期刊,工程力学 2023年卷1期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

工程力学

主　　编：袁驷

出版周期：月刊

国际刊号：1000-4750

电子邮箱：gclxbjb@tsinghua.edu.cn

电　　话：010-62788648

邮政编码：100084

地　　址：北京清华大学新水利馆114室

工程力学/Journal Engineering MechanicsCSCD北大核心CSTPCDEI

查看更多>>《工程力学》是中国科协主管、中国力学学会主办，清华大学土木工程系承办的以工程应用为特点的全国综合性学术刊物。美国国际刊名代码中心授予的国际刊名代码（CODEN）为GOLIEB，一般工业技术类核心期刊，O3力学类核心期刊，工程索引（Ei）全刊收录期刊。它主要报导力学在工程及结构中的应用，刊登力学在科研、设计、施工、教学和生产方面具有学术水平、创造性和实用价值的论文，包括力学在土木建筑、水工港工、公路铁路、桥梁隧道、航海造船、航空航天、矿山冶金、机械化工、国防军工、防灾减灾、能源环保等工程中的应用且具有一定学术水平的研究成果。《工程力学》聘请了6位英美德和2位港台编委会委员。

正式出版

收录年代

大口径高性能聚氯乙烯管道研发与工程安全保障技术

胡少伟杨金辉

1-31页

查看更多>>摘要：该文围绕大口径高性能聚氯乙烯管道的混配料配方设计、制造设备研发、生产工艺优化、管材质量评定、管线工程安全评价、运行监测与病害修复等关键技术,通过产学研用相结合,持续10余年攻关取得一系列突破性创新成果:研发了新型聚氯乙烯管材复合改性增韧混配料,优化了管材材料配比,创新了大口径高性能聚氯乙烯管材模具与工艺,首创了国内唯一直径1800mm大口径聚氯乙烯管生产线;研发了具有高强、高韧、高抗冲的聚氯乙烯管道新产品:ABR管(给水用丙烯酸酯共混聚氯乙烯管),建立了ABR管质量评价方法,开展了ABR管管材拉伸、热膨胀和ABR管内、外压结构承载性能试验;创建了复杂运营环境下大口径管线工程安全评价方法,系统开展了落石冲击、土体塌陷、滑坡和和地质断层等自然灾害作用下的埋地聚氯乙烯管线工程安全性能原型试验与数值模拟;开展了基于光纤传感技术的管道变形健康监测试验,研发了新型管道内检测设备—"谛听"机器人,结合"谛听"机器人与目标检测人工智能算法进行了管道缺陷定位识别与病害诊断,提出了Spetec注浆堵漏加固、不锈钢快速锁修复技术、树脂固化局部修复工艺、紫外光固化内衬的整体不开挖修复技术,实现了对聚氯乙烯管道工程运行安全的有效掌控.

关键词：

大口径PVC管安全保障安全评价智能监测性能提升

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维普
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自适应步长时程分析的新进展:从凝聚单元到降阶单元

袁驷袁全

32-39页

查看更多>>摘要：研究发现,按最大模度量的自适应步长时程单元的成功求解,需要有限元解的结点精度与单元精度之比,以不低于2为佳;亦即(m)次单元的单元精度为O(h(m)+1),则其结点精度宜达至O(h2(m)+2).作者提出的凝聚单元,符合此精度比条件,自适应求解表现出色.该文研究发现,(m)+1次常规单元的解答,包含了(m)次凝聚单元的解,进而提出了无须凝聚、无须超收敛计算、无须结点修正的简便高效的单元算法——降阶单元.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有限元法运动方程降阶单元自适应步长最大模

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维普
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开放系统悬臂类结构的动力特性计算方法

付相球潘旦光

40-50页

查看更多>>摘要：结构总是修建在一定的场地而形成土-结构相互作用的开放系统.为解决开放体系下悬臂类结构的自振频率、振型和考虑辐射阻尼下模态阻尼比的计算问题,提出了脉冲荷载响应模态分析法.该方法采用直接有限元法建立土-结构相互作用有限元模型,对结构施加脉冲荷载得到结构动力反应后,由模态识别方法计算结构的动力特性.随后,以一个悬臂类五层框架结构为例研究了计算动力特性随土体计算范围变化的规律和脉冲荷载激励点位置对计算结果的影响.在此基础上,讨论了土体材料阻尼对模态阻尼比的影响,并与集总参数模型和直接模态分析法进行对比,说明不同方法的计算精度.计算结果表明,随着土域计算范围的增加,脉冲荷载响应模态分析法所得的动力特性将逐渐收敛到精确解;当土体计算范围大于结构基频所对应的波长的2倍时,结构自振频率的误差小于1％,模态阻尼比的误差小于5％;以非模态节点作为激励点都可以得到比较精确的结果;三参数集总参数模型所得模态阻尼比存在显著误差,直接模态分析法所得模型的基频随土域范围增大而趋向于零;相比于辐射阻尼,土体材料阻尼对结构的各阶模态阻尼比的影响较小.

关键词：

结构工程动力特性开放系统土-结构相互作用脉冲荷载响应模态分析法

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维普
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结构影响线识别:反问题可识别性分析与降维贝叶斯不确定性量化

慕何青庞振浩王浩苏成...

51-62页

查看更多>>摘要：结构影响线识别是移动荷载下既有结构评估的理论基础,其本质上是基于系统输入-输出含噪数据反向对静力系统指定截面的响应函数进行识别.已有研究虽然取得了进展,但它们在以下两个方面存在局限性:缺乏反问题可识别性分析;缺乏不确定性量化.反问题可识别性分析是为了厘清系统识别的参数的解的情况.不确定性量化是基于测量输入-输出含噪数据估计影响线参数的后验概率密度函数.针对上述两个局限性,该文在贝叶斯概率框架的基础上开展关于影响线识别的反问题可识别性分析与贝叶斯不确定性量化.该文进行基于直接参数化的影响线识别,包括系统输入与输出、反问题可识别性分析、参数最优值.经分析得出:一方面,直接参数化无法保证全局模型可识别;另一方面,现有方法即使是全局模型可识别的情况下也无法进行不确定性量化.为保证反问题是全局模型可识别且同时获取参数后验概率密度函数,该文提出基于降维贝叶斯不确定性量化的影响线后验识别,包括系统输入与输出重构、反问题可识别性分析、后验概率密度函数.该文进行模拟数据下新光大桥吊杆拉力影响线识别,与实测及模拟数据下简支梁桥应变影响线识别,验证提出方法的有效性.

关键词：

影响线识别贝叶斯估计反问题可识别性分析后验概率密度函数不确定性量化

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初支混凝土硬化特性与围岩流变耦合作用机制

刘昌张顶立孙振宇张素磊...

63-75,86页

查看更多>>摘要：喷射混凝土作为初期支护重要组成部分广泛应用于隧道工程.深埋软岩隧道开挖时,喷射混凝土硬化特性及围岩流变效应均于时间有关,使得围岩变形及结构受力错综复杂.基于此,该文建立了考虑喷射混凝土硬化特性与围岩流变效应的耦合解析模型,阐明了流变岩体隧道"支护-围岩"动态演化机制,分析了喷射混凝土设计参数、隧道工程参数及围岩流变特性等对"支护-围岩"动态作用的影响机制,并通过具体实例探讨了不同支护类型的时效支护特性.分析表明:喷射混凝土施作初期刚度较低,在围岩流变特性及开挖空间效应下围岩变形速率大,而喷射混凝土承担荷载较不考虑其硬化特性时要小,对于流变岩体隧道宜采用早强混凝土限制围岩早期变形;围岩流变荷载与喷射混凝土刚度均随时间逐渐增大,不考虑围岩流变效应会低估喷射混凝土对围岩变形控制效果及所承担荷载水平;型钢钢架+喷混支护体系刚度较大有利于限制围岩变形,格栅钢架+喷混支护刚度较小更利于围岩应力释放;隧道支护时机的选择应综合考虑围岩流变效应、支护类型、喷混硬化特性、隧道掘进速率的影响,进一步给出了不同支护类型的支护时机-掘进速度的极限关系曲线.研究成果可为类似隧道工程支护设计、施工提供理论依据.

关键词：

隧道工程软弱围岩流变效应喷射混凝土硬化"支护-围岩"动态作用机制

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地下结构整体式反应位移法的改进

宝鑫刘晶波李述涛陆喜欢...

76-86页

查看更多>>摘要：整体式反应位移法是目前常用的地下结构抗震实用分析方法,但在求解等效输入地震荷载的过程中,需对自由场土层模型中土-结构交界面所包围的所有土体单元施加自由场惯性力,处理过程相对复杂.该文基于有限元离散模型,从理论上证明了整体式反应位移法中由结构周边应力引起的等效地震荷载可通过仅由一层土体单元构成的子结构模型的一次静力分析获得,由此提出了一种基于土体内部子结构的地下结构整体式反应位移法,即改进方法一;进一步论证了改进方法一中内部土体子结构的惯性力对等效地震荷载的影响可以忽略,在此基础上提出地下结构整体式反应位移法的改进方法二,该方法避免了土层介质自由场惯性力的计算与施加,从而有效简化了整体式反应位移法的实施流程.通过与传统整体式反应位移法的对比分析,验证了该文改进方法具有良好的计算精度,可用于地铁车站、地下隧道等地下结构的地震反应分析与抗震性能研究.

关键词：

地下结构整体式反应位移法土层子结构等效输入地震荷载地震反应分析

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基于T-P模型的桩-桩水平振动相互作用研究

江杰柴文成张探龙逸航...

87-99页

查看更多>>摘要：为精确揭示桩-土动力相互作用,弥补动力Winkler地基-Bernoulli-Euler梁模型(E-W模型)在桩-桩水平振动分析中的不足.考虑土体剪切效应和桩身剪切变形,建立Pasternak-Timoshenko模型(T-P模型)模拟桩-土动力相互作用,推导水平动力和竖向荷载共同作用下的主动桩水平振动解析解.在此基础上,根据桩-桩动力相互作用原理,建立被动桩水平振动控制方程,运用传递矩阵法考虑土体分层特性,利用初参数法计算桩-桩动力相互作用因子;与已有文献进行对比,验证计算结果的正确性.通过参数分析表明:土体剪切效应对水平动力相互作用因子有增强效果;在给定桩土参数的情况下,主动桩和被动桩存在"有效桩长"(Ld=10d～15d);当桩身长径比在L/d=5～10范围内时,不宜忽略桩身剪切变形对动力相互作用因子的影响;竖向荷载对水平-摇摆耦合作用因子的影响最为显著.

关键词：

Pasternak-Timoshenko模型层状土多向荷载水平振动桩-桩动力相互作用因子

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考虑边界排水时间效应的软土一维非线性固结近似解答

冯霞宗梦繁田乙梅国雄...

100-110页

查看更多>>摘要：为了考虑实际工程中,土层边界的排水性状是一个随时间连续变化的过程,基于经典的非线性压缩和非线性渗透关系,研究考虑排水边界时间效应时固结系数随时间变化的土体一维非线性固结问题.通过分离变量法和Laplace变换技术,获得该固结问题的近似解答;再将该文解退化并与既有差分解答进行对比,从而验证近似解答正确性.基于所得解,探讨了压缩指数与渗透指数比值Cc/Ck、最终有效应力与初始有效应力比值Nq及界面参数α、β对土体固结特性的影响.结果表明:在连续排水条件下,土体内的不排水对称面的位置与界面参数有关,并且随时间会发生变化;当Cc/Ck＞l时,在固结前期,土体的沉降速率随着Nq值的增大而增大,而在固结后期则相反.排水边界的界面参数取值对反映边界排水速率影响很大,因此工程中计算地基固结速率时有必要确定界面参数取值.

关键词：

非线性固结边界排水时间效应近似解析解界面参数固结分析

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基于超声能量扩散的CFST界面剥离损伤检测方法与验证

李宁张海月高树灵李忠献...

111-120页

查看更多>>摘要：钢管混凝土(CFST)构件因其具有良好的抗压、抗弯、抗剪能力,近年来被广泛用于各类型工程结构之中.鉴于CFST施工过程中,钢管与内部混凝土之间可能出现离析、剥离等缺陷,会降低或破坏钢管与混凝土的协同作用,导致承载力降低等问题.在受到极端荷载下,严重时会导致较大安全隐患和失效可能.因此,开展CFST剥离损伤检测十分必要.该文试制了采用超声能量扩散进行构件损伤检测的测试平台;对一批预设界面剥离损伤的方形截面CFST柱进行了不同频率超声波、考虑不同剥离尺寸影响的实测研究,得到归一化扩散及耗散系数,并以此作为管壁与内部混凝土剥离的检测指标;基于最佳激发频率提出CFST界面损伤判定依据,并采用COMSOL软件进行数值模拟验证.结果表明:归一化扩散及耗散系数对剥离损伤尺寸较敏感,可作为探明损伤规律性的重要参数.提出的CFST界面损伤判定模型与仿真试验吻合良好,最小误差为3.03％,平均误差小于10％,表明损伤判定模型能准确、有效定量识别钢管与核心混凝土间的界面剥离损伤,可拓展应用于同类型构件的损伤诊断和预判.

关键词：

超声波无损检测超声能量扩散钢管混凝土剥离损伤数值模拟

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波纹腹板增强泡沫夹芯复合材料结构准静态压缩吸能特性

沈春燕方海祝露韩娟...

121-131页

查看更多>>摘要：随着车船运输量与日俱增,由此引发的车船撞击结构物的事故频发,造成严重的生命财产损失与结构破坏,亟需为桥梁等结构物设置防护吸能装置.该文提出了一种新型波纹腹板增强泡沫夹芯复合材料吸能结构.该复合结构以聚氨酯泡沫为芯材,玻璃纤维增强复合材料(Glass fiber reinforced polymer,简称GFRP)为面板,在波纹型泡沫的间隙铺设双轴向玻璃纤维布,利用真空导入工艺成型.通过波纹腹板增强泡沫夹芯复合材料结构的准静态压缩试验,研究了波纹腹板与面板壁厚以及波长对夹芯结构破坏模式、承载能力以及吸能特性的影响.试验结果表明:腹板壁厚较大、波长较短的试件吸能效果最优.此外,对试验工况进行了有限元数值模拟,分析了腹板壁厚与泡沫密度因素对试件承载力的影响,为其在防撞领域的应用提供一定依据.

关键词：

复合材料波纹腹板准静态压缩数值模拟吸能特性

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