铁路桥梁弹塑性护栏设计及 碰撞仿真研究

提出一种适用于高速铁路桥梁弹塑性护栏设计,由立柱、吸能块和横梁组成。以3个组成部分的壁厚为设计变量,以吸能量和最大峰值力为目标响应,通过数值仿真得到优化拉丁超立方试验设计的样本空间。基于最小二乘法构建关于目标响应的三阶多项式响应面模型,通过多目标遗传算法对弹塑性护栏各组成部分的壁厚进行优化设计。以多目标优化设计的"平衡解"为弹塑性护栏的壁厚尺寸,建立简化的列车-弹塑性护栏-桥梁有限元模型,通过仿真对比现有防护墙和弹塑性护栏对脱轨列车的防护性能。研究结果表明:弹塑性护栏可以降低列车的撞击力,同时可以吸收部分碰撞能量。     

支座摩阻效应对大跨长联连续梁桥地震反应的影响分析

为了解支座摩阻效应对长联大跨连续梁桥地震反应的影响,并得出可应用于工程的相应简化计算方法,以处于高烈度区的某铁路大跨长联连续梁为工程背景,按照不计与计入活动支座摩阻效应两种工况,利用Midas/Civil软件建立结构的三维空间杆件模型,并选用软件中的两种双线性理想弹塑性单元模拟支座的摩阻,采用非线性时程分析方法,对结构进行多遇地震下的地震反应分析。分析结果表明,对于这种设置1个固定墩的大跨长联连续梁结构,是否计入活动墩的支座摩阻效应对固定墩的设计影响很大,设计中需要考虑活动墩的支座摩阻。对于此类结构采用反应谱法进行多遇地震下的抗震计算时,活动墩顶的水平地震力可以直接用支座承受的竖向力乘以给定的支座摩阻系数,固定墩顶的水平力用反应谱计算值减掉活动墩水平摩擦力之和的0.8倍,可以满足工程设计精度要求。     

基于桩土共同作用的桩基工程特性分析

在应用土的弹塑性理论、非线性有限元基本原理及桩土共同作用原理的基础上,采用Drucker-Prager材料模型,考虑桩土接触面问题,建立群桩模型,利用ANSYS软件对桩土共同作用模型的沉降、位移、桩土应力比等进行分析研究,得到了一些规律,可供同类工程参考。     

铝/铝-镁合金层合板疲劳性能研究

为同时满足承载和防腐蚀两个要求,铁路浓硝酸罐车罐体选用铝/铝镁合金层合板复合材料,纯铝为其内胆材料,铝镁合金为承载材料。现对上述层合板材料试样进行疲劳性能试验以及弹塑性分析,发现随着外载的增加,由于层合板两种材料变形不协调,界面产生应力集中从而造成界面开裂,裂纹向纯铝层扩展,纯铝层断裂,最终导致层合板断裂。据此,建立了层合板材料的名义应力—寿命曲线和局部应变—寿命曲线,为浓硝酸罐车罐体的疲劳设计提供重要依据。     

无衬砌浅埋隧洞松散压力的数值分析法

将极限平衡理论和弹塑性理论相结合,利用ANSYS和FLAC3D数值分析软件来计算浅埋隧道松散压力。计算时先将土体强度参数进行折减,隧道开挖后不做衬砌,在拱顶施加与重力方向相反的节点力,通过调整施加的反力大小使隧道处于破坏极限状态,即极限平衡状态;通过软件是否收敛来判断隧道是否破坏。该方法考虑了土体材料的特殊性,有严格的力学依据,计算结果与实际情况更加接近,为求解浅埋隧道松散压力提供了一种新的方法。     

小变位量埋置式桥梁无缝伸缩装置研究

笔者在文中介绍了小变位量埋置式桥梁无缝伸缩装置的结构组成、设计原理、所用关键材料的性能及技术要求以及施工工艺.对使用该伸缩装置具有一定的指导意义.     

超高韧性水泥基复合材料疲劳损伤模型试验

为研究超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)的疲劳特性,对其进行了弯曲疲劳试验;在UHTCC弯曲疲劳试验的基础上,从连续损伤力学出发,基于弹塑性各向同性损伤模型,研究了该材料在等幅重复荷载下的弯曲疲劳累积损伤性能,并建立了关于D-S的疲劳损伤模型。为准确描述该材料的损伤演变,模型中引用了起始损伤Ds的概念表示第Ⅰ变形阶段的损伤量;采用试件底面塑性应变εp作为变量计算损伤量D;根据试验曲线拟合得出损伤模型的各项参数。结果表明:UHTCC在不同应力水平S下的起始损伤量和累积损伤程度随应力水平的降低而变小,与实际情况相符;损伤模型的计算曲线与试验曲线吻合良好。     

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.     

中心穿透裂纹板在复杂载荷作用下的剩余极限强度分析

为了深入研究复杂载荷作用下的含中心穿透裂纹板的剩余极限强度,利用弹塑性有限元分析方法对现有的具有中心穿透裂纹板进行了双向拉伸载荷下的极限拉伸强度分析,得到了与实验结果比较吻合的结果;系列有限元计算结果表明,结构剩余极限强度随有效裂纹长度的增大而线性降低,并推导了具有较高精度的极限拉伸强度计算公式;最后对轴向压缩载荷作用下的具有初始挠度的中心穿透裂纹板进行了剩余极限强度分析,分析了裂纹参数和结构初始缺陷对其相对剩余极限强度的影响.计算结果表明,此时结构的剩余极限强度主要取决于结构中存在的初始缺陷的大小.     

微风化岩体隧道开挖反分析及围岩稳定性评价

青岛嘉定山地铁区间段多为微风化的花岗岩地层,地势起伏复杂。为探究本区间隧道在开挖过程中围岩的稳定性问题,采用最小安全系数法对围岩稳定性进行分析。由于地质条件复杂,岩体参数取值很难确定,基于D-P准则,采用ABAQUS建立3D弹塑性模型,根据黄金分割算法进行隧道断面拱脚位置的位移反演,确定本次计算中参数弹性模量E、泊松比μ;用修正后的岩体参数计算围岩的安全系数F_s,预判开挖围岩破坏区,为隧道围岩支护方案的设计提供依据。