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研究2008奥运工程------鸟巢工程中大体积混凝土的凝固温度应力及其预防 技术. 采用有限元法分析混凝土构件凝固过程中的温度应力,并结合实际工程给出了混凝土 收缩应变、徐变应变以及应力边界条件的处理方法. 基于对大体积混凝土的温度应力进行数 值模拟,对于预防混凝土开裂和超强区的养护措施提出了最佳解决方案,大幅度节省了时间、 降低了实测成本、保证了工程质量.     

流变学中的 Deborah 数

流变学所考虑的对象,可以说介于固体和流体之间. 固体力学中考虑介质的变形,流体力学则考虑介质的流动,流变介质既有流动又有变形. 创立流变学的是美国的宾厄姆 (C.E.Bingham 1878$\sim$1945, 也翻译为宾汉),他把流变学定义为``流动和变形 的学科'. 但是, 他为流变学起的名词 rheology 却是``流 rheo 的学问 logy', 他为流变学会的会徽上写上了希腊文``一切皆流'. 我不清楚在中文里,``流变学'这个词是怎样确定下来的, 大概是``约定俗成'吧. 最早正式出版的流变学中文书为袁龙蔚(1928$\sim$2004) 编著的<流变学概论>(1961年, 上海科技出版社) . 汉语术语``流变学'体现了``既流又变'的性质. 流变学中有个无量纲数 Deborah 数, 是以色列学者 M. Reiner (1886$\sim$1976)引进的, 这个数的定义为松弛时间与观测时间之比,它刻画了``像流体那样流动'的程度. 形象化地说, Deborah数很小, 则介质变形是主要的, 这个数很大, 则流动是主要的. 极而言之, 固体变而不流,则 Deborah 为零. 流体在流, 说变形已不合适, 则 Deborah 数为无穷大. Deborah 的汉译, 《力学名词》(科学出版社,1993年)和《流变学词 汇》(科学出版社, 1990)都是``德博拉'. 这个 Deborah 是圣经中一个女先知的名字,现也作为女子常用名字. 在圣经通用的版本中, 女先知 Deborah 译为``底波拉'. Reiner 引进的无量纲数以 Deborah 命名, 因为这个女先知说, 在上帝面前, 大山也会流动. 有趣的是, 圣经的现代翻译(英文,中文)里, 查不到``山会流'的说法, 而 Reiner则认为, 英文翻译得不确切, 没有忠实于圣经旧约的原文------希伯来语 (注意: Reiner 是以色列人). 圣经 (教会内规定版本) 上有关的话为: 士师记,第5章, 5:``山见耶和华的面就震 动', 相应的英文为 Judges, 5.5:``The mountains quaked before the Lord.' Reiner 关于 Deborah 数的短文见 Physics Today, vol 17, No.1, p62.     

大口径天线电性能风振响应的时域分析

建立天线风荷动力的计算方法,运用谐波合成技术,对天线受风空间的脉动风进行时程数值模拟,结合平均风速,获得天线反射面各结点的风速时程值,进而计算各结点的风荷动力;利用有限元法进行天线结构的风振响应计算,求得反射面各结点的位移响应;依据位移响应,进行电性能响应的计算;以40m口径天线为例进行了数值模拟,获得了该天线电性能风振响应的特性,结果表明脉动风的脉动对电性能的影响较为突出,其中,天线处于低仰角时更为严重.算例说明本文的时域分析思路与计算方法对大天线电性能风振响应的掌握是可行和有效的.     

单搭拉剪胶焊接头的应力和刚度分析

胶焊复合连接技术兼具胶接和点焊的优点,它因提高结构强度和刚度而使车辆轻量化成为可能.以胶接理论为基础,考虑了被粘体剪切应变,将焊点视为大剪切弹性模量胶粘剂,胶层和焊点沿其厚度方向的剪应力不变,建立了胶焊单搭拉剪接头的线弹性应力解析模型.在应力模型基础上,将接头各组成部分看作是独立承载的拉伸和剪切弹簧单元,得到了其刚度解析模型.应力模型中的正应力和剪应力与有限元解吻合得较好,证明理论模型正确,参数研究中确定了影响胶焊单搭接头应力分布特征的关键耦合参数.     

弹性或弹塑性土体中桩基的大变形分析

采用弧坐标,首先建立了位于弹性地基或弹塑性地基上并具有初始位移的桩基大变形行为的非线性微分方程组,并采用Winkeler模型来模拟地基对桩基的抗力;其次,应用微分求积方法离散非线性微分方程组,得到一组离散化的非线性代数方程,并给出了利用Newn-Raphson方法求解非线性代数方程的步骤;作为应用给出了数值算例,得到了桩顶受组合载荷作用时,变形后桩基的构形、弯矩和剪力,考察了土的弹性和弹塑性性质、桩基初始位移、荷载等参数对桩基力学行为的影响.最后将模型进行简化,得到了小变形理论的解析解,并比较了由大变形理论与小变形理论所得结果的差别.     

基于统计损伤理论的冻土蠕变本构模型研究

假定冻土粘塑性微元损伤符合修进的莫尔-库仑准则,损伤变量服从Weibull随机概型分布;基于热力学原理和统计损伤理论,通过推导得到了相关联流动法则下的蠕变损伤耦合本构方程.为了便于研究冻土蠕变和损伤的耦合作用,将提出的本构模型,通过用户子程序嵌入到有限元程序中.最后,对冻土中桩基承载力模型试验进行了数值模拟,结果表明:基于统计损伤理论的冻土蠕变本构模型能较好的模拟冻土蠕变变形的全过程,并且与实测蠕变变形十分吻合,该模型对冻土结构物长期稳定性分析和工程预测具有重要参考意义.     

孔周弹塑性变形与疲劳循环次数的相关性

应用白光散斑相关技术研究了孔周弹塑性变形与疲劳循环次数的相关性,以便探索疲劳寿命的预测方法.疲劳实验在单边带缺口的拉伸板状试件上进行,试件由GH4169材料制成,试件表面上喷涂了白光散斑图.疲劳加载采用0→Pmax→0的循环加载方式,加载波形为正弦波,加载频率为10Hz.实验中,按一定的疲劳循环周次在零载及最大载荷两种状态下停机、采图.应用数字图像相关技术求出孔周附近的残余位移场,并应用逐点最小二乘法求出应变场.实验中获得了一些对于疲劳寿命研究很有意义的结果.     

基于大变形分析的动不定体系的求解

动不定体系由于内部存在机构位移,其求解过程不同于动定体系。为了全面了解动不定体系的受力性能,本文对其相容及非相容平衡方程的求解进行了详细的分析和推导;同时,由于动不定体系求解过程涉及大位移,本文对通常建立在小变形假定下的变形协调方程进行了重新推导,采用建立在大变形基础上的变形协调方程对有限机构进行求解,并由此编制了相应的计算程序。算例分析表明本文计算方法是精确和有效的,可用于确定动不定体系的平衡状态和内力。     

降维变分方法

依据能量原理建立降维变分法,该方法将物体离散为条,在一定约束下,一条独立求解能量极值,可有效简化数值计算,本文研究分条离散方法,极值约束,边界条件处理并给出证明.更重要的,该方法揭示了新的物体形变运动规律.在此也做了分析.     

膜盘联轴器非对称弯曲的一种解析解法

考虑到膜盘的内外缘的刚性远较膜面为大,并且非对称弯曲是在高速旋转运动下,而引进了中面等半径圆假设,即膜盘中面上的每个同心圆变形前后半径不变,但同心圆所在的平面各自发生了角度不同的偏转．在此基础上,通过能量变分原理,导出了相应变形的Euler方程．该方程具有首次积分,忽略一些次要项后,可得到变形的解析解．通过对双曲型面的膜盘计算表明,非对称弯曲下的八面体剪应力在径向及厚向上都变化很小,可近似认为不变,但周向上呈明显脉动变化,因此非对称弯曲对膜盘的疲劳寿命有重要影响．