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相似文献
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1.
张拉膜结构的动力松弛法研究   总被引:9,自引:2,他引:7  
利用动力松弛法对预应力张拉膜进行初始平衡形状的确定以及静载分析。选择平面投影形状作为初始试形状,引入动力松弛法并对其参数进行分析,得出了薄膜结构在预应力态下的平衡形状分析方法,从而对薄膜结构进行静载分析。本文建立的方法对薄膜结构进行找形与静载分析时,无需形成整体刚度矩阵,不会造成误差累积,并且编程简单,迭代速度快,适用范围广,与动力分析具有统一性,十分适用于几何非线性程度较高的张拉柔性结构体系。通过算例分析表明本文方法简便,实用,精度较高,适用于大跨度张拉索网,索膜结构的几何非线性分析。  相似文献   

2.
索杆张力结构施工成形分析需要解决一个松弛态索杆系统的平衡形态求解问题,该问题可归结为一个给定构件原长的受荷索杆机构系统的找形问题。文中利用动力松弛法进行该类松弛索杆体系的找形分析。由于不建立刚度矩阵,避免了体系几何不稳定性所引起的刚度矩阵奇异问题。该方法采用悬链线索单元模型,可以考虑索大垂度效应。文中还推导了反映索原长和内力之间关系的悬链线索单元协调方程。通过一个正交松弛索网算例分析,考察了该找形方法的计算精度和收敛性。最后还模拟了一个索穹顶的施工成形过程,表明了该找形方法用于索杆张力结构施工成形分析的有效性。  相似文献   

3.
本文提出分析斜拉桥的索膜单元理论,建立起索膜单元概念与计算模型,推导出索膜单元刚度矩阵,说明了用索膜单元分析斜拉桥的方法细节,应用索膜单元对144+360+144米公路钢斜拉桥方案进行了分析计算,得出了主梁弯矩影响面与扭矩图,讨论了索梁锚固点与截面水平主惯性轴偏心对主梁弯矩的影响。  相似文献   

4.
为精确模拟预应力钢桁架中连续长索在支撑点的滑动,本文创建了一种考虑摩擦力影响的新单元。被称为摩擦滑移索单元的新单元有三个节点,中间节点为支撑点。本文首先利用弹性悬链线的解析解,建立了弹性悬链线单元,并推导了单元两端点的张拉刚度。摩擦滑移索单元由两个弹性悬链线单元组合而成,根据支撑点处索的滑动方向、索力差、滑动摩擦力和滑移刚度调整两索段的原长,使支撑点两侧的索力满足给定的摩擦关系。算例验证了新单元算法的正确性和高效性,对设计的预应力钢桁架的分析,显示了张拉过程中及使用荷载作用下新单元在结构分析中的应用。新单元可直接用于常规的有限元分析,研究在工作状态或施工中存在连续长索滑移的索结构。  相似文献   

5.
为避免考虑瞬态动力性能时拓扑优化的高计算成本,满足工程快速设计的需求,获得主要静动荷载作用下的合理结构形态,本文提出了一种低计算成本的兼顾静动荷载的结构拓扑优化方法。施加的动荷载是地震等效荷载,用振型分解法和抗震规范中的反应谱曲线确定;通过结构形态、动力特性和地震等效静载的相互反馈和作用实现了考虑结构动力特性的拓扑优化;此外,还提出方法的自动进化策略。算例表明,方法可有效实现兼顾静动性能的拓扑优化。  相似文献   

6.
张拉膜结构的有限元分析   总被引:8,自引:2,他引:6  
应用有限元程序ANSYS进行了薄膜结构的找形分析和荷载分析.张拉结构受力后将产生较大的位移,因此需要采用非线性理论.通过一系列计算,可以发现影响找形结果的因素有:单元的划分,初始弹性模量的选取,膜的预张力,边索和脊索的预张拉力值及其比值.在实际工程中,由于膜结构建筑要求和边界条件的限制,找到具有极小曲面性质的初始平衡形状较难,因此,一般把应力的差值控制在一定的范围内.工程实例计算结果表明:在风荷载作用下膜结构的竖向位移反应比较大,风吸力通常是索膜结构设计的控制因素.  相似文献   

7.
六面体单元下预应力等代荷载计算   总被引:1,自引:0,他引:1  
对于具有复杂几何形状的桥梁,用体单元进行有限元分析有得天独厚的优势。预应力在有限元分析中一般按等代荷载考虑,但体单元的预应力等代荷载计算很少见到讨论。笔者提出一种运用高斯积分和牛顿迭代法的数值算法计算体单元情况下的预应力等代荷载,该方法能够适应各种复杂的预应力钢束形状。经过算例检验,该方法有很高的精度。  相似文献   

8.
杆系结构静强度和疲劳失效机理及可靠性分析   总被引:5,自引:0,他引:5  
根据疲劳载荷造成的疲劳累积损伤对结构极限承载力的影响情况,讨论了结构系统承载能力的可靠度计算方法,分析了结构系统中每一个单元在静载和疲劳载荷作用下的两种失效模式,并考虑了二者之间的相关性对该单元可靠性的影响,具体分析了结构系统在这两种载荷作用下的失效机理,给出了在这两种载荷作用下结构系统的可靠性分析方法. 算例表明,在不同的使用年限内,静载和疲劳载荷对结构系统可靠性的影响是不同的;在结构系统主要失效路径中既有单元静强度失效又有单元疲劳失效,这是符合结构系统使用真实情况的.  相似文献   

9.
针对大型周边桁架式索网天线由拉索拉压模量不同引起的本构非线性和结构大变形引起的几何非线性问题,给出了基于参变量变分原理的几何非线性有限元方法. 首先针对含预应力索单元拉压模量不同分段描述的本构关系,通过引入参变量,导出了基于参变量及其互补方程的统一描述形式,避免了传统算法需要根据当前变形对索单元张紧/松弛状态的预测,提高了算法收敛性. 然后利用拉格朗日应变描述索网天线结构大变形问题,结合几何非线性有限元法,建立了基于参变量的非线性平衡方程和线性互补方程;并给出了牛顿-拉斐逊迭代法与莱姆算法相结合的求解算法. 数值算例验证了本文提出的算法比传统算法具有更稳定的收敛性和更高的求解精度,特别适合于大型索网天线结构的高精度变形分析和预测.  相似文献   

10.
王震  赵阳 《计算力学学报》2014,31(3):378-383
向量式有限元是以向量力学理论为分析基础并基于点值描述来获得结构体系行为的新型分析方法。在简要介绍向量式有限元三角形膜单元基本理论的基础上,针对膜材与刚体、膜材与膜材两类碰撞接触问题,提出了碰撞检测和碰撞响应的处理方法。通过膜材质点与三角形网格面之间的单向碰撞检测方法来处理膜结构的碰撞检测问题;结合罚函数法和中央差分位移式,提出基于中央差分式的罚接触力响应方法,同时赋予罚参数的选取规则,以处理膜结构的碰撞响应问题。在此基础上编制了向量式有限元膜单元的碰撞接触分析程序,并通过算例分析验证了理论推导和编制程序的可靠性和计算稳定性,体现出向量式有限元方法进行膜材碰撞接触分析的优势。  相似文献   

11.
The flexural damping of wire cable due to the flexural hysteresis influences the dynamic behavior of slacking wire cables significantly. However, the details of the local model, accounting for the flexural hysteresis between the wire strands, are quite challenging to include in large-scale engineering applications. This paper addresses these difficulties by modeling the flexural damping of slacking wire cables using homogenized Rayleigh damping. By using the nonlinear finite element method and high-speed imaging technique, three aspects of the work were examined. First, the mechanical properties of the slacking cable were identified experimentally. Second, a sample cable was fixed at one end and allowed to vibrate freely at the other end. The shapes of the vibrating cable were captured by a high-speed digital camera and processed by photogrammetry. The cable demonstrated a high flexural damping at zero tension and its damping was measured to be as high as 37.7% of the critical damping. Third, the cable was modeled and analyzed using our newly developed nonlinear curved beam element with the Rayleigh damping. The finite element predictions of the cable motion agree well with the experimental measurement. These predictions demonstrate that the new element is capable of describing the dynamic response of the cable and that the Rayleigh damping is sufficient to model the flexural damping of slacking wire cables.  相似文献   

12.
用膜单元和索单元模拟降落伞织物绳索系统,基于完全拉格朗日格式的非线性有限元方法编程计算降落伞的结构动力学特性。采用增量与迭代混合方法改善非线性计算的收敛特性并结合HHT隐式时间推进方法减小整体迭代计算量。使用修正应力应变张量导数的方法模拟膜单元单向应力状态并针对膜单元和索单元分别进行了非线性有限元计算验证。最后针对C-9型降落伞建立三维有限元模型,根据设定流速对伞衣施加均匀压强载荷,将模拟展开的结果与使用相同模型、不同方法商业软件的文献进行对比,显示了隐式非线性有限元方法模拟降落伞膜索系统大变形动力学的能力。  相似文献   

13.
An eigenvalue method considering the membrane vibration of wrinkling out-of-plane deformation is introduced, and the stress distributing rule in membrane wrinkled area is analyzed. A dynamic analytical model of rectangular shear wrinkled membrane and its numerical analysis approach are also developed. Results indicate that the stress in wrinkled area is not uniform, i.e. it is larger in wrinkling wave peaks along wrinkles and two ends of wrinkle in vertical direction. Vibration modes of wrinkled membrane are strongly correlated with the wrinkling configurations. The rigidity is larger due to the heavier stress in the part of wrinkling wave peaks. Therefore, wave peaks are always located at the node lines of vibration mode. The vibration frequency obviously increases with the vibration of wave peaks.  相似文献   

14.
薄膜褶皱的非线性屈曲有限元分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
有限元模拟已经成为目前薄膜褶皱预测的重要工具。本文采用ANSYS SHELL63单元对薄膜受剪情况下的褶皱形变进行了非线性屈曲分析。通过本征屈曲分析得到的模态模拟了薄膜的初始缺陷。利用本文的非线性有限元模型分析得到了薄膜褶皱的波长和幅度,并与理论分析结果进行了比较,结果相近。  相似文献   

15.
空间充气薄膜结构的褶皱分析   总被引:3,自引:1,他引:2  
引入一个表征褶皱在纹理方向收缩特性的参数``收缩系数'来替代泊松比参与计算褶 皱形变,并联合褶皱产生时的应力条件和褶皱特性,实现了对空间充气薄膜结构的褶皱分析, 得到了褶皱存在时的充气薄膜结构的应力场和变形. 分析中重点讨论了``收缩系数'与泊松 比的关系,并讨论了引入``收缩系数'约束变形后的变形协调条件. 将两维的褶皱分析方法 拓展应用到三维充气结构的褶皱分析中,分析了充气管的弯皱变形,得到了临界皱曲和极限 弯矩随结构及力学参数的变化规律. 通过简单的褶皱试验,定性地分析了褶皱的形变特性并 与分析结果进行了比较验证,结果一致.  相似文献   

16.
Wrinkling analysis of a rectangular membrane with a single crease under shearing is performed to understand the wrinkle-crease interaction behaviors.The crease is considered by introducing the residual stresses from creasing and the effective modulus into the baseline configuration with assumed circular cross-sectional crease geometry.The wrinkling analysis of the creased membrane is then performed by using the direct perturb-force(DP) simulation technique which is based on our modified displacement components(MDC) method.Results reveal that the crease may influence the stress transfer path in the membrane and further change the wrinkling direction.The crease appears to improve the bending stiffness of the membrane which has an effective resistance on the wrinkling evolution.The effects of the crease orientation on wrinkle-crease interaction are studied toward the end of this paper.The results show that the wrinkling amplitude,wavelength,and direction increase as the crease orientation increases,and the wrinkling number decreases with the increasing crease orientation.These re-sults will be of great benefit to the analysis and the control of the wrinkles in the membrane structures.  相似文献   

17.
基于张力场理论的薄膜褶皱研究评述   总被引:2,自引:0,他引:2  
张力场理论是较早提出的研究薄膜褶皱的理论,该理论忽略了薄膜的弯曲刚度, 认为在褶皱 区薄膜处于单轴的应力状态,褶皱的方向为大主应力方向,垂直于褶皱方向的小主应力为零. 基于这种方法提出了很多褶皱的分析模型. 这些分析模型通过引入参数对薄膜的本构关系或 变形梯度进行修正,然后通过数值的方法进行求解,可以得到褶皱形成以后的应力分布,及 褶皱的方向. 其主要的缺点是不能得到褶皱的波长、幅度及数量等信息. 基于能量方法的褶 皱分析,首先要假定褶皱的变形模式,然后通过能量关系得到褶皱幅度和波长的表达式. 本 文对比分析薄膜褶皱的不同分析方法,并指出了薄膜褶皱研究的发展趋势.  相似文献   

18.
薄板冲压成型中板料起皱的临界应力分析和预测   总被引:6,自引:0,他引:6  
谢晖 《计算力学学报》2003,20(1):95-100
针对薄板冲压成型中起皱这一常见的材料失效形式,运用板料压缩失稳理论,提出虚拟刚度变量的概念和板料产生起皱的临界应力计算方法,并借助于计算机仿真技术和有限元计算方法,搜寻并计算得到反映板料各处发生起皱难易程度的临界因子,生成起皱云图来观察材料各部分的稳定状态,预测可能出现起皱的部位,为修改冲压工艺和修模提供依据,通过分析起皱云图得出的结论与实际情况非常接近。  相似文献   

19.
空间薄膜结构褶皱的数值模拟最新研究进展   总被引:1,自引:0,他引:1  
褶皱问题是高精度空间薄膜结构最关心的问题之一, 它是影响薄膜结构形面精度的 关键因素. 由于薄膜结构褶皱机理的复杂性, 该问题一直没能得到很好的解决, 人们对褶皱 的认识, 目前主要是通过试验观察和数值模拟等方法. 本文综述了空间薄膜结构褶皱数值研 究的发展和现状, 并对其中重要的和被广泛采纳的方法进行了重点介绍和评述. 最后对褶皱 数值分析方法所面临的问题及其发展趋势作了初步展望.  相似文献   

20.
空间薄膜结构的褶皱研究进展   总被引:7,自引:1,他引:6  
大型柔性薄膜结构是目前国际上十分关注的可满足多项空间任务需要的新型空间结 构. 由于薄膜材料柔性且抵抗压缩应力作用的能力十分有限, 因此这些空间结构在 轨时多处于带有褶皱的工作状态. 褶皱的存在会改变结构的力学性能且会影响结构 表面形状, 因此开展薄膜褶皱研究对柔性结构的设计和力学性能评价等具有重要意 义. 本文综述了空间薄膜结构褶皱研究的发展和现状, 重点介绍了薄膜褶皱的理论 研究概况, 并讨论了其中存在的问题.根据褶皱研究的最新进展对其未来的发展趋 势进行了展望.  相似文献   

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