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考虑剪切变形的欧拉梁单元一致质量矩阵
1
作者 张军锋 胡连超 +2 位作者 吴靖江 耿玉鹏 李杰 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2024年第5期128-134,共7页
为明确考虑剪切变形的欧拉梁单元一致质量矩阵推导方法,以形函数为基础,基于虚功原理,区分伸缩、扭转以及是否考虑剪切变形的弯曲受力状态,给出了欧拉梁单元一致质量矩阵表达式。研究表明:不考虑剪切变形时,欧拉梁受弯状态的一致质量分... 为明确考虑剪切变形的欧拉梁单元一致质量矩阵推导方法,以形函数为基础,基于虚功原理,区分伸缩、扭转以及是否考虑剪切变形的弯曲受力状态,给出了欧拉梁单元一致质量矩阵表达式。研究表明:不考虑剪切变形时,欧拉梁受弯状态的一致质量分析中一般不计单元上微元体水平方向的惯性力,此时仅需弯曲变形引发的竖向位移形函数即可;考虑剪切变形时,则需计入水平方向的惯性力,且同时需要完整的竖向位移形函数和纯弯曲转角位移形函数;对于变截面欧拉梁单元,其一致质量矩阵表达式过于复杂,可在等截面梁的基础上,根据元素位置对矩阵元素匹配左右端或平均截面面积及截面极惯性矩近似给出实用的质量矩阵表达式;考虑剪切变形时,欧拉梁的刚度矩阵亦可经竖向位移和纯弯曲转角位移形函数计算得到,这一过程与使用纯弯曲竖向位移和纯剪切竖向位移形函数的过程在本质上是一致的。 展开更多
关键词 一致质量矩阵 欧拉梁单元 形函数 剪切变形 变截面
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汽车用镁合金纯剪切变形工艺的模拟分析
2
作者 李银标 吴捷 +2 位作者 王振宇 王树云 徐灿 《热加工工艺》 北大核心 2024年第19期128-131,共4页
为了弱化织构和细化晶粒以改善AZ31镁合金材料综合力学性能,设计了纯剪切挤压变形工艺。通过Deform 3D软件对该工艺进行模拟分析。结果显示,通过该挤压剪切变形,镁合金材料呈现不对称性流动,变形主要集中在材料外侧。随变形程度增加,应... 为了弱化织构和细化晶粒以改善AZ31镁合金材料综合力学性能,设计了纯剪切挤压变形工艺。通过Deform 3D软件对该工艺进行模拟分析。结果显示,通过该挤压剪切变形,镁合金材料呈现不对称性流动,变形主要集中在材料外侧。随变形程度增加,应变向内部延伸扩展,进而形成较大剧烈塑性变形,弱化织构和细化晶粒,有利于镁合金综合性能提高。 展开更多
关键词 AZ31镁合金 剪切变形 织构弱化 晶粒细化
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渗流条件下花岗岩残积土渗流-剪切变形试验研究
3
作者 胡华 吴毅峰 《福建建材》 2024年第9期1-4,共4页
采用福建闽南地区花岗岩残积土重塑试样,选取渗流压力、渗流时间、主应力差、试验围压4个主要影响因素,运用SLB-1型三轴渗流-剪切试验仪进行4因素4水平渗流-剪切正交试验。研究分析了渗流压力、渗流时间、主应力差、试验围压对试样最大... 采用福建闽南地区花岗岩残积土重塑试样,选取渗流压力、渗流时间、主应力差、试验围压4个主要影响因素,运用SLB-1型三轴渗流-剪切试验仪进行4因素4水平渗流-剪切正交试验。研究分析了渗流压力、渗流时间、主应力差、试验围压对试样最大轴向变形影响的主次关系、各因素对试样最大轴向变形影响特性。结果表明,影响因素主次关系排列顺序为主应力差、渗流时间、试验围压、渗流压力;随着主应力差的增大,试样最大轴向变形不断增加,且增加幅度较大;随着渗流时间和渗流压力的增加,试样的最大轴向变形增大,但上升幅度不大;随着试验围压的增大,试样的最大轴向变形不断减小。 展开更多
关键词 花岗岩残积土 渗流压力 渗流时间 渗流-剪切变形
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基于n阶剪切变形理论的表面梯度脱碳汽车前轴弯曲分析
4
作者 袁荣富 吴敏 +3 位作者 胡泽启 冯玮 王荣诚 徐敬 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期414-426,共13页
汽车前轴在热锻和热处理过程中,材料的表面会发生一定深度的脱碳,脱碳层的力学性能随脱碳深度呈梯度变化,影响了前轴在载荷下的弯曲性能。利用分段函数构建两侧表面功能梯度变化、内部性能均匀的简支夹芯梁,根据n阶剪切变形理论研究梁... 汽车前轴在热锻和热处理过程中,材料的表面会发生一定深度的脱碳,脱碳层的力学性能随脱碳深度呈梯度变化,影响了前轴在载荷下的弯曲性能。利用分段函数构建两侧表面功能梯度变化、内部性能均匀的简支夹芯梁,根据n阶剪切变形理论研究梁在两点载荷作用下的弯曲行为。利用虚功原理推导出位移场控制方程,采用Navier解析方法得到简支边界条件下梁的弯曲行为,并与相关文献中的实例进行比较。结果表明:n阶剪切变形理论具有良好的精度与可靠性;梁的挠度与转角随脱碳指数k的增大而增大,并于k≈10处达到准稳态;脱碳深度大于5 mm时,脱碳层厚度对梁弯曲时产生应力的影响比梁的高度变化带来的影响更大;两侧脱碳深度不对称时,物理中性面发生迁移;梁的弯曲挠度与转角随梁的厚度、宽度的增大而减小,但梁的厚度变化的影响更大。 展开更多
关键词 汽车前轴 脱碳 梯度夹层梁 n阶剪切变形理论 弯曲分析
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考虑温度和剪切变形的改进型波形钢腹板组合箱梁动力特性研究
5
作者 陈雪松 罗奎 +3 位作者 冀伟 张经伟 吴智博 刘明 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期601-611,共11页
为了精确分析温度效应和剪切变形效应对改进型波形钢腹板组合箱梁自振特性的影响,提出一种考虑温度效应和剪切变形效应的改进型波形钢腹板组合箱梁自振特性分析方法。综合考虑温度、剪切变形和波形钢腹板刚度修正的影响,运用应力等效原... 为了精确分析温度效应和剪切变形效应对改进型波形钢腹板组合箱梁自振特性的影响,提出一种考虑温度效应和剪切变形效应的改进型波形钢腹板组合箱梁自振特性分析方法。综合考虑温度、剪切变形和波形钢腹板刚度修正的影响,运用应力等效原则推导出改进型波形钢腹板组合箱梁的自振频率解析公式;利用实桥ANSYS有限元分析结果和试验实测结果对自振频率解析公式的正确性进行了验证;分析了温度等效轴向偏心力变化、弹性模量变化、剪切变形效应、不同高跨比和不同宽跨比下温度效应对该桥型自振频率的影响。结果表明:温度效应对改进型波形钢腹板组合箱梁的基频影响较大,计算该桥型的基频时需要考虑温度效应的影响;波形钢腹板的剪切变形效应对该桥型自振频率的影响较为显著,从第4阶自振频率开始剪切变形的影响已超过50%;不同高跨比下温度效应对基频的影响较大,且随着高跨比的增大呈线性急剧增大;不同宽跨比下温度效应对自振频率的影响较小,可以忽略不计。研究成果可为改进型波形钢腹板组合箱梁的自振频率计算和分析提供参考依据。 展开更多
关键词 组合箱梁 波形钢腹板 温度效应 剪切变形 模态试验 自振频率
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岩石单结构面剪切变形渗透性演化规律
6
作者 常江 姜克儒 +1 位作者 马海春 于智敏 《河北科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期207-216,共10页
为了研究剪切作用下单裂隙渗透性的演化规律,在Comsol中采用Weierstrass随机分形函数来生成单裂隙,调整2个裂隙面的相对位移来模拟剪切作用,通过分析不同剪切位移条件下裂隙隙宽的变化以及不同流量下的非线性效应发生的界定范围,并绘制... 为了研究剪切作用下单裂隙渗透性的演化规律,在Comsol中采用Weierstrass随机分形函数来生成单裂隙,调整2个裂隙面的相对位移来模拟剪切作用,通过分析不同剪切位移条件下裂隙隙宽的变化以及不同流量下的非线性效应发生的界定范围,并绘制散点图与函数曲线拟合确定剪切过程影响裂隙渗透率的因素,给出定量关系。结果表明:未发生剪切时,隙宽的概率密度分布满足标准的高斯分布,而随着剪切过程的发生,隙宽的高斯分布被破坏,仅体现标准高斯分布的部分特征;发生剪切时,渗透率先有一个减小的过程,然后在一定范围内波动;当Re>9.6时,流体开始从线性向非线性发展。对岩石单结构面剪切变形过程中裂隙孔径变化对流体渗流特性的影响进行模拟,可为分析地质体中结构面变形对地热变化的影响提供参考。 展开更多
关键词 渗流力学 单结构面 剪切变形 数值模拟 渗透率 Forchheimer公式
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基于改进Reddy型三阶剪切变形理论的弹性地基上FG-CNTRC板屈曲无网格分析
7
作者 许建文 严世涛 +1 位作者 彭林欣 陈卫 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期572-581,共10页
针对含碳纳米管转向的Pasternak地基上功能梯度碳纳米管增强复合材料FG-CNTRC(functionally graded carbon nanotube-reinforced composite)板的屈曲问题,提出了一种基于改进Reddy型三阶剪切变形理论TSDT(third-order shear deformation... 针对含碳纳米管转向的Pasternak地基上功能梯度碳纳米管增强复合材料FG-CNTRC(functionally graded carbon nanotube-reinforced composite)板的屈曲问题,提出了一种基于改进Reddy型三阶剪切变形理论TSDT(third-order shear deformation theory)和移动最小二乘近似MLS(moving-least square)的无网格分析模型。该模型避免了无网格法第二类边界条件的施加困难问题,且能够满足中厚/厚板的自由表面条件,无需额外引入剪切修正因子。基于最小势能原理推导了弹性地基上FG-CNTRC板的无网格屈曲控制方程,采用完全转换法处理本质边界条件。通过基准算例验证了本文方法的收敛性及有效性,讨论了碳纳米管的转向角、体积分数、分布形式、地基系数、宽厚比和边界条件等对FG-CNTRC板临界屈曲荷载的影响。 展开更多
关键词 改进Reddy型三阶剪切变形理论 功能梯度碳纳米管增强复合材料板 PASTERNAK地基 临界屈曲荷载 移动最小二乘近似
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高阶剪切变形理论下Pasternak地基上FG-CNTRC梁自由振动及屈曲分析
8
作者 杨立军 彭林欣 陈卫 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期1-11,共11页
功能梯度碳纳米管增强复合材料(functionally graded carbon nanotube-reinforced composite,FG-CNTRC)作为新一代先进复合材料,因其优越的力学性能而被研究者们广泛关注。该研究以Pasternak地基上FG-CNTRC梁为研究对象,基于不同高阶剪... 功能梯度碳纳米管增强复合材料(functionally graded carbon nanotube-reinforced composite,FG-CNTRC)作为新一代先进复合材料,因其优越的力学性能而被研究者们广泛关注。该研究以Pasternak地基上FG-CNTRC梁为研究对象,基于不同高阶剪切变形理论,将一种具有插值特性的无网格法——稳定移动克里金插值(stabilized moving Kriging interpolation,SMKI)应用于求解Pasternak地基上FG-CNTRC梁的自由振动及屈曲问题。基于稳定移动克里金插值和不同高阶剪切变形理论给出FG-CNTRC梁的位移场,利用Hamilton原理和最小势能原理分别推导了Pasternak地基上FG-CNTRC梁的自由振动和屈曲控制方程。采用MATLAB软件编制了相关程序,将该研究解与解析解或文献解对比,证明了该方法在计算Pasternak地基上FG-CNTRC梁自由振动与屈曲的有效性及准确性。最后,还讨论了不同高阶剪切变形理论、地基系数、碳纳米管体积分数等对其自振频率和屈曲临界荷载的影响。 展开更多
关键词 功能梯度碳纳米管增强复合材料(FG-CNTRC)梁 稳定移动克里金插值(SMKI) 不同高阶剪切变形理论 PASTERNAK地基 自由振动 屈曲
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关于剪切变形对压杆屈曲影响的分析
9
作者 李政 吴晓 肖珍 《湖南师范大学自然科学学报》 CAS 北大核心 2024年第1期130-133,共4页
利用压杆剪应变与轴向应变、弯曲挠度的微分关系建立了压杆弯曲微分方程,推导出了压杆发生弹性失稳时的屈曲载荷公式。计算分析表明:剪切变形对实心等截面压杆屈曲载荷的影响可忽略不计,格缀压杆的屈曲载荷则要考虑剪切变形的影响。同时... 利用压杆剪应变与轴向应变、弯曲挠度的微分关系建立了压杆弯曲微分方程,推导出了压杆发生弹性失稳时的屈曲载荷公式。计算分析表明:剪切变形对实心等截面压杆屈曲载荷的影响可忽略不计,格缀压杆的屈曲载荷则要考虑剪切变形的影响。同时,还指出有关文献认为深梁在轴力作用下与初等梁一样也有稳定问题这一说法不妥。 展开更多
关键词 剪切变形 压杆 屈曲 载荷 深梁
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考虑注浆层剪切变形的全长粘结锚杆应力分析
10
作者 舒晓云 朱珍德 +1 位作者 李安润 田云 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期757-766,共10页
锚杆锚固力与锚固界面的剪切特性密切相关,基于锚杆-注浆层-围岩以及粘结界面之间的应力应变关系,考虑锚固界面与注浆层的剪切特性,分析了全长粘结锚杆的应力分布特征,得到了锚杆轴力和锚固界面剪应力的分布规律。结果表明:考虑注浆层... 锚杆锚固力与锚固界面的剪切特性密切相关,基于锚杆-注浆层-围岩以及粘结界面之间的应力应变关系,考虑锚固界面与注浆层的剪切特性,分析了全长粘结锚杆的应力分布特征,得到了锚杆轴力和锚固界面剪应力的分布规律。结果表明:考虑注浆层剪切变形的界面剪应力分布范围相比不考虑时显著增加,峰值显著减小,二者的误差随着围岩弹性模量的增加而降低,其中硬岩条件下二者的差值约为30%;在围岩弹性模量较低时,剪应力集中程度较低,且沿锚杆分布范围较大,故软岩工程中应适当增加锚杆长度;随着围岩弹性模量的增加,界面剪应力分布范围减小,峰值增大,且逐渐向锚杆端部集中,故硬岩工程可适当缩短锚杆长度,并提升界面抗剪强度。 展开更多
关键词 全长粘结锚杆 注浆层 剪切变形 注浆层-围岩界面
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改进Reddy型三阶剪切变形理论下FG-GRC板弯曲和模态分析的无网格法
11
作者 杨立军 陈孔 陈卫 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期79-87,305,共10页
基于含7个自由度变量的改进Reddy型三阶剪切变形理论(third-order deformation theory,TSDT)假设,采用稳定移动最小二乘近似(stabilized moving least-square approximation,SMLS)的无网格法研究了功能梯度石墨烯增强复合材料(functiona... 基于含7个自由度变量的改进Reddy型三阶剪切变形理论(third-order deformation theory,TSDT)假设,采用稳定移动最小二乘近似(stabilized moving least-square approximation,SMLS)的无网格法研究了功能梯度石墨烯增强复合材料(functionally graded graphene-reinforced composite,FG-GRC)板结构的静态线性弯曲和自振模态。通过Halpin-Tsai模型来估算材料的有效弹性模量,有效质量密度和泊松比由混合定律确定。利用最小势能原理和Hamition原理分别推导了FG-GRC板的线性弯曲和自振频率无网格控制方程。由于基于SMLS构造的形函数不满足克罗内克条件,故采用完全转换法处理本质边界条件。该研究首先介绍了基于TSDT下FG-GRC板的SMLS离散模型;随后通过与已有成果进行比较,检验了本文方法的收敛性及准确性;最后数值分析了石墨烯片(graphene platelets,GPLs)分布模式,质量分数、几何参数、总层数及边界条件等对FG-GRC板结构弯曲和模态的影响。 展开更多
关键词 改进Reddy型三阶剪切变形理论(TSDT) 功能梯度石墨烯增强复合材料板 稳定移动最小二乘近似(SMLS) 线性弯曲 自振频率
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散粒体介质剪切变形的宏观特征与细观机制 被引量：3
12
作者 郑海君 唐珏凌 +1 位作者 潘远阳 魏玉峰 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2023年第4期27-33,共7页
为了探究散粒体介质在剪切过程中的内部结构变化及细观变形破坏特征,开展了直剪数值模拟试验,对剪切过程中颗粒体系的变形特性进行研究。试验中观察了散粒体内部结构随外荷载的变形响应情况,分析了试样的应力应变及剪胀特征关系。结果表... 为了探究散粒体介质在剪切过程中的内部结构变化及细观变形破坏特征,开展了直剪数值模拟试验,对剪切过程中颗粒体系的变形特性进行研究。试验中观察了散粒体内部结构随外荷载的变形响应情况,分析了试样的应力应变及剪胀特征关系。结果表明:散粒体的剪切变形及破坏是一个累积增长的过程,颗粒试样具有明显的应变软化现象,且在剪切面附近发生局部化塑性变形,同时整体表现出剪胀性;剪切过程中试样的细观组构各向异性与剪应力的变化具有一致性;接触力链网络演化呈现出强力链发育且主要集中于剪切面区域内的规律;颗粒的接触平均配位数整体呈现出减小的规律。 展开更多
关键词 散粒体 离散元单元法 直剪试验 剪切变形 演化规律
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用高阶剪切变形理论研究双模量梁的弯曲
13
作者 吴晓 《力学季刊》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期210-217,共8页
利用高阶剪切变形理论研究了双模量梁的弯曲变形问题,推导出了双模量梁的挠曲线方程及弯曲正应力公式.讨论分析了翘曲函数的指数n对挠度、正应力的影响.研究结果表明:拉压弹性模量的差异对梁的弯曲应力有较大影响.把高阶剪切变形理论的... 利用高阶剪切变形理论研究了双模量梁的弯曲变形问题,推导出了双模量梁的挠曲线方程及弯曲正应力公式.讨论分析了翘曲函数的指数n对挠度、正应力的影响.研究结果表明:拉压弹性模量的差异对梁的弯曲应力有较大影响.把高阶剪切变形理论的计算结果与弹性理论计算结果进行比较,可知该方法计算精度非常高. 展开更多
关键词 高阶剪切变形 双模量 梁弯曲 挠度 弹性模量
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基于压裂参数优化的套管剪切变形控制研究 被引量：1
14
作者 孟胡 吕振虎 +3 位作者 王晓东 张辉 申颍浩 葛洪魁 《断块油气田》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期601-608,共8页
非常规储层水力压裂过程中套管剪切变形问题突出,现场缺乏合适的套管变形防控措施。基于对套管剪切变形特征的分析,提出了通过合理设置避射距离防止套管变形的思路,并建立了套管剪切变形防控模型,对最优避射距离进行了优化,分析了射孔... 非常规储层水力压裂过程中套管剪切变形问题突出,现场缺乏合适的套管变形防控措施。基于对套管剪切变形特征的分析,提出了通过合理设置避射距离防止套管变形的思路,并建立了套管剪切变形防控模型,对最优避射距离进行了优化,分析了射孔参数、泵注参数、地层参数等对最优避射距离的影响。结果表明:1)对于较小尺度的天然断裂,可以通过降低储层改造强度,减小其滑移量;对于较大尺度的天然断裂,需要避免其在水力压裂过程中被激活,活化风险可以利用避射距离进行表征。2)通过压裂参数优化,能够提高储层改造效果并控制套管剪切变形,随簇数及簇间距增加,最优避射距离总体减小;天然裂缝间距越小、长度越大,与井筒夹角越小,最优避射距离越大。3)昭通YS区块长度大于50 m的天然断裂为高风险断裂,建议设置41~82 m的安全避射距离。 展开更多
关键词 非常规储层 水力压裂 套管剪切变形 天然断裂 压裂参数 避射距离
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初始剪切变形对铅芯橡胶支座性能影响分析 被引量：2
15
作者 陈波 马玉宏 +1 位作者 赵桂峰 管庆松 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第19期8332-8340,共9页
为了研究初始剪切变形对铅芯橡胶支座力学性能与大剪切变形时内部应力的影响规律,首先基于厂家提供的支座规格参数得到铅芯橡胶支座有限元模型,验证试验数据与有限元计算结果模型的正确性;然后分析支座尺寸、形状系数、竖向压力等不同参... 为了研究初始剪切变形对铅芯橡胶支座力学性能与大剪切变形时内部应力的影响规律,首先基于厂家提供的支座规格参数得到铅芯橡胶支座有限元模型,验证试验数据与有限元计算结果模型的正确性;然后分析支座尺寸、形状系数、竖向压力等不同参数,对有初始剪切变形的铅芯橡胶支座100%水平性能、内部钢板橡胶最大应力比的影响,并进行大剪应变下支座内部应力分析。结果表明:与无初始剪切变形相比,铅芯橡胶支座的100%水平刚度随着压应力、初始剪切变形、支座形状系数的变化最大为5%,影响程度较小;有初始剪切变形对橡胶隔震支座100%剪应变条件下的橡胶和钢板应力有一定的影响,但基本未达到橡胶材料的拉伸强度和钢板的屈服强度,支座处于安全状态;有初始剪切变形对橡胶隔震支座250%以上剪应变条件下的橡胶和钢板应力有很大的影响,不同剪应变条件下的橡胶或钢板应力均可能达到拉伸强度或钢板的屈服强度,支座有极大的损伤风险;通过分析,建议支座实际剪应变为400%、350%、300%、250%、200%及100%时,其初始变形分别不能超过0、20%、70%、120%、170%及270%。 展开更多
关键词 铅芯橡胶支座 水平等效刚度 初始剪切变形 参数分析 应力分析
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考虑剪切变形的连续钢-混组合梁动力特性分析 被引量：3
16
作者 孙琪凯 张楠 刘潇 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期258-266,共9页
考虑剪切变形和剪切滑移的影响,提出了一种适用于分析连续钢-混组合梁(steel-concrete composite continuous beams, SCCCBs)动力特性的理论模型。把连续钢-混组合梁的n-1个中间支撑代替为未知反力Ri(i=n-1),从而连续组合梁的动力学问... 考虑剪切变形和剪切滑移的影响,提出了一种适用于分析连续钢-混组合梁(steel-concrete composite continuous beams, SCCCBs)动力特性的理论模型。把连续钢-混组合梁的n-1个中间支撑代替为未知反力Ri(i=n-1),从而连续组合梁的动力学问题退化为承受未知荷载的简支组合梁动力学问题。通过Laplace变换和逆变换,得到包含未知反力的振型函数。代入梁端和中间支撑边界条件,即可获得关于n-1个未知反力的线性方程组,由其系数矩阵行列式不为0即可求得自振频率。模型中把混凝土子梁和钢梁分别按照独立的Timoshenko梁单元考虑,相比于子梁同剪切转角假设模型和不考虑剪切变形的模型,具有更高的计算精度。最后,分析了剪切变形、边中跨比和跨高比等因素对连续钢-混组合梁自振特性的影响。结果表明:该理论计算结果具有更高的计算精度;当L/(nh)>10时,可忽略剪切变形对连续钢-混组合梁自振频率的影响。 展开更多
关键词 连续钢-混组合梁(SCCCB) 剪切变形 自振特性 边中跨比 跨高比
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断层滑移对套管剪切变形的影响规律及防控措施 被引量：1
17
作者 张伟 李军 +3 位作者 张慧 王典 李托 刘怀亮 《断块油气田》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期734-742,共9页
威荣深层页岩气区作为中石化页岩气开发的重点突破区块,开发以来一直面临着严重的套管变形问题,而水力压裂诱发的断层滑移正是导致套管变形的主要因素之一。因此,明确断层滑移与套管剪切变形的关系,对套管变形的防控具有重要的意义。文... 威荣深层页岩气区作为中石化页岩气开发的重点突破区块,开发以来一直面临着严重的套管变形问题,而水力压裂诱发的断层滑移正是导致套管变形的主要因素之一。因此,明确断层滑移与套管剪切变形的关系,对套管变形的防控具有重要的意义。文中考虑了2种断层触发机理,采用Mohr-Coulomb准则,建立了三维断层滑移计算模型;在此基础上,建立套管剪切变形有限元模型,以断层滑移量为边界条件,研究了不同断层参数对套管变形程度的影响;最后,提出了断层滑移精细化防控理念。研究结果表明:摩擦因数越大,套管变形量越小;随着断层长度增大,套管变形量也逐渐增大;随着水平地应力趋于均匀,套管变形量逐渐减小;断层夹角为0°,15°,30°时,套管变形量较大,而后迅速减小。 展开更多
关键词 防控措施 水力压裂 断层滑移 套管剪切变形量 威荣区块
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高阶剪切变形板理论下FG-GRC板的屈曲和弯曲分析 被引量：3
18
作者 王壮壮 马连生 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期9-18,共10页
基于三阶剪切变形板理论(TSDPT)和正弦剪切变形板理论(SSDPT),研究了功能梯度石墨烯增强复合材料(FG-GRC)板的屈曲和弯曲行为,并通过与一阶剪切变形板理论(FSDPT)计算结果的比较,分析了TSDPT、SSDPT与FSDPT在FG-GRC板屈曲和弯曲力学行... 基于三阶剪切变形板理论(TSDPT)和正弦剪切变形板理论(SSDPT),研究了功能梯度石墨烯增强复合材料(FG-GRC)板的屈曲和弯曲行为,并通过与一阶剪切变形板理论(FSDPT)计算结果的比较,分析了TSDPT、SSDPT与FSDPT在FG-GRC板屈曲和弯曲力学行为研究过程中的差异。材料的有效杨氏模量通过修正的Halpin-Tsai微观力学模型估算,有效泊松比通过混合律确定。利用最小势能原理推导出了包含五个未知量的控制方程,并获得了简支FG-GRC矩形板弯曲挠度和临界屈曲载荷Navier形式的解析解。数值结果表明:与TSDPT和SSDPT相比,FSDPT明显高估了FG-X型FG-GRC板的临界屈曲载荷而明显低估了其弯曲挠度,且略微低估了FG-O型FG-GRC板的临界屈曲载荷而略微高估了其弯曲挠度,而UD型和FG-A型FG-GRC板在三种理论下的计算结果几乎完全一致;TSDPT和SSDPT在计算FG-GRC板的弯曲挠度和临界屈曲载荷时结果十分相近;当板的总层数NL小于10层~15层时,弯曲载荷比率和临界屈曲载荷比率的变化非常显著,当总层数NL超过10层~15层时,弯曲载荷比率和临界屈曲载荷比率的变化趋于平缓;由于石墨烯纳米片(GPLs)极高的弹性模量,FG-GRC板中GPLs的重量分数f_(G)与板抵抗弯曲和屈曲的能力正相关。 展开更多
关键词 石墨烯增强复合材料 功能梯度材料 Navier法 高阶剪切变形板理论 弯曲 屈曲
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考虑剪切变形和二阶效应的变截面构件的计算
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作者 苏骁 周东华 +3 位作者 王鹏 滑硕 刘阳杰 何颖成 《交通科学与工程》 2023年第1期52-58,共7页
同时考虑剪切变形和二阶效应来解析计算杆件的临界力,是求解变系数临界微分方程的难题。本研究采用有限元法推导了变截面单元刚度矩阵。采用三次Hermite插值函数和三次拉格朗日插值函数来计算单元内的弯曲变形和惯性矩变化。采用线性插... 同时考虑剪切变形和二阶效应来解析计算杆件的临界力,是求解变系数临界微分方程的难题。本研究采用有限元法推导了变截面单元刚度矩阵。采用三次Hermite插值函数和三次拉格朗日插值函数来计算单元内的弯曲变形和惯性矩变化。采用线性插值函数来计算单元内的剪切变形和截面面积变化。利用最小势能原理对总势能进行变分,系统给出了计入弯曲变形、剪切变形以及轴力二阶效应的变截面构件单元刚度矩阵。最后,用自编的有限元程序对算例进行验证。研究结果表明:本算法的计算精度较高,还可分析二阶位移放大系数以及变截面门式刚架立柱之间的支援作用。 展开更多
关键词 变截面单元 有限元 单元刚度矩阵 剪切变形 二阶效应
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真三轴卸荷条件下砂岩力学特性和剪切变形带预测模型
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作者 王泽 李文璞 +2 位作者 冯国瑞 杜佳慧 郝瑞卿 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期3700-3712,共13页
中间主应力和卸载作用对岩石剪切破坏特性具有重要影响。基于多功能真三轴流固耦合试验系统,开展不同中间主应力条件下砂岩加载和卸载破坏试验,分析其变形特征和强度特性,通过建立本构关系和剪切变形带角度预测模型,研究2者对剪切变形... 中间主应力和卸载作用对岩石剪切破坏特性具有重要影响。基于多功能真三轴流固耦合试验系统,开展不同中间主应力条件下砂岩加载和卸载破坏试验,分析其变形特征和强度特性,通过建立本构关系和剪切变形带角度预测模型,研究2者对剪切变形带角度的影响规律。试验结果表明:随着中间主应力增加,岩样峰值处偏剪切应力增加,且卸载条件下增幅较小;岩样最大压缩点呈现先增加后趋于稳定的趋势,达到最大压缩点后,加载条件下岩样体积应变由膨胀逐渐变为压缩,而卸载条件下均呈膨胀趋势。随着中间主应力增加,岩样偏剪切应变陡增,卸载条件下陡增提前。在峰值处,卸载条件下应力Lode角和应变Lode角均比加载条件下的大,且2个条件下2类Lode角的差值随中间主应力增加而增大。中间主应力和卸载作用可以通过应力Lode角反映岩石屈服特性,通过应变Lode角反映岩石内部裂隙演化方向。采用等效塑性应变表征内摩擦角和剪胀角,建立由三应力不变量构成的硬化本构关系;引入相关流动法则,构建剪切变形带角度预测模型。对比试验值,发现模型预测效果良好。随着中间主应力增加,变形带角度先减小随后趋于稳定;而卸载作用会减小变形带角度,并受中间主应力影响,角度减小幅度下降。 展开更多
关键词 中间主应力 卸载 强度准则 本构模型 剪切变形带
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