2018年 第35卷 第9期
2018, 35(9): 1-16.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.04.0280
摘要:
随着基于性能的地震工程全概率决策框架的提出，要求从概率的角度对桥梁结构的抗震性能进行评估，结合结构地震响应分析和结构损伤分析的地震易损性分析受到广泛关注。为了促进国内桥梁结构地震易损性研究的发展，首先回顾了易损性研究的历史阶段与发展过程，评述了国内外桥梁结构地震易损性的研究现状；在此基础上介绍了地震易损性分析的基本原理和研究方法：分别从经验型、理论型以及经验-理论相结合的角度详细介绍了常用的易损性分析方法和一般过程，指出了当前研究中遇到的问题以及存在的局限性；最后，对桥梁结构地震易损性的应用前景和发展方向进行了展望。总结既有研究成果表明，环境因素、地震动、场地条件以及桥梁自身参数等的不确定性问题，地震动强度参数和结构能力指标的合理选择问题，各主要构件之间的相关性及其对桥梁结构整体抗震性能的贡献问题等都是桥梁结构地震易损性研究领域的重要内容。此外，对于更为复杂的情况，包括液化或特殊场地以及特殊大跨度桥梁等的研究，都将对桥梁抗震工程领域的发展具有重要意义。
随着基于性能的地震工程全概率决策框架的提出，要求从概率的角度对桥梁结构的抗震性能进行评估，结合结构地震响应分析和结构损伤分析的地震易损性分析受到广泛关注。为了促进国内桥梁结构地震易损性研究的发展，首先回顾了易损性研究的历史阶段与发展过程，评述了国内外桥梁结构地震易损性的研究现状；在此基础上介绍了地震易损性分析的基本原理和研究方法：分别从经验型、理论型以及经验-理论相结合的角度详细介绍了常用的易损性分析方法和一般过程，指出了当前研究中遇到的问题以及存在的局限性；最后，对桥梁结构地震易损性的应用前景和发展方向进行了展望。总结既有研究成果表明，环境因素、地震动、场地条件以及桥梁自身参数等的不确定性问题，地震动强度参数和结构能力指标的合理选择问题，各主要构件之间的相关性及其对桥梁结构整体抗震性能的贡献问题等都是桥梁结构地震易损性研究领域的重要内容。此外，对于更为复杂的情况，包括液化或特殊场地以及特殊大跨度桥梁等的研究，都将对桥梁抗震工程领域的发展具有重要意义。
2018, 35(9): 17-25,36.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.0421
摘要:
该文介绍流体-固体-断裂耦合分析的自适应有限元（FE）-离散元（DE）算法，引进一款新近基于该方法研发的数值计算软件ELFEN，并将其应用于页岩分段体积压裂的三维数值计算和机理分析。该方法引入有限元应力恢复的超收敛拼片恢复（SPR）法，获得应力的超收敛SPR解，利用SPR解估计常规有限元解的误差，通过裂纹尖端局部区域的自适应网格重划分获得高精度应力解答并得以有效描述裂纹动态扩展，形成分析策略和求解方案。数值算例表明该算法和软件分析流体-固体-断裂耦合作用下单一、多水平井分段体积压裂的可靠性、有效性和实用性。
该文介绍流体-固体-断裂耦合分析的自适应有限元（FE）-离散元（DE）算法，引进一款新近基于该方法研发的数值计算软件ELFEN，并将其应用于页岩分段体积压裂的三维数值计算和机理分析。该方法引入有限元应力恢复的超收敛拼片恢复（SPR）法，获得应力的超收敛SPR解，利用SPR解估计常规有限元解的误差，通过裂纹尖端局部区域的自适应网格重划分获得高精度应力解答并得以有效描述裂纹动态扩展，形成分析策略和求解方案。数值算例表明该算法和软件分析流体-固体-断裂耦合作用下单一、多水平井分段体积压裂的可靠性、有效性和实用性。
2018, 35(9): 26-36.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.0356
摘要:
为从细观角度探究脆性岩石的蠕变失稳过程及失稳机理，该文基于三维颗粒流程序（PFC3D）考虑岩石的时效变形损伤过程，引入岩石细观单元时效损伤的应力腐蚀模型，建立了基于离散元方法的岩石时效变形损伤破裂模型，并通过单轴压缩及单轴蠕变的室内实验和数值模拟对比验证了所建立的时效变形损伤破裂模型的合理性。数值模拟再现了岩石的初始蠕变、稳态蠕变和加速蠕变三个蠕变阶段，同时模拟结果表明，在单级加载条件下，随着应力水平提高，稳态蠕变应变率显著增大，岩石蠕变失效时间逐渐缩短，初始轴向应变、初始侧向应变和初始体应变不断增大，且细观裂纹扩展形式与单轴压缩破坏形式基本相同，都是以拉伸裂纹为主，裂纹的增长速率随着时间增加而不断增大，尤其在第三蠕变阶段裂纹增长速率迅速增大；在分级加载试验过程中，模型的轴向应变、侧向应变和体应变以及裂纹最终扩展形态与单级加载基本相同；此外将三维蠕变模拟结果与二维模拟结果进行对比，结果显示三维模型拟合程度更高。
为从细观角度探究脆性岩石的蠕变失稳过程及失稳机理，该文基于三维颗粒流程序（PFC3D）考虑岩石的时效变形损伤过程，引入岩石细观单元时效损伤的应力腐蚀模型，建立了基于离散元方法的岩石时效变形损伤破裂模型，并通过单轴压缩及单轴蠕变的室内实验和数值模拟对比验证了所建立的时效变形损伤破裂模型的合理性。数值模拟再现了岩石的初始蠕变、稳态蠕变和加速蠕变三个蠕变阶段，同时模拟结果表明，在单级加载条件下，随着应力水平提高，稳态蠕变应变率显著增大，岩石蠕变失效时间逐渐缩短，初始轴向应变、初始侧向应变和初始体应变不断增大，且细观裂纹扩展形式与单轴压缩破坏形式基本相同，都是以拉伸裂纹为主，裂纹的增长速率随着时间增加而不断增大，尤其在第三蠕变阶段裂纹增长速率迅速增大；在分级加载试验过程中，模型的轴向应变、侧向应变和体应变以及裂纹最终扩展形态与单级加载基本相同；此外将三维蠕变模拟结果与二维模拟结果进行对比，结果显示三维模型拟合程度更高。
2018, 35(9): 37-43.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.0384
摘要:
实时混合试验是由拟动力试验发展而来，时滞问题是实时混合试验的核心问题。传统时滞补偿方法往往假定试验中时滞不变，然而加载系统的非线性以及试件性能的变化可能导致系统时滞变化，使得此类方法性能不够理想。该文针对变时滞实时混合试验提出了基于模型参数识别的自适应时滞补偿方法。该方法将伺服系统简化为离散模型，通过在线参数估计确定系统状态，从而对伺服系统进行在线时滞补偿。该文首先阐述了该方法的原理，再通过数值模拟验证了方法的可行性与精度，并分析了不同模型对补偿的影响。
实时混合试验是由拟动力试验发展而来，时滞问题是实时混合试验的核心问题。传统时滞补偿方法往往假定试验中时滞不变，然而加载系统的非线性以及试件性能的变化可能导致系统时滞变化，使得此类方法性能不够理想。该文针对变时滞实时混合试验提出了基于模型参数识别的自适应时滞补偿方法。该方法将伺服系统简化为离散模型，通过在线参数估计确定系统状态，从而对伺服系统进行在线时滞补偿。该文首先阐述了该方法的原理，再通过数值模拟验证了方法的可行性与精度，并分析了不同模型对补偿的影响。
2018, 35(9): 44-53.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.08.0644
摘要:
为解决传统多项式混沌展开方法在高维全局灵敏度和结构可靠度分析当中存在的维数灾难与多重共线性问题，该文提出一种稀疏偏最小二乘回归-多项式混沌展开代理模型方法。该方法首先采用偏最小二乘回归技术得到多项式混沌展开系数的初步估计，然后根据回归误差阈值允许下的最大稀疏度原则，采用带有惩罚的矩阵分解技术自适应地保留与结构响应相关性强的多项式，并采用偏最小二乘回归得到多项式混沌展开系数的更新估计。通过对展开系数进行简单后处理即可得到Sobol灵敏度指数。在此基础上保留重要输入变量并按新方法重新进行回归可实现对代理模型的精简，从而在不增加计算代价的情况下实现高精度结构可靠度分析。算例结果表明在保证精度的情况下，采用新方法进行全局灵敏度和结构可靠度分析比传统方法在计算效率方面有显著优势。
为解决传统多项式混沌展开方法在高维全局灵敏度和结构可靠度分析当中存在的维数灾难与多重共线性问题，该文提出一种稀疏偏最小二乘回归-多项式混沌展开代理模型方法。该方法首先采用偏最小二乘回归技术得到多项式混沌展开系数的初步估计，然后根据回归误差阈值允许下的最大稀疏度原则，采用带有惩罚的矩阵分解技术自适应地保留与结构响应相关性强的多项式，并采用偏最小二乘回归得到多项式混沌展开系数的更新估计。通过对展开系数进行简单后处理即可得到Sobol灵敏度指数。在此基础上保留重要输入变量并按新方法重新进行回归可实现对代理模型的精简，从而在不增加计算代价的情况下实现高精度结构可靠度分析。算例结果表明在保证精度的情况下，采用新方法进行全局灵敏度和结构可靠度分析比传统方法在计算效率方面有显著优势。
2018, 35(9): 54-63,72.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.0348
摘要:
该文提出了一种适用于装配式高层钢结构的两边连接间断式盖板钢板剪力墙连接节点（DCPC），分别对一个带DCPC的装配式两边连接钢框架-钢板剪力墙试件（FPSPSW）和一个两边焊接钢框架-钢板剪力墙试件（FWSPSW）进行了低周往复加载试验，研究了两种不同连接形式的钢框架-钢板剪力墙试件的抗震性能，得到了两组试件各自的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线及抗震性能指标等，对比分析了两者的破坏特征、延性性能、耗能能力及刚度退化等力学性能。结果表明：带DCPC的装配式两边连接钢框架-钢板剪力墙具有良好的抗震性能；结构本身符合"强框架弱墙板、强柱弱梁"的抗震设计理念；DCPC节点在不损失抗震性能的基础上，可提供比传统焊接钢板剪力墙结构更好的耗能能力，且保证了良好的震后可修复功能。
该文提出了一种适用于装配式高层钢结构的两边连接间断式盖板钢板剪力墙连接节点（DCPC），分别对一个带DCPC的装配式两边连接钢框架-钢板剪力墙试件（FPSPSW）和一个两边焊接钢框架-钢板剪力墙试件（FWSPSW）进行了低周往复加载试验，研究了两种不同连接形式的钢框架-钢板剪力墙试件的抗震性能，得到了两组试件各自的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线及抗震性能指标等，对比分析了两者的破坏特征、延性性能、耗能能力及刚度退化等力学性能。结果表明：带DCPC的装配式两边连接钢框架-钢板剪力墙具有良好的抗震性能；结构本身符合"强框架弱墙板、强柱弱梁"的抗震设计理念；DCPC节点在不损失抗震性能的基础上，可提供比传统焊接钢板剪力墙结构更好的耗能能力，且保证了良好的震后可修复功能。
2018, 35(9): 64-72.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.0362
摘要:
作为一种非均质材料，土石混合体的宏观力学性能与其内部块石细观结构密切相关。在外荷载作用下，土石混合体中存在块石骨架结构和非结构性土体两种荷载传递体系。该文从荷载传递路径和剪切路径发展两个角度，对块石的结构效应进行了分析，明确了块石长轴倾角这一细观因素对土石混合体抗剪强度的影响机理。将土石混合体视为由块石和土体基质组成的两相复合材料，采用椭圆形描述块石，建立土石混合体细观分析模型，并开展了300组双轴压缩试验。进而从主应力差值、内摩擦角及黏聚力三个角度，针对块石长轴倾角对土石混合体宏观力学性能的影响规律进行了分析。结果表明：当块石长轴倾角在0°~90°变化时，土石混合体的主应力差值及强度参数均呈现出先减小后增大的趋势；当块石长轴倾角为45°+φs/2时，主应力差值及强度参数均取得最小值；主应力差值及强度参数随块石长轴倾角的变化规律均可采用抛物线方程描述。
作为一种非均质材料，土石混合体的宏观力学性能与其内部块石细观结构密切相关。在外荷载作用下，土石混合体中存在块石骨架结构和非结构性土体两种荷载传递体系。该文从荷载传递路径和剪切路径发展两个角度，对块石的结构效应进行了分析，明确了块石长轴倾角这一细观因素对土石混合体抗剪强度的影响机理。将土石混合体视为由块石和土体基质组成的两相复合材料，采用椭圆形描述块石，建立土石混合体细观分析模型，并开展了300组双轴压缩试验。进而从主应力差值、内摩擦角及黏聚力三个角度，针对块石长轴倾角对土石混合体宏观力学性能的影响规律进行了分析。结果表明：当块石长轴倾角在0°~90°变化时，土石混合体的主应力差值及强度参数均呈现出先减小后增大的趋势；当块石长轴倾角为45°+φs/2时，主应力差值及强度参数均取得最小值；主应力差值及强度参数随块石长轴倾角的变化规律均可采用抛物线方程描述。
2018, 35(9): 73-80,96.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.0330
摘要:
为研究温州滨海平坦地貌近地台风特性，在温州滨海建立了风工程实测基地（塔高10 m），并利用台风"菲特"和"麦德姆"登陆过程中不同高度处风速及风向实测数据，研究了10 m高度范围内的平均风速和风向角、湍流度、阵风因子、湍流积分尺度和功率谱密度等风特性参数。结果表明：离地10 m高度范围内，实测风速剖面系数明显大于该地貌的规范取值，风速平均值和最大值均明显小于国家规范计算值；不同高度处横风向与顺风向湍流度比值随着高度减小而增大，实测湍流度与我国规范取值差异较大；顺风向，湍流积分尺度与平均风速之间的线性规律较好，随着高度增加湍流积分尺度离散性变大，湍流积分尺度的中位数与平均值差别不大，均小于日本规范；顺风向和横风向脉动风速功率谱有一定的变化，峰值频率和峰值都很接近，实测脉动风速的功率谱与Von Karman谱在数值上有一定的差异，但变化趋势基本一致。
为研究温州滨海平坦地貌近地台风特性，在温州滨海建立了风工程实测基地（塔高10 m），并利用台风"菲特"和"麦德姆"登陆过程中不同高度处风速及风向实测数据，研究了10 m高度范围内的平均风速和风向角、湍流度、阵风因子、湍流积分尺度和功率谱密度等风特性参数。结果表明：离地10 m高度范围内，实测风速剖面系数明显大于该地貌的规范取值，风速平均值和最大值均明显小于国家规范计算值；不同高度处横风向与顺风向湍流度比值随着高度减小而增大，实测湍流度与我国规范取值差异较大；顺风向，湍流积分尺度与平均风速之间的线性规律较好，随着高度增加湍流积分尺度离散性变大，湍流积分尺度的中位数与平均值差别不大，均小于日本规范；顺风向和横风向脉动风速功率谱有一定的变化，峰值频率和峰值都很接近，实测脉动风速的功率谱与Von Karman谱在数值上有一定的差异，但变化趋势基本一致。
2018, 35(9): 81-88.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.0335
摘要:
核电站安全壳的安全性和完整性在建造运营期间必须要得到保证，尤其是对于强烈地震和飞机撞击等超设计基准事故。基础隔震作为一种能有效降低上部结构地震响应并防止结构破坏的典型隔震措施，在未来的核电站设计建造中备受关注，因而在核电站隔震系统的建造设计时应考虑大型商用飞机撞击的影响。该文基于CPR1000核电站安全壳，在底板下侧布置了不同型号的高阻尼橡胶隔震支座，从结构的隔震率（DAR）、最大水平位移和加速度反应谱，对安全壳在强烈地震作用下的隔振性能进行了综合分析。并结合采用荷载时程法以A320商用飞机撞击荷载为例进行飞机撞击核电站安全壳的分析，着重从飞机撞击后的振动衰减过程的振动特性以及飞机撞击诱导振动的加速度反应谱的分析结果对具有隔震构造的安全壳振动规律进行了分析。
核电站安全壳的安全性和完整性在建造运营期间必须要得到保证，尤其是对于强烈地震和飞机撞击等超设计基准事故。基础隔震作为一种能有效降低上部结构地震响应并防止结构破坏的典型隔震措施，在未来的核电站设计建造中备受关注，因而在核电站隔震系统的建造设计时应考虑大型商用飞机撞击的影响。该文基于CPR1000核电站安全壳，在底板下侧布置了不同型号的高阻尼橡胶隔震支座，从结构的隔震率（DAR）、最大水平位移和加速度反应谱，对安全壳在强烈地震作用下的隔振性能进行了综合分析。并结合采用荷载时程法以A320商用飞机撞击荷载为例进行飞机撞击核电站安全壳的分析，着重从飞机撞击后的振动衰减过程的振动特性以及飞机撞击诱导振动的加速度反应谱的分析结果对具有隔震构造的安全壳振动规律进行了分析。
2018, 35(9): 89-96.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.0365
摘要:
为建立组合桥梁中开孔钢板剪力连接件（PBL）剪力连接件的抗剪承载力计算公式，开展8个PBL连接件的单调加载推出试验。着重研究静载下不同承压方式、混凝土强度、开孔数量和贯穿钢筋直径对连接件抗剪承载力的影响。基于变形协调条件分析端部混凝土、孔内混凝土榫和贯穿钢筋对单孔连接件极限承载力的贡献；多孔连接件的抗剪承载力则在考虑应力重分布的基础上将单孔连接件承载力进行叠加。试验结果表明：提出的PBL连接件抗剪承载力计算模型物理意义明确，计算结果精度较高，可用于单排PBL剪力连接件的承载力计算。
为建立组合桥梁中开孔钢板剪力连接件（PBL）剪力连接件的抗剪承载力计算公式，开展8个PBL连接件的单调加载推出试验。着重研究静载下不同承压方式、混凝土强度、开孔数量和贯穿钢筋直径对连接件抗剪承载力的影响。基于变形协调条件分析端部混凝土、孔内混凝土榫和贯穿钢筋对单孔连接件极限承载力的贡献；多孔连接件的抗剪承载力则在考虑应力重分布的基础上将单孔连接件承载力进行叠加。试验结果表明：提出的PBL连接件抗剪承载力计算模型物理意义明确，计算结果精度较高，可用于单排PBL剪力连接件的承载力计算。
2018, 35(9): 97-106.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.0368
摘要:
铅芯橡胶支座力学性能受竖向压应力和水平剪应变影响较大，且在极罕遇地震下传统隔震结构易发生位移过大而引发隔震沟碰撞风险。该文提出一种新型高性能多级性态隔震支座，可在单个支座中兼顾竖向高承载特性和稳定的水平滞回特性，所提出支座具有与结构多水准抗震性能相匹配的多级刚度特性。制作多级性态原型支座并进行力学性能试验，得到多级性态支座不同工况下的水平滞回性能，基于试验结果提出了多级性态支座的力学滞回模型。对某高层框架剪力墙结构进行多级性态隔震设计并与原设计铅芯橡胶支座（lead rubber bearing，LRB）隔震方案对比分析，结果表明多级性态隔震系统具有理想的水平隔震效果，且可有效控制支座的竖向拉应力，在极罕遇地震下有效控制隔震层水平位移，实现隔震结构具有多级的抗震性能。
铅芯橡胶支座力学性能受竖向压应力和水平剪应变影响较大，且在极罕遇地震下传统隔震结构易发生位移过大而引发隔震沟碰撞风险。该文提出一种新型高性能多级性态隔震支座，可在单个支座中兼顾竖向高承载特性和稳定的水平滞回特性，所提出支座具有与结构多水准抗震性能相匹配的多级刚度特性。制作多级性态原型支座并进行力学性能试验，得到多级性态支座不同工况下的水平滞回性能，基于试验结果提出了多级性态支座的力学滞回模型。对某高层框架剪力墙结构进行多级性态隔震设计并与原设计铅芯橡胶支座（lead rubber bearing，LRB）隔震方案对比分析，结果表明多级性态隔震系统具有理想的水平隔震效果，且可有效控制支座的竖向拉应力，在极罕遇地震下有效控制隔震层水平位移，实现隔震结构具有多级的抗震性能。
2018, 35(9): 107-113,125.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.0370
摘要:
为研究网壳结构包含主余震序列的多重地震效应，该文首先筛查中国地震台网中心和太平洋地震工程研究中心数据库中的主震、余震序列数据，获得14次地震中共计342对包含主余震序列的多重地震动时程数据；应用这些多重地震数据对单层球面网壳进行了全荷载域动力时程分析，根据得到的各特征响应随加速度幅值变化曲线，讨论网壳结构的多重地震效应。首先通过对不同加速度幅值下结构响应算例的描述，定义了余震引起的五种不同影响程度。在此基础上进行了大量的参数分析，统计归纳了主震结束时单层球面网壳最大节点位移、塑性发展程度和损伤程度等对结构抵抗余震能力的规律，并将主震结束时的1P杆件比例和损伤因子定义为衡量结构抵抗余震能力的指标，所得出的结论可为实际工程的抗震设计提供参考。
为研究网壳结构包含主余震序列的多重地震效应，该文首先筛查中国地震台网中心和太平洋地震工程研究中心数据库中的主震、余震序列数据，获得14次地震中共计342对包含主余震序列的多重地震动时程数据；应用这些多重地震数据对单层球面网壳进行了全荷载域动力时程分析，根据得到的各特征响应随加速度幅值变化曲线，讨论网壳结构的多重地震效应。首先通过对不同加速度幅值下结构响应算例的描述，定义了余震引起的五种不同影响程度。在此基础上进行了大量的参数分析，统计归纳了主震结束时单层球面网壳最大节点位移、塑性发展程度和损伤程度等对结构抵抗余震能力的规律，并将主震结束时的1P杆件比例和损伤因子定义为衡量结构抵抗余震能力的指标，所得出的结论可为实际工程的抗震设计提供参考。
2018, 35(9): 114-125.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.0373
摘要:
传感节点数据的高效利用是结构健康监测领域的热点研究问题。由于高维护成本和恶劣服役条件，结构疲劳监测系统往往测点有限，难以覆盖易损区域。该文针对两种应变响应估计方法：增广卡尔曼滤波方法和应变传递率矩阵方法进行研究探讨，并通过典型桁架结构的数值案例和模型实验分析两种方法的影响因素和疲劳监测的适用性。结果表明：两种方法无需已知荷载信息或进行物理参数识别，能够在仅有某一子结构可测，以及一定测量噪声和建模误差干扰的条件下有效估计低频带的强迫振动响应。其中，应变传递率矩阵方法可在结构阻尼和质量未建模的情况下，利用简单的模型先验信息精确估计应变响应，该方法计算简便，因而更加适合现场的疲劳在线监测。
传感节点数据的高效利用是结构健康监测领域的热点研究问题。由于高维护成本和恶劣服役条件，结构疲劳监测系统往往测点有限，难以覆盖易损区域。该文针对两种应变响应估计方法：增广卡尔曼滤波方法和应变传递率矩阵方法进行研究探讨，并通过典型桁架结构的数值案例和模型实验分析两种方法的影响因素和疲劳监测的适用性。结果表明：两种方法无需已知荷载信息或进行物理参数识别，能够在仅有某一子结构可测，以及一定测量噪声和建模误差干扰的条件下有效估计低频带的强迫振动响应。其中，应变传递率矩阵方法可在结构阻尼和质量未建模的情况下，利用简单的模型先验信息精确估计应变响应，该方法计算简便，因而更加适合现场的疲劳在线监测。
2018, 35(9): 126-134.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.0394
摘要:
利用自行研制的适用于中空圆柱体试样并可控制试样内、外边界温度的热固结试验装置，进行了一种饱和粉质黏土的热固结试验。温度路径包括试样内、外边界等温单级和多级升温-降温以及内、外边界不等温多级升温-降温，温度荷载的施加范围为25℃~75℃，围压为50 kPa、100 kPa、150 kPa、200 kPa四种情况。论文研究了不同升温-降温路径和不同固结压力条件下饱和粉质黏土的孔隙水压力和固结体应变随时间的演化规律，并对不同温度路径下的试验结果进行了比较。分析表明：同一温度路径下，围压越大，升温或降温所产生的最大归一化孔隙水压力的绝对值越小，固结体应变的大小与围压大小并不成单调关系；同一围压下，升温或降温幅度越大，所产生的最大归一化孔隙水压力的绝对值越大，相应的固结体应变也越大；经过不同温度路径升、降温到同一温度值，设置的温度等级越多，产生的体应变也就越大，并且相同温度等级路径，内、外等温的情况要比不等温情况产生的体应变大。
利用自行研制的适用于中空圆柱体试样并可控制试样内、外边界温度的热固结试验装置，进行了一种饱和粉质黏土的热固结试验。温度路径包括试样内、外边界等温单级和多级升温-降温以及内、外边界不等温多级升温-降温，温度荷载的施加范围为25℃~75℃，围压为50 kPa、100 kPa、150 kPa、200 kPa四种情况。论文研究了不同升温-降温路径和不同固结压力条件下饱和粉质黏土的孔隙水压力和固结体应变随时间的演化规律，并对不同温度路径下的试验结果进行了比较。分析表明：同一温度路径下，围压越大，升温或降温所产生的最大归一化孔隙水压力的绝对值越小，固结体应变的大小与围压大小并不成单调关系；同一围压下，升温或降温幅度越大，所产生的最大归一化孔隙水压力的绝对值越大，相应的固结体应变也越大；经过不同温度路径升、降温到同一温度值，设置的温度等级越多，产生的体应变也就越大，并且相同温度等级路径，内、外等温的情况要比不等温情况产生的体应变大。
2018, 35(9): 135-144.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.0398
摘要:
该文首先基于多轴受力情况下混凝土材料的极限强度面和Willam-Warnke五参数破坏准则，结合144组箍筋约束混凝土棱柱体的试验数据，建立了箍筋约束混凝土峰值应力的确定性模型；然后综合考虑主观不确定性和客观不确定性的影响，结合贝叶斯理论和马尔科夫链蒙特卡洛法，建立了箍筋约束混凝土峰值应力的概率模型；最后通过与试验数据和传统确定性模型的对比分析，验证了该概率模型的有效性和适用性。分析结果表明，该概率模型不仅能够合理描述箍筋约束混凝土峰值应力的概率特性，而且能够校准确定性模型的置信水平和预测精度，还可以确定具有预定置信水平的箍筋约束混凝土峰值应力的概率特征值。
该文首先基于多轴受力情况下混凝土材料的极限强度面和Willam-Warnke五参数破坏准则，结合144组箍筋约束混凝土棱柱体的试验数据，建立了箍筋约束混凝土峰值应力的确定性模型；然后综合考虑主观不确定性和客观不确定性的影响，结合贝叶斯理论和马尔科夫链蒙特卡洛法，建立了箍筋约束混凝土峰值应力的概率模型；最后通过与试验数据和传统确定性模型的对比分析，验证了该概率模型的有效性和适用性。分析结果表明，该概率模型不仅能够合理描述箍筋约束混凝土峰值应力的概率特性，而且能够校准确定性模型的置信水平和预测精度，还可以确定具有预定置信水平的箍筋约束混凝土峰值应力的概率特征值。
2018, 35(9): 145-152.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.0409
摘要:
梁受横向撞击时，其撞击力、局部变形和整体变形等动态响应受到撞击体质量、撞击速度、撞击位置以及梁刚度特性等因素的影响，研究这些参数对动力响应以及对撞击局部效应和整体效应的影响规律，是合理提出抗撞击防护手段的基础。该文利用低速落锤冲击试验装置进行了铝合金梁横向撞击试验，着重研究不同撞击速度、撞击位置和试件刚度等因素对铝合金梁所受撞击力、整体与局部变形、应变与能量等的影响规律。实验结果表明：随着撞击速度的增加，试件吸收能量的速率增大，撞击力幅值不断增加，撞击荷载主峰值段的持续时间减小；试件的整体变形和局部变形都明显增大，但局部效应相对增加更为显著；随着试件刚度（厚度）的增加，试件受相同速度撞击的吸收能量速率增大，撞击力荷载峰值显著增加；试件整体变形减小，而局部变形增加，说明试件刚度越大，其撞击整体效应减弱，而局部效应增强；试件受撞击后整体变形与撞击力相比明显具有滞后性，表明整体效应滞后于局部效应。
梁受横向撞击时，其撞击力、局部变形和整体变形等动态响应受到撞击体质量、撞击速度、撞击位置以及梁刚度特性等因素的影响，研究这些参数对动力响应以及对撞击局部效应和整体效应的影响规律，是合理提出抗撞击防护手段的基础。该文利用低速落锤冲击试验装置进行了铝合金梁横向撞击试验，着重研究不同撞击速度、撞击位置和试件刚度等因素对铝合金梁所受撞击力、整体与局部变形、应变与能量等的影响规律。实验结果表明：随着撞击速度的增加，试件吸收能量的速率增大，撞击力幅值不断增加，撞击荷载主峰值段的持续时间减小；试件的整体变形和局部变形都明显增大，但局部效应相对增加更为显著；随着试件刚度（厚度）的增加，试件受相同速度撞击的吸收能量速率增大，撞击力荷载峰值显著增加；试件整体变形减小，而局部变形增加，说明试件刚度越大，其撞击整体效应减弱，而局部效应增强；试件受撞击后整体变形与撞击力相比明显具有滞后性，表明整体效应滞后于局部效应。
2018, 35(9): 153-160.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.0419
摘要:
层状岩石结构内部矿物之间的定向排列与胶结作用形成不同构造方向的细观结构，使岩石变形破裂及其力学性能存在明显的各向异性。该文以板岩为研究对象，通过构建空间相关函数，建立可表征不同片理方向的岩石细观颗粒离散元模型。基于细观力学参数反演，针对不同片理角度（θ）的巴西劈裂试验开展数值仿真分析，对板岩的各向异性行为进行了研究。结果表明，由于岩石受内部片理构造的影响，在劈拉荷载作用下，呈现三种破坏模式，当θ ≤ 30°时主要发生矿物颗粒之间的拉伸破坏，当θ=45°~75°时为剪切与拉伸共同作用产生的破坏，当θ >75°时为沿着片理面的拉伸破坏；岩样破坏所耗能量及劈拉强度随片理角度的增大而逐渐降低。该文提出的方法能较好地模拟层状岩石的各向异性力学特征及变形破裂规律，与试验结果表现出良好的一致性。
层状岩石结构内部矿物之间的定向排列与胶结作用形成不同构造方向的细观结构，使岩石变形破裂及其力学性能存在明显的各向异性。该文以板岩为研究对象，通过构建空间相关函数，建立可表征不同片理方向的岩石细观颗粒离散元模型。基于细观力学参数反演，针对不同片理角度（θ）的巴西劈裂试验开展数值仿真分析，对板岩的各向异性行为进行了研究。结果表明，由于岩石受内部片理构造的影响，在劈拉荷载作用下，呈现三种破坏模式，当θ ≤ 30°时主要发生矿物颗粒之间的拉伸破坏，当θ=45°~75°时为剪切与拉伸共同作用产生的破坏，当θ >75°时为沿着片理面的拉伸破坏；岩样破坏所耗能量及劈拉强度随片理角度的增大而逐渐降低。该文提出的方法能较好地模拟层状岩石的各向异性力学特征及变形破裂规律，与试验结果表现出良好的一致性。
2018, 35(9): 161-169,179.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.04.0315
摘要:
基于修正力插值的纤维单元（MFBFE）的力插值函数中加入剪力插值函数，从单元层次上考虑了弯矩和剪力的耦合作用，适合以剪切变形为控制因素的小跨高比连梁（跨高比小于2.5）的非线性数值模拟。本文从截面层次上建议了一种针对小跨高比连梁的剪切滞回模型，该模型抛弃了屈服剪力与峰值剪力相等的假设条件，其骨架曲线为四折线型，包括开裂点、屈服点、峰值点以及破坏点，卸载、再加载路径的变化以及捏缩效应由所建议的滞回规则体现。在OpenSees中单轴材料类开发这一剪切滞回模型（CBHShear），给出了OpenSees框架下MFBFE单元调用CBHShear材料的实现方式。最后基于MFBFE单元和CBHShear模型，对不同小跨高比、配筋率、配箍率、钢筋强度、混凝土强度的4个连梁试件进行低周反复加载数值分析，所得结果与试验结果进行对比，验证了CBHShear能够很好地体现连梁的非线性行为，具有较高地预测精度，适用范围更为广泛。
基于修正力插值的纤维单元（MFBFE）的力插值函数中加入剪力插值函数，从单元层次上考虑了弯矩和剪力的耦合作用，适合以剪切变形为控制因素的小跨高比连梁（跨高比小于2.5）的非线性数值模拟。本文从截面层次上建议了一种针对小跨高比连梁的剪切滞回模型，该模型抛弃了屈服剪力与峰值剪力相等的假设条件，其骨架曲线为四折线型，包括开裂点、屈服点、峰值点以及破坏点，卸载、再加载路径的变化以及捏缩效应由所建议的滞回规则体现。在OpenSees中单轴材料类开发这一剪切滞回模型（CBHShear），给出了OpenSees框架下MFBFE单元调用CBHShear材料的实现方式。最后基于MFBFE单元和CBHShear模型，对不同小跨高比、配筋率、配箍率、钢筋强度、混凝土强度的4个连梁试件进行低周反复加载数值分析，所得结果与试验结果进行对比，验证了CBHShear能够很好地体现连梁的非线性行为，具有较高地预测精度，适用范围更为广泛。
2018, 35(9): 170-179.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.0422
摘要:
引入离散元法（DEM）-有限差分法（FDM）耦合算法对普通铁路碎石道床-土质基床的界面应力进行分析。首先，基于激光扫描以及室内三轴试验，实现碎石道砟颗粒二维精细化离散元建模，并通过设置界面单元进行道砟与土两类不同介质层间速度与力的相互传递，实现离散元法与有限差分法耦合，建立了轨枕-碎石道床-连续土体耦合模型，并通过现场实测结果验证模型的合理性。在此基础上，计算列车通过时耦合模型中基床动应力分布特征，讨论轨枕-道床接触状态对其影响，并将计算结果与轨枕-道床-基床的整体有限元模型的计算结果进行对比。结果表明，轨枕-道床未完全密贴接触状态下，道床中力链呈离散型传递，反之，道床中力链呈向下扩散发展；两种接触状态下，基床表面应力分布差别显著，但是应力峰值接近。耦合模型得到的基床表面应力峰值显著高于有限元模型的计算结果；耦合模型中因道砟散体特性引起的基床表面局部应力集中，在路基中的影响深度约为道砟最大粒径（63 mm）的8倍，即近似基床表层深度。
引入离散元法（DEM）-有限差分法（FDM）耦合算法对普通铁路碎石道床-土质基床的界面应力进行分析。首先，基于激光扫描以及室内三轴试验，实现碎石道砟颗粒二维精细化离散元建模，并通过设置界面单元进行道砟与土两类不同介质层间速度与力的相互传递，实现离散元法与有限差分法耦合，建立了轨枕-碎石道床-连续土体耦合模型，并通过现场实测结果验证模型的合理性。在此基础上，计算列车通过时耦合模型中基床动应力分布特征，讨论轨枕-道床接触状态对其影响，并将计算结果与轨枕-道床-基床的整体有限元模型的计算结果进行对比。结果表明，轨枕-道床未完全密贴接触状态下，道床中力链呈离散型传递，反之，道床中力链呈向下扩散发展；两种接触状态下，基床表面应力分布差别显著，但是应力峰值接近。耦合模型得到的基床表面应力峰值显著高于有限元模型的计算结果；耦合模型中因道砟散体特性引起的基床表面局部应力集中，在路基中的影响深度约为道砟最大粒径（63 mm）的8倍，即近似基床表层深度。
2018, 35(9): 180-187.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.0432
摘要:
为了解决交通信号支撑结构疲劳裂纹扩展的问题，利用ANSYS软件对已有的信号支撑结构静力和疲劳试验分别建模分析，并用有限元结果与试验结果进行对比。研究表明：静力加载模型中，圆钢管上最大Mises应力为413.7 MPa，有限元结果与试验结果较为接近；裂纹最深点△KⅡ和△KⅢ值较小，△Keff与△KⅠ几乎完全相等，裂纹扩展寿命主要受△KⅠ值的影响；远离裂纹端点处各点的△KⅠ值呈现出M形状；Bowness公式计算得到的裂纹最深点的△KⅠ值比有限元结果大，利用该公式预测交通信号支撑结构端板与圆钢管焊接节点的疲劳寿命较为保守。
为了解决交通信号支撑结构疲劳裂纹扩展的问题，利用ANSYS软件对已有的信号支撑结构静力和疲劳试验分别建模分析，并用有限元结果与试验结果进行对比。研究表明：静力加载模型中，圆钢管上最大Mises应力为413.7 MPa，有限元结果与试验结果较为接近；裂纹最深点△KⅡ和△KⅢ值较小，△Keff与△KⅠ几乎完全相等，裂纹扩展寿命主要受△KⅠ值的影响；远离裂纹端点处各点的△KⅠ值呈现出M形状；Bowness公式计算得到的裂纹最深点的△KⅠ值比有限元结果大，利用该公式预测交通信号支撑结构端板与圆钢管焊接节点的疲劳寿命较为保守。
2018, 35(9): 188-196.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.0438
摘要:
减压环是柔性拦截结构中的重要耗能部件，对结构的能量耗散及过载保护有着重要作用。该文分别开展GS-8002型单减压环和减压环组的拟静力拉伸试验、重物下落动力试验和足尺冲击试验。分析不同试验条件下减压环的变形和受力特征。试验表明：动荷载作用下，启动荷载增大，并联减压环组增幅最大；减压环的拉力曲线具有明显的脉冲特性，串联减压环组的脉冲效应更为突出，且靠近整体系统一侧的减压环变形较大，靠近固定端一侧的减压环变形较小，并联减压环组和单减压环的脉冲效应相近。提出考虑动力特性的减压环四折线力学模型，该模型能够较好的反映减压环的工作性能特点。基于该分析模型，给出不同试验工况下GS-8002型减压环性能指标的等代关系，便于实际工程中的设计与应用。
减压环是柔性拦截结构中的重要耗能部件，对结构的能量耗散及过载保护有着重要作用。该文分别开展GS-8002型单减压环和减压环组的拟静力拉伸试验、重物下落动力试验和足尺冲击试验。分析不同试验条件下减压环的变形和受力特征。试验表明：动荷载作用下，启动荷载增大，并联减压环组增幅最大；减压环的拉力曲线具有明显的脉冲特性，串联减压环组的脉冲效应更为突出，且靠近整体系统一侧的减压环变形较大，靠近固定端一侧的减压环变形较小，并联减压环组和单减压环的脉冲效应相近。提出考虑动力特性的减压环四折线力学模型，该模型能够较好的反映减压环的工作性能特点。基于该分析模型，给出不同试验工况下GS-8002型减压环性能指标的等代关系，便于实际工程中的设计与应用。
2018, 35(9): 197-206.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.11.0797
摘要:
通过对7根500 MPa级钢筋自密实混凝土短柱试件的偏心受压试验，研究了试件的受力特征以及高强钢筋与自密实混凝土之间的协同工作性能。试验结果表明，500 MPa级钢筋在柱中与自密实混凝土协同工作性能良好，试件在偏心受压全过程中基本符合平截面假定。采用ABAQUS软件，建立500 MPa级钢筋自密实混凝土偏压短柱的有限元模型，利用试验实测结果验证模型的适用性与可靠度，并分析自密实混凝土强度、初始荷载偏心距和纵筋配筋率对偏心受压短柱力学性能的影响规律。试验实测值与有限元模拟分析结果表明，500MPa级钢筋自密实混凝土偏压短柱正截面受压承载力可采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）中的相关公式计算；为保证一定的安全储备，建议500 MPa级钢筋的设计强度取值为fsd=fsd'=420 MPa，材料分项系数取值为γs=1.2。
通过对7根500 MPa级钢筋自密实混凝土短柱试件的偏心受压试验，研究了试件的受力特征以及高强钢筋与自密实混凝土之间的协同工作性能。试验结果表明，500 MPa级钢筋在柱中与自密实混凝土协同工作性能良好，试件在偏心受压全过程中基本符合平截面假定。采用ABAQUS软件，建立500 MPa级钢筋自密实混凝土偏压短柱的有限元模型，利用试验实测结果验证模型的适用性与可靠度，并分析自密实混凝土强度、初始荷载偏心距和纵筋配筋率对偏心受压短柱力学性能的影响规律。试验实测值与有限元模拟分析结果表明，500MPa级钢筋自密实混凝土偏压短柱正截面受压承载力可采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）中的相关公式计算；为保证一定的安全储备，建议500 MPa级钢筋的设计强度取值为fsd=fsd'=420 MPa，材料分项系数取值为γs=1.2。
2018, 35(9): 207-213.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.08.0643
摘要:
以等截面Euler梁的自由振动模态为Ritz基函数，提出了一种求解变高度箱梁剪力滞微分方程组的Ritz法。该方法首先进行与箱梁相同跨度相同边界条件等截面欧拉梁模态分析，然后将箱梁的竖向挠度和剪切转角用模态及其导数的线性组合来表达，从而将变分法所得箱梁剪力滞微分方程组转化为线性代数方程组进行求解。在此基础上，研究了参与计算模态阶数和截面高度变化率对计算误差的影响，算例分析结果表明：箱梁高度变化越大，Ritz法的收敛速度越慢；但随着参与计算模态阶数的增加，Ritz法将收敛到解析解。采用12阶以上模态进行计算，所得的剪力滞系数误差小于5%。
以等截面Euler梁的自由振动模态为Ritz基函数，提出了一种求解变高度箱梁剪力滞微分方程组的Ritz法。该方法首先进行与箱梁相同跨度相同边界条件等截面欧拉梁模态分析，然后将箱梁的竖向挠度和剪切转角用模态及其导数的线性组合来表达，从而将变分法所得箱梁剪力滞微分方程组转化为线性代数方程组进行求解。在此基础上，研究了参与计算模态阶数和截面高度变化率对计算误差的影响，算例分析结果表明：箱梁高度变化越大，Ritz法的收敛速度越慢；但随着参与计算模态阶数的增加，Ritz法将收敛到解析解。采用12阶以上模态进行计算，所得的剪力滞系数误差小于5%。
2018, 35(9): 214-222,231.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.0433
摘要:
在毛坯成形过程中，材料力学性能的非均匀性导致铝合金厚板内产生残余应力，以致在后续切削加工过程中，随着材料的去除，残余应力的释放使得整体结构件发生变形，严重影响着整体结构件的尺寸稳定性。因此，定量化研究切削过程中残余应力释放的加工变形分析与预测是进行加工质量控制的核心环节，对于实现加工过程的高效化和精密化至关重要。通过铝厚板的材料去除转化为残余应力的释放，利用静力平衡条件将作用于整体结构件的残余应力等效为外力后，综合考虑铝厚板横向方向和轧制方向的残余应力，依据弯曲变形理论创新性地建立铝厚板内初始残余应力释放模型。残余应力释放模型不仅能够准确地计算整体结构件的加工变形，而且还能够方便地优化工艺参数完成加工变形的有效控制。根据模型计算值与有限元仿真值、实验测量值的相互比较，分析结果表明：无论是幅值还是变形曲线，计算值都与仿真值具有高度一致性，而与测量值相比，尽管在变形曲线上具有很好的吻合性，但由于残余应力的测量误差使得两者在幅值上亦存在一定误差。
在毛坯成形过程中，材料力学性能的非均匀性导致铝合金厚板内产生残余应力，以致在后续切削加工过程中，随着材料的去除，残余应力的释放使得整体结构件发生变形，严重影响着整体结构件的尺寸稳定性。因此，定量化研究切削过程中残余应力释放的加工变形分析与预测是进行加工质量控制的核心环节，对于实现加工过程的高效化和精密化至关重要。通过铝厚板的材料去除转化为残余应力的释放，利用静力平衡条件将作用于整体结构件的残余应力等效为外力后，综合考虑铝厚板横向方向和轧制方向的残余应力，依据弯曲变形理论创新性地建立铝厚板内初始残余应力释放模型。残余应力释放模型不仅能够准确地计算整体结构件的加工变形，而且还能够方便地优化工艺参数完成加工变形的有效控制。根据模型计算值与有限元仿真值、实验测量值的相互比较，分析结果表明：无论是幅值还是变形曲线，计算值都与仿真值具有高度一致性，而与测量值相比，尽管在变形曲线上具有很好的吻合性，但由于残余应力的测量误差使得两者在幅值上亦存在一定误差。
2018, 35(9): 223-231.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.0443
摘要:
为了进一步澄清小间距错列双圆柱的气动干扰机理，该文采用大涡模拟方法，在高雷诺数下（Re=1.4×105），研究了间距为2倍圆柱直径的错列双圆柱的气动性能和流场特性随风攻角的变化规律，分析了两个圆柱气动力系数相关性，探讨了下游圆柱气动力与流场结构的内在联系，对下游圆柱平均升力的流场机理提出了新的解释。研究表明，大涡模拟得到的结果与风洞试验值吻合良好；下游圆柱的气动性能、流场结构和两个圆柱气动力相关性均会随风攻角发生剧烈变化；风攻角在0°~10°时，下游圆柱受平均负阻力作用，其原因分别为两圆柱间的回流区和间隙流；风攻角在10°附近时，下游圆柱受很大平均升力作用，风压停滞点偏移、两圆柱间高速间隙流、下游圆柱间隙侧剪切层的提前分离和再附是平均升力出现的三个因素。
为了进一步澄清小间距错列双圆柱的气动干扰机理，该文采用大涡模拟方法，在高雷诺数下（Re=1.4×105），研究了间距为2倍圆柱直径的错列双圆柱的气动性能和流场特性随风攻角的变化规律，分析了两个圆柱气动力系数相关性，探讨了下游圆柱气动力与流场结构的内在联系，对下游圆柱平均升力的流场机理提出了新的解释。研究表明，大涡模拟得到的结果与风洞试验值吻合良好；下游圆柱的气动性能、流场结构和两个圆柱气动力相关性均会随风攻角发生剧烈变化；风攻角在0°~10°时，下游圆柱受平均负阻力作用，其原因分别为两圆柱间的回流区和间隙流；风攻角在10°附近时，下游圆柱受很大平均升力作用，风压停滞点偏移、两圆柱间高速间隙流、下游圆柱间隙侧剪切层的提前分离和再附是平均升力出现的三个因素。
2018, 35(9): 232-239,256.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.0337
摘要:
采用多物质ALE （Arbitrary Lagrangian-Eulerian）方法对充气式浮桥进行多工况数值模拟分析，流体区域采用ALE描述，浮桥结构采用Lagrangian描述，并通过罚函数方法实现两者间的耦合作用。首先建立三维充气式浮桥-流体耦合动力学模型，并通过与波浪理论公式和物理模型试验数据对比，验证本文采用的数值造波和流固耦合建模方法的可行性；随后展开初始工况、移动载荷工况、波浪冲击工况下浮桥结构响应的计算和分析。结果表明：随着载重增加，囊体垂向位移和应力随着增加；相比于陆上工况，海上浮囊平衡时垂向位移增加，应力明显减小；波浪冲击中最大铰链接触力和最大囊体应力出现在浮桥两端，最大铰链弯矩出现在中段；随着波高的增加，囊体应力增大。
采用多物质ALE （Arbitrary Lagrangian-Eulerian）方法对充气式浮桥进行多工况数值模拟分析，流体区域采用ALE描述，浮桥结构采用Lagrangian描述，并通过罚函数方法实现两者间的耦合作用。首先建立三维充气式浮桥-流体耦合动力学模型，并通过与波浪理论公式和物理模型试验数据对比，验证本文采用的数值造波和流固耦合建模方法的可行性；随后展开初始工况、移动载荷工况、波浪冲击工况下浮桥结构响应的计算和分析。结果表明：随着载重增加，囊体垂向位移和应力随着增加；相比于陆上工况，海上浮囊平衡时垂向位移增加，应力明显减小；波浪冲击中最大铰链接触力和最大囊体应力出现在浮桥两端，最大铰链弯矩出现在中段；随着波高的增加，囊体应力增大。
2018, 35(9): 240-247.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.0377
摘要:
在小尺寸隧道实验台开展一系列实验，对正庚烷池火火焰振荡特性进行研究。通过Matlab图像处理工具箱提取火焰振荡频率，分析不同隧道宽度下无量纲火焰振荡频率St和弗劳德数Fr之间的关系。结果表明在隧道火灾中，正庚烷池火的燃烧过程可以分为初始燃烧阶段、过渡阶段和稳定燃烧阶段。在初始阶段和稳定阶段中火焰振荡频率不变，过渡阶段可进一步分为间歇性顶棚射流火焰和连续性顶棚射流火焰阶段，其无量纲火焰振荡频率St均和Fr-0.5成正比。隧道宽度对正庚烷池火振荡特性也有影响，在间歇性顶棚射流火焰阶段，隧道宽度减小能够增大质量燃烧速率，从而增大比例系数；在连续性顶棚射流火焰阶段，由于反浮力壁面射流的卷吸作用，隧道宽度减小反而导致比例系数减小。
在小尺寸隧道实验台开展一系列实验，对正庚烷池火火焰振荡特性进行研究。通过Matlab图像处理工具箱提取火焰振荡频率，分析不同隧道宽度下无量纲火焰振荡频率St和弗劳德数Fr之间的关系。结果表明在隧道火灾中，正庚烷池火的燃烧过程可以分为初始燃烧阶段、过渡阶段和稳定燃烧阶段。在初始阶段和稳定阶段中火焰振荡频率不变，过渡阶段可进一步分为间歇性顶棚射流火焰和连续性顶棚射流火焰阶段，其无量纲火焰振荡频率St均和Fr-0.5成正比。隧道宽度对正庚烷池火振荡特性也有影响，在间歇性顶棚射流火焰阶段，隧道宽度减小能够增大质量燃烧速率，从而增大比例系数；在连续性顶棚射流火焰阶段，由于反浮力壁面射流的卷吸作用，隧道宽度减小反而导致比例系数减小。
2018, 35(9): 248-256.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.10.0759
摘要:
为了保证空空导弹与载机的安全、稳定分离，对不同攻角下空空导弹与载机的分离过程进行研究具有重要意义。基于对计算流体力学控制方程与六自由度（6DOF）外弹道运动方程的耦合求解，对不同攻角下空空导弹与载机的分离过程进行了数值计算。结果表明：攻角对分离流场、导弹气动参数及导弹的运动规律都有影响。攻角阻碍导弹与载机分离，且攻角越大阻碍能力越强，导弹俯仰越剧烈。攻角较小时（α=0°、5°），导弹能够安全稳定的与载机分离；攻角较大时（α=10°、15°、20°），导弹与载机间距较小，对导弹的安全稳定分离产生威胁。
为了保证空空导弹与载机的安全、稳定分离，对不同攻角下空空导弹与载机的分离过程进行研究具有重要意义。基于对计算流体力学控制方程与六自由度（6DOF）外弹道运动方程的耦合求解，对不同攻角下空空导弹与载机的分离过程进行了数值计算。结果表明：攻角对分离流场、导弹气动参数及导弹的运动规律都有影响。攻角阻碍导弹与载机分离，且攻角越大阻碍能力越强，导弹俯仰越剧烈。攻角较小时（α=0°、5°），导弹能够安全稳定的与载机分离；攻角较大时（α=10°、15°、20°），导弹与载机间距较小，对导弹的安全稳定分离产生威胁。
