液舱晃荡载荷计算与强度校核系统研究

随着薄膜型LNG运输船的需求量不断增加,晃荡载荷已成为船舶安全性研究的重要内容之一。本文结合中国船级社规范所推荐的公式,对薄膜型LNG船晃荡水平的载荷进行研究,提出载荷计算方法和流程,在MSC.patran的基础上结合二次开发语言PCL,设计了一套晃荡载荷计算与校核系统。该系统对有限元模型进行前后处理,设计了舱室识别算法来搜索晃荡载荷的作用域,实现薄膜型LNG船晃荡载荷的自动计算与施加,完成屈服强度评估。通过算例测试证明本系统自动计算结果的有效性和准确性,可以为工程设计人员大大节约工作量,大幅度提高工作效率。     

钻孔灌注桩桩侧泥皮分布对桩承载性状影响研究

泥皮的存在会使灌注桩承载力降低,由于受施工工艺、方法以及现场条件影响,泥皮并不全部分布于整个桩壁四周,而是存在于部分区域。用折减桩土接触面参数的方法来模拟泥皮作用,对不同高度分布的泥皮进行数值方法模拟,分析不同泥皮分布高度对灌注桩的承载性状影响。计算结果表明,泥皮分布高度越高,荷载-沉降曲线越陡,拐点位置不断前移,当泥皮性状比α=0.8时,极限承载力损失约在5%~25%,当α=0.6时,极限承载力损失约在5%~50%。泥皮分布高度对桩侧摩阻力的影响与上部荷载作用下泥皮性质能够提供的极限摩阻力有关;有泥皮存在的部位,桩身轴力传递速率明显加快,泥皮分布高度越高,桩身轴力传递速率越快,且越向下部,泥皮分布高度对轴力的影响越大;泥皮分布越高,桩侧摩阻力就越容易达到极限摩阻力,导致泥皮分布越高,桩端阻力越大。     

具有弯曲效应的层状结构岩体变形的Cosserat介质分析方法

在反倾向层状岩体边坡、有底鼓现象的巷道以及隧洞工程中，岩体常出现弯曲变形及弯曲破坏现象。常规的等效连续介质理论忽略了梯度应力的影响，因而不能很好解决上述工程问题．Ｃｏｓｓｅｒａｔ介质理论以具有一定尺度的微元体为研究对象，引进了偶应力及弯曲曲率概念，从而考虑了弯曲效应对介质变形特性的影响。本文首先介绍Ｃｏｓｓｅｒａｔ介质理论的基本原理，然后建立有限元计算模式，最后通过算例，说明这种模式对计算具有弯曲效应的展状岩体变形问题是有效的。     

1988年澜沧-耿马地震的震源特征及其有限元模拟

本文根据澜沧-耿马地震序列余震分布图像的变化，以及用复合型法反演主震破裂过程的研究结果，提出了澜沧-耿马地区北北西走向顺向雁行型双断层力学模型．用断裂力学有限元方法进行数字模拟研究表明：模型中的两个内端点区之间是主压应力的相对低值区，而剪应力分布在两个内端点区为高值区且以较大梯度向中心衰减，两次７级地震后接连发生的４次近东西走向的６级余震主要发生在这一带．由于压应力的减弱、剪应力的增加，使近东西走向的断层上摩擦力减小，有利于发生剪切错动，引发近东西走向分布的强余震；当区域主压应力方向取北北东向时，断层的理论滑动矢量图显示出右旋走滑性质，与震源机制及地表考查结果一致．当区域主压应力方位取值在ＮＥ２５°附近且北部７．２级震区的弹性模量相对南部７．６级震区足够大时，北部断层１的相对滑动矢量可比南部断层２大，从而导致７．２级地震的震中烈度大于７．６级地震的烈度异常分布．     

Mode analysis of structures using the Fourier p-element method

The Fourier p-element method is an improvement to the finite element method, and is particularly suitable for vibration analysis due to the well-behaved Fourier series. In this paper, an iteration procedure is presented for solving the resulting nonlinear eigenvalue problem. Three types of Fourier version shape functions are constructed for analyzing the circular shaft torsional vibration, the plate in-plane vibration and annular plate flexural vibration modes, respectively.The numerical results show that this method can achieve higher accuracy and converge much faster than the FEM based on polynomial interpolation, especially for higher mode analysis.     

Non‐iterative time integration scheme for non‐linear dynamic FEM analysis

This paper proposes a non‐iterative time integration (NITI) scheme for non‐linear dynamic FEM analysis. The NITI scheme is constructed by combining explicit and implicit schemes, taking advantage of their merits, and enables stable computation without an iteration process for convergence even when used for non‐linear dynamic problems. Formulation of the NITI scheme is presented and its stability is studied. Although the NITI scheme is not unconditionally stable when applied to non‐linear problems, it is stable in most cases unless stiffness hardening occurs or the problem has a large velocity‐dependent term. The NITI scheme is applied to dynamic analysis of the non‐linear soil–structure system and computation results are compared with those by the central difference method (CDM). Comparison shows that the stability of the NITI scheme is superior to that of the CDM. Accuracy of the NITI scheme is verified because its results are identical with those by the CDM in which the time step is set as 1/10 of that for the NITI scheme. The application of the NITI scheme to the mesh‐partitioned FEM is also proposed. It is applied to dynamic analysis of the linear soil–structure system. It yields the same results as a conventional single‐domain FEM analysis using the Newmark β method. This result verifies the usability of mesh‐partitioned FEM analysis using the NITI scheme. Copyright © 2003 John Wiley& Sons, Ltd.     

路堤荷载作用下软基沉降特性研究

为探究路基断面几何参数对软基沉降特性的影响，基于弹性Biot三维固结有限元程序PDSS，就路基顶面宽度、路基高度及边坡坡比等断面几何参数对软基沉降特性的影响进行较深入的模拟分析，重点探讨现行各类铁路、公路路基宽度下软基沉降变形的模式。宽窄路堤荷载作用下软基的沉降模式不同，宽路堤软土路基沉降盆表现为“W”形状，而窄路堤软土路基的沉降盆表现为“V”形状。     

半填半挖式路基差异沉降对沥青路面结构影响分析

半填半挖式路基的差异沉降将对上承路面结构产生不利的附加力学响应。本文以层状体系为基础，将半填半挖式路基差异沉降变形作为路面结构层底的约束条件，建立沥青混凝土路面结构对半填半挖式路基差异沉降变形力学响应的平面有限元模型。系统分析不均匀沉降量、不均匀沉降长度、路面结构与材料参数等对附加力学响应的影响。通过正交因子分析，研究路面结构层的优化设计以改善路面结构的不利受力状态。最后，建议使用柔性基层或设置级配碎石等松散性材料底基层来削减基层底附加拉应力，在路面结构层的优化设计中应以基层厚度作为控制要素。     

陈家大院边坡稳定性研究

从研究区域的地质环境出发,分析了工程区域的地貌地质特征,由此获得符合实际的计算模型,在此基础上对在重力场作用下的边坡稳定性进行了有限元的模拟分析,同时采用了不同的计算方法对不同工况条件下的滑坡稳定性进行了计算,并得出了一些结论和建议。     

电导率分块均匀的瞬变电磁25维有限元数值模拟

在吸收并修正部分前人工作的基础上，给出了电导率分块均匀的瞬变电磁25维有限单元法正演算法. 在该算法中，（1）采用在矩形网格中进一步三角细化的剖分方式，同时考虑到矩形单元中心节点的性质，求解线性方程组前用高斯消元法消除矩形网格中心节点上的待求未知量，这样一方面较准确地模拟出任意二维复杂地电断面，另一方面又大大地节省了计算量；（2） 采用计算二次场的算法，事先仅需获得电场和磁场沿地电构造走向方向两个分量的一次场，故而不但计算精度较高，而且不明显增加计算量. 最后，对几例典型模型进行正演，并与解析解对比，验证了本文方法的有效性.