一、求梁的变形和内力的一种统一形式(论文文献综述)
陈志怀[1](2020)在《叠层梁的位移变分解法》文中研究表明目前,叠层梁已经广泛应用于工程和实际生活中。众多学者采用多种研究和计算方法,不断加强和完善了叠层梁的相关研究。叠层梁计算的重点在于确定层间接触力的大小及分布情况。为克服以往解析解所得到的的结论与实际存在偏差的问题,本文利用位移变分法对叠层梁的层间接触力进行求解。本文以简支叠层梁和悬臂叠层梁两种计算模型为主来进行计算讨论。取上下部梁单独研究,将层间接触力视为施加在下部梁上的的外力。将接触力离散化并依次加载到下部梁上,利用弹性力学的相关知识,推导出下部梁在受力过程中所储存的弹性势能的公式。利用材料力学的解析公式分别求出上部梁的形变势能公式和外力势能公式,整合得到整个叠层梁体系的势能表达式。利用最小势能原理和里兹法对叠层梁体系的势能表达式进行求解,得到上部梁的挠度曲线,进而求出叠层梁的层间接触力。根据得到的层间接触力,利用材料力学的相关知识,推导出下部梁的挠度曲线。通过上下部梁的挠度差值以及求出的层间接触力即可得出叠层梁的层间接触情况。本文所采取的方法,计算过程规范,易于利用数值软件编程计算。结果表明:当受某种荷载或荷载组合时,叠层梁层间各处接触力并非均为压力,叠层梁层间处于非完全接触状态。在这种情况下,对于层间是粘接而成的复合材料叠层梁来说,层间会有拉力出现;当全梁范围受均布荷载时,简支叠层梁和悬臂叠层梁层间各处接触力均为压力,叠层梁处于完全接触状态;悬臂叠层梁在自由端受一集中荷载时,层间为点接触。本文的主要研究成果是推导出了叠层梁体系的弹性势能公式,提出一种研究叠层梁层间接触的新方法。这个方法可以作为叠层梁层间接触原理的理论基础。本文所提供的叠层梁的新算法,既简便又能广泛应用其它工程计算。
罗莎[2](2021)在《钢筋混凝土截面配筋及变形的应变法》文中研究说明由于钢筋混凝土结构具有坚固、耐久性、防火性好等特点,目前已广泛应用于建筑工程中,在使用钢筋混凝土结构过程中,需要有相对应的规范对此进行约束将钢筋和混凝土的性能发挥至最大化。目前我国《混凝土结构设计规范》已逐渐完善,但与欧洲规范内容相比还存在一些缺陷。例如:对于截面的七种受力状态(轴心受拉-小偏心受拉-大偏心受拉-纯弯-大偏心受压-小偏心受压-轴心受压)并没有考虑完整,且每种截面受力情况都有相应的计算公式,计算起来较为复杂,若当截面受力状态从小偏心受压直接跳跃至轴心受压时,没有考虑混凝土上下边缘应变是连续变化的,存在一定的局限性;规范公式所给出的圆形截面配筋需要求解超越方程,进行迭代,计算较麻烦,且对于只有局部受力的构件时没有非均匀配筋的方式,在一定程度上造成钢筋的浪费;在计算裂缝宽度是否满足规范要求时,仅有计算最大裂缝宽度,然后与规范所给裂缝宽度相比是否满足要求,方式较单一。本文主要的工作内容有以下几点:(1)、通过应变计算应力,再由应力计算出内力的逆解法计算7种截面受力状态的过度(轴心受拉-小偏心受拉-大偏心受拉-纯弯-大偏心受压-小偏心受压-轴心受压),考虑了当截面受力状态从小偏心受压直接跳跃至轴心受压时的情况,避免求解超越方程,对基础知识能够掌握地更加透彻,提供了《规范》公式里缺少求解的钢筋混凝土圆形截面非均匀配筋的内容,在非均匀配筋公式的推导过程中,考虑了因钢筋分布角度不同而造成的重心位置不同,绘制得到无量纲弯矩与相关系数的诺谟图,一个图就可适用于C50及以下的混凝土强度等级,若钢筋强度发生改变,只用改变钢筋抗拉强度设计值便可得到所对应的诺谟图,降低了计算的繁杂性。(2)、通过分析得到弯矩-曲率曲线,将直观的看到在固定截面配筋率的情况下弯矩-轴力-曲率三者之间的相互关系,且经过简单的换算就能得到在固定轴力的情况下的弯矩-曲率-截面配筋率曲线,由曲线分为弹性阶段、弹塑性阶段和塑性阶段可分析其截面的抗弯刚度及截面延性大小,计算延性系数可进行塑性内力重分布以及弯矩调幅,使工程设计更加合理,也可用延性系数来判断抗震性能。弯矩-曲率曲线可表明构件受弯承载能力的大小,预测构件的变形能力。(3)、将裂缝宽度控制的方法由验算裂缝宽度转换为求解最大钢筋直径限值,避免了直接计算裂缝宽度的复杂性,绘制钢筋应力、配筋率以及钢筋直径三者之间的图表,将三者相互关系曲线的最低点作为裂缝宽度限值下的最大钢筋直径;通过改变混凝土保护层厚度、混凝土抗拉强度标准值和截面高度等影响钢筋直径的因素,绘制变化后曲线,得到钢筋直径统一调整公式,当所取基数大小发生改变时,便可通过该调整公式得到变化后的最大钢筋直径限值。
张锋[3](2021)在《高层斜交网格结构受力与抗震性能分析》文中认为高层斜交网格结构是由交叉斜柱组成的抗侧力结构体系。高层斜交网格结构可以分为高层斜交网格筒结构和由斜交网格外筒和剪力墙核心筒组成的高层斜交网格筒混合结构两类。其作为一种新型结构体系,集竖向承重和抗侧力结构于一体,具有抗侧刚度大、斜柱通过拉压传递内力、材料利用率高等优点。然而,高层斜交网格结构的理论研究和抗震性能研究还处于起步阶段。本文对高层斜交网格结构的弹性计算方法、力学性能研究、构件截面优化、体系稳定性分析、弹塑性地震反应及地震易损性评价等进行了研究。具体开展了以下研究工作:在对高层斜交网格筒结构进行理论分析的基础上,建立了该结构的简化力学模型,推导了其内力和侧移计算公式。分析了高层斜交网格筒结构的内力分布和剪力滞后效应,提出了斜柱最优角度的确定方法。给出了结构体系剪力滞后系数的解析表达式,并对结构的最大剪力滞后部位,底部的剪力滞后系数进行了数值简化。得到了高宽比、斜柱角度与结构剪力滞后系数的关系。给出了不同水平荷载作用下斜柱的最优角度与高宽比关系的解析表达式。定义了高层斜交网格筒结构的剪切变形系数,定量研究了结构的剪切变形占总变形的比例。研究了高层斜交网格筒混合结构中斜交网格筒与核心筒剪力墙的弹塑性协同工作机理。研究了不同抗侧力构件协同工作的影响因素。分析了结构剪力的分布特点,采用数学优化方法研究了剪力墙最优厚度和斜柱最优截面面积的选取原则及影响因素。研究了高层斜交网格结构体系弹性屈曲和整体稳定性;分析了不同环梁布置的高层斜交网格筒结构的弹性屈曲模态和屈曲荷载特性;从理论上推导了具有双重抗侧力体系的高层斜交网格筒混合结构的屈曲荷载;利用刚重比和整体稳定系数分析了影响结构整体稳定性的因素。基于静力弹塑性分析方法和弹塑性时程分析方法,对高层斜交网格结构进行了地震反应分析。研究了高层斜交网格结构的塑性发展顺序、内力分布、刚度退化、能量分布。分析出在高层斜交网格结构中,当不同模型斜柱夹角不同,但等效抗侧刚度相同,结构总质量较小时,其抗震性能较好。高层斜交网格筒混合结构比高层斜交网格筒结构抗震性能要好。采用增量动力分析方法对高层斜交网格结构进行了易损性分析,并对其在不同地震作用下的各种失效状态进行了概率评估。引入结构易损性指数来评估高层斜交网格结构能否达到预期的抗震设防目标。同时,对高层斜交网格结构的抗倒塌性能进行了评估。
李剑[4](2020)在《带斜撑巨型框架-核心筒的抗侧机理研究》文中进行了进一步梳理21世纪以来,全世界范围内兴起了超高层建筑建造的热潮,我国发展趋势尤为迅猛,带斜撑巨型框架-核心筒新型结构体系应用广泛。本文以高层建筑结构的连续化分析方法和基于刚度原则的设计方法为切入点,系统研究了带斜撑巨型框架、带连梁核心筒及带斜撑巨型框架-核心筒结构在侧向荷载作用下的受力特点、变形特征、材料用量及刚度退化等内容,主要内容包括:本文推导了等截面带斜撑巨型框架结构的刚度矩阵,求解并简化了结构的抗弯刚度和抗剪刚度,得出结构的侧移和内力并采用数值方法验证。本文介绍了基于刚度原则的设计方法,采用该方法对变截面带斜撑巨型框架结构进行分析,提出弯剪位移比s的概念并进行参数化研究,当s为1.2~1.8时,结构设计较为经济合理。本文推导了带连梁核心筒结构的等效抗弯刚度和等效抗剪刚度,得出结构的侧移和内力并采用数值方法验证。本文提出了核心筒整体刚度系数γ的计算方法,采用整体弯矩系数和耦联率等进行核心筒整体性能的参数化研究。本文介绍了连梁刚度折减的原理与应用,分析其对核心筒整体性和连梁内力的影响。本文简化了核心筒等效抗侧刚度,采用基于刚度原则的设计方法,推导了核心筒的弯曲转角和刚度分布规律。本文建立了带斜撑巨型框架-核心筒结构简化模型,推导了三种典型侧向荷载作用下结构的侧移和内力并采用了数值方法验证,结构变形曲线呈“弯曲型”,得出在顶点集中荷载作用下结构弯矩和剪力的分布规律,采用正交试验法对各影响因素进行敏感性分析发现,巨型柱面积是结构侧向位移的控制性因素,核心筒的宽度对结构内外筒弯矩和剪力分配比例影响较大。采用基于刚度原则的设计方法,提出了等效刚度比η的概念,当η为3~4时,结构设计较为经济合理。结合实际工程,采用连梁刚度折减系数分析了结构刚度退化的情况。
许玲玲[5](2020)在《杆系DEM法计算理论研究及其在结构力学行为仿真中的应用》文中指出杆件结构在实际工程中应用广泛,如框架结构、大跨空间结构、桥梁结构等。该类结构的力学行为主要包括:几何非线性行为、材料非线性行为、静动力行为、节点半刚性行为、断裂行为、接触碰撞行为等以及由以上行为构成的复合行为,如结构的局部破坏或连续性倒塌破坏等。现有数值计算方法准确处理单一结构力学行为已是一项困难的工作,若在此基础上再耦合多种行为会变得更加复杂。因此,为了对结构力学行为进行简单而精确的描述,本文以杆系离散单元法为分析手段,发展了适用于杆件结构的接触单元(如杆单元、梁单元等),提出了一系列杆件结构力学行为的定量化模拟计算方法,包括弹性行为、弹塑性行为、强震倒塌模拟、半刚性节点模拟等。现有研究成果中均假定杆系离散单元法中接触本构模型的切向弹簧仅用于描述纯剪力引起的纯剪切变形,然而杆件结构通常长细比较大,可忽略剪切变形的影响,即根据弯曲梁理论认为切向位移(即挠度)是由剪力产生的弯曲变形引起,并非由剪力产生的截面剪切变形引起。因此,基于上述假定推导出的接触单元切向接触刚度系数无法用于杆件结构问题的求解。本文针对该问题重新定义了切向弹簧,并根据能量等效原理系统推导了各方向上接触刚度系数的计算公式。以此为基础,详细阐述了杆系离散单元的基本假定和概念,推导了面向轴力杆单元、平面梁单元以及空间梁单元的杆系离散单元基本公式,为复杂结构力学行为模拟提供严谨的理论支撑。杆系离散单元法中几何非线性问题和动力响应的求解会自动包含在颗粒的运动控制方程中,是一个自然过程,无需特殊处理。基于此特征,文中构建了杆件结构静、动力弹性行为分析的统一计算框架,进一步细化了杆系离散单元模拟结构弹性行为时遇到的问题。详细给出了静、动力荷载的施加方式,并构造了动力荷载下杆系离散元的阻尼模型。对若干二维、三维杆件结构进行静、动力弹性非线性行为分析,这些行为包括几何大变形、大转动、阶跃屈曲、分叉、动力响应等,验证了杆系离散单元模拟杆件结构静、动力弹性非线性行为的优势及有效性。对于材料非线性问题,本文基于杆系离散单元塑性铰法提出了杆系离散单元精细塑性铰法,该法通过切线模量和截面刚度退化系数近似考虑残余应力对接触单元刚度的削弱。分别建立了两种杆系离散单元弹塑性分析方法的计算理论,包括屈服准则、弹塑性接触本构模型、加卸载准则以及内力超过极限屈服面后的修正方法。若干算例(包括桁架、简单梁、平面框架、空间框架以及单层网壳结构)的静力弹塑性行为分析表明,杆系离散单元精细塑性铰法可近似考虑构件的塑性发展,其计算精度明显高于塑性铰法,且不会显着增加杆系离散单元的计算量;当材料为理想弹塑性、截面分布塑性不明显时,相比于塑性区法,采用杆系离散单元精细塑性铰法“性价比”更高。为了定量化精确求解多点激励下大跨空间钢结构的倒塌破坏问题,提出了结构多点激励强震倒塌分析的杆系离散单元计算方法。建立了可考虑地震作用应变率效应的弹塑性接触本构模型,实现了杆系离散单元法的多点激励,初步建立了杆系离散单元法的并行计算技术。以一个缩尺比为1/3.5的单层球面网壳振动台试验模型为计算对象,完成了多点激励下结构的倒塌破坏全过程定量化精确仿真。此外,该倒塌试验也可用于标定杆系离散单元法进行结构连续性倒塌分析时所采用的关键结构参数。进一步对梁柱节点的半刚性行为进行模拟,提出了一种能够有效进行具有半刚性节点的钢框架结构静、动力分析的杆系离散单元计算方法,并推导了可考虑半刚性连接的弹塑性接触本构模型。该法可同时考虑结构的几何非线性、材料非线性以及梁柱节点连接的半刚性非线性。梁柱节点的半刚性行为通过虚拟的弹簧单元进行模拟,该弹簧单元以线性分配的方式将梁柱节点的半刚性特性量化到与之相邻的接触单元各方向刚度,进而根据能量等效原理得到了上述接触单元刚度的修正公式,并通过独立强化模型捕捉结构的滞回性能。通过多个经典算例验证了所提方法的正确性和适用性,且系统研究了半刚性连接钢框架的几何非线性、阶跃屈曲、材料弹塑性、动力响应、断裂等多种结构力学行为。通过理论推导、大量经典数值算例、大型振动台试验校核以及程序编写表明,杆系离散单元法具有较强的精确性、通用性和稳定性。本文实现了杆件结构研究领域中诸多非线性和非连续结构力学问题的定量化仿真与分析,完善和推进了杆系离散单元法理论体系的形成,为杆件结构的复杂力学行为研究提供了强有力的技术支撑和手段。同时,杆系离散单元法作为一种崭新的数值分析方法,要将其推向实际工程应用或设计人员仍存在很多可改进和开发的空间。综上,本文的主要创新点如下:(1)文中重新定义了杆系离散单元法中接触本构模型的切向弹簧,并严谨推导了面向轴力杆单元、平面梁单元以及空间梁单元的各方向上接触单元刚度系数的计算公式,进而将杆系离散单元法的计算理论系统化;(2)提出了杆系离散单元精细塑性铰法,其可近似考虑构件的塑性发展,补充了杆系离散单元法的弹塑性计算理论;(3)多点激励下单层球壳强震倒塌破坏全过程定量化精确仿真的振动台试验校核。从计算方法、地震动多点输入荷载施加及计算效率三方面对杆系离散单元的计算理论进行修正,提出了结构多点激励强震倒塌分析的杆系离散单元计算方法,有助于该法在结构连续倒塌模拟中的推广和应用;(4)提出了一种能够有效进行半刚性钢框架结构静、动力分析的杆系离散单元计算方法,该法可同时考虑结构的几何非线性、材料非线性以及梁柱节点连接的半刚性非线性。杆系离散单元法中零长度弹簧单元并不直接参与计算,且修正后的接触单元刚度矩阵可直接代入下一步计算,过程简单易行。研究成果进一步体现了杆系离散单元法处理强非线性和非连续问题的优势。
李智[6](2020)在《形状记忆合金螺栓的有限元建模与力学性能研究》文中研究指明螺栓紧固件连接作为最重要的连接形式之一,广泛地应用于航天设备关键连接部件的结构设计中。当螺栓受到冲击、振动或周期性载荷作用时会倾向于松动,并且在一定的阶段会导致夹紧力衰减进而连接失效,这种失效可能导致关键安全部件的灾难性后果。因此,螺栓紧固件力学性能的研究成为一个重要的研究课题。而形状记忆合金(SMA)因其材料的超弹性效应和形状记忆效应,成为当下一个重要的研究方向之一。形状记忆合金螺栓由于其材料的非线性和马氏体相变,会导致螺纹根部应力集中发生不可恢复变形的累积,进而对螺栓的力学性能产生重要的影响。为了维护超弹性SMA螺栓的工程使用价值,本文以超弹性SMA螺栓紧固件为研究对象,通过实验和理论建模研究了它的力学性能。主要工作如下:1.研究了形状记忆合金的概念及其材料内部的微观转变机理;根据目前较为广泛应用的SMA本构模型,引入Brison关于马氏体含量与应力的关系,建立了可以完整描述超弹性SMA螺栓材料单轴相变的宏观唯象本构模型。2.开展超弹性SMA螺栓的力学性能实验,搭建超弹性SMA螺栓循环加载实验平台,得到了螺栓的宏观机械响应规律。同时通过差示扫描量热法、扫描电子显微镜和XRD衍射仪对的螺栓的马氏体相变点和微观结构进行了检测,得到螺纹根部微观结构的演变规律。结果表明:预紧力和循环加载的载荷值越大,螺栓的夹紧力衰减幅度就越大;随着加载循环次数的增加,马氏体残余应变的持续积累是导致夹紧力显着衰减的主要原因;通过不同应力水平下的螺纹根部残余马氏体形态的演变规律,进一步验证及阐明超弹性SMA螺栓的夹紧力的衰减机理。3.根据非线性梁单元求解程序编写的需要,利用有限元法对梁单元非线性刚度矩阵进行了推导,对非线性梁单元程序算法中的求解原理进行了介绍。并利用MATLAB语言,编写了可用于梁单元非线性求解的程序算法。并建立了基于超弹性SMA梁单元的螺栓紧固件模型,研究了外载荷作用下的螺栓的有限元数值实现方法,构建数值模型进行了超弹性SMA螺栓的力学数值模拟。研究结果表明,本文建立的超弹性SMA螺栓的有限元模型数值模拟的结果,和实验结果比较吻合,可以有效的分析超弹性SMA螺栓的力学性能。
王正振[7](2020)在《悬索桥锚碇沉井下沉机理研究》文中研究表明随着我国大跨度悬索桥的发展,大型锚碇沉井基础的运用越来越多。但大型沉井的设计施工尚不成熟:目前关于大型沉井的设计规程大多基于大直径桩或小型沉井的研究成果,施工中由于下沉机理不明确导致地基承载力不足、沉井拉裂、下沉困难、突然下沉、在主缆拉力作用下位移过大等问题频频出现。因此,深入研究悬索桥大型锚碇沉井的下沉机理,解决大型沉井设计、施工过程中可能出现的问题,保障大型沉井在建造阶段及桥梁运营过程中的安全,对我国桥梁工程的飞速发展具有重大意义。本文基于2017年中国铁路总公司科技研究开发计划重大课题“连镇铁路五峰山公铁两用悬索桥施工控制及运营维护关键技术研究”(2017G006-A),主要以五峰山长江大桥北锚碇沉井为工程背景,通过理论分析、现场试验、现场监测、数值模拟等手段尝试解决上述大型沉井设计、施工过程中可能遇到的问题。本文主要工作及结论如下:(1)从桥型、跨度、基础形式等方面对长江干流上所有跨江桥梁进行了统计分析,研究了锚碇沉井在长江桥梁中的应用情况。结果表明:斜拉桥及悬索桥是长江大桥的主要桥型;长江大桥跨度多集中在400~600m;目前共有10个锚碇采用大型沉井基础,占比为15.1%;(2)针对大型沉井常用的地基处理形式——厚垫层砂桩复合地基,分别以温州瓯江北口大桥南锚碇沉井及五峰山长江大桥北锚碇沉井为工程背景展开现场试验,分析了该种地基处理形式的承载力影响因素、砂桩施工的相互影响、实际加固效果等。结果表明:厚垫层砂桩复合地基加固软土地基效果非常好;可通过降低土体含水率、采用良好的垫层材料、增大垫层厚度等方法提高地基承载力;砂桩施工对周围已完成砂桩的影响很大,可通过增大砂桩间距、利用阻隔效应降低影响程度;(3)以Timoshenko深梁理论为基础,建立了大型沉井高度方向内力计算模型,推导了大型沉井高度方向内力计算公式,分析了沉井底部拉应力的影响因素。结果表明:利用Timoshenko深梁理论推导的大型沉井挠度及内力计算公式与有限元模拟结果接近,计算结果可靠;下沉一定深度之后,沉井高度的增大及周围土压力作用使得沉井挠度和内力均有所减小;增大初始下沉高度、采用合理的开挖下沉方式是较为可行的、经济的控制沉井挠度和拉应力的措施;(4)基于极限分析理论推导了大型沉井刃脚及内隔墙下双层土地基的极限承载力计算公式,分析了大型沉井侧壁摩阻力的分布模式,提出了临界深度的计算方法。结果表明:本文利用极限分析理论推导的刃脚及内隔墙下双层土地基极限承载力计算方法可有效计算沉井底面双层土地基的承载力;根据大型沉井下沉深度与临界深度的关系可将大型沉井侧壁摩阻力的计算分为两个阶段:第一个阶段(下沉深度小于临界深度)侧壁摩阻力随沉井入土深度的增大而线性增大,第二个阶段(下沉深度大于临界深度)侧壁摩阻力分布模式与土体性质、沉井埋深有关;(5)分析了五峰山长江大桥北锚碇沉井首次下沉过程中的监测结果,根据监测结果进行了土体参数反演。结果表明:当大型沉井下沉进入稳定状态后,土性越好,下沉速率越慢;沉井结构的内力受开挖方式的影响较大;本工程根据实测数据反演的摩阻强度约为地勘推荐摩阻强度的0.8倍;长江大堤沉降与其到沉井的距离有关,对于本沉井而言,在距离沉井3倍下沉深度处仍有沉降产生;(6)基于朗肯土压力理论及双参数法提出了考虑位移影响的土压力计算方法,根据Winkler模型建立了大型沉井在组合荷载作用下的响应计算方法。结果表明:产生极限被动土压力所需位移较大,实际工程中很难出现被动侧土压力全部达到极限状态的情况;本文土压力计算方法可很好地拟合实测土压力值;本文给出的大型沉井在组合荷载作用下响应计算方法可很好地计算出大型沉井在任意外荷载作用下的转角及转动点位置;大型沉井与土体之间的摩阻力在被动力中所占比重较小。
曹利强[8](2020)在《盾构掘进影响下复合成层地层及环境的力学响应及其控制》文中认为盾构在城市地层中掘进时,核心任务是保证施工过程的自身安全和周围环境的安全,鉴于城市环境对地层变形的敏感性特点,因此确保环境的安全尤为重要。盾构常在土层叠落、土质复合的的地层系统中实施掘进,地层系统中常赋存着密集分布的既有结构物。盾构掘进时,土体经历着复杂的加卸载过程,土体及周围环境结构经历着复杂的、动态的相互作用。土体变形从产生、传播到与结构物的相互作用,施工效应实现了从源头到端头的传播与发展。如何有效地评估施工效应并在掘进过程中实现精细化控制成为把控盾构掘进质量的重难点。论文以城市复合成层地层为研究对象,以盾构掘进影响下地层及环境的变形控制为核心,综合采用文献调研、理论分析、数值仿真及现场试验等多种研究手段,针对盾构掘进影响下复合成层地层的变形传播机理及其预测理论、既有环境结构的力学响应及其预测方法、防护措施的隔离机理及隔离效应的评价方法以及施工效应的精细化控制技术进行系统研究,并取得以下主要研究成果:(1)建立了盾构掘进影响下复合成层地层的变形理论预测方法。基于工程实践中不同类型土体的组合状态,提出复合成层地层的概念,即土层的叠落以及土质的复合。以此为研究对象,利用弹性等效理论,结合Loganathan-Poulos预测方法,采用积分手段给出了盾构掘进影响下复合成层地层的平面内变形的计算方法。针对盾构掘进效应的三维特征,建立了考虑盾构掘进参数纵向效应的间隙参数的确定方法,该方法克服了以往计算间隙参数仅考虑当前位置施工参数的局限性。此外,基于弹性等效理论及Mindlin基本解,建立了盾构掘进影响下六类施工参数(开挖面处不平衡力、盾壳-土体间摩擦力、线性衰减的盾尾同步注浆压力、二次补偿注浆压力、施工期间地层附加荷载以及地层损失)对复合成层地层变形贡献的三维沉降的计算方法。通过影响因素分析研究发现:地层中硬层的存在使变形传播呈现“扩展效应”,即使地表沉降减小,影响范围增大;相反,地层中软弱夹层的存在使变形传播呈现“收缩效应”,即使地表沉降增大,影响范围减小。(2)提出了复合成层地层变形的环境响应特征及其预测方法。根据土体与环境结构的相互作用特点,将既有结构分为路面与房屋结构、管线与地铁结构及桩基结构并着重对桩基结构的力学响应进行研究。基于复合成层地层的变形预测模型,综合考虑不同土层的重度、土体侧压力系数与桩土摩擦系数及隧道开挖引起的摩擦桩侧非线性的应力分布特征,提出了纯摩擦桩桩侧阻力损失的计算方法,依据损失情况将隧道施工对桩承载力的影响分为沉降区、受压区与受拉区三个典型区域。进一步将桩基等效为可以考虑地层剪切效应的Pasternak地基模型上的Euler-Bernoulli梁模型,考虑地基抗力系数随土体埋深变化的非线性特征,提出了桩基水平位移及内力的计算方法,研究发现地层中硬层的存在会限制桩基的位移并显着的增大桩基所承受的弯矩。(3)明确了盾构掘进影响下防护措施的隔离机理及隔离效率的评价方法。针对盾构掘进影响下地层变形的传播特征,建立了水平方向注浆加固及竖向隔离两种防护措施隔离效率的预测模型,明确了两措施的隔离机理,并对施工实践提出设计建议。为定量化描述注浆体的隔离效应,首次定义了水平注浆的隔离效率,明确了注浆层“梁式效应”的隔离机理,基于兼顾隔离效率与经济性原则,提出了最优水平注浆加固体参数的确定方法;基于Melan解建立了可考虑土桩相互作用的解析模型,同时可以考虑桩侧与土体及桩端与土体的相对滑移,研究发现隔离桩的位置、几何参数及力学参数对其隔离效率均有重要影响,通过影响因素分析进一步明确了最优隔离桩参数的确定方法。(4)提出了大断面城市盾构隧道施工效应的精细化过程控制技术。针对盾构施工过程控制中经验化和滞后性的不足,提出了以精细化过程控制为目标的透明施工技术的理论框架及技术流程。明确了该技术的基础为变形标准确定、变形响应预测、变形响应监测和变形过程控制,核心为掘进过程中对预测模型及土体参数的修正及对施工参数的动态反馈调整,技术框架为掘进前的前馈控制、掘进中的过程协同控制及掘进后的反馈控制。透明施工技术统一了控制流程,可实现工程响应的精细化过程控制,为复杂城市环境下大断面盾构隧道的安全掘进提供保障并在京张高铁清华园隧道下穿知春路地铁站的工程中成功应用。
刘盛翔[9](2020)在《杆件变形计算的正弦级数解法及其应用研究》文中指出在工程结构或者机械产品中,杆件类构件或零件是最常用,最重要的组成部分之一。比如桁架结构中会产生轴向变形的拉压杆,传动轴中产生扭转变形的轴类构件,桥梁中产生弯曲变形的梁类构件。这些构件在设计或使用过程中会受到各式各样的约束,比如铰支约束、固定约束、或混合约束,甚至为了满足其刚度要求而承受超静定约束。此外,它们在使用过程中还会承受到各类载荷,比如静载荷和动载荷,集中载荷和分布载荷等。当杆件受到约束种类、载荷种类和载荷数量较多时,传统的解除约束法、力法和积分法等方法在使用过程中会进行大量的问题分析和数学处理,过程十分繁琐,非常容易出错,而且编程计算也很麻烦。当然,作为一种数值计算方法,有限元法对于杆件变形问题的处理已经获得非常成功的应用,但从查阅的诸多文献来看,探索和研究出可行的理论计算方法和思路仍然受到人们的广泛关注。针对上述问题,本文提出了正弦级数的解法,该方法有别于现有的变形计算方法,其计算过程简单、方便,便于计算,而计算结果却与现有的变形计算方法的结果保持一致,为了证明该方法的可行性,本文对两端固定杆件轴向变形的正弦级数解、两端固定轴扭转变形的正弦级数解、简支梁弯曲变形的正弦级数解、铰支多跨梁变形的正弦级数解、两端简支梁的稳态响应正弦级数解、单搭胶接接头轴向受力时的静态响应正弦级数解等问题进行了研究探讨,得到了问题的级数解析解,并通过算例与材料力学中的解除约束法和积分法的结果做了对比,说明了该方法是可行有效的。另外,本文方法的研究思路对于其他的约束形式的构件变形计算具有一定的启发性和参考价值。
杨海星[10](2016)在《基于样条函数的基坑土层参数反演分析》文中进行了进一步梳理土层参数是基坑工程设计过程中最重要的参数,这些参数的获取一般是通过室内试验,然而由于土体的自然变异性、试验条件和试验方法等方面的原因,使得试验结果往往具有离散性,且与真实值存在一定的差异。基于监测数据的反分析方法是确定基坑土层参数另一有效手段,但由于土体性状的复杂性,基坑土层参数的反分析目前正处于探索阶段。本文依据监测数据,采用样条函数反算和弹性支点法正算相结合的方法对基坑土层参数进行反分析,具体展开了以下几个方面的研究工作:(1)基于样条函数法,根据基坑支护桩(墙)变形实测数据反算支护桩的内力值。采用光顺样条函数,按一定的光顺准则和逼近准则对监测数据进行平滑处理;然后,利用B样条函数对平滑数据进行插值,得到基坑支护桩的位移样条函数,对位移样条函数求导,反算出基坑支护桩的内力值。(2)基于弹性支点法正算支护桩的变形和内力值。按平面杆系结构弹性支点法,建立基坑力学计算模型,采用矩阵位移法正算基坑支护桩的变形和内力值。(3)基坑土层参数的反演。在基坑各土层参数取值范围内枚举出大量的土层参数组合,将其逐一代入正算模型中计算,得到每种土层参数组合所对应的支护桩的变形和内力值。利用实测变形和反演内力值筛选出其允许容差范围内的正算值所对应的土层参数样本,并对筛选出的土层参数样本进行数据统计,获得该基坑各土层参数的取值范围。(4)将本文反分析方法应用于典型工程案例,并验证其可行性。选取某一实际工程,依照上述反分析方法反演基坑各土层的土层参数。将反演参数代入基坑力学计算模型,正算出基坑支护桩后续工况的变形和内力值,并与位移实测值和内力反算值作比较,验证了反分析结果的可靠性与反分析算法的可行性。
二、求梁的变形和内力的一种统一形式(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、求梁的变形和内力的一种统一形式(论文提纲范文)
(1)叠层梁的位移变分解法(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
1 引言 |
1.1 选题依据 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 叠层梁的研究进展 |
1.2.2 叠合梁的研究进展 |
1.2.3 组合梁的研究进展 |
1.2.4 位移变分法的研究进展 |
1.3 课题的研究纲要 |
1.3.1 本文研究内容概述 |
1.3.2 技术路线 |
1.3.3 课题提出的新观点 |
2 叠层梁模型分析 |
2.1 叠层梁对应单梁模型分析 |
2.1.1 简支梁分析 |
2.1.2 悬臂梁分析 |
2.2 单梁挠度曲线的计算 |
2.2.1 积分法 |
2.2.2 单位荷载法 |
2.2.3 拉式变换法和Green函数法 |
2.2.4 待定系数法 |
2.3 小结 |
3 叠层梁体系的计算 |
3.1 变分法的基本内容 |
3.1.1 最小势能原理 |
3.1.2 瑞利-里兹法 |
3.2 叠层梁受力分析 |
3.3 简支叠层梁的势能计算 |
3.3.1 下部梁的形变势能 |
3.3.2 上部梁的形变势能 |
3.3.3 外力势能 |
3.3.4 叠层梁体系总势能 |
3.4 上部梁位移计算 |
3.5 下部梁位移计算 |
4 计算理论的应用 |
4.1 简支叠层梁 |
4.1.1 任意位置受集中荷载 |
4.1.2 任意梁长范围受均布荷载 |
4.1.3 全梁范围受均布荷载且跨中受集中荷载 |
4.2 悬臂叠层梁 |
4.2.1 任意位置受集中荷载 |
4.2.2 任意梁长范围受均布荷载 |
4.2.3 全梁受均布荷载且梁中受集中荷载 |
4.3 上下部梁刚度不同的叠层梁的计算 |
4.3.1 全梁受均布荷载且跨中受集中荷载的简支叠层梁 |
4.3.2 全梁受均布荷载且自由端端部受集中荷载的悬臂叠层梁 |
5 结论与展望 |
5.1 主要结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(2)钢筋混凝土截面配筋及变形的应变法(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 钢筋混凝土的发展简况及其应用 |
1.2 国内外混凝土结构设计规范的发展过程及区别 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第二章 钢筋混凝土截面配筋的应变法 |
2.1 基本假定 |
2.2 本构关系 |
2.2.1 混凝土的应力-应变关系 |
2.2.2 钢筋的应力-应变关系 |
2.3 极限状态可能的应变分布 |
2.4 各应变之间的换算关系 |
2.5 受压区混凝土的应力分布 |
2.5.1 截面上应力简化 |
2.5.2 实际应力分布法 |
2.5.3 两种方法的比较 |
2.6 钢筋混凝土圆形截面非均匀配筋的应变法 |
2.6.1 可能的应变区域划分 |
2.6.2 混凝土截面应力和内力的计算 |
2.6.3 求解内力臂系数k_z |
2.6.4 钢筋面积的求解 |
2.7 T形截面无量纲弯矩与截面计算系数关系诺模图 |
2.8 计算例题 |
2.9 本章小结 |
第三章 钢筋混凝土截面弯矩-曲率关系的应变法 |
3.1 T形截面内力推导方法 |
3.2 T形截面内力的计算公式 |
3.2.1 钢筋内力计算 |
3.3 混凝土内力计算 |
3.3.1 当0≤k_z≤1,中性轴在截面内的计算 |
1,中性轴在截面外的计算'>3.3.2 当k_z>1,中性轴在截面外的计算 |
3.4 T形全截面内力计算 |
3.4.1 当0≤k_z≤1,中性轴在截面内的计算 |
1,中性轴在截面外的计算'>3.4.2 当k_z>1,中性轴在截面外的计算 |
3.5 矩形全截面内力计算 |
3.5.1 当0≤k_z≤1,中性轴在截面内的计算 |
1,中性轴在截面外的计算'>3.5.2 当k_z>1,中性轴在截面外的计算 |
3.6 轴力固定的弯矩-曲率关系 |
3.6.1 轴心受力状态的应变计算 |
3.6.2 弯矩-曲率关系的计算过程 |
3.7 改变T形截面形状下的弯矩-曲率关系曲线 |
3.7.1 改变T形截面翼缘厚度 |
3.8 钢筋混凝土工字形截面轴力-弯矩-曲率相关关系曲线 |
3.9 极限状态下的弯矩-曲率相关关系曲线 |
3.10 曲率不变的轴力-弯矩关系曲线 |
3.11 延性性能分析 |
3.11.1 延性的概念 |
3.11.2 延性的应用 |
3.12 本章小结 |
第四章 钢筋混凝土构件的裂缝宽度控制 |
4.1 钢筋混凝土构件产生裂缝的影响因素 |
4.2 裂缝宽度的计算理论 |
4.2.1 粘结滑移理论 |
4.2.2 无滑移理论 |
4.2.3 粘结滑移-无滑移理论 |
4.2.4 数理统计方法 |
4.3 最大等效钢筋直径控制钢筋混凝土构件的裂缝宽度 |
4.3.1 钢筋直径的计算表达式 |
4.3.2 求解不需作裂缝宽度验算的最大等效钢筋直径 |
4.3.3 最大等效钢筋直径的统一调整公式 |
4.4 算例 |
4.4.1 不需换算等效钢筋直径 |
4.4.2 需要换算等效钢筋直径 |
4.4.3 更改混凝土保护层厚度 |
4.5 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 (攻读硕士学位期间参与的科研项目及成果) |
(3)高层斜交网格结构受力与抗震性能分析(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 高层斜交网格结构体系研究现状 |
1.2.2 高层斜交网格结构体系计算理论研究现状 |
1.2.3 高层斜交网格结构体系受力性能研究现状 |
1.2.4 高层斜交网格结构体系抗震性能及易损性评估研究现状 |
1.3 存在的问题分析 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第2章 高层斜交网格筒结构弹性计算方法及受力性能研究 |
2.1 概述 |
2.2 高层斜交网格筒结构水平荷载作用下弹性计算方法 |
2.2.1 结构弹性简化分析模型 |
2.2.2 结构水平荷载作用下内力计算 |
2.2.3 结构水平位移计算 |
2.2.4 结构等效抗侧刚度简化计算方法 |
2.2.5 本文方法验证 |
2.3 高层斜交网格筒结构受力性能研究 |
2.3.1 结构在水平荷载作用下结构受力特点 |
2.3.2 结构的剪力滞后效应研究 |
2.3.3 结构斜柱最优角度确定 |
2.3.4 结构剪切变形研究 |
2.4 本章小结 |
第3章 高层斜交网格筒混合结构弹性受力性能及构件截面优化 |
3.1 概述 |
3.2 高层斜交网格筒混合结构在水平荷载作用下协同工作性能 |
3.2.1 结构协同工作原理及计算简图 |
3.2.2 高层斜交网格筒混合结构在水平荷载下协同工作简化计算方法 |
3.2.3 方法验证 |
3.2.4 高层斜交网格筒混合结构协同工作性能影响因素分析 |
3.3 高层斜交网格筒混合结构中剪力墙最优厚度 |
3.3.1 地震作用 |
3.3.2 最大层间位移角 |
3.3.3 优化模型及方法 |
3.3.4 剪力墙最优值影响因素分析 |
3.4 高层斜交网格筒混合结构中斜柱截面最优值 |
3.5 本章小结 |
第4章 高层斜交网格结构体系稳定性分析 |
4.1 概述 |
4.2 高层斜交网格筒竖向荷载作用下弹性屈曲 |
4.2.1 竖向荷载作用下结构弹性内力分布 |
4.2.2 高层斜交网格筒结构弹性屈曲 |
4.3 高层斜交网格筒混合结构弹性屈曲特性 |
4.3.1 结构计算简图 |
4.3.2 混合结构弹性屈曲荷载特性 |
4.4 高层斜交网格结构整体稳定性分析 |
4.4.1 结构的整体稳定指标 |
4.4.2 影响高层斜交网格筒结构整体稳定性因素分析 |
4.4.3 影响高层斜交网格筒混合结构整体稳定性因素分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 高层斜交网格结构弹塑性地震反应分析 |
5.1 概述 |
5.2 结构分析模型建立 |
5.3 考虑施工阶段影响的弹塑性分析初始状态 |
5.3.1 考虑施工阶段影响原因 |
5.3.2 材料时变模型 |
5.3.3 施工阶段影响分析 |
5.4 罕遇地震下结构塑性发展过程和内力分布 |
5.4.1 弹塑性模型的实现 |
5.4.2 结构Pushover分析简介 |
5.4.3 高层斜交网格筒混合结构塑性发展过程 |
5.4.4 高层斜交网格筒混合结构弹塑性阶段的内力分布 |
5.5 罕遇地震下结构能量分布 |
5.5.1 结构弹塑性时程分析及地震波的选取 |
5.5.2 结构的弹塑性时程整体响应 |
5.5.3 结构的能量分布 |
5.6 本章小结 |
第6章 高层斜交网格结构地震易损性评估 |
6.1 概述 |
6.2 概率地震易损性评估理论 |
6.2.1 概率地震需求与易损性的关系 |
6.2.2 概率地震易损性评估 |
6.2.3 基于易损性指数的地震损伤评估理论 |
6.3 地震波的选择及调幅 |
6.4 高层斜交网格结构体系的概率地震易损性评估 |
6.4.1 结构性能水准和破坏状态确定 |
6.4.2 高层斜交网格结构地震易损性评估 |
6.4.3 基于易损性指数的高层斜交网格结构损伤评估 |
6.5 高层斜交网格结构体系的倒塌易损性评估 |
6.5.1 结构倒塌易损性评估方法 |
6.5.2 高层斜交网格结构抗倒塌评估 |
6.6 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
附录1: 攻读博士学位期间发表和投递的学术论文 |
附录2: 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
(4)带斜撑巨型框架-核心筒的抗侧机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.1.1 超高层建筑的发展现状 |
1.1.2 超高层建筑的结构体系分类 |
1.2 带斜撑巨型框架-核心筒的研究现状 |
1.2.1 巨型柱 |
1.2.2 带斜撑巨型框架 |
1.2.3 剪力墙 |
1.2.4 核心筒 |
1.2.5 带斜撑巨型框架-核心筒 |
1.3 超高层结构简化计算及优化方法 |
1.3.1 简化计算的意义及应用 |
1.3.2 等刚度结构简化计算方法 |
1.3.3 变刚度结构简化计算方法 |
1.3.4 高层建筑结构的优化方法 |
1.4 论文主要工作 |
参考文献 |
第二章 带斜撑巨型框架结构抗侧机理研究 |
2.1 等截面带斜撑巨型框架结构 |
2.1.1 带斜撑巨型框架的简化计算模型 |
2.1.2 环带桁架抗弯刚度求解 |
2.1.3 带斜撑巨型框架的侧移公式 |
2.1.4 带斜撑巨型框架的内力计算 |
2.1.5 结构算例 |
2.2 带斜撑巨型框架刚度简化计算方法 |
2.2.1 抗弯刚度与抗剪刚度的简化计算 |
2.2.2 带斜撑巨型框架整体性系数θ |
2.3 变截面带斜撑巨型框架结构 |
2.3.1 基于刚度原则的设计方法 |
2.3.2 基于刚度原则的单参数分析 |
2.3.3 基于刚度原则的双参数研究 |
2.3.4 算例验证 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 带连梁核心筒结构的抗侧机理研究 |
3.1 带连梁核心筒的计算方法 |
3.1.1 核心筒简化计算模型 |
3.1.2 侧移计算与内力计算 |
3.1.3 等效抗弯刚度和等效抗剪刚度 |
3.1.4 结构算例 |
3.2 核心筒整体性能的参数化研究 |
3.2.1 核心筒整体刚度系数γ |
3.2.2 基于γ的参数化研究 |
3.2.3 整体弯矩系数k和耦联率CR |
3.2.4 基于k和CR的参数化研究 |
3.3 连梁刚度折减对核心筒性能的影响 |
3.3.1 连梁刚度折减的原理及应用 |
3.3.2 连梁刚度折减对核心筒整体性能的影响 |
3.3.3 连梁刚度折减对连梁内力的影响 |
3.4 变截面核心筒的计算方法 |
3.4.1 刚度简化计算公式 |
3.4.2 基于刚度原则的核心筒设计 |
3.5 本章小结 |
参考文献 |
第四章 带斜撑巨型框架-核心筒结构抗侧机理研究 |
4.1 等截面带斜撑巨型框架-核心筒结构 |
4.1.1 框架-剪力墙及筒中筒简化计算方法 |
4.1.2 简化模型及基本方程 |
4.1.3 典型侧向荷载作用下的结构计算 |
4.1.4 结构算例 |
4.1.5 简化计算方法 |
4.1.6 主要影响因素敏感性分析 |
4.2 变截面带斜撑巨型框架-核心筒结构 |
4.2.1 位移简化计算公式 |
4.2.2 基于刚度原则的设计方法 |
4.2.3 基于刚度原则的参数分析 |
4.2.4 算例验证 |
4.3 带斜撑巨型框架-核心筒结构刚度退化分析 |
4.3.1 结构刚度退化简化分析方法 |
4.3.2 连梁刚度折减与结构刚度退化的关系 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 总结与展望 |
5.1 研究总结 |
5.2 研究展望 |
致谢 |
作者简介 |
攻读硕士期间发表的论文 |
(5)杆系DEM法计算理论研究及其在结构力学行为仿真中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 杆件结构力学复合行为分析研究现状 |
1.2.2 颗粒离散单元法研究及在结构工程中的应用现状 |
1.3 本文主要工作 |
1.3.1 研究出发点及思路 |
1.3.2 主要研究工作 |
第二章 杆系离散单元法的基本理论与公式推导 |
2.1 引言 |
2.2 杆系离散单元法的基本概念 |
2.2.1 颗粒描述 |
2.2.2 颗粒运动描述 |
2.2.3 接触单元描述 |
2.3 面向轴力杆单元的杆系离散单元法 |
2.3.1 颗粒运动方程的建立与求解 |
2.3.2 颗粒所受内力计算 |
2.3.3 颗粒所受等效外力计算 |
2.3.4 作用在等效梁上的均布力的等效外力计算 |
2.3.5 计算流程 |
2.4 面向平面梁单元的杆系离散单元法 |
2.4.1 颗粒运动方程的建立与求解 |
2.4.2 颗粒所受内力计算 |
2.4.3 颗粒所受外力计算 |
2.5 平面梁单元向空间梁单元的进化 |
2.5.1 面向空间梁单元的颗粒运动方程 |
2.5.2 面向空间梁单元的接触本构模型 |
2.5.3 面向空间梁单元的各方向接触刚度系数 |
2.6 颗粒质量与转动惯量的计算与修正 |
2.7 初始条件和边界条件施加 |
2.8 计算参数 |
2.8.1 阻尼的选取 |
2.8.2 时间步长的选取 |
2.8.3 杆系离散单元模型的建立原则 |
2.9 杆系离散单元法与显式有限单元法的区别与联系 |
2.10 小结 |
第三章 结构静、动力弹性行为分析的杆系离散单元计算方法研究 |
3.1 研究背景与分析思路 |
3.1.1 研究背景 |
3.1.2 结构静、动力弹性问题的杆系离散单元分析思路及计算流程 |
3.2 荷载施加 |
3.2.1 静荷载施加 |
3.2.2 动荷载施加 |
3.3 动荷载下阻尼模型的构造 |
3.3.1 新的阻尼模型 |
3.3.2 不同阻尼模型下结构的动力响应 |
3.4 静荷载下杆件结构的弹性行为分析 |
3.4.1 自由端受集中荷载作用的悬臂梁 |
3.4.2 William Toggle框架的阶跃屈曲现象 |
3.4.3 空间六角星型穹顶结构 |
3.4.4 22m跨单层球面网壳的静力稳定分析 |
3.5 动荷载下杆件结构的弹性行为分析 |
3.5.1 L形框架的非线性动力弹性行为分析 |
3.5.2 浅圆拱的静、动力弹性行为分析 |
3.5.3 平面钢框架的静、动力弹性行为分析 |
3.5.4 双跨、六层Orbison钢框架的动力弹性行为分析 |
3.6 小结 |
第四章 结构弹塑性行为分析的杆系离散单元计算方法研究 |
4.1 研究背景与分析思路 |
4.2 屈服准则-截面极限屈服面方程 |
4.2.1 塑性铰法可用的屈服准则 |
4.2.2 精细塑性铰法可用的屈服准则 |
4.3 不考虑截面塑性开展的塑性铰法 |
4.3.1 弹塑性接触本构模型 |
4.3.2 加卸载准则 |
4.4 可近似考虑截面塑性开展的精细塑性铰法 |
4.4.1 弹塑性接触本构模型 |
4.4.2 加卸载准则 |
4.5 内力超过极限屈服面后的修正 |
4.6 考虑几何材料双非线性的杆系离散单元计算流程 |
4.7 杆件结构的弹塑性行为分析 |
4.7.1 基于塑性铰法的平面桁架弹塑性行为分析 |
4.7.2 基于精细塑性铰法的平面杆件结构弹塑性行为分析 |
4.7.3 六层空间框架和二十层空间框架的弹塑性分析 |
4.7.4 K6型单层网壳结构弹塑性分析 |
4.8 小结 |
第五章 结构多点激励强震倒塌分析的杆系离散单元计算方法研究 |
5.1 研究背景与分析思路 |
5.2 地震动多点激励的杆系离散元模拟 |
5.2.1 位移法 |
5.2.2 大质量法 |
5.2.3 位移法和大质量法的对比分析 |
5.3 可考虑地震作用应变率效应的接触本构模型 |
5.3.1 钢材的静态本构模型 |
5.3.2 应变率效应 |
5.4 基于Open MP的杆系离散元并行计算方法 |
5.5 结构多点激励强震倒塌分析的杆系离散单元计算流程 |
5.6 多点激励振动台倒塌试验验证 |
5.6.1 K6 型单层球面网壳多点激励振动台倒塌试验概况 |
5.6.2 K6 型单层球面网壳多点激励振动台试验模型强震倒塌全过程仿真 |
5.7 小结 |
第六章 半刚性连接钢框架结构静、动力分析的杆系离散单元计算方法研究 |
6.1 研究背景与分析思路 |
6.2 半刚性连接模型 |
6.3 考虑二维半刚性连接的弹性杆系离散元计算方法 |
6.3.1 虚拟的二维零长度弹簧单元 |
6.3.2 考虑半刚性连接的接触单元刚度修正公式 |
6.3.3 半刚性连接的滞回行为模拟 |
6.3.4 半刚性钢框架静、动力分析的杆系离散单元计算流程 |
6.3.5 半刚性连接杆件结构的弹性行为分析 |
6.4 考虑三维半刚性连接的弹塑性杆系离散元计算方法 |
6.4.1 虚拟的三维零长度弹簧单元 |
6.4.2 考虑三维半刚性连接的接触单元弹性刚度修正公式 |
6.4.3 考虑三维半刚性连接的接触单元弹塑性刚度修正公式 |
6.4.4 半刚性连接杆系结构的弹塑性行为分析 |
6.5 小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 不足与展望 |
参考文献 |
攻读博士期间相关科研成果 |
致谢 |
(6)形状记忆合金螺栓的有限元建模与力学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究的背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 形状记忆合金的概述 |
1.3 国内外的研究现状与发展 |
1.3.1 SMA螺栓紧固连接方面 |
1.3.2 超弹性镍钛SMA的实验及理论建模 |
1.3.3 螺栓紧固件的相关研究 |
1.4 本文的主要工作 |
第二章 Ni-Ti形状记忆合金的相变行为 |
2.1 引言 |
2.2 Ni-Ti形状记忆合金 |
2.2.1 超弹性效应(SE) |
2.2.2 形状记忆效应(SME) |
2.2.3 镍钛SMA的SE与SME的关系 |
2.2.4 高阻尼性和电阻特性 |
2.3 形状记忆合金的本构模型 |
2.3.1 宏观唯象本构 |
2.3.2 细观力学模型 |
2.4 镍钛SMA相变的微观机理 |
2.4.1 Ni-Ti形状记忆合金的相 |
2.4.2 马氏体相变 |
2.5 本章小结 |
第三章 超弹性SMA螺栓力学性能的实验研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验方案设计 |
3.2.1 材料的选择和加工 |
3.2.2 循环加载实验装置设计 |
3.2.3 宏观机械响应测试 |
3.3 微观检测 |
3.3.1 DSC测量马氏体相变点 |
3.3.2 SEM检测 |
3.3.3 XRD衍射仪分析 |
3.4 实验结果与分析讨论 |
3.4.1 DSC测试 |
3.4.2 宏观机械响应 |
3.4.3 微观演变 |
3.5 本章小结 |
第四章 梁单元的非线性有限元分析 |
4.1 引言 |
4.2 线弹性梁单元刚度矩阵 |
4.2.1 局部坐标系下的刚度矩阵 |
4.2.2 坐标系转换 |
4.3 几何非线性问题的求解 |
4.3.1 几何非线性的一般解法 |
4.3.2 梁单元的切线刚度矩阵 |
4.4 平衡方程的解法 |
4.4.1 牛顿-拉夫逊方法 |
4.4.2 线性方程的求解 |
4.4.3 计算流程 |
4.4.4 算例验证 |
4.5 本章小结 |
第五章 超弹性SMA螺栓紧固件的建模及数值模拟 |
5.1 引言 |
5.2 超弹性镍钛SMA本构模型 |
5.2.1 超弹性镍钛SMA的本构和内变量 |
5.2.2 增量形式的本构方程 |
5.2.3 超弹性SMA梁单元 |
5.2.4 超弹性镍钛SMA的参数 |
5.3 超弹性SMA螺栓紧固件的有限元建模 |
5.3.1 超弹性SMA螺栓紧固件模型 |
5.3.2 螺栓外载力的施加过程 |
5.4 结果的分析与讨论 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(7)悬索桥锚碇沉井下沉机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 沉井的发展 |
1.1.2 长江大桥基础的发展 |
1.1.3 大型锚碇沉井在长江大桥中的应用 |
1.1.4 研究意义 |
1.2 课题依托工程 |
1.3 研究现状及存在的问题 |
1.3.1 大型沉井地基处理的研究现状及问题 |
1.3.2 大型沉井结构内力方面的研究现状及问题 |
1.3.3 大型沉井下沉抗力的研究现状及问题 |
1.3.4 大型沉井承载特性的研究现状及问题 |
1.4 本文研究内容、技术路线及创新点 |
1.4.1 研究内容及技术路线 |
1.4.2 主要创新点 |
第2章 大型沉井下厚垫层砂桩复合地基承载特性分析 |
2.1 引言 |
2.2 地基承载力影响因素现场试验研究 |
2.2.1 工程概况 |
2.2.2 地基承载力试验 |
2.2.3 砂桩施工相互影响试验 |
2.2.4 试验结论 |
2.3 地基加固效果现场试验研究 |
2.3.1 工程概况 |
2.3.2 地基处理概况 |
2.3.3 现场试验及分析 |
2.3.4 试验结论 |
2.4 厚垫层砂桩复合地基加固大型沉井场地尚存问题探讨 |
2.5 本章小结 |
第3章 大型沉井高度方向内力计算方法 |
3.1 引言 |
3.2 大型沉井高度方向内力计算模型 |
3.3 Euler-Bernoulli梁理论及Timoshenko深梁理论 |
3.3.1 Euler-Bernoulli梁理论 |
3.3.2 Timoshenko深梁理论 |
3.3.3 Euler-Bernoulli梁理论与Timoshenko深梁理论异同点分析 |
3.4 大型沉井简化深梁的内力变形近似计算 |
3.4.1 简支深梁在均布荷载作用下的响应分析 |
3.4.2 简支深梁在杆端弯矩及杆端轴向压力作用下的响应分析 |
3.4.3 简支深梁在任意位置集中荷载作用下的响应分析 |
3.4.4 十字交叉简支深梁节点荷载分配 |
3.4.5 公式验证 |
3.4.6 大型沉井拉应力简易计算方法 |
3.5 大型沉井拉应力影响因素及拉裂防控措施研究 |
3.5.1 初始下沉高度对沉井挠度及内力的影响 |
3.5.2 混凝土等级对沉井挠度及内力的影响 |
3.5.3 内隔墙宽度对沉井挠度及内力的影响 |
3.5.4 内隔墙间距对沉井挠度及内力的影响 |
3.5.5 沉井平面尺寸对沉井挠度及内力的影响 |
3.5.6 开挖方式对沉井挠度及内力的影响 |
3.5.7 井壁宽度对沉井挠度及内力的影响 |
3.5.8 外荷载对沉井挠度及内力的影响 |
3.6 本章小结 |
第4章 大型沉井突沉、拒沉机理分析 |
4.1 引言 |
4.2 大型沉井突沉和拒沉原因 |
4.2.1 大型沉井突沉原因分析 |
4.2.2 大型沉井拒沉原因分析 |
4.3 刃脚下双层土地基极限承载力上限解 |
4.3.1 基本假设 |
4.3.2 内部能量损耗率 |
4.3.3 外功率 |
4.3.4 极限承载力上限解 |
4.4 内隔墙下双层土地基极限承载力上限解 |
4.5 破坏机构及上限解理论公式验证 |
4.5.1 刃脚下双层土地基极限承载力验证 |
4.5.2 内隔墙下双层土地基极限承载力验证 |
4.6 大型沉井侧壁摩阻力分布模式的分析与探讨 |
4.7 本章小结 |
第5章 大型沉井现场实测与分析 |
5.1 引言 |
5.2 监测内容 |
5.3 监测点布设 |
5.3.1 几何姿态监测 |
5.3.2 底部土压力监测 |
5.3.3 侧壁土压力监测 |
5.3.4 钢板应力监测 |
5.3.5 钢筋应力监测 |
5.3.6 混凝土应力监测 |
5.3.7 长江大堤基础沉降监测 |
5.4 现场实测结果分析 |
5.4.1 下沉速率分析 |
5.4.2 下沉挠度分析 |
5.4.3 下沉到位后续施工的沉降分析 |
5.4.4 底部土压力结果分析 |
5.4.5 侧壁土压力结果分析 |
5.4.6 钢板应力结果分析 |
5.4.7 钢筋应力结果分析 |
5.4.8 混凝土应力结果分析 |
5.4.9 长江大堤基础沉降结果分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 大型沉井在组合荷载下的响应分析 |
6.1 引言 |
6.2 考虑位移影响的土压力非线性计算 |
6.2.1 土压力计算原理 |
6.2.2 计算方法适用性验证 |
6.2.3 计算方法在工程中的应用 |
6.3 大型沉井在组合荷载作用下的响应分析 |
6.3.1 简化计算模型的建立 |
6.3.2 大型沉井在荷载作用下的简化计算方法 |
6.3.3 土体抗力系数的反演 |
6.3.4 算例验证 |
6.3.5 沉井转动点位置及转角随主动力的变化 |
6.3.6 摩阻力对大型沉井响应的影响分析 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 长江干流长江大桥列表 |
作者简介 |
(8)盾构掘进影响下复合成层地层及环境的力学响应及其控制(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景及选题意义 |
1.2 国内外研究现状综述 |
1.2.1 盾构掘进影响下地层的变形响应特征及其预测方法 |
1.2.2 盾构掘进影响下环境的力学响应特征及其预测方法 |
1.2.3 盾构掘进影响下地层变形的控制技术及其评价方法 |
1.2.4 盾构掘进过程中的施工效应的精细化过程控制技术 |
1.3 现有研究存在的问题 |
1.4 本文主要研究内容 |
1.5 本文研究方法与技术路线 |
2 盾构掘进影响下复合成层地层的变形特征 |
2.1 复合成层地层的分类及其概化 |
2.1.1 复合成层地层的分类 |
2.1.2 复合成层地层的概化 |
2.2 复合成层地层变形的解析预测 |
2.2.1 多层弹性体系的弹性等效转化 |
2.2.2 坐标系的转化 |
2.2.3 地层位移的统一解 |
2.2.4 开挖边界及收敛后边界的转化 |
2.3 复合成层地层变形预测方法的验证及应用 |
2.3.1 复合成层地层变形预测方法的验证 |
2.3.2 工程案例应用 |
2.3.3 软硬夹层对地层沉降的影响 |
2.4 本章小结 |
3 复合成层地层变形的过程演化及动态预测 |
3.1 考虑掘进参数纵向效应的间隙参数的确定方法 |
3.1.1 间隙参数的定义 |
3.1.2 间隙参数的修正 |
3.1.3 修正方法的验证 |
3.2 考虑施工过程参数的地层三维变形预测 |
3.2.1 盾构施工阶段划分 |
3.2.2 坐标轴转化 |
3.2.3 Mindlin基本解 |
3.2.4 各施工参数对地层变形的影响 |
3.3 考虑过程施工参数的三维预测方法的验证及工程应用 |
3.3.1 三维预测方法的验证 |
3.3.2 工程案例应用 |
3.3.3 软硬夹层对地层变形的影响 |
3.3.4 二次注浆范围对地表变形的影响 |
3.4 本章小结 |
4 复合成层地层变形的环境响应特征及其预测 |
4.1 盾构掘进影响下既有结构的力学响应 |
4.1.1 既有路面与房屋结构的力学响应 |
4.1.2 既有管线与地铁结构的力学响应 |
4.1.3 既有桩基的力学响应 |
4.2 盾构掘进影响下桩基侧摩阻力损失研究 |
4.2.1 桩基侧摩阻力求解模型 |
4.2.2 桩基侧摩阻力计算 |
4.2.3 基于桩基承载力损失的安全性分区 |
4.3 盾构掘进影响下桩基水平变形研究 |
4.3.1 桩基水平位移力学模型 |
4.3.2 桩基水平位移的计算 |
4.3.3 方法验证 |
4.3.4 影响因素分析 |
4.4 本章小结 |
5 复杂城市环境下地层变形控制技术及其评价方法 |
5.1 变形控制措施 |
5.1.1 盾构过程掘进参数控制 |
5.1.2 地层变形隔离及恢复 |
5.1.3 既有建(构)筑物加固 |
5.2 地层水平方向注浆加固控制 |
5.2.1 加固力学模型 |
5.2.2 加固参数分析 |
5.2.3 加固最优参数选择 |
5.2.4 注浆在工程中的应用 |
5.3 地层竖向隔离措施的控制 |
5.3.1 Melan问题解 |
5.3.2 隔离桩与土体相互作用模型 |
5.3.3 隔离桩隔离效果分析 |
5.3.4 竖向隔离桩在工程中的应用 |
5.4 本章小结 |
6 大断面城市盾构隧道透明施工技术及其应用 |
6.1 透明施工技术概要 |
6.1.1 透明施工技术的提出 |
6.1.2 透明施工技术的内涵 |
6.2 透明施工技术的实施流程 |
6.2.1 掘进前的前馈控制 |
6.2.2 掘进中的过程协同控制 |
6.2.3 掘进后的反馈控制 |
6.3 透明施工技术工程应用 |
6.3.1 清华园隧道下穿知春路地铁区间工程概况 |
6.3.2 变形控制标准制定及初始施工参数选择 |
6.3.3 掘进过程的精细化控制 |
6.3.4 掘进控制系统的构建 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(9)杆件变形计算的正弦级数解法及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 构件变形计算的基础理论知识 |
1.3 研究现状 |
1.4 主要研究内容及安排 |
2 两端固定杆件轴向变形计算的级数解法 |
2.1 引言 |
2.2 问题模型和理论分析 |
2.3 数值算例结果与分析 |
2.4 本章小结 |
3 两端固定轴扭转变形计算的级数解法 |
3.1 引言 |
3.2 问题模型和理论分析 |
3.3 数值算例结果与分析 |
3.4 本章小结 |
4 简支梁弯曲变形计算的级数解法及其在多跨梁中的应用 |
4.1 引言 |
4.2 问题模型和理论分析 |
4.3 数值算例结果与分析 |
4.4 应用 |
4.5 本章小结 |
5 两端简支梁的稳态响应级数解法 |
5.1 引言 |
5.2 问题模型和理论分析 |
5.3 数值算例结果与分析 |
5.4 本章小结 |
6 单搭接胶接接头轴向受力时的静态响应级数解法 |
6.1 引言 |
6.2 问题模型和理论分析 |
6.3 数值算例结果与分析 |
6.4 本章小结 |
7 总结与展望 |
7.1 论文工作总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与的科研项目 |
(10)基于样条函数的基坑土层参数反演分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 反分析研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.2.3 存在的问题 |
1.3 本文研究内容和技术路线 |
1.3.1 本文研究内容 |
1.3.2 技术路线图 |
第2章 奇次光顺样条平滑数据的应用研究 |
2.1 B样条函数的基本知识 |
2.1.1 样条函数的定义 |
2.1.2 样条函数空间 |
2.1.3 样条函数基底 |
2.2 数据平滑 |
2.2.1 问题的数学描述 |
2.2.2 泛函极值的求解 |
2.2.3 奇次光顺样条的计算 |
2.2.4 光顺样条的算法 |
2.3 算例 |
2.4 本章小结 |
第3章 样条函数插值及其应用研究 |
3.1 五次B样条函数插值 |
3.2 梁转角和内力的反算 |
3.2.1 梁转角的反算 |
3.2.2 梁弯矩的反算 |
3.2.3 梁剪力的反算 |
3.3 算例 |
3.3.1 算例一 |
3.3.2 算例二 |
3.3.3 分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 基坑土层参数反分析算法研究 |
4.1 弹性支点法正算支护桩的内力和变形 |
4.1.1 弹性支点法的介绍 |
4.1.2 弹性支点杆系有限元法 |
4.2 土层参数筛选 |
4.3 基坑土层参数反分析流程图 |
4.4 本章小结 |
第5章 反分析算法在工程中的应用及验证 |
5.1 工程简介 |
5.1.1 工程概况 |
5.1.2 场地工程地质条件 |
5.1.3 土层物理力学指标 |
5.1.4 基坑支护方案及施工工况 |
5.2 监测成果分析 |
5.3 基坑土层参数反演 |
5.3.1 监测数据平滑处理 |
5.3.2 支护桩内力值的反算 |
5.3.3 支护桩内力和变形的正算 |
5.3.4 土层参数反演 |
5.4 反演结果的验证 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 本文结论 |
6.2 不足与展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
申请的专利 |
参加的科研项目 |
附录A 基坑AM20-CX6测斜监测数据 |
附录B 基坑工况四监测数据平滑结果 |
附录C 基坑工况四变形插值和内力反算结果 |
四、求梁的变形和内力的一种统一形式(论文参考文献)
- [1]叠层梁的位移变分解法[D]. 陈志怀. 河南理工大学, 2020(01)
- [2]钢筋混凝土截面配筋及变形的应变法[D]. 罗莎. 昆明理工大学, 2021(01)
- [3]高层斜交网格结构受力与抗震性能分析[D]. 张锋. 西安建筑科技大学, 2021(01)
- [4]带斜撑巨型框架-核心筒的抗侧机理研究[D]. 李剑. 东南大学, 2020(01)
- [5]杆系DEM法计算理论研究及其在结构力学行为仿真中的应用[D]. 许玲玲. 东南大学, 2020
- [6]形状记忆合金螺栓的有限元建模与力学性能研究[D]. 李智. 西安电子科技大学, 2020
- [7]悬索桥锚碇沉井下沉机理研究[D]. 王正振. 东南大学, 2020(01)
- [8]盾构掘进影响下复合成层地层及环境的力学响应及其控制[D]. 曹利强. 北京交通大学, 2020(03)
- [9]杆件变形计算的正弦级数解法及其应用研究[D]. 刘盛翔. 烟台大学, 2020(02)
- [10]基于样条函数的基坑土层参数反演分析[D]. 杨海星. 昆明理工大学, 2016(02)