑性分析

基于最新美国地铁车体设计标准ASME RT-2:2014,研究车体前部防撞柱弹塑性变形的规律.首先,确定防撞柱承受载荷的条件,根据载荷条件归纳设计、计算和试验的基本技术路线;其次,建立防撞柱弹塑性计算的有限元模型,根据载荷要求与边界条件,分析防撞柱弹塑性变形的力及位移的变化规律;最后,基于设计结构进行弹塑性试验,对比试验结果与计算分析的一致性.采用ASME RT-2 2014标准设计和研究防撞柱弹塑性问题,可为同行学者进一步进行技术研究提供参考.     

钢管混凝土弹塑性本构方程及极限承载力

应用连续介质力学的方法，对钢管混凝土进行弹塑性分析，导出表现弹塑性本构方程及比例极限，极限承载力的计算表达式，经与试验比较，公式足够可靠地描述了钢管混凝土的初始弹塑性行为。     

移动荷载作用下壳的动力分析

应用弹性薄壳力学和板壳振动理论，采用变分法，分忽略和考虑移动荷载本身质量两种情况，探讨了移动荷载作用下各向同性的弹性薄扁壳的强迫振动及其动力反应，并以工程上常见的圆柱扁壳为例，推导和分析了其挠度与内力计算公式，动力影响面及其发生共振时的临界速度。     

一种有效的弹塑性梁模拟方法

根据桥梁工程的实际需要,提出采用一个梁单元和一个杆单元组串联而成的等效单元组来模拟平面弹塑性梁,并推导了根据弹塑性梁的荷载—位移曲线求等效单元组参数的有关公式。最后,在某桥的桥墩上采取笔者提出的等效单元组模型,计算了该桥的弹塑性地震响应。     

轮轨塑性变形与安定状态的关系研究

运用弹塑性理论分析了轮、轨接触工况时的塑性变形,提出了轮轨材料在弹塑性状态下安定极限值的概念,并依此进行了轮轨接触计算,预测了轮轨廓形的塑性变形值。     

非增量算法中的弹塑性材料本构算法

文中在新的非增量算法基础上，为提高其计算精度，可靠性和计算效率，采用卸载构形来区分弹塑性变形、定义弹塑性变发量，并据此采用超弹性本构和塑性演化方程描述有限变形弹塑性问题的本构特性。给出了在非增量算法中该本构的算法实施。     

混凝土抗震框架变形能力弹塑性可靠度敏度分析

采用杆系 层模型,将改进的计算结构静力可靠度的JC法与Wilson θ法相结合,建立了钢筋混凝土抗震框架侧向变形能力弹塑性时程可靠度算法,并用此算法对影响钢筋混凝土抗震框架层间变形能力弹塑性时程可靠度的结构参数随机变量进行了敏度分析.结果表明,所有结构参数中,混凝土弹性模量和梁、柱截面尺寸的变异性对钢筋混凝土抗震框架层间变形能力弹塑性时程可靠度的影响最大;对于同一结构参数,其变异性对抗震框架层间变形能力弹塑性时程可靠度的影响在整个地震动过程中随时间变化.     

土的一种各向异性弹塑性模型

运用塑性增量理论，建立一种土的横观各向同性的弹塑性本构模型，介绍了模型参数的确定方法，给出弹塑性模量矩阵，以供数值分析中应用。     

混凝土多孔砖砌体结构恢复力模型研究

研究了轴压比对混凝土多孔砖砌体结构恢复力特性的影响,建立了以恢复力模型的弹塑性阶段和破坏阶段刚度比系数α1和α2考虑轴压比影响的三线型恢复力模型.采用恢复力模型对模型房屋进行了弹塑性地震反应分析,其结果与拟动力试验结果吻合.本研究提出的三线型恢复力模型可以为砌体结构弹塑性分析提供一定的依据和研究思路.     

桩-土-上部结构共同耦合作用下弹塑性地震反应分析

针对某框架结构进行了在地震作用下桩-土-上部结构共同耦合作用时的上部结构弹塑性动力特性和规律的研究。结果表明:是否考虑桩-土-上部结构共同耦合作用时的弹塑性地震反应分析对计算结果有较大的影响;考虑桩-土-上部结构共同作用后柱应力在不同的楼层有放大现象,按折减系数方法来考虑相互作用并非总是安全和合理的,设计时应充分考虑弹塑性地震反应的影响。     

Analysis of the elastic-plastic indentation properties of materials with varying ratio of hardness to Young's modulus

The elastic-plastic indentation properties of materials with varying ratio of hardness to Young's modulus (H/E) were analyzed with the finite element method. And the indentation stress fields of materials with varying ratio H/E on the surface were studied by the experiment. The results show that the penetration depth, contact radius, plastic pileup and the degree of elastic recovery depend strongly on the ratio H/E. Moreover, graphs were established to describe the relationship between the elastic-plastic indentation parameters and H/E. The established graphs can be used to predict the H/E of materials when compared with experimental data.     

钢轨三维弹塑性滚动接触应力

用有限元法建立了钢轨三维弹塑性滚动接触计算模型，分析钢轨材料屈服强度对钢轨残余应力和应变的影响．模型中考虑了钢轨的几何形状和边界条件，通过在钢轨表面反复施加移动赫兹法向压力和切向力模拟车轮的反复滚动作用．结果表明：最大等效塑性应变和剪应变均发生在钢轨接触表面，此处易萌生裂纹；钢轨接触表面附近材料塑性变形流线趋势与现场观测到的裂纹方向一致；钢轨材料屈服强度越高，材料的累积塑性变形越小，钢轨的最大残余应力越接近于表面．     

三维弹塑性轮轨滑动接触热机耦合分析

为提高轮轨滑动接触热响应分析的准确性,基于Johnson-Cook材料模型,充分考虑含摩擦因数在内多种材料属性的温度相关性、3种热传递方式和轮轨实际廓形,建立了全比例三维弹塑性轮轨滑动接触有限元模型,采用完全耦合法对滑动接触状态下的轮轨进行热机耦合分析;研究了车轮以1 m·s-1速度沿钢轨滑行0.1 s时的轮轨温度场和应力场分布特性,分析了轴重、相对滑动速度对轮轨接触区温度场的影响,得到了热影响层深度、热影响层宽度、轮轨表层温度随轴重、相对滑动速度的变化关系。分析结果表明:轮轨最大等效应力发生在次表层接触斑中心处,车轮表层最高温度发生在接触斑后半部分中心处,车轮表层最高温度为848 ℃,钢轨表层最高温度为768 ℃,钢轨表层最高温度低于车轮表层最高温度;轮轨热影响层很薄,车轮热影响层深度约为4.22 mm,钢轨热影响层深度约为3 mm;轮轨热影响层深度随轴重增大无明显变化,而宽度随轴重的增大而增大,轮轨热影响层深度随相对滑动速度的增大而减小,而宽度随相对滑动速度增大无明显变化,轮轨表层温度随轴重和相对滑动速度的增大而增大,且相对滑动速度对轮轨热响应影响更大。全比例三维弹塑性轮轨滑动接触有限元模型及热机完全耦合法能够更加准确地预测轮轨滑动接触热响应,对合理开展轮轨热损伤和热疲劳研究具有重要意义。      

连续扁平薄壁钢箱梁人行天桥有限元对比分析

采用"板壳元法"对某扁平薄壁钢箱梁人行天桥进行有限元分析,并将计算结果与"梁格法"分析计算结果比较。结果表明:两种有限元模型分析结果拟合较好。相比较,"板壳元法"有更好的模型深度,当结构体系简单时,宜优先采用"板壳元法"。     

Finite Element Modeling of a Fluid Filled Cylindrical Shell with Active Constrained Layer Damping

On the basis of the piezoelectric theory, Mindlin plate theory, viscoelastic theory and ideal fluid equation, the finite element modeling of a fluid-filled cylindrical shell with active constrained layer damping （ACLD） was discussed. Energy methods and Lagrange＇s equation were used to obtain dynamic equations of the cylindrical shell with ACLD treatments, which was modeled as well with the finite element method. The GHM （Golla-Hughes-McTavish） method was applied to model the frequency dependent damping of viscoelastic material. Ideal and incompressible fluid was considered to establish the dynamic equations of the fluid-filled cylindrical shell with ACLD treatments, Numerical results obtained from the finite element analysis were compared with those from an experiment. The comparison shows that the proposed modeling method is accurate and reliable.     

加宽软土路段水平位移有限元分析

利用摩尔-库仑理想弹塑性有限元方法,从水平位移着手,对高速公路软土路段新建-运营-加宽-运营等全过程进行模拟。在整个过程中,老路最大水平位移的大小及位置都在不停的发生变化,这在实际工程中值得注意。     

考虑表面微观粗糙度的轮轨接触弹塑性分析

采用接触单元方法,结合初应力法,采用测量获得的表面微观粗糙度,对轮轨弹塑性接触问题进行了研究,获得了轮轨的表面接触压力分布等结果。结果表明,轮轨表面微观粗糙度度使得接触区的峰值接触压力大大高于平整接触表面的接触压力,会造成轮轨表面出现塑性变形。对含表面粗糙度的轮轨接触问题,进行弹塑性分析是必要的。     

预应力混凝土梁非线性分析单元模型

为了能够准确有效地分析混凝土梁中预应力钢筋的力学性能,模拟结构中存在的普通钢筋、预应力直线钢筋和预应力曲线钢筋,提出了一种预应力混凝土梁非线性分析的单元模型。应用有限元理论,采用全拉格朗日列式的三维杆单元模拟预应力钢筋;采用实体退化组合壳单元模拟结构;应用钢筋单元和混凝土单元之间的位移场关系形成钢筋对混凝土单元的贡献,将预应力钢筋对结构的作用直接反映在单元模型内部。预应力混凝土T梁的破坏过程模拟结果表明梁的跨中挠度计算结果和试验实测数据吻合,单元模型有效地反映了预应力束的力学性能。     

强震作用下带屈曲约束支撑的K型网壳整体结构性能分析

以K6型网壳为研究对象,考虑网壳支承结构的弹性效应,并在支承结构中设置屈曲约束支撑（BRB）,考虑在9度区强震作用下,通过不同的屈曲约束支撑布置方式对结构进行动力弹塑性分析.结果表明,在考虑整体网壳支承结构共同工作时,结构主要节点位移和杆件内力响应都有所减小;网壳上部结构设置屈曲约束支撑能够有效降低节点位移和杆件内力响应;考虑上部和下部设置屈曲约束支撑共同工作对于K6型网壳减振耗能有很好的效果.     

非稳态载荷对二维轮轨纯滚动接触应力和变形的影响

为了揭示轮轨波状表面与非稳态载荷的内在联系,利用有限元法,建立了二维弹塑性轮轨纯滚动接触计算模型,分析法向接触载荷波动值对钢轨残余应力、应变和变形的影响。模型中材料本构采用考虑棘轮效应的Jiang-Sehitoglu模型,非稳态仅考虑法向接触载荷的简谐变化,用弹塑性无限半空间表面上重复移动赫兹法向压力分布模拟反复纯滚动接触过程。发现非稳态法向接触载荷作用下产生同样波长的波状接触表面;随滚动次数的增加,残余应力增大,但很快趋于稳定,而残余应变也增大,但增大速率衰减;载荷波动值越大,波谷和波峰处的纵向残余应力越大,波谷处的轴向残余应力、残余剪应变和表面纵向位移越大,而波峰处的轴向残余应力、残余剪应变和表面纵向位移越小,波深越大。