微分法在有限元分析中的应用

基于有限元原理及结构的平衡微分方程,提出了一种求解结构单元形函数的方法。首先,根据结构单元的变形微分方程求解结构变形的常系数解析式;其次,根据单元的边界条件求解相应的系数表达式,并将求出的系数表达式代到解析式中,形成关于单元局部坐标的解析式;最后,提取单元节点广义位移向量,形成单元的形函数矩阵。运用所提出的方法对结构典型杆单元、梁单元的形函数进行求解后发现,所获得的形函数与相关文献提供的形函数完全一致,表明所提方法正确有效,并且同样适用于其他结构单元形函数的求解,从而为有限元的进一步推广和拓展提供了一条行之有效的途径。     

养生作用对硫沥青性能影响分析

硫磺部分替代传统石油沥青用于道路工程建设可减少石油沥青用量,降低施工能源消耗,促进工业废渣中硫磺的回收利用,具有较高的经济和环保价值。为探究硫磺掺量（质量分数）及养生作用对硫沥青（SEA）性能的影响,采用差示扫描量热仪（DSC）验证硫沥青中硫磺的重结晶现象,对养生前后硫沥青的基本物理性能和黏度进行分析,并采用动态剪切流变仪（DSR）和弯曲梁流变仪（BBR）对养生前后硫沥青的流变特性和疲劳性能进行评价,最后借助荧光显微镜（FM）观察养生前、后硫磺在沥青中的微观分布特性。研究结果表明：养生后高硫磺掺量的硫沥青DSC曲线出现吸热峰,硫沥青（特别是高硫磺掺量下）的劲度有所增加,因此对硫沥青进行养生使其性能稳定后再进行相关性能评价更具现实意义;硫磺掺量较低（≤ 10%）时,硫磺主要以溶解硫的形式存在于沥青中起到软化沥青的作用,因此沥青的低温变形能力有所改善,但其高温抗变形能力有所降低;当硫磺掺量较高（≥ 35%）时,硫磺主要以重结晶的形式悬浮在沥青中使沥青变硬,在增加沥青高温抗变形能力的同时也牺牲了其低温抗裂能力;硫磺掺量较低时,硫沥青黏度随着硫磺掺量的增加而降低;硫磺掺量较高时,硫沥青90℃和105℃黏度随着硫磺掺量的增加而增加,但硫沥青120℃和135℃黏度相差不大,同时硫磺加入最高可降低沥青的施工温度达20℃;线性振幅扫描（LAS）试验结果表明,养生后的硫沥青疲劳寿命比基质沥青长,其中35%硫沥青疲劳性能最佳;硫磺掺量进一步增加,硫沥青疲劳寿命缩短至与基质沥青相近;FM分析表明,硫磺掺量不高于5%时,硫磺全部溶解于沥青中,且养生后硫磺未重结晶,相应硫沥青无荧光性;硫磺掺量高于5%时,硫磺在沥青中分布均匀,养生后10%硫沥青中硫晶斑尺寸和面积显著增大,高硫磺掺量硫沥青中硫晶斑面积仅略有增加。     

固化剂稳定磷石膏路基填料的工程特性研究

为提高磷石膏路基填料的强度和水稳定性,降低有害物质溶出,采用甲基硅酸钠、硅酸钠和乳化剂制备磷石膏固化剂（CA）,并将质量比为0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的CA加入到磷石膏中制备CA稳定磷石膏混合料（CASP）,研究了CA掺量对CASP的力学性质（加州承载比CBR、回弹模量、无侧限抗压强度和剪切强度）、水稳定性（泡水软化系数和接触角）与有害物质溶出量的影响规律,并结合扫描电镜试验揭示了CASP的强度形成与水稳定性增强机理。结果表明：CA中的硅酸钠与磷石膏可生成硅酸钙凝胶与硫酸钠晶体,前者的胶凝作用和后者的填充作用提高了磷石膏的强度和密实度,CASP的CBR、回弹模量、无侧限抗压强度和剪切强度随着CA掺量的增加而大幅提升;由CA中的甲基硅酸钠所生成的聚硅氧烷憎水膜,改变了磷石膏颗粒表面的亲疏水性质,降低了磷石膏孔隙,改善了磷石膏的水稳定性,CASP的泡水软化系数随着CA掺量的增加而变大,掺2.0%CA的CASP与水分的接触角为91.4°;浸水11 d后掺1.0%CA的CASP可满足高速公路的路床填料CBR不小于8%和路基回弹模量不低于40 MPa的技术要求;通过硅酸钙凝胶的物理吸附和化学结合,以及憎水膜的填充固封,CA显著降低了磷石膏砷、铬、铅、氟离子和磷酸根的溶出量,掺0.5%CA的CASP浸出液中砷、铬和铅含量分别满足地下水Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅳ级标准。     

高疲劳抗力钢桥面板的疲劳问题Ⅱ：结构体系抗力

为了深刻认识高疲劳抗力钢桥面板的疲劳特性,准确评估其结构体系的疲劳抗力,基于等效结构应力建立了考虑焊接微裂纹对钢桥面板疲劳性能劣化效应的结构体系疲劳抗力评估方法,并通过疲劳试验对所建立的评估方法进行了验证。在此基础上采用所建立的结构体系疲劳抗力评估方法对高疲劳抗力钢桥面板的疲劳开裂模式、疲劳抗力及其影响因素等相关关键问题进行系统研究。研究结果表明：焊接微裂纹的存在会显著降低钢桥面板的疲劳性能,导致主导疲劳开裂模式发生迁移;结构体系设计参数对纵肋与顶板双面焊构造细节和纵肋与横隔板新型交叉构造细节疲劳性能的影响有显著区别,其中纵肋与顶板双面焊构造细节的疲劳性能主要对顶板厚度的变化较为敏感,其疲劳性能随着顶板厚度的增加而显著提升,而纵肋与横隔板新型交叉构造细节的疲劳性能同时受多个参数的影响,其疲劳性能随着顶板厚度、横隔板厚度和纵肋高度的增大而提升,随着横隔板间距和纵肋底板与横隔板之间焊缝长度的增大而降低;传统钢桥面板的主导疲劳开裂模式为纵肋腹板与横隔板交叉构造细节围焊焊趾开裂,高疲劳抗力钢桥面板的主导疲劳开裂模式为纵肋底板与横隔板交叉构造细节纵肋焊趾开裂;相对于传统正交异性钢桥面板,高疲劳抗力钢桥面板结构实现了主导疲劳开裂模式的迁移,疲劳性能显著提高。     

水中悬浮隧道交通荷载模拟方法研究

为研究水中悬浮隧道交通荷载的合理模拟方法以及交通荷载对隧道结构的影响,借鉴铁路、公路交通荷载的模拟方法,综合考虑车辆轮载、路面不平度、行车速度以及外部激励荷载等影响因素的共同作用,提出水中悬浮隧道交通荷载的模拟表达式。通过数值模拟计算,分析悬浮隧道交通荷载的变化特征,并研究不同交通荷载模拟方法对悬浮隧道结构振动位移响应的影响。结果表明:文章提出的交通荷载模拟方法计算结果符合移动振动荷载的波动性和周期性特征。在对结构振动位移响应影响方面,固定均布荷载相当于静载,移动集中荷载和移动振动荷载时的位移变化幅值相对固定均布荷载时的大且影响相似,但移动振动荷载时的振幅稍大,体现了交通荷载中动荷载部分对结构振动位移响应的影响,更适合用来模拟悬浮隧道中的交通荷载。     

柴油机气门导管断裂影响因素分析及改进

针对某柴油机气门导管在整机台架试验过程中发生的横断和纵裂失效故障,对气门导管的材料性能、结构应力、微动磨损、热变形、装配工艺等影响因素进行了分析。分析结果表明:材料力学性能差和装配过盈量较大造成的应力集中和微动磨损是气门导管横断的主要原因;液氮人工压装的装配工艺是造成气门导管纵裂的主要原因。据此提出新方案气门导管,并通过了整机台架试验验证。     

U形肋正交异性组合桥面板构造参数分析

针对U形肋+平钢板+混凝土板形成的正交异性组合桥面板,利用Ansys空间有限元软件,对组合桥面板的U形肋尺寸、U形肋间距、横隔板间距、钢顶板厚度及混凝土板厚度等主要构造参数进行研究,提出U形肋正交异性组合桥面板的合理构造尺寸,为今后设计提供了有益的参考。     

基于车辆平顺性分析的橡胶衬套动态特性建模

橡胶衬套的动态特性与载荷的激振频率、幅值等因素相关,其模型的准确性影响车辆平顺性的仿真精度。建立了包含材料弹性、粘弹性与弹塑性的橡胶衬套动态模型,分别采用多项式、分数导数与Bouc-wen模型描述橡胶衬套的弹性、频率相关性及振幅相关性。通过参数辨识确定衬套模型参数并进行仿真,验证了所建模型的准确性。     

冲击压实工艺在软土地基浅层处理中的应用

结合温州市鹿城轻工产业园区一期市政道路工程,分析了冲击压实工艺在处理软土路基中的设计方法、施工工艺及技术特点,提出了适合该区域地基处理的冲压工艺与控制因素,以供道路软土路基工程设计、施工参考。     

2002年武汉地区汛期水情及洪水特征简析

20 0 2年汛期 ,地处长江中游、汉江与长江交汇处的武汉市受长江洪水影响 ,水位三起三落 ,堤防继1999年后又一次经受了历时半月之久的高洪水冲击考验。分析 2 0 0 2年武汉地区汛期水情发生、发展过程及洪水特征 ,对于认识长江洪水、分析 2 0 0 2年长江汛情十分必要