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。     

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。     

一种简便的含裂纹梁的有限元模型

研究了含裂纹梁的弯曲变形问题。建立了一种简便的含裂纹梁的有限元模型,基于断裂力学理论和力的平衡方程,利用柔度矩阵和刚度矩阵的物理含义,导出了含裂纹梁单元的刚度矩阵。基于Matlab软件进行了数值模拟运算,给出了裂纹对梁挠度的影响。     

基于几何非线性圆拱动力模型的拱形温室自振周期分析

针对拱形温室结构动力分析中的杆件弯曲振动问题，采用直接刚度法，对拱形温室自振特性进行研究。在分析拱的弯曲变形、剪切变形、轴向压缩变形、二阶效应以及基于分布质量的平动惯性力和转动惯性力的基础上，建立了圆拱的位移控制方程，求解得到了非线性平转动Timoshenko圆拱动力模型。由定解条件，得到了特征方程，通过求解特征方程，给出了拱形温室自振周期的计算方法。利用本研究模型及其退化模型，计算了拱棚和典型拱形温室结构在不同模型下的自振周期，分析了不同模型的计算结果，分析表明，本研究建立的几何非线性可压缩平转动Euler梁模型可用于拱形温室结构自振周期计算。     

边梁效应的数值模拟

应用数值方法模拟了边梁的效应 ,给出了一个边梁的弯曲刚度与扭转刚度的配置公式 ,从而消除了板的挠度、弯矩、剪力等随边梁刚度的增大而增大的不合理现象 ,并对忽略边梁的抗扭能力所导致的误差进行了定量研究。     

曲线梁桥的简捷计算法

一、前言 曲线梁桥由于弯扭的耦合作用,受力情况比较复杂,在实用计算上很不完善,正处于研究发展阶段。一些近似法大多不计弯扭耦合作用,甚至完全忽略主梁抗扭能力。高岛-岛田的梁格法,附加了与实际不符的各主梁I_i/l_i~3=Const的假设。将G. M.法推广用于曲线梁桥的远藤笃康氏法,按曲线梁与直线梁挠度相等的条件,求出换算I*=(?)I,对参数θ、α进行修正。曲梁的挠度增大是与I无关的曲率效应,可见这种换算是经验性的,曲梁桥各主梁长度不等,引起横向挠度分布不均匀性,对这一棘手问题,     

薄壁曲线箱梁剪力滞效应的梁段有限元法

提出以剪力滞平衡微分方程的齐次解作为梁段单元的位移模式,建立了考虑弯、扭、剪力滞耦合的有限段模型.利用刚度法以及功能原理推导出梁段的单元刚度矩阵和荷载列阵,并编制计算程序.制作了一两跨连续曲线箱梁有机玻璃实验模型,分别进行了在集中荷载和均布荷载作用下的剪力滞效应试验研究,其结果验证了方法的正确性.研究表明,曲线箱梁内侧正应力比外侧的大.     

半解析数值法分析四边自由中厚板的受力特性

根据Reissner中厚板理论,结合胡海昌的解耦函数法,本文构造出一种能满足全部自由边界条件的试函数,并以此建立两个广义位移,用该位移求得双参数地基上四边自由矩形中厚板弯曲问题的解析解.利用最小平方误差法并结合数值算例,重点探讨了板弯剪刚度比、地基刚度以及地基剪切模量对弹性地基上四边自由中厚板受力特性影响规律.结果显示:(1)Vlazov地基模型优于Winkle地基模型,因为它考虑了地基剪切刚度的影响,使得板的内力和挠度均有减小,发挥了地基的潜力;(2)当地基刚度较小时,地基的剪切模量对板的挠度和内力的影响显著;当地基的刚度较大时,剪切模量对板的内力和挠度的影响不明显.本文计算精度高,计算工作量小且便于对参数进行分析,以及提供数值分析法判据等多项特点.     

杆系结构几何非线性分析的有限元法（二）：空间问题

以三锥连续体的虚功增量方程为基础，采用平动和转角位移分别插值的方法，导出了三维代间梁结构大位移、大转动问题内力分析的ＵＬ法（Ｕｐｄａｔｅｄ ＬａｇｒａｎｇｉａｎＦｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）。考虑轴向、剪切、弯曲和扭转效应，提出了新的几何刚度矩阵，并建立了描述大转动规律的坐标转换矩阵，算例表明，依本文方法编制的程序具有分析结构强几何非线性行为的能力；在满足本文假定（即每次加载增量中转角增量是小量）的条件     

考虑脉动风速的平面刚架日光温室结构动力响应规律

日光温室骨架结构属轻型结构,跨度较大,对风荷载较为敏感。为解决风荷载作用下日光温室的动力响应问题,确定骨架结构危险截面的位置,基于Timoshenko梁理论,提出平面刚架模型的日光温室在风荷载作用下的动力响应分析的被研究块体方法。首先根据Timoshenko梁微元体思想,设计被研究块体的构成方式;基于Timoshenko梁理论,推导出平面刚架模型的日光温室钢骨架结构的控制方程,给出了算法的实现过程。然后采用两端自由的变截面梁的弯曲波传播算例,验证方法的有效性。在数值模拟风速、实测风速作用下分别对平面刚架模型的日光温室骨架结构动力响应进行时程分析,得到钢骨架的节点位移和截面应力空间最大值的位置。结果表明:位移的2次峰值分别在迎风面高度1和3m附近,钢骨架中最危险的截面为温室左端附近,应力最大值为321MPa,弯曲应力是引起应力迅速增加的主要原因。脉动风荷载作用的节点位移和截面应力明显大于平均风荷载作用的相应值。日光温室钢骨架结构的动力响应分析需要考虑脉动风荷载的作用,且不能忽略弯曲应力对截面内力的影响。     

考虑桁架刚度的温室结构风载效应分析方法

基于位移法,在考虑桁架下弦实际刚度的基础上,提出温室结构排架柱折算刚度的概念及计算公式,给出了风荷载作用下温室结构内力和变形计算的精确方法和公式.通过近似方法、本文方法和有限元方法的对比分析,对影响温室风荷载效应的主要因素：温室桁架下弦杆截面刚度、温室的跨数进行了讨论,结果表明：提出的计算公式与有限元计算结果符合较好;拱架变形对排架内力有明显影响,工程中不能完全将拱架简化为无限刚度横梁;当连栋温室横梁轴向刚度与中间柱的抗侧刚度之比小于1 500 mm^-2 或跨数大于8时应考虑横梁变形的影响.     

基于MATLAB的空间7R机构位置分析的新方法

利用向量回转法和MATLAB软件对空间7R机构位置问题进行了分析研究，确定了各杆长和副长方向的单位向量，列出了机构的向量封闭方程，以及各杆位置方程；调用MATLAB矩阵运算函数和解非线性方程组函数，解出了其他各杆的位置与主动件输入角度的关系，以及任何一杆上任意点的空间轨迹，并利用绘图函数表达各杆的位置曲线及任意点的轨迹。实例分析证明所提出的方法是可靠的。     

索在索-拱结构中的作用

应用非线性有限元方法研究了索对索－拱结构平面内稳定性的影响。使用牛顿－拉弗森法和弧长法对荷载位移平衡路线进行跟踪研究,考虑了不同荷载作用及不同矢跨比对索－拱结构稳定性能及变形性能的影响,并从中获得了一些有益的结论。