计算杆件结构的自由度

为了简化和统一结构力学教材中杆件体系计算自由度W的算法,本文提出了"直接法"。该方法以相邻节点间的杆件和结点为分析对象,对于含m根杆件、g个单刚结点和h个单铰结点的平面杆件体系,直接法给出计算自由度公式W=3m-(3g+2h)。相比于已有方法,直接法研究对象清晰,数学运算统一,适合于编程计算,便于初学者准确而快速计算复杂体系的W;也为结构超静定次数的确定提供了一种简单有效的数值算法。     

含刚性斜杆的平面有侧移刚架内力计算

在结构分析中,为简化计算常假定结构体系中某些杆件或杆件沿某个方向为无限刚性,含刚性杆结构的内力分析是结构力学的教学难点。在位移法教学中常涉及有侧移刚架,若刚架中含斜杆和刚性杆件,杆端位移将受到限制,结构体系中必有非独立结点位移出现。本文通过引入刚架中刚性约束的约束方程,获得约束方程的系数矩阵,根据系数矩阵秩的计算确定结构体系的基本未知量。并根据约束方程确定结构体系非独立结点位移与独立结点位移间的关系式,应用位移法分析刚架内力。     

THE DETERMINATION OF THE COMPUTATIONAL DEGREES OF FREEDOM OF BAR SYSTEMS1)

为了简化和统一结构力学教材中杆件体系计算自由度$W$的算法,本文提出了“直接法”。该方法以相邻节点间的杆件和结点为分析对象,对于含$m$根杆件、$g$ 个单刚结点和$h$个单铰结点的平面杆件体系,直接法给出计算自由度公式$W=3m-(3g+2h$)。相比于已有方法,直接法研究对象清晰,数学运算统一,适合于编程计算,便于初学者准确而快速计算复杂体系的$W$;也为结构超静定次数的确定提供了一种简单有效的数值算法。     

平板网架结构分析的超级条元法

本文针对复杂杆系结构提出一种超级有限条的分析方法。这种方法基于半连续半离散思想将各杆件结点自由度归结为整体结构自由度；进一步又将整体自由度简化为少数结线自由度上机计算。这将为复杂结构体系开拓一条简便、实用的工程分析途径。     

结构动力计算中确定体系振动自由度的方法

针对用换铰法确定体系振动自由度时所遇到的问题,提出了换铰时对弹簧支座、抗弯刚度为∞的杆件以及定向支座的处理方法.应用此方法,具有任何支座和杆件的结构都可以用换铰法正确地确定其振动自由度数目.     

位移贡献法及其级数收敛解

文中的位移贡献法是以结构中两节点间的杆件为基本计算单元,通过这些基本计算单元两端的位移对结构中节点位移的贡献及单元之间位移的传递,可求出结构中节点的位移。当采用适当的方法进行位移传递时,可用一组等比收敛级数对结构中节点的位移进行收敛计算,从而得到精确解.     

结构动力计算中确定体系振动自由度方法的研究

针对用换铰法确定体系振动自由度时所遇到的问题，提出了换铰时对弹簧支座、抗 弯刚度为$\infty$的杆件以及定向支座的处理方法. 应用此方法，具有任何支座和杆件的 结构都可以用换铰法正确地确定其振动自由度数目.     

自由度对鱼类自主游动数值模拟结果的影响

采用自适应浸没边界方法,数值模拟了仿生鱼在不同自由度个数情况下的游动,对比分析了自由度个数对仿生鱼受力、能耗、推进效率以及尾涡结构的影响。研究结果表明,推进效率随着自由度个数的增加而略有降低;当仿生鱼在自主游动过程中没有侧向运动速度时,侧向受力幅值会大幅度提高。另外,当采用"六自由度模型"进行模拟时,仿生鱼很难沿直线运动,从而导致定量分析的困难。     

空间复杂结构交接处理中降阶算法的应用

1.引言复杂结构的有限元计算,一般都需采用“多元高次模式”,即按结构实际情形作一般三维元、壳元(厚壳及薄壳)以及平面元乃至杆件元等混合单元剖分;而且为了拟合复杂曲面部位,需采用任意曲面的高次等参元.这时,一个重要问题是如何保证不同类型单元相互连接时的几何相容性与位移相容性.在不同文献中,单元交接处理的方法不尽相同,通常需视实际情况作特殊的处理,例如设置过渡单元、在单元级运算中消去与相邻单元不一致的自由度、在尺度变化激烈的部位“以厚就薄”作细密剖分等等.我们在实际应用中也作了多种尝试,但感到各种处理方案不够统一简捷,且仍有若干情形难以对付,如:1)在台阶形或丁字型、工字型部位,势必出现相邻单元交接面上结点个数、位置乃至自由度类型或个数互不相同的情形,     

大型空间结构的热-动力学耦合问题及其有限元分析

论文对辐射换热条件下闭口薄壁杆件与单枝开口薄壁杆件的瞬态温度场问题,提出了一种一维傅立叶温度有限元,克服了传统一维温度单元只能计算薄壁杆截面平均温度的缺点,通过增加结点摄动温度自由度的方法,该一维单元能计算杆截面的温度分布.在此一维温度单元与梁位移单元相协调的基础上,进一步发展了大型空间结构热诱发振动稳定性判据与热颤振响应有限元计算方法.对于柔性空间结构发展了考虑几何非线性的热-结构动力学耦合有限元计算方法,成功地对这类结构的热动力屈曲问题进行了数值模拟.     

一种基于图乘的变刚度直杆位移计算折算技巧

为解决图乘法计算变截面杆件位移时分割图形数目多,计算容易出错这一问题,提出了一种刚度折算的方法,把长度已知的变截面杆件等价转换为两个一定长度的等截面杆件,通过刚度与位移的关系进行折算,然后叠加即可得到正确结果。可显著减少图乘次数,降低计算量,提高计算效率和正确率,值得推广。     

DISPLACEMENT CALCULATION FOR STRAIGHT BAR WITH VARIABLE STIFFNESS BASED ON GRAPH MULTIPLICATION METHOD1)

为解决图乘法计算变截面杆件位移时分割图形数目多,计算容易出错这一问题,提出了一种刚度折算的方法,把长度已知的变截面杆件等价转换为两个一定长度的等截面杆件,通过刚度与位移的关系进行折算,然后叠加即可得到正确结果。可显著减少图乘次数,降低计算量,提高计算效率和正确率,值得推广。     

结点线位移数目不等于铰结体系自由度

本文通过两个例子，说明铰化体系的计算自由度与结构的独立结点线位移数目之间没有对等关系     

桁架结构几何大变形分析的精确方法

以往对桁架结构的大变形非线性分析,都是应用最小势能原理建立关于节点位移的非线性联立平衡方程,求解的工作量大,尤其对多自由度的大型复杂桁架更为突出.为了克服这个困难,本文采用两步交替迭代线性逐步逼近法,使平衡状态与变形状态协调统一,建立并求出变形后的平衡方程及其解.第一步,由已知杆件内力建立计算节点位移的连续方程并求解;第二步,由已知节点位移建立计算杆件内力的平衡方程并求解.通过多次迭代求得平衡状态与变形状态协调统一的非线性大变形分析的精确解.若干例题计算证明,本法是有效、精确的.尤其是对几何大变形桁架结构的优化设计,可将结构分析的迭代过程与优化过程相结合,省去了多次结构重分析的迭代过程,只在一次结构分析的迭代过程中即可完成优化设计,大大节省了时间.本法对扁桁架尤其有用.     

高层剪力墙结构空间内力分析的连续化方法

由滑模、大模板等施工工艺施工的多层、高层建筑,其结构体系为由连梁和楼板联结的全剪力墙结构或框架剪力墙结构,把由门洞或窗洞分割开的剪力墙结构视为薄壁焊件,这各别的薄壁杆件和普通柱子经楼板、门上梁或窗上梁相互联结而构成一空间体系。按照B. 3.符拉索夫的弹性薄壁杆件理论,如果杆件截面的厚度t和截面的最大尺寸B_(max)相比较t/B_(max)<0.1;并且B_(max)和结构的高度H相比较B_(max)/H<0.1时,可按弹性薄壁杆件进行处理。对于高层建筑结构来说,这两个条件一般是能够满足的。当按这一模型进行结构内力分析时,由于也考虑了垂直位移的协调,从而这一空间分析方法所得计算结果要更合理些。     

STUDY ON THE APPLICATION OF NUMERICAL FITTING FUNCTION IN THE ANALYSIS OF ELASTICITY COMPRESSIVE ROD

为了得到理想压杆在变化刚度约束下计算长度形式统一而数学原理较为简单的计算方法, 结合高校结构力学教学中涉及的部分结构的约束条件, 抽象出了受力计算模型, 应用静力法对于理想无限自由度杆件在不同约束情况下的稳定问题进行了分析, 并进行了数值分析计算, 发现了能较好地描述杆件杆端约束相对刚度与计算长度系数关系的Hill 函数.     

杆件撤除对平面刚架影响的实用计算法

基于短阵位移法,提出了用于分析杆件撤除对平面刚架结构影响的简化计算方法,与以往不同,本法仅将杆件撤除视为在原结构上曾加荷载工况,因此无需重建况体刚度矩阵即可用于分析杆件撤除对结构的影响,本法的计算速度比矩位移法快很多,算例表明,两种方法的计算结果一致。     

均质简支梁简化为单自由度系统条件研究

简支梁是土木工程中的常见结构形式，工程计算中常将其简化为单自由度系统进行初步分析和计算．本文系统地讨论了简谐荷载作用下将简支梁简化为单自由度系统进行竖向位移计算的限定条件．对限定条件分析发现将梁上质量的一半集中到梁跨中处所得近似结果精度最好．给出公式可以通过单自由度系统的位移得到梁上任意点处的竖向位移．本文对结构力学教材中的集中质量法进行了进一步的分析和讨论，给出的近似计算公式对土木工程中简支梁在简谐力作用下竖向位移的快速估算具有一定的参考价值．     

地震动位移与加速度输入模型差异研究

为明确采用数值算法时地震动位移与加速度输入模型间的差异及产生原因,研究位移输入模型在水工大坝地震响应分析中的适用性。本文在一致输入和只考虑平动自由度基础上,首先研究两种输入模型平衡方程的差异,并结合Rayleigh阻尼模型探讨阻尼矩阵对结果的影响;然后选取多自由度体系定量分析输入模型间的差异,研究阻尼比变化对两种输入模型的影响。结果表明:位移与加速度输入模型间的差异源自阻尼矩阵与地面运动速度确定的激振力;阻尼比为0.05时,Rayleigh阻尼的质量比例部分带来的差异约为刚度比例部分的7~10倍;两种输入模型间的差异随基频和阻尼比的增加而增大。水工大坝结构在采用位移输入模型进行地震响应分析时,须对误差情况进行预估或测算,避免出现不合理的计算结果。     

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提出计算弯曲变形的虚悬臂梁法. 利用变形等效概念将非固端杆件转化为悬臂杆件(悬臂梁或一端固支刚架), 仅借助悬臂梁受集中力和均布载荷下的位移公式, 即可求得受复杂载荷非固端杆件任意截面的广义位移. 给出了把非固端杆件转化为虚悬臂梁的解法和算例. 该法规范, 易于编程, 有独特的优越性.