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期刊信息/Journal information
工程力学
工程力学

袁驷

月刊

1000-4750

gclxbjb@tsinghua.edu.cn

010-62788648

100084

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

    多目标协同建筑结构消能减震技术研究进展

    李爱群解琳琳杨参天
    1-9页
    查看更多>>摘要：消能减震技术是提升建筑结构抗震性能的有效手段.随着城乡建设的发展,以"最大层间位移角"作为主要控制目标的传统消能减震技术,逐渐难以满足更综合性、系统性的结构地震安全需求,催生了多目标协同减震技术.该文重点介绍和总结课题组在多目标协同减震技术领域的研究工作,以"结构最大响应与损伤集中协同控制"、"多地震水准响应协同控制"和"结构刚度与耗能能力的协同控制"三种协同减震策略为例,逐一阐述分析协同控制的需求,概括介绍团队提出的协同控制思路和研究进展,并展望多目标协同减震技术未来的发展方向.

    减震结构多目标协同减震消能减震装置双阶阻尼器组合减震

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    时空降阶单元及其自适应分析初探

    袁驷袁全
    10-19页
    查看更多>>摘要：基于初值问题和边值问题中降阶单元的成功实现,进一步提出时空降阶单元,以弹性弦振动方程(波动方程)为例,构造了自适应有限元分析算法.时空降阶单元继承了初值和边值问题中降阶单元的所有优点,可以给出按最大模度量满足误差限的降阶单元的解答.该文对这一研究进展做一简要介绍,并给出包括若干强迫振动以及移动荷载反应的典型算例以展示本法的可行性、有效性和可靠性.

    时空有限元弦振动方程降阶单元最大模自适应有限元法

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    双因子显式二阶积分法

    刘慧鹏刘付钧周福霖傅向荣...
    20-31页
    查看更多>>摘要：研究了一类超收敛的显式二阶积分方法.该方法从哈密顿体系动力相场出发,利用二阶泰勒展开式,构造了动力时程分析迭代算法的基本格式.采用高斯积分处理在迭代步内荷载项的积分,并引入超收敛因子α 和β来提高算法的收敛步长和计算稳定性.该方法避免了整体刚度矩阵的求逆和相乘,因此不需要进行整体刚度矩阵的组集,是一种快速的新型动力显式积分法.引入超收敛因子后,该算法可大幅提高收敛步长,可在理论时间步长下稳定收敛.数值算例表明:双因子超收敛显式二阶积分法比传统精细积分法具有更高算法稳定性和精度;在合适分析步长下可与常用积分算法保持一致的精度和稳定性,且随着分析步长的增大具有更好的精度稳定性.

    精细积分显式积分超收敛动力时程分析哈密顿体系

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    快中子诱发蛇纹石混凝土力学性能退化研究

    陈凤娟高成琛金浏杜修力...
    32-43页
    查看更多>>摘要：基于三维细观数值模拟方法,考虑快中子辐照(MeV>1.0)诱发的温度与骨料膨胀联合作用对混凝土力学行为及破坏形态的影响规律,该文提出了可有效预测辐照混凝土残余力学性能的二阶段数值模型计算方法,开展了蛇纹石骨料混凝土力学性能退化研究,并借助物理试验进行了模型验证.此外,基于数值模拟结果,提出了蛇纹石骨料膨胀作用下混凝土力学响应及残余力学性能的理论计算公式.该文提出的三维细观数值模型旨在为评估辐照混凝土力学响应及残余力学性能提供有效工具,为揭示辐照混凝土力学性能退化机理提供分析工具,为进行辐照混凝土基准研究提供理论依据,后期可为核反应堆混凝土防护墙延寿评估提供一定的理论指导.

    快中子辐照诱导骨料膨胀力学性能三维细观数值模型蛇纹石骨料混凝土

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    刚构体系斜拉桥塔柱计算长度系数求解方法研究

    康厚军钱登宇苏潇阳张晓宇...
    44-52页
    查看更多>>摘要：斜拉桥塔柱计算长度的取值是验算其承载能力极限状态的关键问题.基于斜拉桥中拉索对桥面梁起弹性支撑作用的受力特点,针对刚构体系斜拉桥塔柱计算长度取值问题提出了一个新方法和力学模型,即传递矩阵法和三梁离散弹簧模型.该模型将塔柱和主梁视为考虑轴向变形影响的欧拉伯努利梁,将斜拉索简化为有质量的弹簧.利用传递矩阵法进行求解,通过考虑边界条件以及连续性条件,推导出系统的稳定特征方程,进而得出塔柱面内稳定计算长度系数.最后,通过算例分析和有限元计算结果的对比,验证了该文中所提出的理论和方法的可行性,能够满足刚构体系独塔斜拉桥计算分析和塔柱计算长度评估的需要.

    斜拉桥塔柱传递矩阵法计算长度系数有限元方法

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    锈蚀Q345C钢材疲劳性能试验研究及数值模拟

    彭建新赵洋王贤基刘意...
    53-63页
    查看更多>>摘要：为了研究桥梁常用Q345C结构钢锈蚀损伤后的疲劳性能,开展了Q345C钢材电化学加速锈蚀试验和拉伸疲劳试验,得到了不同锈蚀损伤程度下Q345C钢材的蚀坑深度分布特征和疲劳寿命,给出了 50%和97.7%存活率下的S-N曲线,并对不同锈蚀率试件的疲劳断口特征进行了对比分析,通过 3D扫描逆向建模并结合ABAQUS/FE-SAFE进行疲劳寿命仿真分析.结果表明:随着锈蚀率的增大,锈蚀区域由点蚀为主向均匀锈蚀为主转变;锈蚀对疲劳性能降低与应力水平有关,低应力水平下锈蚀对疲劳性能的降低尤为显著;未锈蚀试件 97.7%存活率的S-N曲线与BS 7608规范接近且略大于钢结构设计规范GB 50017-2003,而锈蚀损伤试件 97.7%存活率S-N曲线均低于常用疲劳规范曲线,且 200万次等效疲劳强度明显降低;锈蚀试件断口存在明显的疲劳台阶且断裂后塑性变形小,试件的断口裂纹扩展面积比与应力水平和锈蚀率均呈反比;锈蚀试件疲劳寿命仿真结果与试验相比误差最大仅为6.32%.

    桥梁工程疲劳性能锈蚀Q345C钢数值模拟

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    考虑腐蚀效应的锚箱式索梁锚固结构疲劳性能分析

    王莹蒋松柏时浩然
    64-73页
    查看更多>>摘要：锚箱式索梁锚固结构作为大跨斜拉桥常用的锚固形式之一,其结构复杂、焊缝众多,在车辆、风等疲劳荷载作用下易于发生疲劳破坏.同时,锚箱内部形成的盐雾腐蚀环境会进一步加速锚固区疲劳性能的劣化.为研究腐蚀效应对锚箱式索梁锚固结构疲劳性能的影响,该文采用能反映腐蚀电化学机理的元胞自动机模型获得了锚固区典型构件的表面点蚀坑模型,并以润扬长江北汊斜拉桥为工程背景建立了考虑腐蚀表面粗糙度的大跨斜拉桥的有限元模型.基于现场实测的车辆数据建立了疲劳车辆模型,考察了在疲劳车辆模型作用下典型的锚箱构件腐蚀对索梁锚固结构疲劳性能的影响.通过采用可反映电化学本质的元胞自动机模型代替了工程上传统的均匀折减厚度的方式来考虑腐蚀效应,可充分考虑表面粗糙度和点蚀坑底部的应力集中对腐蚀构件性能劣化的影响.面向大跨斜拉桥整体结构进行受力分析可确保锚固区部位应力分布的准确性.该研究方法充分考虑了腐蚀的电化学效应和实际的通行车辆荷载对索梁锚固区力学性能的影响.研究结果表明:与未考虑腐蚀效应相比,锚箱底板、上腹板和下腹板构件分别在 10%的质量损失率下,锚箱式索梁锚固结构的疲劳寿命分别降低了21.18%、26.99%和6.3%.因此,腐蚀效应会大幅降低锚箱式锚固结构的疲劳寿命,需充分予以关注.

    桥梁工程索梁锚固区锚箱元胞自动机腐蚀疲劳寿命

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    带扇叶形锚固板钢筋机械锚固性能试验研究

    吴琛姚鹏飞陈真锋邓芬...
    74-82页
    查看更多>>摘要：为避免型钢混凝土节点钢筋锚固时导致的大量型钢穿孔或钢筋焊接,设计一种新型扇叶形锚固板,并通过带扇叶形锚固板钢筋中心拔出试验,分析锚固板形式、钢筋直径、锚固长度对带锚固板钢筋机械锚固性能的影响.试验结果表明:带扇叶型锚固板钢筋可避开抗剪栓钉,具有施工方便的优点,同时拥有良好的锚固性能;当钢筋锚固长度为 5d～7d时,发生混凝土劈裂破坏,当锚固长度为 8d～12d时,发生钢筋拉断破坏,且钢筋的锚固系数大于 1.25,具有良好的锚固性能;带扇叶形锚固板钢筋极限粘结强度随钢筋直径、钢筋锚固长度增大而减小,建议钢筋的锚固长度取为 8d;提出了适用于带扇叶形锚固板钢筋极限粘结强度的计算公式,能较准确地反映扇叶形锚固板对混凝土产生的挤压和劈裂作用.

    扇叶型锚固板中心拔出试验机械锚固性能极限粘结强度型钢混凝土节点

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    带拼接板螺栓连接耗能梁段的可恢复功能钢框筒结构抗震性能研究

    连鸣戴子琳程倩倩
    83-102页
    查看更多>>摘要：为了提升传统钢框筒结构的延性和耗能能力,提出采用拼接板螺栓连接的可恢复功能剪切耗能型钢框筒结构(FTS-SRSL),该结构结合了可更换剪切型耗能梁段和钢框筒结构具有良好的抗震性能.该文对一个2/3缩尺的单层单跨FTS-SRSL子结构试件进行了往复加载试验,试验结果表明,FTS-SRSL子结构试件具有良好的抗震性能,结构损伤集中于耗能梁段,且耗能梁段可实现更换.在试验的基础上,以耗能梁段长度比、耗能梁段腹板加劲肋间距、螺栓直径、翼缘拼接板和腹板拼接板厚度为参数,利用ABAQUS建立了 15个足尺的单层单跨FTS-SRSL有限元模型,探究各模型的抗震性能,包括承载力、刚度、耗能以及塑性变形能力.有限元分析结果表明:改变拼接板螺栓连接的剪切型耗能梁段长度比会显著影响结构的承载力、刚度及耗能,建议FTS-SRSL中的拼接板螺栓连接剪切型耗能梁段长度比取 0.73～1.09;改变耗能梁段腹板加劲肋间距对结构的承载力、刚度和耗能影响较小,基于该文的分析结果,建议FTS-SRSL中的拼接板螺栓连接剪切型耗能梁段腹板加劲肋间距取e/4～e/3(e为耗能梁段长度),且间距应满足我国抗规的规定;改变翼缘拼接板和腹板拼接板厚度对结构的承载力、刚度及耗能基本无影响;改变螺栓直径对结构承载力、刚度及耗能影响较小.

    可更换耗能梁段拼接板螺栓连接钢框筒结构抗震性能参数分析

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    双阻尼模型调谐质量阻尼器在随机激励下的减震性能研究

    向越谭平贺辉陈倩敏...
    103-115页
    查看更多>>摘要：该文提出黏滞阻尼与滞变阻尼共同作用的双阻尼模型调谐质量阻尼器(Dual Damping Tuned Mass Damper,DD-TMD),并对白噪声作用下DD-TMD进行减震优化研究.讨论了DD-TMD的构成、优势和应用范围,并总结了DD-TMD的力学机理.提出适用于DD-TMD的H2 优化方法,并通过数值寻优得到了最优参数和基于稳定区域的DD-TMD参数优化方法.此外,通过DD-TMD的H2 优化方法进一步得到了DD-TMD的等效附加黏滞阻尼比,为工程设计奠定应用基础.以变摩擦摆式调谐质量阻尼器(Variable Friction Pendulum Tuned Mass Damper,VFP-TMD)为DD-TMD的实际应用算例,通过 20条地震波检验所提出的优化方法对地震激励的减震性能影响.结果表明:H2 优化下的DD-TMD可以提供与常规黏滞阻尼TMD相当的控制效果.采用DD-TMD可以通过随机理论成功模拟与常摩擦阻尼等效的黏滞阻尼,并为带有初始摩擦的VFP-TMD提供有效可靠的优化设计方法.相较于前人所做的数值寻优方法,按照DD-TMD模型优化的VFP-TMD可以提供更加优异的减震控制效果且阻尼耗能能力提高了16.6%.

    结构减震控制调谐质量阻尼器双阻尼模型H2优化等效附加黏滞阻尼比

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