摘要：在仿生学领域壁虎因具有优越的攀爬能力而被广泛研究。为对壁虎仿生微结构的垂直攀爬功能进行设计,本工作对壁虎仿生微纤维与垂直表面之间的黏附机制进行了深入研究。采用双线性内聚力模型对聚氨酯(PU)蘑菇状仿生微纤维与刚性基体之间的界面黏附行为进行研究。运用压缩+剪切、剪切加载、拉伸+剪切分别模拟壁虎足部的附着、滑移及分离等爬行动作,探讨壁虎爬行过程中的黏附破坏机理。结果表明,在剪切加载、拉伸+剪切混合加载下,界面均发生法向和切向的混合黏附破坏;在压缩+剪切混合加载下,界面发生切向脱黏或混合黏附破坏取决于压缩载荷的大小。法向载荷通过改变微纤维与基体的接触面积来实现对切向黏附承载力的调控。斜向加载下界面的黏附承载力与载荷倾角有关,对于所选用的聚氨酯蘑菇状仿生微纤维,当斜向压力的倾角小于52°时,界面的切向黏附承载力随着斜向压力倾角的增大而增大;最优的斜向拉力方向为17°,沿该方向可用最小的拉力实现界面的脱黏。

摘要：基于桥梁响应的车辆动态称重方法具有成本低、易维护和耐久性好等优点,但其称重精度依赖于称重系数的准确性。以典型三等跨预应力混凝土连续小箱梁桥为应用背景,首先推导了车辆重量与桥梁响应指标之间的相关数学表达式,给出了车辆称重系数的定义和理论解析解,同时指出针对实际宽幅桥梁,根据车辆横向位置修正对应的称重系数;其次,利用两车道随机车流对该桥有限元模型进行加载并提取桥梁响应,得到车重与响应之间的相关曲线和相关系数;最后,在实桥上设计安装了桥梁动态称重系统和路面动态称重系统用于监测通行车辆信息,通过匹配算法得到大数据统计下的车辆称重系数。研究结果表明,所提出的车辆称重系数解析解与仿真结果误差为1.8%,实测称重系数与理论解析解、数值仿真结果绝对误差为1.73%。研究结果对诸如简支梁、不等跨连续梁等其他类型桥梁提供了研究思路,以得到桥梁不同位置处的车辆称重系数,同时建议在实际工程应用中分别对理论、仿真和实测的称重系数相互校核,提高标定的准确性。

摘要：建立了一个同时考虑复合材料非线性力学响应、应变率效应和损伤累积导致材料属性退化的弹塑性三维损伤本构模型。采用改进的塑性力学模型表征材料在动态荷载下的非线性力学行为。为准确预测复合材料在动态荷载下的弹塑性力学响应,引入了率相关放大系数对准静态下的塑性强化函数进行修正。采用“断裂带模型”对已开发的本构模型软化段进行规则化,以减轻有限元分析结果的网格敏感性。采用分区反抛物线插值法对基体损伤初始断裂面角度及纤维扭结/劈裂平面角度进行求解。开发包含数值积分算法的用户材料自定义子程序VUMAT,并嵌于有限元程序ABAQUS V6.14中,对力学行为展现显著非线性力学效应和应变率效应的IM7/8552碳纤维/环氧树脂复合材料层合板进行了渐进失效分析,验证本文提出的材料本构模型的有效性。结果显示,预测结果与已报道的试验结果吻合良好,表明已建立的率相关三维弹塑性损伤本构模型能准确预测此类复合材料层合板的在动态荷载下的力学行为,为复合材料构件及其结构设计提供了一种有效的分析方法。

摘要：正切型运输包装系统的加速度随机振动响应谱理论尚未进行系统研究,然而产品加速度响应是评价产品包装有效性的关键指标,而且很大一部分包装材料在一定变形范围内符合正切型的力-位移关系。将考虑关键部件的运输包装随机振动模型化为两自由度正切型包装系统,建立了系统的加速度响应谱求解方法,讨论了所提方法的适用范围,并采用数值模拟验证了所提方法的有效性。在此基础上,进一步探究了加速度响应谱对于外激强度和系统参数的敏感性,分析了正切型系统的硬弹簧非线性效应。随着激励水平提高,由于正切型刚度“硬弹簧”非线性作用,从而使产品主体的一阶响应峰值点频率及关键件一阶、二阶响应峰值点频率向右偏移逐渐增大;存在一个最佳的系统非线性特征参数β*,使关键件的一阶响应峰值或响应总体能量最小;系统的阻尼比、频率比、关键部件与产品的质量比对响应起着十分明显的“多阶调频调节带宽”作用。所提方法不仅能够有效地预测产品主体和关键件的响应,也为包装优化设计提供理论依据。

摘要：该研究运用层合板理论对纵横双向加筋复合材料层合板的自由振动问题进行了理论研究。基于Kirchhoff-Love假设和复合材料结构力学,推导了层合板的本构方程,运用热力学第二定律和瑞利-里兹法建立了四边简支加筋层合板自由振动固有频率的特征方程。通过编写MATLAB软件程序,分析了加筋数目和加筋横截面几何参数的改变对加筋层合板固有频率的影响,所得的理论解与ABAQUS软件有限元结果非常吻合,验证了理论解的正确性。根据参数分析所得的结果,提出了层合板加强筋的优化方案。该研究方法避免了求解平衡微分方程时必须考虑的各个加强筋与层合板之间的耦合作用,大大简化了繁琐的推导过程,节省了计算量,更为主要的是,该方法可以准确地分析当层合板被由不同材料制作、具有不同横截面几何形状、不等间距排放的加强筋增强后的自由振动特性,为航空航天先进复合材料的结构设计和力学分析提供有力的技术支持。

摘要：在连续损伤力学和塑性力学框架内,建立一个同时考虑塑性效应和损伤累积导致材料属性退化的复合材料弹塑性损伤本构模型。基于最近点投影回映算法,开发本构模型的应变驱动隐式积分算法以更新应力及与解答相关的状态变量,并推导与所开发算法相应的数值一致性切线刚度矩阵,保证有限元分析采用NewtonRaphson迭代法解答非线性问题的计算效率。采用断裂带模型对已开发的本构模型软化段进行规则化,以减轻有限元分析结果的网格相关性问题。对损伤变量进行粘滞规则化,并推导出相应的粘滞规则化数值一致性切线刚度张量,解决了在有限元隐式计算程序中采用含应变软化段本构关系的数值分析由于计算困难而提前终止的问题。开发包含数值积分算法的用户材料子程序UMAT,并嵌于有限元程序Abaqus v6.14中。通过对力学行为展现显著塑性效应的AS4/3501-6V型开口复合材料层合板的渐进失效分析,验证本文提出的材料本构模型的有效性。结果显示,预测结果与已报道的试验结果吻合良好,并且预测精度高于其他已有弹性损伤模型。表明已建立的弹塑性损伤本构模型能够准确预测力学行为,展现显著塑性效应的复合材料层合板的破坏荷载,为其构件和结构设计提供一种有效的分析方法。

摘要：基于连续损伤力学,建立了同时考虑复合材料剪切非线性效应和损伤累积导致材料属性退化的三维损伤本构模型。模型能够区分纤维损伤、基体损伤和分层损伤不同的失效模式,并定义了相应损伤模式的损伤变量。复合材料层合板层内纤维初始损伤采用最大应力准则判定,基体初始损伤采用三维Puck准则中的基体失效准则判定,分层初始损伤采用三维Hou准则中的分层破坏准则判定,为了计算Puck失效理论中的基体失效断裂面角度,本文提出了分区抛物线法,通过Matlab软件编写计算程序并进行分析。结果表明,与Puck遍历法和分区黄金分割法对比,本文提出的分区抛物线法有效地降低了求解断裂面角度的计算次数,提高了计算效率和计算精度。推导了本构模型的应变驱动显式积分算法以更新应力和解答相关的状态变量,开发了包含数值积分算法的用户自定义子程序VUMAT,并嵌于有限元程序Abaqus v6.14中。通过对力学行为展现显著非线性效应的AS4碳纤维/3501-6环氧树脂复合材料层合板进行渐进失效分析,验证了本文提出的材料本构模型的有效性。结果显示,已提出的模型能够较准确地预测此类复合材料层合板的力学行为及其失效强度,为复合材料构件及其结构设计提供一种有效的分析方法。

摘要：提出了一种等效理论来分析含损伤碳纤维增强树脂T300/QY8911复合材料层合板的分层屈曲。针对含贯穿脱层层合板产生面外弯曲后的受力特点,引入损伤界面的接触效应,根据精确模型所给出的多尺度变形失效机制,提出了一个基于刚度等效理论来分析损伤层合板结构失效的力学性能。通过将含脱层的区域等效成一个几何形状和铺设方式完全一致,但刚度相应折减的完善子板,运用三分区模型,根据板壳理论、复合材料力学等基本原理建立各子板的屈曲控制方程,同时结合边界条件和连续性条件求解。算例分析表明,本文所得的屈曲荷载与考虑接触效应精确模型所得的解析解及ABAQUS有限元结果高度吻合。该研究方法充分考虑了脱层带来的刚度降低以及由于分层界面处非线性抗穿透约束的影响,不仅大大简化了繁琐的推导过程和节省了计算量,而且揭示了深层次的力学机制,更为主要的是,该方法可以有效推广到含多分层损伤层合板的非线性力学性能的评估,为航空航天先进复合材料的结构设计和力学分析提供有力的技术支持。

摘要：复合材料层合板壳是由多种组分材料组合而成.与单一材料的板壳结构相比,它无明确的材料主方向,各层间材料间断和不连续,具有明显的几何非线性和材料非线性等新的特点.其失效模式也远比单一材料的情况复杂,具有如基体开裂、脱胶、分层、分层裂纹偏转、多分层以及分层传播等多种模式.各国学者基于不同的考虑,提出了多种方法研究复合材料层合板壳的失效.首先,在简要介绍了层合板壳线性力学基本理论的基础上,重点回顾了层合板壳结构非线性力学几种基本理论发展的过程,主要阐述了经典大挠度非线性理论、一阶剪切变形理论、高阶剪切变形理论、锯齿理论、广义分层理论的理论体系及基本公式,并对几种理论之间的联系和差异进行了总结;其次,介绍了当前层合结构非线性领域的研究进展,综述了典型复合材料板壳结构的失效机理及优化设计、复合材料板壳结构在复杂环境下的破坏机理、复合材料板壳结构的物理非线性、含脱层纤维增强复合材料板壳结构的破坏机理等各研究热点的最新研究成果;最后,对该领域未来的研究方向进行了展望.

摘要：文章探讨以培养学生能力为核心,全面调动学生学习积极性的教学创新。文章借鉴BOPPPS教学模型,结合“雨课堂”智慧教学应用工具,利用网络教学资源,将中国建筑史课程教学进程进行重新设计,分为引入、目标、前测、参与式学习、后测和总结六个连贯环节,重构混合式教学的目标,重视学生参与性,强化教学反馈机制,持续改进教学质量。教学改革的实践显著改善教学效果,希望能为国内综合类高校建筑学专业中国建筑史教学改革提供参考。