国家教育部博士点基金(20120204110024)
- 作品数：16 被引量：166H指数：8
- 相关作者：王正中刘铨鸿王羿李爽肖旻更多>>
- 相关机构：西北农林科技大学中国科学院同济大学更多>>
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- 相关领域：水利工程农业科学建筑科学更多>>
- 考虑冻土与结构相互作用的梯形渠道冻胀破坏弹性地基梁模型被引量：37
- 2017年
- 假定渠基冻土为服从Winkler假设的弹性地基,提出一种针对开放系统混凝土梯形渠道的衬砌冻胀力分布计算方法。基于弹性地基梁理论引入与冻胀变形成比例的附加项来反映衬砌冻胀变形引起的冻胀力释放和削减,导出考虑冻土与衬砌结构耦合作用的冻土地基梁挠曲线微分方程。基于此,对现浇混凝土梯形渠道底板和坡板分别建立冻胀模型,并结合边界条件对方程求解获得渠道底板和坡板挠度和内力的解析表达式,进而建立了基于衬砌冻胀位移计算的渠道衬砌冻胀破坏判断准则。以新疆塔里木灌区某梯形渠道为原型,对衬砌各点冻胀位移进行了计算,并与材料力学方法的计算结果及原型观测值进行了对比分析。结果表明,本文方法由于考虑了衬砌冻胀变形引起的冻胀力释放和削减,冻胀位移计算结果均较材料力学方法小,且与观测值更加符合。研究结果可为现浇混凝土梯形渠道的抗冻胀设计提供参考和理论依据。
- 肖旻王正中王正中刘铨鸿王羿葛建锐
- 关键词：冻土工程灌溉渠道冻胀弹性地基梁
- 考虑翘曲及挤压影响的深孔闸门主梁正应力解析解被引量：2
- 2019年
- 随着高水头水利水电工程的开发,深孔闸门应用越来越普遍。在梁构件设计时,按其结构特点,已属薄壁深梁讨论范畴,若仍采用传统设计中细长梁纯弯理论,则会导致计算结果出现较大误差。由此,亟待给出一种简明准确的主梁正应力计算方法。基于叠加思想和材料力学方法,充分考虑翘曲及挤压影响,建立了合理的力学计算模型,推导出工字形截面深梁在横向均布荷载作用下正应力的解析计算式,并分析了在不同跨高比和翼缘与腹板面积比下该方法计算结果与现有计算方法及数值模拟间的相对误差及适用范围。进而结合工程实例,给出了不同计算方法的精度评价。计算结果表明,相比于现有解析计算方法,该方法计算结果精度较高且适用范围较广,可为梁结构设计提供参考。
- 陈英昕吴思远李斯王正中吴守军
- 关键词：深梁工字形截面翘曲均布荷载
- 基于Isight-MSC.Patran/Nastran联合仿真的弧形闸门动力模型修正被引量：3
- 2018年
- 为了获得精确的弧形闸门动力有限元模型,提出一种基于Isight-MSC. Patran/Nastran联合仿真与特征灵敏度优化相结合的快速建模方法。主要思路是在保证弧形闸门几何特征及动力特性一致情况下,通过软件联合调用实现质量重分布,以此得到相应的动力有限元模型。首先利用摄动法建立弧形闸门主框架目标模型,通过特征灵敏度优化方法迭代逼近,证明了该方法的有效性,进而通过与现有参数优化方法对比,说明了该方法在保证最小改变量的情况下,能够获取更为精确的有限元动力分析模型。在此基础上根据弧形闸门完全水弹性模型实测数据建立了相应的动力有限元模型,实例计算表明该方法只需较少的迭代步骤就可以实现精确建模。
- 吴思远吴思远王正中王岳徐超吴守军
- 关键词：弧形闸门模型修正ISIGHT
- 寒区弧底梯形衬砌渠道冻胀破坏的尺寸效应研究被引量：21
- 2018年
- 为探明地下水埋深、冻深及渠深对冻土地基上弧底梯形衬砌渠道冻胀破坏的影响规律,依据毛细理论将渠道冻胀分为封闭系统、半开放系统和开放系统;基于冻土水热力三场耦合理论,利用多场耦合软件COMSOL Multiphysics模拟研究了30组不同尺寸衬砌渠道的冻胀位移场和应力场。结果表明:规范建议的衬砌厚度内,渠道规模越大越窄深、冻深越大、地下水埋深越浅,则衬砌渠道冻胀破坏越严重。封闭系统,中小型衬砌渠道为渠底中心下表面拉裂,大型渠道为渠底中心下表面和距渠顶2/3坡长处上表面拉裂;半开放系统,中小型渠道为渠底中心上表面拉裂,大型渠道为渠底中心上表面和坡脚下表面拉裂;开放系统,小型渠道为渠底中心上表面拉裂,中型渠道为坡脚上表面拉裂,大型渠道为渠底中心下表面和距渠顶2/3坡长处上表面拉裂。该研究揭示了渠道衬砌冻胀破坏的尺寸效应,对弧底梯形衬砌渠道抗冻胀设计及衬砌结构合理设缝具有指导意义和定量化参考。
- 王正中刘少军王羿王羿葛建锐
- 关键词：寒区冻胀破坏尺寸效应
- 深孔钢闸门组合截面主梁应力计算方法被引量：3
- 2018年
- 为了解决以往深孔钢闸门主梁弯曲正应力沿用细长梁理论其计算结果偏于危险,而有限元法计算工作量大且复杂的问题,因此,基于弹性理论,推导出了均布荷载作用下工字型截面梁纵向纤维挤压应力计算公式,以及考虑纵向纤维挤压和剪切翘曲影响的弯曲正应力计算公式,并提出了组合截面薄壁深梁的判定准则,并以有限元数值模拟结果为准对各种弯曲正应力解析计算方法进行了评价.结果表明:已有解析法误差较大,不能准确揭示组合截面薄壁深梁弯曲正应力的变化规律;而所提方法考虑了剪切翘曲及层间挤压的双向应力状态影响,计算结果精度较高且适用范围更广.
- 吴思远吴思远王正中张雪才
- 关键词：深梁工字型截面误差分析
- 考虑剪切效应的工字梁弯曲应力比拟杆法被引量：1
- 2018年
- 随着工字形短深梁和宽翼缘梁结构的发展,截面非线性剪切变形对弯曲应力的影响愈加突出,导致传统设计中所采用的初等梁理论计算结果误差较大,不再适用。本文基于比拟杆法综合考虑剪切效应,推导出工字形梁横力弯曲应力解析计算公式,并与有限元及现有解析计算方法进行对比分析。结果表明:当跨高比较小,翼缘腹板面积比较大时剪切效应对弯曲变形有显著影响。同时相比于现有解析方法,本文计算结果精度较高且适用范围更广,可用于梁结构设计。
- 吴思远吴思远王正中刘少军李斯
- 关键词：工字形截面剪切效应弯曲应力比拟杆法
- 寒区输水渠道衬砌与冻土相互作用的冻胀破坏试验研究被引量：29
- 2018年
- 寒区输水渠道冻胀破坏直接影响着工程安全及效益发挥,基土冻胀变形及其与结构相互作用共同导致衬砌冻胀破坏发生。采用低温室循环供冷,模型槽底部砂砾石层补水,设计衬砌渠道低温冻胀模型试验,研究渠基土体的温度场、水分场、变形场和衬砌位移之间动态耦合规律,对比观测了冻融试验前后渠基土横剖面物理性状的变化。研究表明：引起基土冻胀变形的水分迁移量及结冰量受温度梯度、冻结速率控制,也受土体初始含水率的制约;渠道断面形状影响渠道的温度边界和热传导,使各部位冻结速率及冻胀变形不一致。渠基土冻结过程中兼有冻胀和挤密,土体受挤压程度同样受渠道衬砌及断面形状的影响,土体内应力复杂。渠基土冻胀与衬砌位移不协调,导致渠底衬砌与土体脱空且偏心受拉。土体冻结时与衬砌间形成接触分凝冰层,传递作用力;温升融化时,接触分凝冰层消融,表层土体强度丧失,造成渠坡滑动失稳破坏和衬砌结构大面积的滑塌。
- 王羿王正中刘铨鸿肖旻
- 关键词：衬砌渠道冻胀破坏水热力耦合
- 基于特征灵敏度优化的弧形闸门动力分析模型被引量：2
- 2017年
- 针对传统弧形闸门有限元模拟结果与实测数值存在误差,影响其动力特性及减振控制分析的问题,基于特征灵敏度优化的MATLAB-MSC.Patran/Nastran联合仿真,提出一种弧形闸门动力分析模型快速建模方法。主要思路是从传统静力有限元模型离散单元中,提取集中质量矩阵,以弧形闸门几何特征及动力特性为约束条件,通过软件联合调用实现质量重分布,以此得到相应的动力有限元模型。通过摄动检测、现有文献对比及实例优化表明:本文方法在保证最小改变量的情况下,只需较少的迭代步骤就可以实现精确建模。
- 吴思远吴思远王正中刘计良徐超徐超
- 关键词：弧形闸门
- 考虑全截面剪切的钢闸门宽翼工字形深梁解析计算方法被引量：2
- 2019年
- 横截面剪切变形对薄壁梁力学特性的影响尤为突出,导致传统设计中所采用的细长梁理论计算结果误差较大。水工钢闸门中,面板兼作主梁翼缘,在高水头下主梁具有短深梁非线性受力特点。该文基于能量变分法综合考虑全截面剪切效应,通过合理选取纵向位移函数及翘曲形函数,推导出工字形梁挠度、弯曲正应力及固有频率解析计算公式,并与有限元及现有解析计算方法进行对比分析。结果表明:当跨高比和跨宽比较小时剪切效应对弯曲正应力影响较大,在集中荷载作用下该现象更为显著。在计算固有频率时,剪切效应使其减小。相比于现有解析方法,该计算结果精度较高,且适用范围更广,可用于结构设计。
- 吴思远王正中
- 关键词：钢闸门工字形梁剪切效应能量变分法
- 基于TCR传热原理的混凝土复合保温衬砌渠道防冻胀效果研究被引量：13
- 2015年
- 中国北方寒冷地区广泛采用保温措施进行渠道防冻胀,在苯板保温防冻胀设计中铺设厚度一般根据半理论半经验确定,并没有考虑衬砌板与保温板接触热阻及交错布置对保温性能与削减冻胀的影响。该文依据固体材料接触热阻(thermal contact resistance,TCR)原理与压力相关的传热本构模型,提出了混凝土复合保温衬砌新型式。通过ABAQUS有限元软件采用热力耦合模拟将其与普通型式的苯板保温渠道进行比较。结果表明:与普通保温衬砌渠道相比,外界负温时,复合保温衬砌的保温及消减冻胀力效果显著。理论上复合保温衬砌冻胀量消减40%以上,法向冻胀力减少66%,切向冻结力减小58%。对寒区衬砌渠道保温防冻胀设计提供了相应的理论参考。
- 郭瑞王正中牛永红刘铨鸿王羿
- 关键词：混凝土衬砌保温EPS保温板TCR复合保温防冻胀
