超级有限元法及其在结构工程中的应用

本文探讨一种基于半连续半离散思想，适用于复杂结构（如高层框架、剪力墙、桁架、网架等结构系统）工程分析的超级有限元，其结构数值分析是按连续体进行，但又按单个构件进行有限元计算。这种按整体系统进行离散所获得的单元内部包含众多构件，有别于一般常见的实体有限元，称为“超级有限元”。这种方法自由度数比一般有限元法少很多，又与单元内部所含构件数多少无关，并可求取结构内每个构件的内力值。     

超级有限元法及其在结构工程中的应用

本文探讨一种基于半连续半离散思想，适用于复杂结构（如高层框架、剪力墙、桁架、网架等结构系统）工程分析的超级有限元，其结构数值分析是按连续体进行，但又按单个构件进行有限元计算。这种按整体系统进行离散所获得的单元内部包含众多构件，有别于一般常见的实体有限元，称为“超级有限元”。这种方法自由度数比一般有限元法少很多，又与单元内部所含构件数多少无关，并可求取结构内每个构件的内力值。     

输电塔-线体系脉动风振耦合分析

为了研究脉动风引起的结构风致响应，以一塔二线输电塔-线体系为对象，模拟了不同风向角下风荷载导致的结构时程响应．以Davenport风速谱为验算目标来模拟脉动风场，在平均风速的基础上施加脉动风动力时程荷载，分析风向角分别为0°、90°和45°时输电塔-线体系的风振时程响应．依据三种工况下结构中的位移及内力分布情况，分析了主要构件的强度及稳定性，并与基于规范得到的结果进行比较．结果表明，当输电塔层数小于6时，按规范方法计算的强度应力均比按单向流固耦合(Fluid-Solid Interaction, FSI)方法计算的强度应力大；当层数大于6时，按规范方法计算的强度应力与按FSI方法计算的强度应力相当；在45°和90°风向角工况下，按规范方法计算的部分层数的强度应力略小于按FSI方法计算的强度应力．考虑到脉动风的随机性大，建议适当增加风振荷载系数，以确保输电塔-线结构体系的强度安全性．     

板锥网壳结构的连续化分析

板锥网壳结构是一种受力性能合理，技术经济效益良好的新型空间结构形式。本文将板锥网壳结构连续化为能共同作用的特殊形式的三层薄壳，按薄壳理论建立其位移法和混合法的基本微分方程。通过对微分方程的求解，计算其整体位移及结构内力。该法具有一定的精度，可宏观地了解结构的力学性能，并可用于板锥网壳结构的初步设计。     

基于实验设计法的工程结构优化设计

基于实验设计法,提出了一种新的工程结构优化设计方法,这种方法将设计变量的水平值配列于正关表中,按正交表的参数组合条件进行结构解析,通过对设计变量对于目标函数值的方差分析和F检验,改变设计变量的水平值,进而通过迭代计算使设计变量趋地最优解,本文以杵架结构为计算例,验证了本方法的全局收敛性和优化精度,由于无需构建目标函数和约束函数以及微分计算,此方法具有简单而又适应广泛的优点。     

杆件修改与去除及内力变更时杆系结构分析的矩阵力法

采用矩阵力法，引入假想初位移的概念，用原始结构在外荷载与某一组假想初位移联合作用下的效应，来替代部分杆件被修改、去除及内力变更的新结构胡该外荷载作用下的效应。这种方法的计算可以仅涉及被修改、去除及内力变更的那部分杆件，并且利用原始结构的计算成果来分析新结构，无须按常规方法从头开始再计算一篇。在许多情况下，这种做法的工作量有可能成倍地甚至几十倍地大幅度减少。文中附有算例，计算结果表明本文提出的简捷计算方法是正确的、可靠的和有效的。     

一种改进的动态载荷时域识别方法

根据在离散时间间隔内未知外载荷按线性交化的这一更为合理的假定，给出了比例阻尼系统的一种改进的载荷时域识别方法。即若已知结构的任一种响应：位移、速度或加速度，根据本文推导出的递推连锁计算公武便可确定未知作用力的时程。算例表明，本方法简便、有效，且具有较强的抗噪能力。     

非均匀弹性双曲冷却塔的动力计算

本文分析讨论了工程中钢筋混凝土结构的材料特性,提出了一种考虑非均匀配筋的钢筋混凝土材料本构关系——非均匀弹性本构方程。在此基础上,本文又进一步研究了混凝土出现裂纹后的钢筋混凝土材料本构关系式,提出了一种计算混凝土具有局部裂纹群的钢筋混凝土材料本构方程式。 根据文中所提的本构方程,本文采用轴对称有限单元对双曲冷却塔的动力特性、阵风响应分别作了计算,其数值结果同分别按等效各向同性、正交各向异性所计算得到的结果进行了对比,比较结果表明,这三种模型除了频率比较相近之外,振型和风振系数都有较大的差异。     

考虑施工进程的高层建筑结构计算程序

本文克服了以往在计算高层建筑结构内力怀变形时由于只考虑整体一次加载而造成的误差，今采用结构逐层形成、逐层加载的计算模式，较好地模拟耻实际施工的进程，使计算结果能更好地任命真实的内力分布情况，同时在编制程序中，对总刚的分解作了适当处理，以避免许多重复计算，使结构逐层形成和结构整体一次加载下的计算能有机结合起来，从而提高了程序的运行速度。同时又可大大提高程序的使用范围，使得程序能在ＩＢＭＰＣ２８６及以     

具有不同功能梯度分布函数的板件的三维分析

发展了一种新颖的功能梯度结构分析的细观元法。细观元法对结构的常规有限单元内部设置密集细观单元以反映材料特性梯度变化,又通过协调条件将各细观元结点自由度转换为同一常规有限元自由度,再上机计算。这种细观元法既能充分反映材料功能梯度变化特性;而其计算单元又和常规有限元一样,是一种针对功能梯度结构分析的有效数值方法。文中通过细观元技术进行计算、分析,给出了具有不同功能梯度分布函数板件的力学量三维分布形态。     

拱型结构在参、强激励下的非线性振动分析

利用数值解析法研究了拱型结构在参数激励与强迫激励联合作用下的非线性振动特性。得到了轴向力与固有频率的关系及轴向力对发生主共振,１／２亚谱共振的影响,由于１／２亚谐共振是高频激振低频响应,是最危险区域,应得到足够的重视,为工程设计提供了可靠的理论依据。     

加权残数法中试函数选择问题的探讨

本文应用泛函分析和复变函数逼近论的方法初步探讨了加权残数法中试函数选择的原则,并对完备性进行了较深入的讨论.在此基础上,针对组合结构问题,提出了“基因子”概念,并推演出了一些“基因子”及其试函数的一般组构形式.最后,以四边固支矩形加筋板为例,进行了比较计算,取得了积极的效果.     

能量有限元预示复合材料结构动响应研究进展

复合材料结构高频动响应预示是飞行器等结构设计中的重要研究内容之一.为了探讨精确预示复合材料结构高频动响应方法,分析比较了目前较为通用的3种动力学响应预示方法,指出能量有限元法最适合求解具有各向异性特征的复合材料结构高频动响应问题.紧接着概述了国内外关于能量有限元方法和该方法在复合材料结构高频动响应预示方面的研究进展.在此基础上分析了能量有限元法在预示复合材料结构高频动响应问题中尚待深入研究的问题.     

空隙分布对功能梯度板件宏观响应的影响

提出了一种新的功能梯度结构分析的细观元法. 细观元法对结构的常 规有限单元内部设置密集细观单元以反映材料细观构造,又通过协调条件将各细观元结点自 由度转换为同一常规有限元自由度. 此方法实现了材料细观结构到构件宏观响 应的直接过渡分析. 用细观元法来分析细观构造上空隙存在对宏观响应影响,给出了含 有不同分布与形状、位置空隙的功能梯度板件的力学量三维分布形态,实现功能梯度材料结 构宏、细观间跨尺度分析.     

用电阻量测方法研究蠕变状态下的金属损伤

本文建议一种量测蠕变下金属损伤的方法。与其它方法相比,这个方法可用于进行在蠕变试验过程中的损伤测量,而无需使试件卸载或冷却。用此方法对试验数据进行加工就可得到在蠕变过程中的试验损伤曲线。对这些曲线的分析导致结论:材料破坏时的损伤是所加应力的递减函数。这一结论是以前所得理论结果的试验验证。     

官地水电站坝区岩体的浅表生结构

浅表生结构的研究 ,对认识河谷岩体的岩体结构特征、工程岩体结构建模及稳定性评价等具有重要意义。官地水电站坝区玄武岩体的浅表生结构极为发育 ,且其分布具有一定的规律性。本文通过对浅表生结构的发育分布及变形破裂形迹的调查分析 ,研究了浅表生结构的空间发育规律及其组合形式 ,结合地质地貌演化机制分析 ,探讨了浅表生结构的形成机制 ,建立了坝区浅表生结构的基本模式     

有限厚度模型校准二维MoS2的Bimodal-AFM杨氏模量测量

二维材料因其独特的晶体结构、新奇的物理特性和优异的力学性能, 在微纳机电系统、柔性电子器件等诸多领域有着广阔的应用前景. 弹性模量是二维材料的基本力学特性参量之一, 对其器件应用及应变调控有重要影响. 受限于二维结构和原子级厚度特征, 难以实现二维材料弹性模量的精确测量. 双模原子力显微镜的振幅调制-频率调制模式是一种高效测量二维材料杨氏模量的方法, 但刚性衬底对测量结果的影响不可忽视. 本工作通过双模原子力显微镜直接测得衬底与二维硫化钼的杨氏模量分布图, 并基于有限厚度模型对衬底效应进行修正, 得到了样品的本征杨氏模量值. 利用第一性原理计算得到了二维二硫化钼的弹性系数和杨氏模量, 对比发现实验和计算结果相当. 这说明双模原子力显微镜测量是一种可靠的二维材料杨氏模量直接测试方法, 且该方法无需制备悬空二维材料等繁琐步骤, 避免了常规测试中的不足. 本工作为大面积二维材料薄膜力学性能的程序化测试分析以及高通量力学实验数据的统计分析提供了可靠的实验基础.      

基于小子样试验的两种线性系统可靠度预测方法

本文提出了在小子样试验的前提下，结构系统关键失效模式可靠度预测的两各 一是基于抽样分布分析的转换法，在这种方法中，严格推导了元件强度和外和正态分布时，可靠度计算从正态分布概率积分到ｔ分布概率积分的转换。它适用于试验样本数不小于２的情况；其二是基于模糊学原理的加权平均法。此方法要求根据专家经验和现场数据，给出强度和载荷分布参数的隶属函数，然后用加权平均法给出结构系统关切关键失效模式的可靠度，这种方法     

样条配点法分析结构动力响应的无条件稳定计算格式

本文以三次B样条函数作为位移时域函数,应用配点法,在任一时间步长中列出两个时刻的结构物运动方程式残值为零的条件并使结果满足了稳定条件得到一个计算结构物动力响应无条件稳定的计算格式。 这个计算格式于参数θ符合0.15<θ<0.05时是绝对无条件稳定的,研究证明,本文所提出的格式的精度根据三项指标:振幅衰减率 AD,周期伸长率 PE 及算法阻尼比都比较Wilson-θ法,Newmark法及Houbolt法的为优,例题计算也证明此点,即本文方法精度较上述三法为高,本文格式简单,准确,工作量不多,可以作为计算结构动力响应有效方法之一。     

薄壁结构屈曲和初始后屈曲的局部分析及其精度

为了解决大型复杂薄壁结构稳定性有限元分析中方程阶数过高的问题,本文建议用结构局部代替整体进行计算,证明局部分析方法可以得到整体结构线性分支点的上限和下限,以及整体结构渐近后屈曲行为的近似解,给出了算例。