基于几何非线性动力组合地基梁模型的漏粪地板自振特性

针对农业工程中猪舍漏粪地板的动力响应问题，采用静力分析方法，对漏粪地板进行自振特性进行研究。在考虑地基的压缩和剪切刚度、梁的弯曲和剪切变形、运动的平动和转动惯性力以及轴力的二阶效应的基础上，建立了几何非线性压剪平转动Timoshenko弹性地基梁动力基本方程，并给出了动力位移和内力方程；提出了组合地基梁的自振特性分析方法，对典型猪舍漏粪地板自振周期及振型进行了计算。结果表明：组合地基梁的周期及振型规律明显异于普通梁；不同结构参数对漏粪地板自振周期的影响程度各不相同：端部缝间板条不改变振动特性；支承长度和地基刚度作用显著；剪切变形、转动惯性力和地基剪切刚度引起的偏差较小，可忽略其影响。本研究建立的几何非线性动力组合地基梁模型能够用于猪舍漏粪地板舒适性验算和动力安全性设计。     

考虑二阶弯矩效应的自由扭转圆曲梁静力分析

针对拱形温室结构在轴向风荷载作用下的受力变形及屋面荷载作用下平面外稳定问题,根据考虑曲梁的大位移特征及二阶弯矩效应,建立圆曲梁的弯矩平衡方程,结合其他平衡方程、几何方程、物理方程,获得非线性圆曲梁挠度和扭转角的控制方程,得到含系数的圆曲梁几何非线性位移、变形和内力模型,给出圆曲梁几何非线性位移及内力的计算方案。鉴于圆曲梁的受力变形与圆拱平面外失稳特征变形的相似性,在此研究的基础上,分析圆拱平面外失稳问题,给出圆拱平面外分岔失稳临界荷载的计算方法。分析结果表明:本研究得到的圆曲梁几何非线性静力分析模型,可用于拱形温室屋面结构的非线性受力分析及平面外分岔及极值点失稳计算。     

温室风振分析中的压杆弯曲振动动态刚度阵模型

针对温室风振分析中的压杆弯曲振动问题,根据考虑二阶效应和惯性力影响的压杆基本方程建立压杆横向弯曲振动微分方程,得到采用基函数和位移系数表达的压杆横向弯曲振动位移的向量表达式,结合位移边界条件求得以节点位移向量表达的位移系数,给出压杆截面内力方程,进而得到以节点位移向量表达的杆端内力,最终给出综合质量矩阵、几何矩阵和刚度矩阵的精确动态刚度矩阵。研究结果表明:一般的插值形函数单元模型需加密单元才能提高计算精度,但仍存在误差,而本研究模型得到的压杆横向弯曲自振圆频率与解析法计算获得的理论解完全相同,为精确解。     

考虑压-弯-扭耦合作用的开口截面杆件非线性静力模型

针对温室结构中檩条受力变形复杂且失稳现象严重的问题,对温室结构中开口截面檩条的力学性能进行研究。鉴于其受力变形的复杂性,将其按压弯扭杆件进行分析,综合考虑压-弯-扭耦合作用、约束翘曲、剪切变形因素,阐明二阶内力产生原理并建立杆件微段隔离体平衡方程;结合物理方程与几何方程,推导出关于扭转角和挠度的位移控制方程,进而获得压-弯-扭耦合作用下杆件位移及内力的几何非线性计算模型,同时给出其计算步骤。计算了开口截面杆件在集中扭矩、分布扭矩、压扭、弯扭、压弯扭5种荷载工况作用下的位移、变形及内力,并与理论解析解进行对比与分析,验证了计算模型的适用性及精确性。结果表明:本研究得到的非线性静力模型可用于温室结构中开口截面檩条在任意荷载工况组合条件下的位移、变形及内力计算。     

拱形屋面温室纵向抗风分析中的曲梁刚度矩阵模型

研究拱形温室纵向抗风分析中的屋面拱结构。考虑弯扭耦合的影响,在对其几何方程、平衡方程、物理方程分析的基础上,建立了曲梁扭转角和弯曲挠度的控制方程;求得了用基函数向量以及积分常数向量表达的曲梁扭转角和弯曲挠度的解析解;根据位移边界条件,得到了位移系数;根据曲梁内力方程,建立了以矩阵形式表达的刚度平衡方程;经矩阵变换得到了曲梁弯扭分析的刚度矩阵模型以及等效节点力向量。本模型基于梁的刚度平衡方程,采用了精确的解析解,以矩阵形式表达了梁节点位移与节点力之间的关系,利用该模型,可对拱形温室的纵向抗风性能进行分析。     

土-箱形基础-结构动力相互作用的模态试验分析

进行了野外大比例(1：2)土-箱形基础-框架结构动力相互作用模型的试验研究．在假定环境激励是有限带宽白噪声的前提下，用NEXT法测试并分析了该7层框架结构模型脉动响应信号及其动力特性．借助在Matlab环境下编制的程序计算各点响应的功率谱，得到了模型前5阶自振频率．通过现场实测值与底部固结假定下结构三维有限元计算理论值的比较发现，考虑土-结构动力相互作用(SSI)时的自振频率比不考虑土-结构动力相互作用时结柏第一阶自振频率最大降低8．5％．     

蜻蜓翅膀拱形结构静力学分析

[目的]探索起拱在蜻蜓翅膀空间结构中的重要作用。[方法]应用有限元分析软件ANSYS对各模型在不同载荷作用下的变形情况进行静力学分析,研究蜻蜓翅膀的拱形结构对刚度的影响。[结果]在相同载荷条件下,2种网格模型的结构刚度都随起拱高度的增加而增大。当载荷及拱高相同时,有膜网格的变形小于无膜网格,刚度明显增强;无论有膜网格还是无膜网格,在相同载荷条件下,六边形网格的变形总大于组合网格模型。[结论]该研究可为温室结构仿生设计和应用提供新思路。     

主架和次架相间排列的多连拱温室受风载时的计算研究

分析了“规范”中没有规定的附加风压力和附加风吸力以及多连拱形屋面的风载体形系数,并以一个主架和四个次架期间排列的三连拱温室为例,建立了它的计算模型,研究了它的力学特性。     

周期荷载作用下几何缺陷拱的动力稳定性

分析了周期荷载作用下几何缺陷对拱的动力性能的影响.首先将结构有限元节点坐标偏差视为随机变量,通过建立拱的条件相关矩阵,分解得出几何缺陷的分布方式及缺陷幅值标准差.在考虑动力荷载作用下结构的稳定性能时,由Lyapunov稳定性原理出发,推导出了反应结构长期动力性能的运动稳定方程,基于此方程求解Lyapunov指数.对比分析了几何缺陷拱与完善拱的动力稳定性能,研究了周期荷载作用的频率与几何缺陷的大小对拱动力稳定性能的影响.结果表明与静力屈曲模态相似的几何缺陷分布方式对拱的动力稳定性影响最大;同时存在使拱发生动力失稳的激励频率区域.     

混凝土空心砌块砌体结构的动力反应分析

通过对一座6层配筋混凝土砌体结构住宅单元进行非线性动力时程分析,研究结构的抗震性能.结构计算模型考虑层间剪切变形,层间刚度采用线弹性模型.地震反应分析结果说明动力分析中所用的结构计算模型、恢复力模型和参数及计算程序是可行的.在不同地震动情况下,结构纵向变形大于横向变形,证明结构的纵向抗震能力比横向低;设置芯柱一构造柱的砌块结构能满足7度抗震要求.结果可为配筋混凝土砌体结构抗震分析和设计提供参考.     

八自由度车辆模型传递函数研究

通过对四轮车辆的动力学分析,建立了八自由度车辆的力学模型,计算得到车辆四点随机激励的八自由度耦合振动方程,并用分块矩阵的方法推得车辆振动系统的传递函数,其结果对进一步研究车辆的频率特性、振动强度等问题具有重要的参考价值．     

海上浮动软管的静态数学模型

海上浮动软管系统因受到多维力场的作用，受力较为复杂。应用柱梁理论建立了浮动软管在理想条件下的静态数学模型，求得了解析解，得出了软管的偏移及其的受的拉力、弯矩和剪力。为软管系统的设计提供了理论依据，为进一步的动态分析奠定了基础。     

数控实木门砂光机横向砂光组件的设计与优化

为了解决实木门砂光效率低和质量不理想的问题,笔者设计了数控实木门砂光机。本研究首先对砂光机的整体结构进行设计,阐述砂光机的工作原理。其次,以横向砂光组件砂光过程中产生砂削力及所受载荷为例,建立相对应的数学模型,并进行了分析计算,完成横向砂光组件设计研究。最后,以分析计算的横向砂光组件砂光过程中所受砂削力及负载为基础,对横向砂光组件连接架进行静力学分析,获得相对应的应变云图、应力云图及变形云图,对横向砂光组件的力学性能进行校核并对其结构进行优化;通过模态分析,获得连接架前4阶的固有频率和振型,对横向砂光组件砂光过程中的的振动稳定性能进行检验,证明其结构的准确性。     

3层铁杉正交胶合木板结构的力学性能计算与分析

根据实际工程需要,对足尺铁杉3层CLT板的单元结构进行了力学性能计算与分析。一方面,通过运用机械组合梁理论,对铁杉3层CLT板的有效弯曲刚度和弯曲强度等力学性能进行预测计算;另一方面,依据其计算结果对铁杉3层CLT板在实际工程应用中的挠度、所承受的弯矩和振动固有频率等结构性能进行了预测研究。结果表明,2个等级的CLT有效弯曲刚度、抗弯强度和振动性能等结构力学性能均能满足实际工程应用需要。上述以期通过对足尺3层CLT板的单元结构的力学性能设计计算与分析,有助于为我国大幅面装配式重型木结构建筑提供合适和可靠的配套墙板和楼板。     

朝阳市东大桥动力特性分析

通过对朝阳市东大桥建立有限元模型和试验模态分析来获得钢管混凝土拱桥的计算和实测自振特性参数。将实桥测试结果和计算分析结果进行了比较,并且获得了大桥的固有频率、模态、阻尼比和冲击系数。了解该桥在动力荷载下的实际工作状态,判断该桥整体结构的安全承载能力和使用条件。