关键词： 心墙堆石坝   空间变异性   随机有限元   随机场  

摘要： 受施工质量、土料风化程度和室内试验误差等因素影响，土石坝现场坝料参数在空间分布上存在一定的不确定性。然而现有大坝安全评价指标还是以确定性分析为主，无法准确描述参数不确定性对坝体安全性的影响。因此有必要研究考虑坝料参数空间变异性情况下坝体结构响应的变化规律，从而为考虑材料参数空间变异性的大坝不确定结构响应安全评价体系的建立提供参考。为此，本文基于随机场理论，对曾获詹天佑工程奖的模范土石坝工程—糯扎渡心墙堆石坝坝料参数的空间变异性特征进行了分析，进而对其进行了静、动力随机有限元计算，并与观音岩大坝的静力随机有限元计算结果进行了对比。结果表明，填筑质量较好的糯扎渡大坝坝料的竖向相关距离更大，竣工时坝体最大沉降和蓄水时坝顶最大变形倾度的标准差和超越概率更小。此外，采用均一参数对糯扎渡大坝进行确定性动力有限元计算有41%和49%的概率低估坝体的加速度峰值和动位移峰值。

关键词： 预应力混凝土梁   长期变形   环境温湿度   混凝土收缩徐变   数值仿真   湿-热-力耦合  

摘要： 通过分析混凝土水化、混凝土内部湿热耦合传输及其与外界环境湿热交换过程，构建了基于多孔介质有效应力理论与B4理论的混凝土时变本构模型，考虑长期预应力损失，开发了湿-热-力多场耦合分析ABAQUS子程序，实现了环境温湿度与荷载耦合作用下预应力钢筋混凝土梁长期变形数值分析，通过500天持续加载下普通混凝土及预应力混凝土梁试验对数值分析结果进行了验证。研究结果表明：本文方法可较准确地预测梁内部温湿度、混凝土应变、预应力以及跨中挠度变化规律，考虑环境温湿度变化对混凝土时变行为的影响后，对各梁跨中挠度预测结果的均方误差比B4模型及JTG 3362-2018规范平均小0.20 mm2及0.48 mm2，整体预测效果更好。本研究所提方法可为混凝土桥梁长期下挠分析提供理论参考。

关键词： 径向基函数   气动弹性   插值   动网格   计算效率  

摘要： 以气动弹性计算为代表的多学科耦合计算中，结构变形会带来流体求解域的变形，需要发展一种通用性好、计算效率高、适用性强的动网格技术以满足气动力的求解需求。基于径向基函数（Radial basis function,RBF）插值法的动网格技术具有较强的变形网格生成能力，适用于任意类型的变形网格计算，被认为是一种具有较好应用前景的动网格方法。本文介绍了基于RBF的动网格技术的基本理论，分析了RBF方法的基函数与紧支半径选取方案，对针对基于RBF的动网格技术的加速算法、精度提升方法的研究进展进行了整理，介绍了基于RBF的混合动网格技术。最后对目前气弹计算中基于RBF的动网格技术研究现状与发展前景做了简要总结。

关键词： 端面泵浦   温度场   热形变   Nd:YAG晶体   有限元分析  

摘要： 为了解决LD端面泵浦棒状Nd:YAG晶体引起的热效应问题，建立了Nd:YAG晶体热模型，利用热传导理论，采用有限元分析法，对晶体工作时的温度场分布，应力场分布和入射端面的热致变化量情况进行了定量计算，并分析了泵浦光斑半径与泵浦功率对晶体温度场及应力场的影响。结果表明：当泵浦功率为10W，光斑半径为300μm时，晶体入射端面的最高温度为316K，在侧面无约束和施加约束时，晶体单位面积应力最大值分别为1.86×107Pa和3.28×107Pa，晶体入射端面的最大形变量分别2.81×10-4mm和3.01×10-4mm。晶体入射端面的最高温度，单位面积上最大应力以及热致形变量会随泵浦功率的增大而增大，随光斑半径的增大而减小。该结果为优化LD端面泵浦Nd:YAG晶体激光器的设计，减小晶体的热效应提供了重要理论依据。

关键词： 中空夹层钢管混凝土叠合构件   受弯性能   受弯试验   剪跨比   有限元分析   构造要求  

摘要： 介绍了一种方形中空夹层钢管混凝土叠合（CECFDST）构件，通过对3组不同剪跨比的6个试件进行受弯试验，明晰了其破坏模态、受力过程、变形规律以及剪跨比的影响。建立有限元模型进一步开展了受弯构件内力和参数分析，并将有限元计算结果与试验结果进行了对比验证。研究结果表明CECFDST构件具有良好的受弯性能，各部件间协同工作；剪跨比对构件受弯过程和受弯性能的影响不明显，受弯承载力变化不到4.5%；增大中空夹层钢管混凝土（CFDST）部件的含CFDST率D_o/B和名义含钢率α_n能够有效提高其力矩占比和强度发挥效率，外部配筋率ρ和α_n应分别与D_o/B保持正向和反向协调配置，建议0.50≤D_o/B≤0.75、0.25≤χ_n≤0.75、0.06≤α_n≤0.20。

关键词： 型钢混凝土组合结构   超高性能混凝土   黏结滑移   有限元分析  

摘要： 型钢混凝土组合结构中采用超高性能混凝土（ultra-high performance concrete,UHPC）可以提高承载能力、减小截面尺寸，同时改善其因密集配置箍筋和剪力件而导致的施工复杂等问题。目前型钢UHPC组合梁有限元仿真研究主要集中在受弯性能参数化定性分析，忽略了型钢与UHPC间的黏结滑移，缺少对其界面黏结性能和组合效应的评估，对受拉区UHPC的受力性能也缺乏深度讨论。对型钢UHPC组合梁开展基于Abaqus的受弯性能有限元仿真分析，对UHPC强度、型钢强度、纵向配筋率和配钢率展开参数化研究。分析了荷载-跨中挠度曲线、截面应变分布，界面黏结应力分布以及UHPC受拉区性能。结果表明：（1）组合梁在加载过程中可分为完全弹性阶段、损伤工作阶段、塑性强化阶段和延性发展阶段四个阶段；（2）受拉区的UHPC在峰值荷载时仍可以在一定程度上参与截面抗弯，基于参数化研究提出了UHPC受拉区等效应力折减系数的取值建议；（3）型钢上翼缘黏结应力主要集中在加载处，下翼缘黏结应力分布则受裂缝开展控制，应在设计中通过剪力连接件或型钢表面处理等方式改善型钢与UHPC界面的黏结性能；（4）组合梁在设计过程中应通过限制型钢的强度和配置率，以保证组合梁具有良好的延性和受拉区UHPC受力性能。

关键词： 异质胶接   固化收缩应力   有限元分析   动态监测   面形精度  

摘要： 光学环氧胶粘接作为光学镜头到其支撑结构的主流异质连接方式，对维持镜面面形精度具有重要作用。研究了胶层固化过程中收缩应力对镜面面形的动态影响。首先，分析了胶层固化收缩应力产生的原理；其次，基于胶粘剂材料本构理论建立了胶层粘弹性力学模型，并分析了胶层收缩应力随固化时间的变化关系；然后，利用等效温度载荷法模拟胶层固化收缩应力对镜面面形的影响，并基于拓扑优化方法进行了固化应力卸载结构优化设计，优化后胶层粘接面积降低了39%；最后，完成了室温粘接固化条件下的反射镜粘接试验，并在固化全程进行了镜面面形的原位监测，得到了镜面面形的PV、RMS值的时变特性曲线，结构优化后的镜面面形稳定于0.018λ（λ=632.8 nm），验证了仿真模型的有效性。

关键词： 振动响应   有限元法   竖直坐姿人体   模态分析   随机响应分析   头椅振动传递率  

摘要： 为探究全身振动环境下头部不同部位的响应特点，本文创建了具有详细骨骼和肌肉软组织的全人体有限元模型，采用模态法与随机响应法计算了各节段模型和坐姿乘员模型的垂向第一阶共振频率与头椅振动传递率，并对比实验和模拟研究，对模型进行了调校与验证。研究发现在垂向振动激励下竖直坐姿人体在5.7Hz附近出现明显的共振现象，头部垂向（Z向）响应在矢状面内的最值位于后枕部，后枕部的头椅传递率较头顶处大10%，比额头处大23%。而在冠状面内头部不同位置Z向响应几乎相同。前后向（X向）响应的最值位于头顶处，且矢状面和冠状面内的响应峰值关于此点对称。此外，不同位置X向响应差异达到119%。最后，通过垂向的模态振型分析发现坐姿人体不仅有垂向和前后位移，头部还有转动，导致头部在矢状面内存在复杂的耦合振动，从而出现上述的振动分布规律。本文为车辆乘员头部振动测试、模型创建以及振动舒适评价提供参考和理论依据。

关键词： 铝合金防撞梁   硬化曲线   失效判据   三点弯   有限元分析  

摘要： 以铝合金防撞梁为研究对象，设计了铝合金的单轴拉伸、R5缺口、圆孔和剪切试样的准静态拉伸试验。通过获得的不同应力状态试样的力学性能数据，构建了材料的Swift-Hockett Sherby硬化本构和综合考虑韧性与剪切失效判据的CrachFEM失效模型。并结合有限元分析研究了铝合金防撞梁的静压失效行为。结果表明：仿真结果可以有效预测防撞梁的力学行为和失效形貌；断裂力、断裂位移、峰值力和吸能值的误差分别为3.2%、3.5%、5.2%和3.8%。

关键词： 枝状固化   场方法   全解耦   二阶精度   改进投影方法   显式-IEQ  

摘要： 流耦合、熔体对流枝状固化相场模型高效数值方法的构造一直是一项充满挑战的工作,主要原因是该模型具有高度复杂且耦合的非线性特征.算法构造的关键在于时间推进策略,特别是需要构建一个既能保证二阶时间精度、无条件能量稳定又具备线性和完全解耦特性的稳健时间步进方法.本文通过结合Navier-Stokes方程改进投影技术和显式-IEQ (invariant energy quadratization)方法,成功构造了这样的数值算法.算法在每个时间步内只需要求解一系列全解耦的线性椭圆方程,因此实施起来极为简便.本文严格证明了数值方法的唯一可解性和无条件能量稳定性.同时,本文还展示了详细的算法实施细节,大量的二维及三维数值模拟验证了格式的精确度和稳定性.