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  • 2022年, 43卷, 第4期
    刊出日期：2022-12-25
      
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  • 3D打印纤维增强复合材料力学性能研究进展
    李岩, 龙昱, 郝潞岑, 张航华, 肖建庄
    2022, 43(4): 731-750. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.001
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    3D打印纤维增强复合材料具有复杂结构一体化成型、无模具制备和力学性能可设计等优势，可显著降低纤维增强复合材料的制造周期和成本．然而，3D打印技术低成型压力和逐层制造的特点，给3D打印纤维增强复合材料的力学性能带来了一定挑战．本文从打印方法、力学性能及其影响因素三个方面，总结了近年来国内外有关短纤维/连续纤维增强高分子基复合材料和纤维增强水泥基复合材料的力学性能研究进展．旨在展现目前3D打印纤维增强复合材料的成型方法种类、所能达到的力学性能水平和力学性能的影响因素，为实现3D打印纤维增强复合材料的力学高性能化提供参考．最后，对3D打印纤维增强复合材料未来研究发展方向进行了展望．
  • 名义电场强度和轴向约束对介电液晶弹性体电致弯曲影响分析
    浦洪飞, 徐艺伟, 霍永忠
    2022, 43(4): 751-761. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.002
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    具有介电性质的液晶弹性体在较弱电场作用下就能够产生明显的宏观变形，这是由液晶指向矢在电场下的转动所导致的．通过设计指向矢在试样中的排布可以实现对介电液晶弹性体电致变形的编程设计．对于指向矢取向具有横向梯度的梁形试样，在电场作用下，试样能够产生明显的弯曲变形，并伴随着轴向收缩．本文借助小应变、线弹性假设下的介电液晶弹性体二维力-电-指向矢耦合模型，通过有限元计算模拟梁形试样的电致弯曲行为，分析所施加名义电场强度和轴向位移约束对电致弯曲的影响．结果表明，在较强名义电场下，试样的挠度大小并不与名义电场强度的平方成简单的正比关系．轴向约束对试样的弯曲形貌和弯曲程度都有一定的影响：轴向有约束时试样的弯曲形貌不再呈无约束时的抛物线型，但也可以通过一个特定的数学表达式进行拟合．由于拉伸薄膜力效应，轴向有约束试样的弯曲程度会弱于无约束试样．本文研究结果可为介电液晶弹性体电致弯曲器件的设计和应用提供一定参考．
  • 玻纤增强尼龙6复合材料界面微观力学行为仿真研究
    罗伟权, 黄增斌, 薛珂, 吕冬, 丛杰, 张锴
    2022, 43(4): 762-770. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.003
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    本文基于双线性内聚力模型，采用Abaqus对玻纤增强尼龙6复合材料的纤维推出过程进行计算机仿真研究，成功计算了玻纤与尼龙6的界面强度，并利用纳米压痕试验进行验证．结果表明，仿真模型可以较好地模拟真实测试过程，样品的初始弯曲变形是测试结果与理论计算值存在差异的主要原因．单纤维推出过程的有限元模拟及试验为理解复合材料的界面性能提供了有效的方法，也为复合材料跨尺度失效准则及其损伤演化的研究提供微观力学模型．
  • 激光辐照下CFRP层合板的烧蚀与强度分析
    熊刘结, 王家伟, 聂国华
    2022, 43(4): 771-781. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.004
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    本文以激光辐照下(Carbon Fiber Reinforced Polymer)层合板的烧蚀为基础，进行了激光-机械载荷联合作用下层合板的破坏与强度分析．建立了激光烧蚀模型，确定了在不同强度激光辐照下层合板前后表面以及沿厚度方向的温度场，并通过激光辐照实验验证了有限元模拟的精度．进一步，根据烧蚀模型和桥联模型，编写了基于Abaqus平台的UMAT子程序，计算获得了激光辐照下CFRP层合板的破坏时间以及拉伸应力应变关系，预测了激光强度和辐照时间等对CFRP层合板拉伸强度的影响规律．本文提出的模型和计算方法对于激光辐照引起烧蚀的复合材料层合结构的强度分析和结构设计具有重要参考价值．
  • 石墨烯包覆对纳米颗粒摩擦与磨损性能的影响
    柳向泽, 陈杨, 霍占磊, 郭争荣
    2022, 43(4): 782-790. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.005
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    石墨烯与纳米颗粒作为润滑剂广泛应用于各类机械系统，研究二者的结合将对机械系统的摩擦与磨损性能产生的影响，具有重要的科学研究价值和现实意义．本文基于分子动力学模拟，建立了四种石墨烯包覆（石墨烯包覆纳米颗粒或者包覆基底）模型，研究了石墨烯的包覆方式对纳米颗粒与基底之间的滑动摩擦和磨损性能的影响．研究发现，石墨烯包覆会极大地改变纳米颗粒与基底之间的瞬时摩擦力，并有效提升纳米颗粒与基底之间的抗磨损性能．石墨烯的包覆方式会导致纳米颗粒与基底之间的吸附力产生显著的变化，进而影响摩擦力．针对石墨烯同时包覆纳米颗粒和基底的情况，还考虑了石墨烯的接触公度性对摩擦力的影响．结果显示，石墨烯的接触公度性不会显著影响包覆结构的摩擦性能，并阐述了相关原因．
  • 基于动力学模型的仿蠕虫移动机器人驱动协调
    张港玲, 张舒
    2022, 43(4): 791-802. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.006
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    提升仿蠕虫移动机器人的移动性能是蠕虫机器人研究的核心．本文以多单元仿蠕虫移动机器人的多自由度动力学模型为基础，采用恒等相位差(Identical Phase Difference, IPD)模式协调各驱动单元间的变形，数值结果表明理论模型可以有效地模拟机器人的运动．基于该模型，推导了IPD模式下机器人驱动单元的临界驱动力表达式，并以7单元仿蠕虫机器人为例，研究了驱动协调模式对机器人移动性能的影响，结果表明即使较少的驱动单元也可以在合理的驱动协调形式下使机器人获得良好的移动性能．最后，研究了恒等相位差、各向异性摩擦系数、轴向变形因子与机器人移动性能间的关系，为提高仿蠕虫机器人的移动性能提供了理论参考．
  • 热冲击作用下复合热电薄膜结构的热⁃电⁃力耦合行为研究
    刘畅, 刘越, 辛绍杰
    2022, 43(4): 803-811. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.007
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    采用分离变量法和奇异积分方程研究了在热冲击作用下复合热电薄膜/基底结构的热-电-力耦合行为及薄膜边缘应力集中问题．得到了复合薄膜温度场以及层间热应力分布，给出了应力强度因子表达式．分析了在热冲击作用下复合薄膜尺寸、材料参数配比和界面漏电行为对应力强度因子的影响规律．结果表明，复合热电薄膜越薄，边缘处的热应力集中越弱；在高温侧选择塞贝克系数较大，热导率较低且电导率较低的热电材料，可以有效降低其层间热应力；界面漏电会降低复合热电薄膜层间热应力．研究结果将为热电薄膜器件的结构设计及安全使用提供理论指导．
  • 基于形状记忆合金片状驱动器的双稳态复合材料层合板设计与控制
    魏彬, 袁国青
    2022, 43(4): 812-823. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.008
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    特殊铺层层合板所具有的双稳态特性为双稳态可变形结构的研制开辟了广阔空间．本文提出了一种用形状记忆合金(Shape Memory Alloys, SMA)片状驱动器控制双稳态复合材料层合板完成稳态跳变的方案，以铺层[02/902]的非对称层合板为例，对四种SMA片驱动器布设方案控制该双稳态板完成稳态跳变的特性进行了模拟，分析中考虑反复相变对SMA一维Brinson唯象本构进行了修正，编写了Umat子程序，经实验表明预测结果具有足够的精度，而合适的SMA驱动器粘贴位置不仅可有效控制跳变，且在激励后结构不会发生扭曲变形，相关成果是进一步开发基于SMA片状驱动器可变形双稳态复合材料飞行器结构的重要基础．
  • 基于机器学习的人体外鼻部材料参数识别方法
    蔡镇, 万永平, 张辉
    2022, 43(4): 824-834. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.009
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    隆鼻术是一种通过手术植入隆鼻假体来改善鼻部外观形态的鼻整形术式．长期以来隆鼻手术假体尺寸的确定完全依赖于医生的术前经验判断及术中手工雕刻．术中植入假体尺寸不合适，可能会在术后导致各种并发症．本文将人体的外鼻部作为一种超弹性材料来考虑，对受术者的鼻部皮肤软组织进行拉伸试验，使用人工神经网络来确定材料参数与拉伸试验数据之间的关系，提出了一种基于神经网络的外鼻部材料参数识别方法．本文成果有助于医生及假体设计生产厂家定量了解受术者鼻部皮肤状况和鼻部软组织拉伸的安全范围，进而确定隆鼻术假体尺寸，提高手术成功率，减少术后并发症．
  • 考虑时效损伤的岩石非线性蠕变模型研究
    李忠君, 盛冬发, 程旭, 王怡楠
    2022, 43(4): 835-843. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.010
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    岩石在高水平应力作用下，其内部损伤随着时间推移不断累积，蠕变呈现出明显的非线性，而传统线性元件组合模型难以描述岩石加速阶段的蠕变行为．为了更好地描述岩石非线性蠕变特征，在传统西原模型基础上引入非线性损伤体，得到改进的西原模型，并推导了该模型的三维蠕变方程．基于Origin平台的Levenberg-Marquardt算法，采用泥岩三轴压缩蠕变试验数据对改进西原模型进行拟合，反演得到蠕变模型参数．拟合结果表明：与传统西原模型相比，改进西原模型拟合结果与试验数据具有更高的拟合度，相关系数均在0.96以上，能全面反映岩石非线性蠕变特征，验证了改进西原模型的合理性和适用性．
  • 基于无网格稳定配点法的热传导问题分析
    武凡舒, 王莉华, 胡明皓
    2022, 43(4): 844-854. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.011
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    本文引入一种新型无网格-稳定配点法求解热传导问题，这种方法采用重构核近似作为近似函数，在配点对应的子域内积分，能够满足积分高阶一致性条件，提高了配点型无网格法的精度和稳定性．一维到三维的数值算例均表明，与直接配点法相比，稳定配点法在求解热传导问题时能够显著提高精度，而且收敛稳定．
  • 基于随场地深度变化相干函数的基岩地震动合成研究
    洪娜, 陈清军, 赵志鹏
    2022, 43(4): 855-862. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.012
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    在地下结构抗震分析及土-结构相互作用体系地震反应分析中，基岩地震动输入的确定是其中关键技术之一．鉴于等效线性化方法在处理反演竖向地震动等问题上的困难，本文采用作者前期建立的随场地深度变化相干函数模型对基岩地震动时程合成方法进行探索研究．文中基于随场地深度变化的相干函数模型，以地表地震动时程为已知地震动，通过Kriging差值估计法获得满足随场地深度相干要求的非平稳基岩地震动时程．随后，以日本KiK-net数据库中选取的地表和基岩实测地震动记录为对象，分别在时域和频域角度将合成的地震动与实测地震动进行对比分析，验证了本文方法的有效性．结果表明：本文建立的基于随场地深度变化相干函数的基岩地震动合成方法能较好地模拟基岩地震动的时域和频域特征；与实测基岩地震动记录相比较，本文的合成误差主要发生在中高频段．
  • 氯离子在混凝土地梁非饱和渗流中的扩散过程分析
    王德英, 董洪晶, 庞彪, 陈熹, 戴瑛
    2022, 43(4): 863-875. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.013
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    氯离子是混凝土主要的腐蚀介质，氯离子在混凝土结构中的传输受到孔隙水非饱和渗透作用的影响较大．在混凝土中，孔隙水的非饱和渗透过程通常是由Richards方程定量描述．本文基于Richards方程的显式解，将氯离子浓度近似为饱和度的函数，通过引入中间变量，以及伯恩斯坦多项式，对氯离子浓度-饱和度函数进行逼近，获得了相应的解析表达式，并将其应用于非饱和渗流-氯离子扩散耦合作用下混凝土地梁侵蚀过程的研究，通过与有限元结果的比较，验证了该解析表达式的有效性．
  • 基于层合板模型的梯度压电涂层Reissner⁃Sagoci问题研究
    马占洲, 刘铁军
    2022, 43(4): 876-888. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.014
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    为了研究具有任意变化材料特性的功能梯度压电涂层在刚性圆柱压头作用下的Reissner-Sagoci问题，建立层合板模型对涂层表面的接触行为进行分析．利用Hankle积分变换技术和传递矩阵方法，将功能梯度压电涂层的扭转接触问题转化为包含柯西奇异核的积分方程．借助高斯-雅可比数值积分方法，将该奇异积分方程转换为线性方程组，通过求解线性方程组，计算得到材料参数按照任意形式变化的梯度压电涂层表面处的应力、位移以及电位移．研究结果表明，梯度压电涂层材料参数的梯度变化对功能梯度压电材料的Reissner-Sagoci问题求解有显著影响．研究结果为通过设计功能梯度压电材料参数而改善压电元件的力学性能、抑制接触损伤和破坏的方案提供依据．
  • 预测纳米纤维复合材料有效性能的界面相模型
    崔春丽, 付磊, 徐耀玲
    2022, 43(4): 889-895. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.015
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    基于广义自洽法和平均场理论，推导了包含界面相的纤维复合材料有效反平面剪切模量的封闭解析解．作为界面相模型，该解答被用于研究纳米复合材料的有效反平面剪切模量．在界面相模型中令界面相剪切模量为界面模型中界面剪切模量与界面相厚度之比，当界面相厚度趋于零时，界面相模型的解答可解析退化为界面模型的解答．数值计算时，取界面相厚度充分小即可在任意精度下由界面相模型得到界面模型的结果．以含纳米孔洞的金属铝为例，比较了界面相模型和界面模型计算结果的差异．结果表明，孔洞半径越小、孔洞体积分数越大，两个模型结果差异越显著．
  • 基于模态分解的风力机尾迹特征研究
    刘明, 王伯福
    2022, 43(4): 896-907. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.016
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    水平轴风力机的尾迹对风电性能和下游风力机疲劳载荷有重要影响．本文采用致动线模型(Actuator line method, ALM)的大涡模拟方法(Large-eddy simulation, LES)研究了NREL-5MW风力机尾迹的时空演化特征．从获得的瞬时场可以看出叶尖涡向下游发展后变成涡环，涡环失稳产生大量涡丝，涡丝重连生成小尺度涡环，小尺度涡环进一步破碎成更小的湍流结构．从平均场可以看出来流经过风力机后，速度发生台阶式降低，速度亏损剖面形状为W形．随着尾迹向下游发展，尾迹速度逐渐恢复且湍流强度逐渐增大，直至风力机后5个转子直径处速度亏损剖面的形状变为U形，但湍流强度的峰值开始降低．通过本征正交分解方法(Proper orthogonal decomposition, POD)和动力学模态分解方法(Dynamic mode decomposition, DMD)分析发现，风力机尾迹演化过程中叶片旋转的相关模态、涡环模态都可以被很好地捕捉到．
  • 导电微梁的随机Hopf分岔与首次穿越
    王浩翔, 王平, 庄旭辉
    2022, 43(4): 908-922. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.017
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    本文研究了受电磁、机械耦合场影响下导电微梁的随机Hopf分岔和首次穿越．基于修正的偶应力理论及磁弹性理论建立了导电微梁在受电磁、机械耦合场影响下的运动方程，并导出微梁的磁弹性随机振动方程．然后根据磁弹性理论和伽辽金变分法将方程化简为非线性微分动力学方程．本文通过拟不可积Hamilton系统的平均理论将该方程等价为一个一维伊藤随机微分方程．然后通过计算该方程的最大Lyapunov指数判断该系统的局部随机稳定性，并进一步采用基于随机扩散过程的奇异边界理论判断该系统的全局稳定性．通过讨论该系统的稳态概率密度函数图的形状变化得到了该动力系统的随机分岔的变化规律．然后用数学软件对计算结果进行验算，得到了此模型的Hopf分岔现象，并讨论了系统产生Hopf分岔的条件．最后利用数值模拟法模拟了系统在发生首次穿越的条件，分析了本征长度对系统可靠性函数的影响．结果表明初始能量值、分岔值、材料内禀系数都会对微梁的稳定性产生影响．
  • 覆冰四分裂导线舞动模型的稀疏识别
    陈黎兵, 刘小会, 伍川, 叶中飞, 张博
    2022, 43(4): 923-933. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.018
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    输电线路的舞动严重威胁着电力系统运行的安全性与稳定性，准确地建立覆冰导线舞动模型变得尤为重要．为此，采用一种基于数据驱动的稀疏识别算法，该算法可从数据中有效识别出动力系统的控制方程并降低计算量．本文基于数据驱动稀疏识别算法对覆冰四分裂导线舞动方程进行识别．首先基于Hamilton原理推导出覆冰四分裂导线的振动偏微分方程，接着通过Galerkin方法将该偏微分方程转化为常微分方程，然后建立气动荷载模型，将气动力引入到舞动方程中，进而得到最终的覆冰四分裂导线舞动常微分方程，最后，通过数值计算得到该方程数据并采用非线性动力学稀疏识别(SINDy)算法对其进行稀疏识别．结果表明：SINDy算法在无噪声数据中可准确地识别出覆冰四分裂导线舞动方程；在数据导数噪声幅值为0.2以下时，正确识别出舞动方程的项数且系数均值误差在0.22 %以内；在数据导数噪声幅值为0.3以上时，开始识别出额外项，导致识别出三次非线性高阶项的系数最大相对误差显著增大，在0.5的噪声幅值时达到58.78 %，但最终识别出舞动幅值的最大偏差仅为2.1 %．通过调整稀疏促进参数及时间步长来修正舞动模型可提高模型识别精度，证实了SINDy算法对数据导数噪声有较强的适应性．本文研究成果可为输电线路舞动模型的建立提供一定参考．
  • 折边铝合金薄板的抗风性能试验及分析
    吴秀峰, 白小龙, 杜丙勋, 王辉
    2022, 43(4): 934-945. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.019
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    开展了基于雨幕、压力平衡原理和挂接设计的新型开放铝板幕墙室内风压试验，研究了该开放铝板幕墙中竖向长条折边铝合金薄板的受力特征．为充分研究折边宽度、加劲肋布置方式、加劲肋截面特性、面板厚度对竖向长条折边铝合金薄板抗风性能的影响，通过Abaqus软件建立了有限元模型进行分析，并采用JGJ 133-2001《金属与石材幕墙工程技术规范》中的薄板计算公式对其进行刚度计算．研究表明：在±3 kPa风压作用下，开放式铝板幕墙处于弹性阶段；加劲肋的布置方式、截面特性以及面板厚度对竖向长条折边铝合金薄板的抗弯刚度和强度有明显的影响，折边宽度对铝板的抗弯刚度和强度影响不明显；实际应用中可对现有的薄板大挠度计算公式进行修正．本文研究结果可以为工程实践和应用提供一定参考．
  • Winkler基础上连续裂纹梁的动力特性
    肖婉琪, 刘昕, 杨骁
    2022, 43(4): 946-957. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.020
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    基于梁中开裂纹的无质量线性扭转弹簧模型，建立了Winkler基础上连续裂纹Euler-Bernoulli梁的动力响应控制微分方程，给出了其动力特征的一种简便求解方法，得到了Winkler基础上具有任意裂纹数目连续Euler-Bernoulli梁自振频率特征方程以及自振模态的统一显式解析表达式．在此基础上，数值分析了Winkler基础上两等跨简支连续裂纹梁的动力特性，揭示了长高比、裂纹深度、位置和数目等参数对连续裂纹梁动力特性的影响，结果表明：连续裂纹梁自振频率和模态依赖于基础反力系数、裂纹位置和深度，但当裂纹处的弯矩为零时，裂纹对梁自振频率和模态无影响；基础反力系数越大，梁自振频率越高，但随着裂纹深度和裂纹数目增加，自振频率愈发降低，这些结果可为结构安全评估提供指导．
  • 上穿隧道引起既有隧道变形的黏弹性分析
    陈华东, 申文明, 张文杰
    2022, 43(4): 958-969. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.021
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    为了研究软土地基中新建隧道开挖卸荷对下卧既有隧道结构变形的影响，考虑地基黏弹性性质，应用两阶段法和Laplace变换法，将既有隧道视为搁置在Pasternak黏弹性地基上的Euler-Bernoulli梁，推导出了既有隧道结构纵向变形的黏弹性解答．并与现场实测和数值模拟结果进行了比对，根据解答分析了相关参数对既有结构变形的影响．研究发现，案例中新建隧道开挖完成后既有隧道变形随时间继续发展，经120 d左右变形才趋于稳定，施工完成后的流变变形占总变形量的23.1 %．其流变变形随新建隧道开挖宽度、弹性体（H体）剪切模量增加而增大，随既有隧道轴线埋深增加而减小．黏性系数增大，既有隧道结构变形达到稳定的时间延长，但并不影响其变形总量．
  • 软弱含水砂岩隧道CRD法施工支护变形及受力特性研究
    屈文彬
    2022, 43(4): 970-981. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.022
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    软弱砂岩地层松散，自稳能力差，导致隧道施工极为困难，为研究交叉中隔墙法(Cross Diaphragm, CRD)施工的安全性并为类似工程提供参考，本文采用现场监测及数值模拟方法研究了弱胶结砂岩占比对初支变形与应力的影响，并分析了采用CRD法在弱胶结砂岩地层施工中的安全性．结果表明：隧道左右拱肩处压力值较大，设计中应重视侧压力系数的选取；开挖面为弱胶结砂岩时，初支变形与应力比开挖面为卵石砂土时增大20 %~25 %；隧道拱肩和拱脚水平收敛值较小，拱顶沉降和拱底隆起值较大，钢拱架内侧应力略大于外侧，但均小于规范规定的安全限值，说明采用CRD法在弱胶结砂岩地层进行隧道施工可以保证衬砌的安全性，研究结果可为类似工程中钢拱架的选型、布置以及支护时机等提供参考．
  • 应用功的互等定理求解四角点支承板的弯曲问题
    陈英杰, 刘焕庭, 崔鹏
    2022, 43(4): 982-991. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.023
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    近年来，国内混凝土平板无梁楼盖体系坍塌事故频发，由此引发对以混凝土平板无梁楼盖体系为代表的四角点支承矩形板弯曲问题的思考．本文采用功的互等定理对四角点支承矩形板的弯曲问题进行求解，分别推导四角点支承矩形板在均布荷载、均布力矩和线性分布荷载作用下的挠曲面方程和执行方程，然后将不同载荷作用下所求得的挠度值与Ansys有限元模拟值进行对比分析．结果表明：该方法求解四角点支承矩形板弯曲问题通用有效；为以无梁楼盖为代表的四角点支承矩形板弯曲问题的求解提供了一种新方法，具有相当的实用价值．
  • 深梁弯曲解的一种经典化表示
    万泽青, 李世荣
    2022, 43(4): 992-1000. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.024
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    经典Euler-Bernoulli (E-B)梁理论简单好用，对于细长梁的变形预测具有良好的精度．但是，由于其中忽略了横向剪切变形影响，在预测深梁的变形时会有明显误差．基于精细化的梁理论，引入精确满足自由表面切应力为零的切应力形函数，将挠度分解为弯曲变形部分和剪切变形部分．采用Levinson高阶剪切变形梁理论，建立了矩形截面弹性梁静力弯曲位移形式的控制微分方程．利用载荷互等关系，推导出了用相同端部约束和载荷工况下E-B梁的挠度表示的Levinson梁的弯曲通解．从而实现了高阶剪切变形梁理论下弯曲解的经典化表示，即将弯-剪耦合问题的求解简化为两个无量纲系数的计算以及在具体边界条件下积分常数的确定，因为不同载荷工况和端部约束下E-B梁的解答在材料力学教科书中已经给出．通过两个算例，定量分析了梁的细长比和不同切应力形函数对挠度的影响程度．结果表明，不同的切应力形函数对应的弯曲挠度值差别很小．本文给出的解答可以方便地应用于深梁的静力弯曲分析．
  • 混凝土本构模型在基于分层壳建模的RC板壳极限荷载分析中的对比
    张军锋, 贾继龙, 徐世瑶, 朱冰, 刘庆帅
    2022, 43(4): 1001-1010. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.04.025
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    为明确Abaqus中混凝土弥散开裂模型(SCCM)与塑性损伤模型(CDPM)在基于分层壳单元建模的Reinforced Concrete (RC)板壳结构静力极限承载能力分析中的适用性和合理的参数取值，在对两种本构模型基本特性阐述的基础上，以两块RC板和一RC双曲冷却塔为例，分别采用两种本构并配合不同参数进行计算．结果表明：Abaqus中的弥散开裂模型和塑性损伤模型均可用于基于分层壳单元建模的RC板壳结构静力极限承载特性分析；弥散开裂模型中不同拉伸硬化参数TS值对结构的开裂荷载无影响，但对钢筋屈服和破坏极限两种状态时的荷载和位移影响较大，两者一般随TS值的增加而增大，且此影响程度还与结构形式和配筋率有关；弥散开裂模型与塑性损伤模型所得结果的差异主要表现在开裂后；弥散开裂模型取TS=10时所得结构荷载位移曲线与塑性损伤模型一致性较好，但由于塑性损伤模型的极限应变更大，其所得结构延性更好，可更好地模拟RC结构的极限承载特性，而TS=10的弥散开裂模型对部分结构无法获取钢筋屈服后的完整破坏过程，需提高TS取值才可实现．