混凝土徐变对结构应力、变形的影响较大,进行准确的结构分析必须考虑混凝土徐变。按龄期调整的方法对混凝土徐变计算有效模量理论进行修正,提出等效弹性模量计算公式。运用大型通用有限元软件ANSYS参数化程序设计语言APDL编写命令,在每一时段赋予材料对应等效弹性模量并计算混凝土结构的徐变,把徐变问题化为相当的弹性问题。并通过算例验证此方法在实际工程应用中的有效性。 ### 基于等效模量法与ANSYS计算混凝土徐变 #### 一、引言 混凝土作为一种广泛应用的建筑材料,在桥梁、大坝、高楼等各类结构中扮演着至关重要的角色。然而,随着时间的推移,混凝土在承受持续荷载的情况下会发生徐变现象,即在恒定应力作用下其应变会逐渐增加。这种现象对于结构的安全性和耐久性有着重要的影响。因此,准确地计算和预测混凝土的徐变特性对于确保结构设计的准确性至关重要。 #### 二、混凝土徐变的概念及影响 混凝土徐变是指在长时间荷载作用下,混凝土结构的变形会随时间逐渐增加的现象。这种变形不仅会影响结构的稳定性,还会导致预应力损失等问题。徐变对结构的影响可以分为有利和不利两个方面: - **有利方面**:例如,徐变有助于减少结构中的拉应力,从而减轻开裂的风险。 - **不利方面**:徐变可能导致结构变形超出允许范围,影响结构的整体稳定性和使用寿命。 #### 三、有效模量法及其修正 为了更准确地计算混凝土徐变,研究者们提出了多种计算方法,其中有效模量法是一种较为常用且简单的方法。这种方法通过调整混凝土的弹性模量来模拟徐变效应,将复杂的徐变问题简化为相对简单的弹性问题。具体来说,有效模量法假设混凝土的徐变可以被等效为一个随时间变化的弹性模量。但是,原始的有效模量法并没有考虑到混凝土的龄期对其徐变性能的影响,这使得计算结果在某些情况下不够准确。 为了解决这一问题,研究人员提出了**龄期调整有效模量法**。这种方法通过对混凝土的有效模量进行调整,考虑了混凝土随时间老化的因素,提高了计算的精度。该方法引入了一个**老化系数**,用来反映混凝土随时间的老化程度对徐变性能的影响。通过这种方法,可以更准确地模拟不同龄期混凝土的徐变行为。 #### 四、ANSYS在混凝土徐变计算中的应用 ANSYS是一款功能强大的有限元分析软件,广泛应用于各种工程领域。在混凝土徐变的计算中,ANSYS提供了一种精确而高效的解决方案。通过使用ANSYS的参数化程序设计语言APDL,研究人员能够编写特定的命令脚本,使软件能够自动根据不同的时间段赋予混凝土材料对应的等效弹性模量。这样一来,就能够在每个计算步骤中准确地模拟混凝土徐变的过程。 具体步骤包括: 1. **定义材料属性**:根据混凝土的物理性质和老化模型定义材料的基本属性。 2. **编写APDL命令脚本**:编写专门的APDL脚本来实现对混凝土材料属性的动态调整,这些脚本能够根据不同的时间段自动更新混凝土的有效模量。 3. **进行有限元分析**:利用ANSYS的有限元求解器,结合动态调整的有效模量进行徐变分析。 #### 五、算例验证 为了验证基于等效模量法与ANSYS计算混凝土徐变的有效性,文中还提供了具体的算例分析。通过与实验数据或其他已知结果的比较,验证了该方法在实际工程应用中的准确性和可靠性。这些算例不仅展示了方法的有效性,也为后续的研究提供了宝贵的数据支持。 #### 六、结论 基于等效模量法与ANSYS相结合的方法为混凝土徐变的计算提供了一个实用而有效的工具。通过合理调整混凝土的有效模量,并利用ANSYS的强大功能,可以更加精确地模拟混凝土在长时间荷载下的徐变行为,这对于提高结构设计的准确性具有重要意义。未来的研究可以进一步探索更复杂的老化模型以及与其他计算方法的结合,以期获得更加全面和深入的理解。
2025-06-13 14:26:09 944KB 自然科学 论文
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随着物联网、云计算、移动互联网的迅猛发展,大数据(Big Data)吸引了越来越多的关注,正成为信息社会的重要财富,同时也给数据的处理与管理带来了巨大挑战.首先从大数据概念入手,阐述了大数据的来源、主要挑战、关键技术、大数据处理工具和应用实例等,并对比了大数据与云计算、物联网、移动互联网等技术之间关系,然后剖析了大数据核心技术、大数据企业解决方案,讨论了目前大数据应用实例,最后归纳总结了大数据发展趋势.旨在为了解大数据当前发展状况、关键技术以及科学地进行大数据分析与处理提供参考.
2025-06-11 15:57:10 2.02MB 自然科学 论文
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利用LandsatTM/ETM+数据进行南昌市地表温度反演,得出1989年和2000年2个时相的南昌市热岛强度等级分布特征,结合下垫面土地覆盖类型图.选取样区对比分析了地表温度空间分布.结果表明:南昌市存在比较明显的热岛效应,主城区的地表温度由城区中心向近郊、远郊逐渐降低,城市地表温度与下垫面的性质紧密相关.研究结果对于改善南昌城市生态环境、减缓城市热岛效应具有重要的参考价值.
2025-06-08 23:08:21 278KB 自然科学 论文
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利用层次分析法建立了一个公务员招聘的数学优化模型.首先将面试成绩、期望成绩与笔试成绩转化为相应的权重,再充分考虑应聘人员的志愿,最后建立双向选择的权重计算模型,并在处理过程中抓住应聘人员的实际权重与各部门期望权重的贴近度,运用整数规划确定出各种条件下的最优分配方案.对一般情况即Ⅳ个应聘人员M个用人单位时做了合理的论证,以达到该模型在运用中的推广.
2025-06-07 16:21:20 204KB 自然科学 论文
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介绍了Alpha稳定分布和其分数低阶矩(FLOM),设计了一种用于2-D波达方向(DOA)估计的阵列配置,并基于相 控分数低阶矩(PFLOM)提出了2-DDOA算法。由接收信号的PFLOM协方差矩阵得到有用信号的PFLOM协方差矩阵,对其进行特征值分解,并利用最小二乘或总体最小二乘方法就可得到DOA。最后,比较了基于传统协方差、符号协方差、FLOM和PFLOM的旋转不变技术估计信号参数算法。仿真结果表明,该算法具有鲁棒性和较小的角度估计偏差及均方误差。
2025-06-03 22:34:20 327KB 自然科学 论文
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基于沥青混合料Burgers模型的黏弹性理论,通过动态蠕变试验进行AC-20黏弹性分析,得到不同温度及应力下的混合料变形特征曲线及Burgers模型4个参数的变化规律结果表明:在同一温度下,随应力水平增加,永久变形随之增大,稳定期永久应变发展速率增大且破坏期提前到来,Burgers模型参数中E1、E2增大,η1.、η2减小;在同一应力水平下,永久变形会随温度升高而增大,同时E1、E2减小,η1、η2增大.因此应力及温度对沥青混合料黏性及弹性影响程度不同,随着应力增加,弹性增强而黏性降低;随温度升高,则弹性
2025-06-02 18:42:54 224KB 自然科学 论文
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空隙是沥青混合料细观结构特性的重要组成部分,水和空气存在于其中时会造成混合料的水损害与老化,另外空隙也是混合料结构中的薄弱点与缺陷,与混合料的受力特性与破坏过程紧密相关.该文利用离散元工具生成了具有级配特征的沥青混合料颗粒流模型,移植借鉴离散元流固耦合分析的方法来计算混合料中各空隙的位置与体积等参数,得到了混合料中的空隙分布特性,并与实际混合料试件上使用 CT扫描与图像分析得到的结果进行了对比,证明了论文所用分析方法的有效性.
2025-06-02 18:42:17 5.56MB 自然科学 论文
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研究了具有有限时滞的Lotka-Volterra捕食方程的解的性态,以时滞τ为参数,利用解析方法分析了方程平衡点的稳定性,得到在平衡点处产生稳定性和Hopf分支的充分条件及平衡点稳定性的存在范围.所得结果是对已有结论的改进和推广.
2025-05-28 03:52:55 270KB 自然科学 论文
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Lotka-Volterra合作系统是由美国数学家Alfred J. Lotka和意大利生物学家Vito Volterra提出的,用于描述捕食者和被捕食者之间的关系的数学模型。该模型一般被应用于生态学领域,用于模拟不同种群间的相互作用关系,比如竞争、捕食、共生等。Lotka-Volterra模型有多种形式,其中的合作系统(cooperative system)指的是相互之间存在正面影响、能够共同促进对方种群增长的两种群系统。 在现实的生态模型中,种群的发展往往受到历史状态的影响,因此引入时滞(delay)的概念来反映种群间相互作用的滞后效应是必要的。时滞可以表现为种群密度对过去状态的依赖,导致系统的动态行为变得更加复杂。 离散时滞Lotka-Volterra合作系统的研究中,研究人员通过构造适当的Lyapunov泛函,这是一种数学工具,可以用来研究动态系统平衡点的稳定性。通过Lyapunov泛函的构造,研究者能够得到一组充分性条件,用以保证正平衡点的全局吸引性,即在一定条件下,系统最终会趋向并保持在某个正平衡点附近。 文章中提到的正平衡点是指系统参数对应的稳定状态,在此状态下,种群数量不再随时间变化。对于Lotka-Volterra合作系统而言,存在唯一全局吸引的正平衡点意味着无论系统从何种初始状态开始演化,最终都会趋向于这个平衡点,并围绕它进行微小的波动。 文中还提到了一些关键条件,如b1b2>c1c2和(C1)、(C2)这样的条件,它们是判断系统稳定性的重要数学约束。这些条件通常涉及种群的自然增长率(如a1、a2)以及相互作用系数(如a11、a12、a21、a22),以及时滞项τij。这些参数的特定关系能够保证系统的稳定性。 补充和完善已有结果,意味着作者不仅提出了新的稳定性分析方法,还可能对已有的理论进行了拓展和深化。陈晓英和韩荣玉的研究成果可能是对已有稳定性理论的延展,增强了理论在实际应用中的鲁棒性。 关键词中的“合作系统”、“种群”、“时滞”、“全局吸引性”,均是生物数学研究中不可或缺的概念。合作系统强调种群间的正面相互作用;种群指的是生物分类的基本单位;时滞是指系统中某些影响因素对系统当前状态产生作用存在时间差;全局吸引性指的是系统在所有可能的初始状态下最终都趋向于某个特定的状态。 生态数学模型和系统动力学的研究往往需要结合生物学知识和复杂的数学分析,来模拟和预测种群之间的动态变化。这些研究对理解生态系统的稳定性与变化,以及制定保护策略具有重要意义。由于现实世界的生态系统往往非常复杂,因而构建准确且实用的数学模型,对于生态学、资源管理和环境科学等领域的研究而言,是极具挑战性和实用价值的课题。
2025-05-28 03:50:58 508KB 自然科学 论文
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在介绍量子效应对MOSFETs阈值电压和栅电容的影响之前,首先需要了解MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)的基本结构和工作原理。MOSFET是现代集成电路中最核心的器件之一,它的工作基于在半导体表面形成的反型层,通过施加栅电压来控制源极和漏极之间的导电通道。随着集成电路技术的发展,MOSFET的尺寸不断减小,掺杂浓度不断提高,导致MOSFET内部的物理现象发生变化。 量子效应是当器件尺寸缩小到一定程度后,电子的波动性不能再被忽视,传统的经典物理模型已不能完全准确描述MOSFET的电气行为。具体到MOSFET,量子效应主要体现在以下几个方面: 1. 电子波函数的量子化:在很小的尺寸下,电子的能量不再是连续的,而是离散的能级,电子的能量状态被量子化。这将影响载流子在导带和价带中的分布,导致电子输运特性发生变化。 2. 量子化的反型层:当MOSFET器件尺寸达到纳米级别时,其反型层的电子密度分布不再是一个连续的平面,而是需要通过量子力学中的波函数来描述,特别是第一能级的占据对反型层的电子密度影响最大。 3. 量子效应对阈值电压的影响:阈值电压是MOSFET从关闭状态转为导通状态所需的最小栅电压。量子效应会导致能带结构发生变化,从而影响阈值电压。 4. 量子效应对栅电容的影响:栅电容是栅极和导电通道之间的电容,量子效应会改变栅极下的电荷分布,进而影响栅电容的大小。 本文提出的基于物理的解析模型,是通过改进三角势阱场近似方法,考虑量子化效应,从而给出MOSFET阈值电压和栅电容的解析表达式。这种模型能够更准确地反映小尺寸MOSFET器件内部的物理现象。 为了求解这一问题,文中首先对三角势阱进行了优化,以便求解薛定谔方程的解析解。改进后的势阱近似可以大大简化数学计算,并能获得基于物理的解析结果。文中还考虑了表面势,定义了表面恒定电场,从而引入了量子化的反型层电子分布。在强反型情况下,电子服从费米分布;但对于低掺杂浓度的情况,采用玻尔兹曼分布函数,并指出其误差极小。 文中还描述了在量子效应下表面势的计算方法。在计算过程中,使用了一元三次方程,并提出了将Vsr转换为一元三次方程的方法,解决了在给定表面势的情况下,使用AIRY函数获得栅压的解析表达式,进而定义了阈值电压。 通过将改进的解析模型和经典模型结果进行比较,可以看出在小尺寸MOSFET器件中,量子效应对阈值电压和栅电容的影响是显著的。量子效应对MOSFETs阈值电压的影响可能导致MOSFET的阈值电压随着器件尺寸的减小而降低;而对栅电容的影响可能使得栅电容随器件尺寸的减小而增加。 本文的研究成果对于理解超大规模集成电路中MOSFET器件在纳米尺度下的物理行为具有重要意义,为小尺寸MOSFET器件的设计和分析提供了重要的理论基础。随着集成电路技术的进一步发展,这一理论模型将有助于工程师设计出更先进、性能更高的微电子器件。
2025-05-22 16:44:27 223KB 自然科学 论文
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