砂砾石基层混合料的非线性分析

砂砾石组成的混合料具有明显的非线性特点,为反映混合料的这种特点,笔者在文中将混合料的模量视为大、小主应力的函数.通过建立有限单元模型,并以常规试验为依托,将计算各单元的大、小主应力,进而回归出反映模量与应力关系的参数.分析结果更符合路面结构的实际受力情况,对非线性路面结构的力学分析具有一定的理论参考价值.     

基于恒载零弯矩的大跨曲线连续刚构桥线形分析

针对大跨曲线连续刚构桥弯扭耦合导致结构线形施工控制异常复杂的问题,在总结曲线刚构桥线形影响因素的基础上,提出了施工恒载零弯矩的大跨曲线连续刚构桥线形控制系统和具体实现措施。为验证所提措施的有效性,以曲率半径1 200 m、主跨80 m的江西会昌九岭高架桥为例,采用有限元法对不同曲率半径下增加预应力束或临时斜拉塔辅助合龙实现恒载零弯矩的措施与传统设计进行了分析对比。结果表明:增加预应力束,或者临时斜拉塔辅助合龙可大大减少结构的竖向位移、横向位移和扭转位移,可以简化大跨曲线连续刚构桥施工线形控制的难度。     

扣件胶垫黏弹性对铁路箱梁振动与结构噪声的影响

以高速铁路WJ-7B型扣件胶垫为研究对象,通过动态力学性能试验测试了扣件胶垫在不同温度下的动力性能;结合温频等效原理、Williams-Landel-Ferry方程和高阶分数导数FVMP模型表征了扣件胶垫的黏弹性力学特性;将该模型代入建立的桥梁振动与结构噪声预测有限元-边界元模型,并与Kelvin-Vogit模型对比来分析扣件胶垫黏弹性对箱梁振动和结构噪声的影响。研究结果表明：扣件胶垫黏弹性表现为动参数的温频变特性,刚度与频率正相关,与温度负相关,阻尼与频率和温度均负相关,阻尼在1~100 Hz内变化明显,在100 Hz以上变化较小;扣件动参数测试值与高阶分数导数FVMP模型拟合值吻合良好,采用高阶分数导数FVMP模型可以准确描述扣件在宽温宽频下的动态黏弹性力学行为;仅考虑扣件胶垫频变特性时,桥梁在25~63 Hz振动加剧,在80~200 Hz振动减弱,在峰值频率63 Hz处顶板、腹板和底板的加速度振级分别增大5.62、0.91和2.94 dB,桥梁横桥向各板垂向近场点和梁底下方靠近地面处声辐射明显增大;同时考虑扣件胶垫温变与频变特性时,随着温度的降低,桥梁在31.5~50.0 Hz振动不断减小,在63~200 Hz振动不断增大,桥梁横桥向在顶板斜上方、腹板和底板垂向近场点和梁底下方靠近地面处声辐射减小,温度从20 ℃降到-20 ℃时,总体声压级最大降低了2 dB左右;忽略扣件胶垫黏弹性会导致桥梁振动和结构噪声预测产生偏差,仿真分析时应考虑扣件胶垫的黏弹性,以提高预测的准确性。     

城市轨道交通桥梁-声屏障系统结构噪声特性与预测

针对列车通过城市轨道交通高架时引起的桥梁-声屏障系统结构噪声问题,在某市域铁路箱梁段分别选取无声屏障和直立式声屏障地段,开展噪声现场测试;通过对比无声屏障和直立式声屏障地段的测试结果,分析了箱梁-声屏障系统结构噪声的频谱特性;基于有限元-边界元法,建立了箱梁-声屏障系统振动声辐射数值计算模型,研究了箱梁-声屏障系统结构噪声的空间分布规律,探讨了车速和声屏障高度对箱梁-声屏障系统结构噪声的影响。研究结果表明：当列车以约93 km·h^-1的速度通过时,直立式声屏障对高频轮轨噪声起到了很好的降噪作用,但会使低频结构噪声增大;声屏障结构噪声的影响主要集中于160 Hz以下的低频段,箱梁-声屏障系统结构噪声的峰值出现在63 Hz左右;箱梁-声屏障系统结构噪声呈现出近场随距离衰减较快,远场随距离衰减越来越慢的趋势,箱梁正上方和正下方的结构噪声均超过96 dB,距离桥梁中心线120 m处的结构噪声衰减至72 dB;声屏障结构噪声对于梁侧声场的影响较大,与无声屏障地段相比,设置了高度为3.15 m的直立式声屏障之后,梁侧结构噪声增大了2~5 dB;当车速由93 km·h^-1增大到120 km·h^-1时,箱梁-声屏障系统结构噪声辐射在梁侧最大增加7 dB以上;当声屏障高度由3.15 m增大至6.3 m时,箱梁-声屏障系统结构噪声辐射在梁侧最大增加3 dB以上。     

基于非线性超声的CL60车轮和U75V钢轨磨损检测方法

针对早期轮轨滚动磨损变化过程难以通过无损手段进行表征的问题,提出了非线性超声技术对不同磨损程度的CL60车轮与U75V钢轨试样进行检测评估;建立了基于轮轨试样表面磨损特征的Murnaghan模型,并利用非线性超声有限元仿真,通过塑性变形层厚度变化情况模拟不同程度的摩擦损伤,分析了其相对非线性系数变化规律及其产生原因。试验结果表明：轮轨的早期磨损会导致材料表面产生塑性变形层,随着塑性变形的加剧,材料损伤将以微裂纹为主,车轮角加速度越大,轮轨间相对滑动作用时间越短,塑性变形层越薄,且CL60车轮较U75V钢轨磨损程度更为严重;CL60车轮试样在车轮角加速度分别为10、250、1 500 r·min^-2时,对应的相对非线性系数分别为12.19、8.43、5.68,U75V钢轨试样在车轮角加速度分别为10、250、1 500 r·min^-2时,对应的相对非线性系数分别为7.57、6.09、5.04,与CL60车轮试样相比,U75V钢轨试样的相对非线性系数变化缓慢。可知,相对非线性系数与塑性变形层厚度呈正相关,微裂纹产生的非线性效应比塑性变形层更强,相对非线性系数增幅更大,因此,可通过材料的相对非线性系数变化判断材料的磨损阶段。     

高速铁路振动荷载时程的动力反分析

为了求解高速铁路竖向振动荷载时程问题, 在用Newmark法求解运动平衡方程的基础上, 推导了求解振动荷载的公式, 提出了由振动加速度反求振动荷载时程的动力有限元方法。结合秦沈客运专线, 计算了列车运行速度分别为230 km/h和265 km/h时的列车竖向振动荷载时程。发现列车运行速度提高了35 km/h时, 列车竖向振动荷载最大值增加了16 34 kN。结果表明由实测振动加速度可以反求振动荷载, 该方法可行。     

机车轮对温差法装配过程三维弹塑性模拟

用有限元方法对机车轮对温差法装配过程进行了三维弹塑性模拟,分析了车轮与车轴中的等效应力和接触应力的分布以及轮对的塑性变形,探讨了轮毂配合间的边缘应力集中问题,对轮对过盈配合的设计具有一定的指导意义.     

桩核高度对下颌桩核基牙式全口覆盖义齿应力分布的影响

目的研究桩核高度对下颌桩核基牙式全口覆盖义齿及其支持组织应力分布的影响,为临床工作提供实验依据和指导。方法建立下颌桩核基牙式全口覆盖义齿及其支持组织的三维有限元模型,对义齿行全牙列垂直加载,分别计算当桩核根外段高度为3、4、5、6mm时义齿及其支持组织的应力值并进行比较研究。结果随着桩核根外段高度的增加,基牙牙本质、牙周膜、义齿基托及皮质骨的应力增大,黏膜的应力分布无明显改变。结论在保证义齿固位的前提下,应尽量降低桩核高度,维护组织健康。     

有限元法在桥面铺装受力分析中的应用

有限元分析软件是桥梁工程中使用广泛的软件之一.作者通过对有限元软件的运用理解,尝试使用其验证应用力学理论公式推导的桥面铺装层与桥面板之间非完善接触的受力情况,并验证了桥面铺装材料弹性模量与桥面板材料弹性模量比值对于桥面铺装层应力分量的影响.     

沥青路面水损害分析

针对沥青路面水损害问题,运用轴对称有限元方法分析了不同等级轴载作用下沥青路面层间孔隙水压力的变化规律.研究结果表明,孔隙水压力将造成路面层间的严重冲蚀,导致沥青与集料过早剥离而诱发水损害,而超载将加速这一进程.