基于笛卡尔坐标的卫星地影模型解析

卫星地影的精确计算对于卫星的电源设计、定轨和定姿等方面具有重要意义。本文通过基于地心的笛卡尔坐标系,从向量的角度描述了日、地、卫之间的几何关系,针对不同轨道高度的卫星分别利用圆柱形模型和圆锥形模型对其进出地影的时间和位置进行了解算和分析,同时给出了圆锥形模型的计算程序。     

层状饱和场地中圆柱形基础的阻抗函数

本文利用间接边界元法,建立层状饱和场地中三维土-基础动力相互作用模型,研究了孔隙中流体的存在、场地动力特性和圆柱形基础的高度对基础阻抗函数的影响。数值结果表明,孔隙中流体的存在对基础阻抗函数有明显的影响,尤其是水平和竖向分量;场地动力特性也对基础阻抗函数有明显的影响,层状饱和场地中阻抗函数围绕相应均匀半空间结果振荡,且基岩与土层刚度比越大或土层厚度越小,振荡的幅度越大,土层厚度越小,振荡的周期越小;另外,基础高度也对阻抗函数有明显的影响,随基础高度增大,阻抗函数逐渐增大。     

强震下四边钢柱支承单层柱面网壳弹塑性地震响应研究

采用集中塑性铰理论和SAP2000结构分析软件,对某体育练习馆（钢柱周边支承单层柱面网壳）整体结构进行了强震下弹塑性地震响应分析。分析中考虑了几何和材料双重非线性影响,获得了节点位移响应、杆件塑性铰的分布特征和结构的整体变形与失效形态,并评定了整体结构在强震下的极限承载力与失效类型。结果表明：该结构在强震下的失效界限地震加速度峰值为1260gal,最大竖向变形为短向跨度的1/163,满足＂避难与救灾建筑结构＂的抗震性能设防要求;结构的失效类型为动力失稳破坏,临界失效时出现塑性铰的杆件较少,结构塑性发展程度不充分;由整体稳定控制的单层柱面网壳在满足稳定承载力的要求下具有较大的抗震潜能。     

基于三维流-固耦合模型的油井出砂细观机制研究

油井出砂机制的研究是提高油藏产能和石油开采成本减小的关键课题,而常规的宏观力学理论和方法不能全面反映油藏开采过程中油井出砂的发生和发展。鉴于砂岩储层的物理性质和射孔试验特征,从岩土力学的角度建立基于柱坐标系的三维颗粒流数值模型,与理论分析成果进行比较,以说明该细观数值模型可行性,有效地模拟出砂过程中的渗流及流-固耦合效应。在该基础上,综合考虑流体压力梯度力和拖曳力,基于PFC3D模型模拟流体不同运动时的砂岩性态。数值分析得到的模型宏观应力图形说明流体运动对砂岩力学特性的影响不可忽略,且在相同条件下,流量越大,砂岩的塑性区越大,形成砂岩破坏出砂的几率也越大。同时,不同工况的砂岩黏结分布和颗粒转动图形表明,相同条件下流量越大,颗粒间平行黏结破坏越多,颗粒转动越大,失去黏结约束的颗粒也越多,出砂量就越大,可见两种细观特征图形与宏观应力图形变化规律一致,该模型可用于油井出砂机制的研究,可为出砂量预测及出砂控制提供新的研究思路。     

圆柱孔收缩的线弹性-完全塑性解及其应用

针对隧道开挖引起的地层损失现象,将开挖过程简化为圆柱孔收缩问题,借鉴文献[1]关于圆柱孔收缩的计算方法引入临界状态土力学理论,给出了圆柱孔收缩问题的线弹性-完全塑性解析解,并结合隧道开挖的工程特点给出了地层损失比以及地表土体最大沉降与隧道支护压力之间的关系式。将该方法的计算结果与Grant的离心机试验实测结果进行了对比,并通过国内外的工程实例对该方法的计算结果进行了验证,证明计算结果准确合理,可为隧道开挖引起的土体变形分析提供借鉴。     

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竖井内爆炸动力响应分析

系统地分析了内爆炸条件下冲击波在竖井内的传播和反射规律,并基于经典弹性理论,建立了动力平衡方程,推导出了竖井井壁动力响应的计算表达式,得到了竖井侧墙最大径向位移和最大内力分布。计算表明：竖井侧墙最大径向位移出现在竖井中间的某处位置,具体与点源爆炸物高度有关,随着爆炸高度的增加,最大径向位移出现的位置也在向井口方向移动,但是幅值大小有所减小。     

节点刚度对单层柱面网壳地震响应及内力的影响分析

论文首先采用壳单元Shell163建立了单层柱面网壳模型,同时利用壳单元模拟了焊接空心球节点,并通过计算验证了模拟方法的合理性。然后,通过调节空心球节点的厚度,考察了节点刚度变化对单层柱面网壳地震响应的影响,分析结果表明,在强震作用下节点刚度变化对网壳节点响应与杆件内力的影响均较大,建议在进行此类结构的动力分析时考虑节点刚度的影响。     

Postbuckling of shear deformable stiffened anisotropic laminated cylindrical shell under axial compression

A postbuckling analysis is presented for a shear deformable anisotropic laminated cylindrical shell with stiffener of finite length subjected to axial compression. The material of each layer of the shell is assumed to be linearly elastic, anisotropic and fiber-reinforced. The governing equations are based on a higher order shear deformation shell theory with von Kármán-Donnell-type of kinematic nonlinearity and including the extension/twist, extension/flexural and flexural/twist couplings. The ‘smeared stiffener’ approach is adopted for the beam stiffeners. This arrangement allows the beam stiffeners to be assembled directly into the global stiffness matrix. The nonlinear prebuckling deformations and initial geometric imperfections of the shell are both taken into account. A singular perturbation technique is employed to determine the buckling loads and postbuckling equilibrium paths. The numerical illustrations concern the postbuckling response of perfect and imperfect, grid, axial, ring stiffened, and unstiffened shells. The results confirm that there exists a compressive stress along with an associate shear stress and twisting when the anisotropic shell is subjected to axial compression. The postbuckling equilibrium path is unstable for the moderately thick cylindrical shell under axial compression and the stiffened shell structure is imperfection-sensitive.     

基于多体分析的浅水FPSO和水下软钢臂系泊系统运动特性研究

基于多体动力分析方法进行FPSO和水下软钢臂系泊系统的运动特性研究。相较于非线性弹簧模拟软钢臂系泊系统或者其他近似模拟方法,多体分析方法可以充分考虑系泊系统具体结构形式及其动力项对FPSO运动性能的影响,更好的预报系统运动响应和系泊力。本文将FPSO和水下钢臂结构模拟成2个具有6自由度的独立结构,两者用系泊链组进行连接。基于三维势流理论应用汇源分布法,首先在频域内进行FPSO的水动力参数分析,进而在时域内对系统进行耦合动力分析。本文重点讨论系泊系统黏性力和二阶波浪力对系统响应的影响,计算结果发现系泊系统黏性力对系泊力有一定影响,而在浅水条件下二阶波浪力的计算对准确预报系统运动及系泊力非常重要。