检索结果-内蒙古大学图书馆

工程力学 2024年

作者：陶慕轩王雨伦赵继之清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室重庆大学土木工程学院

分层壳单元是模拟二维结构构件的有效工具，机器学习的发展为传统分层壳模型的优化分析提供了新的选择。本研究使用机器学习方法对钢筋混凝土剪力墙结构进行高效精细数值模拟。首先，基于开发的分层壳程序，对不同的机器学习方法和损失... 详细信息

分层壳单元是模拟二维结构构件的有效工具，机器学习的发展为传统分层壳模型的优化分析提供了新的选择。本研究使用机器学习方法对钢筋混凝土剪力墙结构进行高效精细数值模拟。首先，基于开发的分层壳程序，对不同的机器学习方法和损失函数进行了比较，最终选取了粒子群优化算法和L1损失函数。然后，根据机器学习优化方法实现了本构参数的分析，并使用多个数值模型验证了所提出的分层壳模型和机器学习优化方法的稳定性和准确性。最后，根据试验和数值模拟的结果得到钢筋混凝土剪力墙有限元分析的参数推荐值，形成一种新型的高精度、高效和通用的计算模型。

关键词：钢筋混凝土剪力墙本构模型分层壳单元机器学习滞回曲线

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基于分层壳单元的钢筋混凝土板面外冲切模拟研究

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工程力学 2024年

作者：陶慕轩汪隆博赵继之清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室重庆大学土木工程学院

分层壳模型是实现结构精细化高效模拟的强有力工具。然而，面外冲切效应是传统分层壳模型唯一无法模拟的受力状态。为了进一步对冲切的全受力过程进行研究，该文基于传统的分层壳单元，在已有试验的基础上对面外的非线性本构进行了定义... 详细信息

分层壳模型是实现结构精细化高效模拟的强有力工具。然而，面外冲切效应是传统分层壳模型唯一无法模拟的受力状态。为了进一步对冲切的全受力过程进行研究，该文基于传统的分层壳单元，在已有试验的基础上对面外的非线性本构进行了定义，并根据冲切试验数据库标定了面外本构的参数，通过二次开发实现了冲切现象的模拟，分析了混凝土强度、抗冲切钢筋等对冲切破坏形态以及冲切承载力的影响规律，形成了可以模拟冲切效应的新型分层壳单元，并通过冲切数据库对考虑面外冲切效应的分层壳单元的模拟效果进行验证。

关键词：钢筋混凝土板三折线本构模型分层壳单元冲切破坏冲切数据库

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双竖向连梁偏心支撑组合框架理论研究

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工程力学 2024年

作者：吴桢灏庄亮东赵永飞巫山湖南大学土木工程学院清华大学土木工程系清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室

双竖向连梁偏心支撑组合框架（简称“DY-EBCF”）能在保证足够承载力和抗侧刚度的同时，最大限度降低连梁对下部空间的占用。但仅有的试验研究成果无法证实该结构的优越性和普适性，阻碍了其在实际工程中的应用。本文基于结构力学原理... 详细信息

双竖向连梁偏心支撑组合框架（简称“DY-EBCF”）能在保证足够承载力和抗侧刚度的同时，最大限度降低连梁对下部空间的占用。但仅有的试验研究成果无法证实该结构的优越性和普适性，阻碍了其在实际工程中的应用。本文基于结构力学原理，建立了DY-EBCF结构的理论模型，推导出了在侧向荷载作用下结构的变形模式和内力分布，理论模型表明，相比于原组合框架结构，DY-EBCF的梁端内力和柱端内力均有所增加，而梁端转角有一定的减小，并且可以通过增大2个连梁之间的中心距来降低梁端和连梁安装位置处的弯矩值，从而减轻混凝土板的损伤；之后提出了该结构体系“多段线”式的理论骨架曲线，并给出了关键点的荷载、侧移计算公式，按照该方法得到的骨架曲线与试验骨架曲线吻合良好，验证了模型的准确性。最后，讨论了结构关键设计参数，包括：梁柱线刚度比、连梁剪切刚度和布置间距、斜撑刚度对结构力学性能的影响，并给出了相应的取值建议。

关键词：偏心支撑组合框架双竖向连梁理论模型骨架曲线参数分析取值建议

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Y型双肢连梁偏心支撑组合框架力学性能试验研究

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工程力学 2024年

作者：吴桢灏庄亮东王巍湖南大学土木工程学院清华大学土木工程系清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室

传统的Y型单肢连梁偏心支撑组合框架（简称“SY-EBCF”）已被证明是一种高效的消能减震结构体系；但连梁的引入会压缩建筑空间，降低建筑功能；本文在SY-EBCF形式的基础上，提出了Y型双肢连梁偏心支撑组合框架（简称“DY-EBCF”）通过... 详细信息

传统的Y型单肢连梁偏心支撑组合框架（简称“SY-EBCF”）已被证明是一种高效的消能减震结构体系；但连梁的引入会压缩建筑空间，降低建筑功能；本文在SY-EBCF形式的基础上，提出了Y型双肢连梁偏心支撑组合框架（简称“DY-EBCF”）通过增加连梁数目，减小连梁尺寸，既能保证偏心支撑能够提供足够的承载力和刚度，又能最大限度的降低连梁对下部空间的占用。为研究DY-EBCF的力学性能，本文分别对一个DY-EBCF试件和拆卸失效连梁后的试件开展了拟静力试验，分析了试件的失效模式、荷载位移曲线和关键截面应变分布。试验结果表明：连梁主要依靠腹板剪切变形耗散能量，在其失效退出工作前，DY-EBCF试件的滞回曲线饱满且稳定；当拆除失效连梁后，结构在不平衡内力作用下恢复到原位，残余变形角为0.002 rad，小于连梁可更换的最大残余位移角（0.003 rad）；余下的组合框架部分水平承载力虽降低至未拆卸连梁时的1/2，但结构仍具有稳定承载的能力。最后对比了DY-EBCF和SY-EBCF的试验结果，证明了DY-EBCF在耗能能力、刚度和变形能力方面具有更好的抗震性能。

关键词： Y型偏心支撑组合框架双肢连梁建筑使用空间试验研究力学性能

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运动方程自适应步长求解的高性能Galerkin时程单元初探

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工程力学 2022年第1期39卷 21-26页

作者：袁驷袁全清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

该文以一阶运动方程为例,利用其非自伴随性质,构建了新型的凝聚检验函数,进而提出了一套高性能Galerkin有限单元——凝聚单元。该单元为无条件稳定的单步法单元,对于次多项式单元,其端结点位移和速度均可达到O(h^(2m+2))阶的超高收敛性... 详细信息

该文以一阶运动方程为例,利用其非自伴随性质,构建了新型的凝聚检验函数,进而提出了一套高性能Galerkin有限单元——凝聚单元。该单元为无条件稳定的单步法单元,对于次多项式单元,其端结点位移和速度均可达到O(h^(2m+2))阶的超高收敛性,比常规Galerkin单元的结点精度高2阶。采用此单元,该文进而实现了无需额外的结点修正技术的自适应步长的高效算法。该文对这一研究进展做一简介,并给出初步算例验证了该法的可行性和有效性。

关键词： Galerkin有限元法运动方程非自伴问题凝聚单元自适应步长

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二维泊松方程问题Lagrange型有限元p型超收敛算法

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工程力学 2022年第2期39卷 23-36页

作者：叶康生孟令宁清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

该文针对二维泊松方程问题的Lagrange型有限元法提出了一种p型超收敛算法。该法受有限元线法对二维问题降维思想的启发,基于网格结点位移的天然超收敛性,通过从网格中取出一行对边相邻的单元作一子域,将子域内各单元另一对边解答取为原... 详细信息

该文针对二维泊松方程问题的Lagrange型有限元法提出了一种p型超收敛算法。该法受有限元线法对二维问题降维思想的启发,基于网格结点位移的天然超收敛性,通过从网格中取出一行对边相邻的单元作一子域,将子域内各单元另一对边解答取为原有限元解答,在子域上建立真解近似满足的局部偏微分方程边值问题,对该局部边值问题,沿对边方向单向提高单元阶次进行有限元求解获得单元对边上的超收敛解。单元另一对边上的超收敛解可通过另一方向的单元行类似获得。在单元边超收敛解的基础上,依次取出各个单元,以单元边位移超收敛解为Dirichlet边界条件,双向提高单元阶次对原泊松方程问题进行有限元求解即可获得全域超收敛解。数值算例表明,通过简单的后处理计算本法可显著提高解答的精度和收敛阶。

关键词：有限元 p型超收敛后处理泊松方程边值问题

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线法二阶常微分方程组有限元分析的结点精度修正及其超收敛计算

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工程力学 2022年第S01期39卷 9-14,34页

作者：黄泽敏袁驷清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

采用m次单元对线法二阶常微分方程组(ODEs)进行有限元(FEM)求解,其单元内部位移为m+1阶收敛,而端结点位移收敛阶可达2 m阶。单元能量投影(EEP)超收敛计算恢复的单元内部位移精度一般为(m+2,2m)阶,此收敛阶既受益于也受限于有限元端结点... 详细信息

采用m次单元对线法二阶常微分方程组(ODEs)进行有限元(FEM)求解,其单元内部位移为m+1阶收敛,而端结点位移收敛阶可达2 m阶。单元能量投影(EEP)超收敛计算恢复的单元内部位移精度一般为(m+2,2m)阶,此收敛阶既受益于也受限于有限元端结点位移的精度。该文提出了一种修正EEP法(M-EEP),利用EEP超收敛解,先对端结点位移进行修正,再用其恢复单元内部位移。广泛的数值试验表明:对端结点位移修正后的收敛阶可达2m+2阶,再次修复的单元内部位移始终可达m+2阶收敛,摆脱了2 m阶收敛精度的限制。对于线性元,修正后结点位移的精度翻倍,单元内部M-EEP位移亦摆脱了原FEM解2阶收敛精度的限制,升到3阶收敛,基本达到二次元的收敛精度,效果显著。

关键词：有限元法二阶常微分方程组超收敛单元能量投影(EEP) 修正的EEP法(M-EEP) 有限元线法(FEMOL)

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深中通道钢壳-混凝土组合沉管浇筑变形研究

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工程力学 2024年第5期41卷 167-178页

作者：樊健生魏晓晨宋神友金文良苏宗贤刘宇飞清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 深中通道管理中心广州510600 保利长大工程有限公司广州510062

深中通道沉管管节采用钢壳-混凝土组合结构形式,通过向空钢壳浇筑混凝土预制而成。为评估沉管管节施工后的整体变形,建立了热-结构顺序耦合的分析框架,基于ANSYS APDL及UFPs二次开发模块,分别建立了考虑水化度、日照辐射、大气温度变化... 详细信息

深中通道沉管管节采用钢壳-混凝土组合结构形式,通过向空钢壳浇筑混凝土预制而成。为评估沉管管节施工后的整体变形,建立了热-结构顺序耦合的分析框架,基于ANSYS APDL及UFPs二次开发模块,分别建立了考虑水化度、日照辐射、大气温度变化的精细温度场模型和考虑混凝土硬化及收缩特性的结构分析模型。通过对足尺管节的温度及应变模拟结果与监测数据的对比,验证了有限元模型的可靠性。在此基础上,分析了日照辐射、大气温度变化等对于管节温度场的影响,同时分析了管节的整体变形模式,以及温度效应、混凝土收缩及自重三种因素对管节整体横向、纵向及竖向变形的影响。结果表明:管节施工过程的温度场表现为时变和空间分布的特征,格仓边部温度受外界气温变化和日照辐射的影响存在周期性波动,而格仓中部温度峰值主要受混凝土自身水化放热特性的控制;管节最终表现为顶板横向及纵向内收,竖向下挠,底板横向及竖向变形不显著;太阳辐射对于结构温度场影响较日气温变化更显著,建议在混凝土温度峰值预测中予以考虑,而日气温变化可采用日平均气温值予以简化;温度效应及材料收缩对管节横向及纵向整体变形影响显著,自重因素导致的变形在横向及纵向的比例为44.3%、11.7%,而在竖向所占比例达92.5%,因而温度效应及材料收缩在管节横向及纵向变形分析中不可忽视;该分析方法可适用于大体积混凝土等结构的温度效应的预测和评估。

关键词：隧道工程温度效应热-结构耦合分析钢壳混凝土组合沉管 ANSYS 温度场模型

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深中通道最终接头预制推出工法力学分析

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清华大学学报(自然科学版) 2025年

作者：冯楚乔刘入瑞宋神友金文良刘宇飞樊健生清华大学土木工程系深中通道管理中心清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室

深中通道海底隧道全长6 845 m,其中沉管段长5 035 m,采用钢壳混凝土结构。由于施工海域工况和选址条件复杂,因此最终接头的设计和施工是该项目的重难点之一。深中通道项目采用最终接头预制推出工法,显著提高了施工效率。该文详细分析了... 详细信息

深中通道海底隧道全长6 845 m,其中沉管段长5 035 m,采用钢壳混凝土结构。由于施工海域工况和选址条件复杂,因此最终接头的设计和施工是该项目的重难点之一。深中通道项目采用最终接头预制推出工法,显著提高了施工效率。该文详细分析了深中通道最终接头预制推出工法各施工工序的力学特征。首先,阐述了深中通道最终接头预制推出工法的施工过程,明确了研究对象;其次,计算模拟了最终接头的各施工工况,结果表明,最终接头预制推出工法相关结构设计可靠,安全裕度充足;最后,针对最终接头水下推出过程中钢拉杆的特殊受力情况,进行了理论推导和有限元模型验证,结果表明,水下推出工序会出现钢拉杆内力分布不均情况。该文研究结果可为复杂条件下大型沉管隧道最终接头施工提供参考。

关键词：深中通道最终接头预制推出工法有限元分析

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新型耐火耐候钢材高温力学性能与本构模型研究

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工程力学 2023年第3期40卷 201-212页

作者：余香林石永久彭耀光程赟王文昊刘栋土木工程安全与耐久教育部重点实验室清华大学土木工程系北京100084 百安力钢结构应用科技有限公司珠海519040

采用标准试验方法,对首钢集团生产的楼承板用SQ410FRW耐火耐候钢冷轧钢带进行稳态拉伸试验,以测定其典型高温力学性能指标,包括钢材高温弹性模量、规定塑性延伸强度、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率。通过非线性回归方法得出相应的... 详细信息

采用标准试验方法,对首钢集团生产的楼承板用SQ410FRW耐火耐候钢冷轧钢带进行稳态拉伸试验,以测定其典型高温力学性能指标,包括钢材高温弹性模量、规定塑性延伸强度、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率。通过非线性回归方法得出相应的高温折减系数表达式,包括弹性模量折减系数、规定塑性延伸强度折减系数和抗拉强度折减系数。根据试验应力-应变关系曲线,回归得出基于Ramberg-Osgood模型(R-O模型)的应力-应变本构模型,以用于后续有限元参数化建模过程中对结构构件的温度场分析和顺序热力耦合分析。试验结果表明:绝大多数拉伸试样均在平行段内或标距段内发生断裂,且断后伸长率随温度升高呈现总体增大趋势;高温弹性模量、高温规定塑性延伸强度和抗拉强度在600℃及以下时降低较少,均保持在常温名义值的60%以上,基本满足耐火钢的力学性能指标要求;基于R-O模型的应力-应变本构关系表达式的拟合优度均在90%以上,与试验应力-应变曲线吻合良好,故提出的本构模型可用于相关钢结构或组合结构构件的有限元抗火分析。

关键词：耐火耐候钢高温力学性能拉伸试验本构模型折减系数

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