有限元瞬态响应分析软件的一种并行开发方法

瞬态响应分析是有限元动力分析的重要内容之一，而串行计算机上运行的有限元软件在解题规模和速度上都受到很大限制。为此，基于系统集成思想对串行有限元软件进行并行开发。分析得出了瞬态响应分析并行开发的重点——位移方程组的瞬态响应，给出了线性方程组并行求解的思路和实现方法。用一个实例系统的实现验证了上述开发思路，从而也为并行应用软件开发探索了一条新的途径；最后对并行求解程序进行了算例验证。     

随机压电智能桁架结构闭环控制概率动力响应分析

针对随机压电智能桁架结构研究了基于概率的结构闭环控制系统动力响应分析模型与方法.考虑结构的物理参数、几何尺寸、外荷载幅值以及闭环系统控制力同时具有随机性时,利用振型迭加法导出了结构动力响应随机变量的数字特征计算表达式.通过算例考察了智能结构物理参数、几何尺寸、外荷载幅值以及控制力的随机性对结构闭环控制系统动力响应的影响,并获得了若干有意义的结论.     

矿井应急救生舱爆炸冲击波作用下的结构瞬态响应分析及参数化设计

针对因矿井应急救生舱模拟爆破冲击时分析数据缺乏而严重影响救生舱的开发设计问题,同某企业合作对救生舱进行了结构瞬态响应分析和优化设计,分析了不同压力和作用时间工况下,舱体封头和舱体正面的应力、应变、冲击变形及回弹情况.结果表明:舱体封头受到的应力2.0MPa 时变形量过大,所以门板可以设计成骨架的扁箱体结构,以增强该部位的结构强度和刚度;舱体受0.5MPa 压力冲击力时只发生弹性变形,随着冲击峰值的变大,变形量急剧增大,塑性变形占主导地位.变形过程在冲击载荷衰减为零后,还要延续一段时间,之后发生一定量的回弹,同时舱体的回弹能力急剧下降.本文在结构数值分析的基础上对舱体结构进行了参数化设计,通过对救生舱结构主要设计参数变化对其抵抗冲击能力的趋势分析可知:在允许范围内,应尽量增加支撑筋骨的高度B1 并减少波纹板宽度L2 及边部支撑筋骨厚度B2,以增强救生舱抵抗冲击的能力.     

随机激励下斜拉索-梁参数振动模型及响应分析

为了揭示随机激励下斜拉索参数振动特性,考虑拉索几何非线性、倾角以及桥面梁的协同振动影响,建立了斜拉索-桥面梁耦合参数振动模型,利用相空间变换推导了索-梁结构耦合振动伊藤状态方程组,给出了高斯白噪声作用下索梁振动时程求解迭代格式,分析了拉索随机响应时程、频域、统计特性以及概率密度变化,并与高斯截断方法进行比较,考察了拉索阻尼比、初始张力、桥面梁的初始扰动以及随机激励强度对拉索振动的影响规律.结果表明:斜拉索振动迭代方法可有效求解随机激励下索-梁耦合参数振动时程,与传统的高斯截断方法的计算结果吻合;随机激励下,斜拉索\"拍振\"振幅具有明显的不确定性,斜拉索与桥面梁结构发生耦合振动时,两者之间存在能量传递现象;斜拉索随机激励位移响应均值具有非平稳瞬态特性,其位移均方差的稳定时间大于理想激励下的响应;斜拉索响应功率峰值对应的频率和功率谱密度旁瓣峰值衰减量基本一致,但斜拉索第一旁瓣峰值与主峰差值并不相同.斜拉索振动响应概率密度分布满足高斯分布形态,置信区间约为0.98,符合马尔科夫性质.随着阻尼比增大,拉索阻尼抑制效率降低;桥面梁初始扰动越大,拉索振动位移越大;拉索张力越大,拉索振动幅值呈非线性减小趋势,但张力进一步增大时,拉索振动幅值衰减趋于稳定;随机激励强度越大,拉索响应越大.     

大型薄壁贮箱焊接区等应力优化设计

在内压载荷作用下,大型薄壁贮箱结构圆筒壳与半球壳的变形不协调,导致焊接区有较大弯曲应力,然而采用传统方法难以实现等应力设计.从应力传递的角度来说,消除弯曲应力,就是实现整个截面均匀传力.基于此,本文首先对传统方法设计出的薄壁贮箱焊接区进行有限元分析,获得应力分布规律,发现焊缝附近横向应力的传力路径在焊接区附近完成了从内壁向外壁的改变;然后基于控制传力路径的思想,在焊接区两侧的过渡环和圆筒壳厚区构造削弱槽,以实现焊接区均匀传力;最后采用非支配排序遗传算法进行参数优化,在焊接区获得了较均匀的应力分布.与传统设计方案相比,本文优化设计后的应力梯度降低了80%,应力峰值降低了40%.     

随机剪切柱在地震激励下的演变随机响应

随机剪切柱是指固连于地面的剪切柱的某些物理参数是随机变量 ,该模型在Niigata地震激励下的响应属于演变随机响应。本文将新近发展起来的演变随机响应问题的统一解法 ,推广到用于求解随机结构振动响应问题。首先用这一方法求出每个样本结构的随机响应 ,然后用MonteCarlo法来进一步求随机结构的集合随机响应特性。这样 ,与单纯用Monte Carlo法进行数字模拟相比 ,可使计算工作量大为减少。本文用随机剪切柱的演变随机响应问题加以说明     

非线性系统非平稳随机响应的时域模态分析法

采用时域模态分析和统计线性化法，得到了一个计算非线性多自由度系统非平稳随机响应的方法。该方法是基于统计线性化参数在一系列微小时间间隔内保持不变，而在这些微小时间间隔的分界点突然改变的假定。考虑了等效线性化系统的时变性；获得了响应协方差矩阵的递推关系。给出了两个算例，并将计算结果与相应的数字模拟结果进行了比较。结果证明该方法是具有满意精度和有效，而且可用于时变系统     

线性随机桁架结构的平稳随机响应分析

研究了随机桁架结构的平稳随机响应问题。同时考虑结构的物理参数、几何尺寸的随机性，从结构平稳随机响应在频域上的表达式出发，利用求解随机变量函数矩的方法，导出了随机桁架结构在平稳随机激励下位移响应均方值的均值、均方差和变异系数的计算表达式。通过算例考察了随机荷载激励下结构物理参数、几何尺寸的随机性对结构随机响应的影响。     

具有随机参数的动力系统随机地震响应分析

本文同时考虑地震输入的随机性和结构动力本数的随机性，在随机振动分析中引入随机有限元法，以单自由反动力系统为例，分析了不同参数变异性对随机结构动力响应的影响。     

同源演变随机激励下的非平稳响应

在复模态分析与演变谱分析的基础上任意点的三维坐提出了时不变线性系统的在一般演变随机的激励下的时变均方响应的一个简便实用解法。并以简化模型为例，用本方法考察了变速车辆的路面响应问题。     

植物细胞对外加压缩载荷的响应分析

根据植物细胞的结构特点,以二维问题为研究对象,建立了单细胞力学模型。用有限元方法和MATLAB计算软件研究了单细胞压缩时细胞外力与应力、应变及内压间的关系,给出了关系曲线图。数值计算表明在压缩情况下,外力与应力、应变及内压的关系是非线性的。细胞的内压随细胞的应力或应变的增加而增加,在外力施加的开始时刻增加的速度比较慢,但外力增加到一定值以后细胞内压增加的速度急剧增加等 5个结论。     

结构随机振动响应的工程简化分析

鉴于结构随机振动响应有限元分析的复杂性,本文提出了一种工程简化分析方法,以便于工程人员应用.它可以直接利用结构模型试验数据,从而保证分析结果具有足够的精度.     

单桩横向非线性运动地震响应简化分析

采用退化的Bouc-Wen模型和动力Winkler地基梁模型,建立了一个单桩横向非线性运动地震响应的简化分析模型,将自由场位移,作为沿桩轴均匀分布的非线性弹簧和频率相关的粘壶的支撑运动,利用运动响应因子的概念以及相应的计算方法,计算并讨论了地震运动过程中,单桩横向非线性运动地震响应问题。计算结果表明,对于单桩横向非线性运动地震响应问题的简化分析,所提出的模型在物理上是合理的。     

求解转子系统突加不平衡响应方法的研究

本文提出并研究了用传递函数分析法求转子系统的突加不平衡响应,讨论了求这一响应的最佳数值积分方法。用本文提出的理论解方法及三种常用的数值积分法:尤拉后差法,纽马克法,及呼伯特法,对一模型转子算例进行了分析计算,结果表明;尤拉后差法最适用于求转子系统的突加不平衡响应。本文提出的传递函数分析法,可以和试验模态分析方法相结合,以求解复杂转子系统的突加不平衡响应。