一种新型金属变摩擦耗能器的研发与应用

基于被动控制理论,提出一种新型的金属变摩擦耗能阻尼器。通过改变金属摩擦面的摩擦面积,使摩擦系数具有随位移改变而变化的特性。在金属摩擦学理论的基础上,建立了金属变摩擦耗能器的阻尼力计算模型与产品的开发。理论计算与实验数据表明:新型金属变摩擦耗能器的减震性能显著优于常规阻尼器,避免了传统阻尼装置(如油阻尼器)存在的造价高、维护复杂、易漏油的问题;克服了常规摩擦耗能器不能在不同大小荷载作用下保持同样控制效果的缺点,能做到抗震耗能器在不同荷载下保持很好的抗震效果,真正做到"小震小位移少耗能,大震大位移多耗能"的智能控制。     

考虑应变速率影响的混凝土重力坝非线性地震响应分析

通过引入应变速率、损伤变量以及刚度退化指标等参数,建立了应变率相关的混凝土弹塑性损伤模型。运用该模型对某重力坝厂房坝段分别就率相关及率无关两种情况进行了三维非线性地震响应时程分析。深入研究了混凝土应变速率等相关特性对结构动力响应的影响。结果表明,应变速率对混凝土的力学性能有一定的影响,随着应变速率的增加,坝体结构的变形减小,主拉应力有所提高,应变能有所减小以及开裂损伤有一定的降低。所得结论对混凝土重力坝的震害研究有一定的参考价值。     

考虑纵横弯曲的空间杆系有限元计算

在普通刚架有限元计算模型的基础上 ,推导出了考虑空间纵横弯曲有限元的单元刚度矩阵和形函数 ,单元刚度矩阵和形函数考虑了轴力的影响。并以此编制了“kjgj”有限元软件 ,软件考虑了轴力引起的二阶效应。用平面和空间算例进行验证 ,单根杆件只剖分一个单元计算得到的精度可以达到商业软件剖分多个单元达到的精度。     

基础弹性刚度变化对铁路简支梁桥地震响应的影响研究

以某特大铁路简支梁桥为例 ,考虑m值变化对基础弹性刚度的影响 ,笔者建立了铁路简支梁桥单墩有限元计算分析模型 ;运用大型通用软件ANSYS ,采用时程分析方法 ,对不同地震输入激励条件下的桥墩动力响应进行计算研究 ;研究结果表明 ,m值变化引起的基础竖向刚度的变化对桥梁结构地震响应的影响较大。笔者的研究成果为硬土质基础的铁路简支梁桥的抗震安全设计 ,提供了重要参考。     

膨胀土地基中大比例模型桩浸水试验研究

通过对埋设在膨胀土地基中的一试桩的长时间浸水试验观测，模拟了自然降雨气候条件下单桩位移、沿桩身轴力、侧摩阻力分布、地基胀缩及其时间变化等基桩一系列工作性状和桩-土共同作用规律。试验结果显示：桩顶位移呈现出先下沉后回升并最后趋于稳定的3阶段特征；桩身全长受拉，轴力沿桩身分布呈“波峰”形态。基桩的最大轴力位于桩的中下部，轴力峰值历经由小到大的过程；中性点在浸水过程中，其位置有从桩下部上移的现象；桩侧摩阻力与桩端阻力荷载分担比随时间呈现出先减小后增大并渐趋稳定的3阶段特征。研究结果对膨胀土地基中的桩基设计和施工提供了理论依据。     

单元板式轨道扣件刚度突变对行车安全性的影响分析

为研究单元板式无砟轨道扣件刚度整体及局部突变对行车安全的影响,指导扣件系统的养护维修,利用有限元方法和轮轨耦合系统动力学原理,建立车辆-轨道-路基系统垂向耦合动力学模型。研究扣件系统整体刚度突变和局部刚度突变对列车的振动特性和轮轨垂向作用力的影响规律。结果表明:扣件刚度从20 kN/mm增加到80 kN/mm时,轮对和转向架的振动加速度分别增加40.1%和28.2%,轮轨垂向力增加28.4%,车体变化不大;当局部扣件刚度突变时,车体、轮对、转向架的振动加速度和轮轨垂向力均较基本刚度(50 kN/mm)有所增大。扣件刚度整体突变以及局部突变均会对列车振动特性和轮轨垂向作用力产生不利的影响,建议及时对扣件系统进行养护检修,以保证行车的平稳性和安全性。     

不同侧压力系数下圆形巷道变形破裂规律分析

为研究侧压力系数对巷道周边岩体稳定性的影响,以一条深埋圆形巷道工程为背景,采用离散颗粒元软件PFC3D分析了5种侧压力系数下巷道周边岩体的应力差、位移、破裂分布模式和微裂纹数等,得到了圆形巷道周边岩体应力、变形和破裂随侧压力系数的变化规律。结果表明,1)随侧压力系数增大,巷道顶底部浅部岩体主应力差先增大后减小,深部岩体主应力差逐渐增大;而巷道两帮浅部岩体主应力差变化较小,深部岩体主应力差先减小后增大。这表明在相同埋深情况下,高侧压力系数不一定会对帮部岩体造成更大的破坏,但更容易使顶板产生高剪应力,不利于顶板岩体的稳定。2)侧压力系数越大,巷道顶板岩体竖向位移就越小,且其由拱顶往外平滑递减的规律性也越不明显,而帮部岩体水平位移变化规律与顶板岩体相反。3)巷道顶底部围岩在侧压力系数较大的情况下较易发生破裂,并随侧压力系数增大,其破裂范围越来越大;巷道两帮岩体则在不同侧压力系数下均会发生破裂,且其破裂范围随侧压力系数增大而略减小。4)不同侧压力系数下,巷道岩体总裂纹数都随开挖时间呈指数增长;且当巷道开挖完成后,岩体总裂纹数与侧压力系数呈抛物线关系。     

三江平原水田灌溉-排水过程中铁形态变化及输出贡献

采集三江平原农田灌溉地下水、稻田积水、渠系排水、土壤侧渗水,并采用切向超滤技术分离水体中不同形态铁,分析在灌溉排水及地下侧渗水中铁的迁移特征,并估算水田排水中铁的输出贡献.结果表明,在灌溉排水过程中,铁主要以低分子量形态和酸性不稳定形态迁移,地下水中Fe2+含量占可溶态铁的80.45%;地下水抽取到稻田后Fe2+含量显著降低,络合态铁含量升高,稻田积水中络合态铁占可溶态铁的75.50%;稻田积水排入渠系后,络合态铁中不稳定弱配位铁含量降低13.58%,其他铁形态变化不大.稻田积水通过地下侧渗进入渠系,随侧渗水体深度加深,Fe2+含量升高,络合态和胶体态铁含量降低,地下侧渗水向渠系水主要提供络合态和胶体态铁.三江平原湿地水田化改变了水体中铁的输出形态,同时,排水过程中铁的输出也对河流形成补给,水田灌溉排水过程可溶态铁的输出通量约为390kg.a-.1km-2,输出系数为0.186,灌溉-排水过程中残留在稻田土壤中铁的量约为1460kg.a-.1km-2,残留在排水渠系土壤中铁的量约为250kg.a-.1km-2,这对三江平原水土环境产生了深远影响.     

基于嵌套模型的地下水侧向径流边界刻画方法研究——以湖北碾盘山冲积平原地下水数值模拟为例

侧向径流边界的刻画方法是地下水数值模拟中的关键问题。以湖北碾盘山汉江水利水电枢纽工程为例,基于有限单元法和嵌套模型的水量转换方法,分别建立包括完整水文地质单元的区域模型和仅包含汉水Ⅰ级阶地的平原区模型;通过区域模型的分区水均衡运算,计算平原区侧向径流边界的径流量,并以区域模型水均衡为框架,分别采用二类流量边界和一类水头边界刻画侧向径流边界,建立了平原区模型;深入分析区域模型和平原区模型间参数和水量的转换关系,并对比了两类边界条件刻画方法的优缺点和适用条件。结果表明:采用嵌套模型能够得到较为准确的地下水侧向径流量;在平原区模型中采用二类流量边界刻画侧向径流边界有利于提高平原区模型的精度和稳定性;边界条件除具有双重含义外还具有双重特征,在模型建立过程中应充分认识边界条件的位置特征和数量特征,并合理概化。     

多种损伤影响下正交层合板刚度退化研究

通过对纤维增强树脂基复合材料层合板的细观力学分析,建立了基体裂纹和纤维断裂2种损伤共存时正交层合板刚度退化模型.给出了纤维断裂损伤的计算方法,对正交层合板刚度退化过程进行了量化计算.结果表明,所建立的模型采用较少的几个参数即可描述层合板刚度退化过程,并与试验结果吻合较好.