基于变分渐近法的双周期梯形波纹板力学性能研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pan07631014
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
双周期梯形波纹板是一种轻质高强吸能特性较好的新型结构,其形貌是沿两个平面方向均呈周期性梯形波纹变化,现阶段研究主要集中在对单向变化波纹板的研究上,对双周期梯形板的力学特性与结构参数之间关系的研究较少,限制了该结构的推广应用。针对这些问题,本文利用波纹形状的周期远小于整个板结构尺寸的特点,选取凸起为中心的典型代表单元-单胞为研究对象,以变分渐近法为理论基础,结合有限元离散技术进行计算,为双周期梯形波纹板结构的性能研究提供指导,论文的主要工作和研究成果如下:
  (1)双周期梯形波纹板的周期远远小于全结构的尺寸,根据这一特点基于变分渐近理论,从能量概念角度建立双周期梯形波纹板的等效模型,通过提取出双周期波纹板结构的单胞,深入分析了梯形单胞结构上的受力特点并结合周期性边界条件,得到了双周期梯形波纹板的等效刚度特性、局部应力场和位移场的重构关系。分析结果表明双周期结构较之于基础薄板的拉伸刚度大幅度降低,弯曲刚度明显增大。
  (2)结合变分渐近均匀化分析软件SwiftComp和通用有限元软件Abaqus,从双周期梯形波纹板的全局位移响应、屈曲分析和局部应力场重构等多角度、多方位对比验证了等效模型的精确性和SwiftComp力学分析的可行性。结果表明,重构位移场和应力场的误差可以控制在1%以内,屈曲特征值误差在5%以内。探究了双周期梯形结构单胞等效刚度特性与参数之间的规律,结果表明双周期梯形波纹板的等效刚度特性与结构参数表现为明显的非线性变化规律,随着周期间距L的增加A11、D12和D33增加,A12、D11减小,A33影响较小;随着高度H的增加A11、A33减小,A12先减小后增大,D11、D33会增加,H对D12的影响受随着L发生改变。
  (3)根据纤维增强复合材料的总能量泛函,建立了纤维增强材料本构模型,探究了纤维复合材料的双周期梯形结构的等效刚度特性与参数之间的规律变化,研究表明等效刚度特性参数均与纤维体积分数呈正相关,同时通过不同倾角铺层的组合可以实现各向异性复合材料结构性能的最优化。
其他文献
为达到规划的滇池水质目标,“九五”至“十三五”期间在滇池流域构建起了从源头控制到末端截污的环湖截污治污体系,其设计目标之一为对农业农村污水截留率达30%,目前已从理论上获得验证。为了最大限度减少进入滇池污染负荷,以30%农业农村污水截留率为基础建立可实现高效截流井进行自动化控制、雨季截污干渠溢流污染负荷最小化运行、污水处理厂和水质净化厂的联合调控运行的智能化平台。考虑到污水截留率30%的目标制定是
学位
预测滑坡发生的时间是地质风险管理领域的一个重要课题。近年来,基于对位移监测数据的分析,人们提出了多种方法来解决这一问题。其中,速度倒数法由于其使用简单的特点,被广泛应用。1965年,斋藤基于经典蠕变理论提出了一种预测滑坡破坏时间的方法。此后,Fukuzono在前人研究和大比例尺边坡模型试验的基础上,提出边坡破坏前地表位移速度的对数与最终阶段地表位移加速度的对数成正比。Voight基于Fukuzon
学位
超高性能混凝土(UHPC)通常定义为抗压强度超过150MPa的水泥基胶凝材料。UHPC具有优异的抗渗、拉压性能,是高强度耐用结构设计时的最优解决方案,目前UHPC已被广泛用于桥梁、人行道和房屋等诸多建筑结构领域。UHPC通过仔细控制其组成颗粒的尺寸和分布并掺入不连续的钢纤维,提高了抗压强度,延性和耐久性等材料性能。但是UHPC的成本较高,同时缺乏较为全面的试验研究,使它的进一步应用受到了限制。随着
在岩土工程中,压力(应力)是一个非常重要的参数,它在岩土工程计算、结构设计中是重要参考指标;同样在工程建设周期的各个环节都十分重要,例如隧道施工中的初期支护的受力状态,对于判断其稳定安全十分有帮助。正是由于压力(应力)参数对于岩土工程具有重要意义,决定了压力传感器在岩土工程中的发展。  压力传感器与电子采集、传输等设备形成的监测技术也被广泛研究并应用在各个领域。而在岩土工程中,基于压力传感器的应力
三峡工程为我国经济发展带来巨大成就的同时,其复杂的水文地质环境导致三峡库区频发诸如地震、滑坡、泥石流等地质灾害。库区边坡在水位升降作用下所形成的一段高程约为30m的周期性水位涨落带,被称为消落带。消落带岸坡在库水升降、波浪淘蚀等其它外力作用下,岸坡不断地被改造,成为了影响库岸边坡稳定性的关键地带,其中库岸边坡消落带岸坡岩土体本身的劣化特征和整体稳定性未见系统研究。  本文结合国家自然科学基金项目“
建筑结构在漫长的服役生涯中将受到诸如爆炸、冲击、火灾等偶然事件的威胁而发生局部损伤破坏。若结构本身缺乏足够的鲁棒性,该局部损伤将迅速向剩余结构蔓延,并最终引起结构整体倒塌或者与初始损伤不成比例的破坏,这就是建筑结构的连续性倒塌。尽管结构连续倒塌事故发生的概率较低,但一旦发生将造成极大的人员伤亡、财产损失和恶劣的社会影响。以1968年伦敦Ronan Point公寓、1995年俄克拉荷马的联邦大楼以及
学位
意外荷载引起的结构初始局部破坏可能导致相邻构件破坏或整个结构连续倒塌。近年来,结构连续性倒塌事故频发,造成了巨大的人员伤亡和财产损失,也引起学术界对结构连续性倒塌的高度重视。而部分竖向承重构件失效后,提高剩余结构的承载力被认为是抵抗结构连续倒塌最有效的方法之一。因此,研究剩余结构构件的传力机理及增强剩余结构抗连续倒塌的能力,对提高建筑结构的安全性、防止重大工程灾害的发生、减少相应的经济损失和人员伤
在极端的荷载情况下,金属延性断裂因为大变形和非线性的出现,成为一个无法避免的问题。随着钢结构的不断发展,高强钢得到了越来越多的应用,但在地震作用下,高强钢承载力很强而延性较低,结构在加速的塑性发展中,断裂会很快发生。在结构突变、连接接头等应力集中区域,构件在大应变状态下的损伤和塑性断裂是影响结构整体承载力性能和连续倒塌的关键因素之一。  传统的断裂力学,通常假设已有的宏观裂纹或几何缺陷出现,在初始
学位
苯扎贝特(BZF)和环丙贝特(CPF)是典型的贝特类血脂调节剂,用量较多、使用较为广泛。因它们特殊的物化性质,不易被水处理厂的传统处理工艺去除,因此大量残留在各类水体中,对水环境造成严重污染。模拟太阳光照射N、F掺杂的TiO2纳米管阵列(NF-TNTAs)是一项绿色高效的水处理技术。因此,本文采用此技术对BZF和CPF进行降解,并研究降解过程的动力学、效能、机理和常用水质影响因素的影响及作用机理。
学位
随着我国城市化进程的加快,大量人口进入各种各样新建的城市,城市人口密度急剧增大。这样的情况同时出现在中、高烈度区域的城市中。对于城市中由于建筑功能等原因而无法使用联肢剪力墙结构体系的多高层建筑,传统的钢板混凝土单肢剪力墙很难满足抗震设计要求;而对于采用联肢剪力墙体系的结构而言,剪力墙的连梁跨度或开洞宽度往往取决于建筑、设备等非结构因素,连梁设计复杂,施工繁琐,经济性不佳。结合混合联肢剪力墙“双重抗
学位