力密度找形分析方法及计算机实现

本文通过对力密度法的分析研究，概括了力密度法的基本原理和找形分析的过程，用矩阵形式给出了力密度的基本列式。通过对各个矩阵基本元素分析，找到了力密度矩阵的组装规律和一维变带宽存储的规则及实现算法和过程，并给出了详细的力密度矩阵的装配过程。通过基于C 语言的系统框架的程序，实现了该基于一维变带宽存储的力密度找形分析方法。最后，通过几个数值算例表明了，力密度法找形理论的先进性，及本文提出的算法过程实现的可行性和正确性。由于本文的算法是基于效率比较高的一维变带宽压缩存储格式，因此，可以实现大型索膜结构的找形分析。  

一种考虑初始垂度影响的非线性索单元

本文首先运用Mathematic的符号运算功能，通过解偏微分方程给出了不等高单索的显式解析解，然后把该解析解应用于索微元的应变计算中，在此基础上用虚功原理推导了考虑初始垂度影响的两节点非线性索单元，并给出了索单元的单刚矩阵的具体形式，通过与两节点直线索单元的单铡矩阵的形式的比较，明确了该曲线非线性索单元的修正项，并给出了垂度影响因子的变化曲线。比较直观的给出了垂度对索单元刚度各项的影响程度。该非线性索单元既有多节点索单元精度高的特点，又有节点少，刚度元素较易求解以及有限元列式简洁等特点。本文通过两个数值算例表明，本文的非线性索单元是正确的，也表明了所编制的非线性计算程序是正确和可靠的。  

风场中长单索结构流固耦合效应的动力学分析

本文介绍了长单索结构的风致振动现象及传统单索动力计算方法,分析了进行流固耦合计算的必要性.详细阐述了流固耦合的基本理论和方法,并介绍了有限元软件ANSYS的流固耦合计算流程.根据两种工况下的流固耦合算例分析,给出了长单索结构跨中节点的位移、应力以及索表面风压等物理量的时程曲线,通过对不同工况以及不同流场模型的模拟和分析比较,探讨了基于流固耦合分析的长单索结构风致振动响应的特点,对长单索结构的风致振动分析和设计具有参考意义.  

长单索结构的多参数流固耦合分析

 介绍了长索结构在风场中的流固耦合振动，总结已有的流固耦合基本理论， 着重介绍弱耦合问题的具体分析过程. 以100 m长索在不同拉索倾角和风向角的多参数流固 耦合风振为例，应用ANSYS-CFX软件分别在层流模型和湍流模型风场中进行数值分 析，得出与力学概念分析基本一致的结果.  

一阶无穷小位移机构的刚化判定

一阶无穷小位移机构是一类具有机构性能的特殊的新型空间结构，从工程结构的角度考虑，只有能够清除机构性而获得几何刚度的体系才是可承载的结构体系。一阶无穷小位移机构的几何刚度的获得是通过体系的相对机构位移而获得的，这与传统结构的几何刚度的概念是完全不同的。因此，研究一阶无穷小位移机构的刚化问题是非常重要的。Maxwell准则只从体系的拓扑关系来考虑体系的几何稳定性，这显然不能应用于一阶无穷小位移机构的刚化判定问题。本文基于矩阵向量空间分解的理论和一阶无穷小位移机构的概念。在体系的平衡矩阵引入了边界条件，对一阶无穷小位移机构的刚化判定问题进行了分析，运用功能原理给出了一阶无穷小位移机构刚化的等价条件和判定方法。通过几个数值算例验证了本文结论和方法是正确的、可靠的。  

基于AR法的摩天轮结构脉动风速数值模拟

风荷载一般为高耸空间结构设计中的控制因素,而脉动风荷载是摩天轮结构动力效应研究的关键.结合功率谱与空间相关性,应用线性滤波法中的AR法(auto-regressive model)模拟摩天轮结构的脉动风速,通过对比模拟谱与目标谱的吻合程度,并结合摩天轮结构自身的特点,确定了适用于摩天轮结构的Davenport谱及其相关参数的取值.为摩天轮结构的风振响应分析奠定基础,并对相似结构的风工程应用方面具有参考价值.