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。     

考虑薄层连接单元的桩-土-结构动力有限元分析

考虑土和结构物的动力相互作用时，两者之间的接触状态必然对基础和结构反应产生影响．通过假定桩土接触面薄层单元本构关系特征，人为地在两种不同材料交界面上引入一种位移间断面，并采用有限元方法将其位移及刚度反应到桩土子结构中．文中给出了桩-土-上部结构动力有限元平衡方程．计算分析表明，考虑薄层单元接触效应与假定桩土位移一致协调条件下所得的动力反应结果是有一定差异的     

索结构几何非线性分析的悬链线索单元法

基于索的基本假定和悬链线平衡方程,通过对沿索曲线均布荷载作用下的索段分析,得到了索端力和索的几何线形之间的对应关系;进一步通过索单元的柔性迭代分析,获得了内力改变和位移增量之间的关系,进而得到索单元的刚度矩阵和节点力,从而建立起了空间悬链线索单元的几何非线性有限元分析方法.经典算例结果证明了空间悬链线索单元的正确性,同时具有较高的精度,可为大跨度悬索桥、斜拉桥以及张拉结构等几何非线性较强的结构精确分析提供强有力的计算工具.     

载荷映射方法及其在模具结构优化中的应用

针对金属薄板冲压成形过程中成形力在板料与模具之间传递的关系，提出一种不同类型网格之间的载荷映射计算方法.该方法通过映射单元的精确定位,在板料壳单元与模具实体的四面体单元之间建立了一种对应关系，构建板料单元节点上的成形力与模具网格之间载荷映射的关系模型，从而得到模具表面精确的载荷分布.实例研究将该方法应用于模具结构的优化中，在精确计算模具各部分所受载荷的基础上进行结构优化，得到了满足强度要求的优化结构模型，实现了模具的轻量化.实例计算与应用表明该方法是正确有 效的.     

钢筋砼摩擦耗能支撑空间框架结构的内力分析

运用矩阵位移法对带有杆（梁、柱）单元、楼板单元、剪力墙单元、钢筋砼摩擦耗支撑单元的空间框架结构的节点位移和内力进行了分析。     

风载荷作用下圆柱形罐的有限元分析

储罐除了受自重、液体内压作用外,还受到风荷载的作用,从而在储罐中产生应力,应力过大会引起储罐的损坏。提出风载荷作用下圆柱形储罐分析的位移有限元法,根据圆柱形储罐属于轴对称壳体这一结构特点,用圆柱壳单元和圆环壳单元将其离散化,单元之间以结点圆相连接,风载荷和位移沿环向展开成三角级数,降低了计算维数,减少了计算工作量。用编制的有限元分析程序对一个算例的计算表明,该方法能方便有效地计算风载荷工作下圆柱形     

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.     

变形修正动力模型简化在梁单元中的应用

针对大型复杂工程结构中以梁单元等6自由度为主要单元的有限元模型,在变形修正动力模型简化法的基础上,增加转动自由度的位移转换关系,以改进算法.通过与通用有限元软件ABAQUS中的有限元模型进行对比,结果表明改进后的算法精度高、效率高,能满足更为广泛的工程有限元计算.     

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。     

基于FEA方法的车辆悬架试验台弹性力学模型求解

考虑到整车质量、轴荷转移以及动载冲击,引入等效载荷作为悬架试验台载荷边界条件设置的基本依据,基于线弹性力学理论建立车辆悬架试验台应力应变场分析模型;提出以13节点空间单元作为网格划分的基本单元,采用有限元分析(FEA)求解该模型的数值方法.又在CATIA软件中实现该系统三维虚拟装配建模,进而在ANSYS/Workbench软件平台上得到该系统装配体强刚度分析结果.为悬架理论的实验验证提供了技术基础.     

一种空间全匹配型无限映射单元

根据有限元与无限元的耦合方法，提出了能与空间20节点有限单元相互匹配的三维单向、双向及三向映射无限元坐标函数．无需改变单元形状，采用规则单元划分即可解决三维空间无限域问题，概念上易于接受．对半无限弹性地基问题的沉降计算表明，本文无限元法结果与解析结果有一致的逼近，同等精度要求下较纯有限元法有更高的计算效率；在静态有限元分析中应用该法能以较小的计算区域单元数目满足较高的精度，故具有一定的理论分析和实用价值．     

考虑P-△效应的高层钢框架结构弹性层间位移计算方法

根据高层钢框架结构的实际变形情况，以带刚性节点的十字型梁柱组合单元为计算模型，推导了钢框架结构构件内力与层间位移之间的关系式，并采用sap2000程序和有关试验结果验证了公式的可行性和正确性。结果表明．框架钢结构的层问位移主要由梁的转动产生的变形和在考虑P-△效应下的柱的变形2部分组成，其中梁的转动产生的变形约70％～75％，而考虑P-△效应下产生的柱变形约25％～3096。本文中推导公式计算结果与试验结果吻合较好．采用带有刚性节点的十字梁柱单元来计算钢框架的侧移是完全可行的。     

基于损伤力影响线的静定梁损伤识别研究

针对应用最为广泛的静定桥梁结构,提出利用损伤力影响线进行结构多处损伤识别的方法.当静定梁结构损伤时,损伤前后的位移残差可视为在损伤单元处作用损伤等效力产生的影响线,故可利用影响线的拐点来识别结构的损伤部位,通过影响线峰值直接识别单元损伤程度,从而避免复杂的反演识别计算.利用位移互等定理和有效独立法对测点布置进行研究,指出仅采用一个位移测点即可识别多处发生的损伤.数值计算的结果表明:该方法能够识别静定梁结构的多处损伤,且对测量误差具有一定的免疫力.     

LNG储罐罐体结构与载荷的关联性

随着LNG产业的发展,LNG储罐日趋大型化,储罐的拱顶稳定性问题备受重视。为了研究罐体和罐体载荷对拱顶稳定性的影响,以容积为10 000 m3的LNG单容罐为例,采用有限元法对储罐拱顶稳定性进行罐体结构及载荷关联性分析。在进行结构关联性分析时,比较了不同约束下单独拱顶模型与含罐体的完整结构有限元模型的拱顶临界载荷,发现约束形式对拱顶刚度的影响较大,含罐体完整结构有限元模型能够给出对拱顶的实际位移约束,计算结果更为合理。在进行载荷关联性分析时,提出了一种分析计算方法,分析了罐体各种载荷工况对拱顶稳定性的影响,结果表明:罐体载荷降低了拱顶的稳定性,校核拱顶稳定性时应予以充分考虑。研究成果可为LNG储罐罐体稳定性研究提供理论基础。     

带刚臂的钢框架-混凝土核心筒结构的抗震性能分析

对带有刚臂的钢框架-混凝土核心筒超高层结构进行有限元计算分析,并对不同的结构布置和结构内力的突变进行比较分析,研究了刚臂的位置、数量、节点的连接方式改变时,其地震作用下结构地震反应的一般规律.结果表明,在地震作用下,设置一道刚臂的最佳位置在0.466倍房屋高度处;刚臂的数量尽量多设,不仅能减小侧向位移,而且能够减小刚臂处钢柱内力的突变;外围钢框架与核心筒之间采用刚性连接对于结构的抗震性能最有利.     

位移法与梁挠曲线微分方程的联合应用

位移法是结构力学中一种重要方法,其应用前提是已知杆件单元在各种荷载作用下的固端力。求解杆件单元固端力这类问题除了用力法之外,还可通过梁的挠曲线微分方程和位移法共同求解。分析这类结构的变形条件后发现,可先把原结构化为静定结构,用梁的挠曲线微分方程计算结点位移,然后把静定结构还原为原结构,此过程中施加的力即为固端力,该固端力可用位移法基本公式计算。实践表明该方法简单,便于应用。     

钢结构加肋板动力分析的梁板混合法

针对加肋板的特性,运用离散和有限元的思想,提出了梁板混合法的概念,即将加肋板离散为梁单元和板壳单元,将肋板划在边界上,使得肋板转换为成梁对板的作用,并借助于有限元等方法求解了其频率和振型。实际应用表明,用梁板混合法对加肋板体系进行动力特性分析是可行的。     

空间实体-梁单元原始刚度矩阵的推导

基于结构计算的矩阵位移法和钢管混凝土拱桥分析的纤维单元法,通过改进拱肋断面划分,选择合适的8结点等参元形函数,建立位移转换矩阵和坐标转换矩阵,同时借用纤维单元的概念,提出了空间实体-梁单元法,并对单拱肋圆形截面的钢管混凝土拱结构进行了空间实体-梁单元分析,推导了其原始刚度矩阵。同时为了验证推导的正确性,编制了专用的计算程序,计算了一个实验模型拱拱顶和拱脚截面的内力,并将其计算结果与矩阵位移法的分析结果和SAP2000的计算结果进行了比较,最大误差在5%以内。计算结果表明,该空间实体-梁单元刚度矩阵的推导是正确的。     

二次B样条平面单元

以分段二次B样条函数的Kronecker乘积为基底，构造有限元子空间。在广义坐标下，采用与等参变换类似的方法，按照位移有限元模式，构造出一种9结点协调平面单元；这种单元列式简单、求解精度高、可靠性好，尤其重要的是对单元网格畸变不敏感。为便于对不同单元进行比较，定义了单元对网格畸变反应的敏感因子。     

基于模拟试验的加筋切填路基变形影响因素敏感性分析

结合邵怀高速公路溆浦连接线半填半挖路基的实际情况，应用有限元软件，采用Drucker-Prager弹塑性模型及四节点Goodman摩擦单元，对加筋切填路基变形影响因素的敏感性进行了模拟试验；通过定义敏感性因子对试验结果进行了分析，并对各影响因素敏感性进行了排序.结果表明：对路堤顶面沉降影响因素敏感性排序前3位的依次为地基强度、路堤高度和加土工格室；对坡脚底部侧向位移影响因素敏感性排序前3位的依次为地基强度、加土工格室和路堤高度.试验显示了加筋切填路基的真实工作状态，结果可为同类型的后续研究和工程实践提供参考.