悬索结构非线性分析的滑移索单元法

本文提出了一种悬索结构存在在滑移单元时的非线性计算方法,利用文献（１）提出的五节点曲线索单元有限元基本方程,建立了滑移单元非线性分析的计算理论、方法及公式,并进行了实例计算,结果表明,本文方法是行之有效的,可供悬索结构设计、施工时参考。     

悬链线索单元算法的改进

H．B．Jayaraman在20世纪80年代推导的悬链线索元有限元法计算精度高，特别适用于精度要求比较高的大型索结构。但是，当索原长Lu的取值与悬索两节点之间的直线长度相近时，迭代不易收敛，甚至发散。提出了当该迭代不收敛时，应采用的迭代策略。计算结果表明，该方法准确，计算精度高，可供悬索结构设计、施工时参考。     

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 H.B.Jayaraman在20世纪80年代推导的悬链线索元有限元 法计算精度高，特别适用于精度要求比较高的大型索结构. 但是， 当索原长Lu的取值与悬索两节点之间的直线长度相近时，迭 代不易收敛，甚至发散. 提出了当该迭代不收敛时，应采用的迭 代策略. 计算结果表明，该方法准确，计算精度高，可供悬索结 构设计、施工时参考.     

大射电天文望远镜悬索馈源系统驱动力的研究

针对大射电天文望远镜馈源系统中悬索呈现出的柔性特征，在已知馈源舱的位置，姿态，速度和加速度的情况下，将悬索离散为柔性索杆单元，建立了系统的逆运动学及逆动力学模型。分析计算了悬索上各离散点的位置、速度、加速度和惯性力，推导了在重力和惯性力共同作用下悬索的空间挠曲线方程，研究了悬索的刚体位移和弹性变形。在此基础上，通过刚体-柔性的迭代计算，求出悬索馈源系统的驱动力，为高精度的大射电天文望远镜提供了必要的设计参数。     

悬索非线性动力学中的直接法与离散法

以悬索为例对结构非线性动力学中直接法与离散法的应用进行了研究. 针对悬索面内运动的第$n$阶模态的主共振，分别利用这两种方法对悬索的非线性响应进行求解，得到悬索非线性响应的二次近似解以及相应的幅频响应曲线，并比较和讨论了这两种方法得到的结果及其差异. 通过分析得知：离散法在用于非对称结构非线性动力学的求解时可能导致错误的结果.     

基础滑移隔震体系的地震响应计算

利用随机振动理论求出了基础滑移隔震房屋在无频谱过程的白噪声过程作用下的响应特性，探讨了基础滑移隔震的振动时最佳阻尼系数取值，提出了基础最大滑移量在白噪声过程作用下的计算公式，并进行了基础滑移隔震位移量的试验测定。计算结果与试验结果表明，本文提出的基础滑移隔震体系的计算公式是可行的，为滑移隔震房屋设计证结构安全、合理提供了理论依据。     

悬索的变原长计算模式

本文从非线性弹性理论出发,采用泛函内积形式,建立了悬索非线性计算模式。提出了变原长迭代计算的基本思想,就一端固定、另一端张力已知的悬索模型,从Reissner变分理论出发,导出了该模式的非线性有限元的基本方程,使计算量大大减少。     

钢－混凝土组合梁非线性有限元分析

提出了部分剪力连接钢-混凝土组合梁非线性有限元分析的简化模型，该模型同时考虑了钢、混凝土材料的非线性本构关系和剪力连接件的滑移非线性对组合梁刚度和强度的影响，推导了考虑滑移的剪力连接件单元刚度矩阵。利用该模型计算了连续组合梁的极限荷载、挠度、应力以及滑移，与已有的理论计算结果和实验结果吻合，证明本方法分析钢-混凝土组合梁非线性的可靠性和实用性。     

大跨径斜拉—悬索协作体系桥动力分析

斜拉-悬索协作体系桥作为一种新的超大跨径桥型，综合了悬索桥和斜拉桥的特点，国内外对这种桥型的研究尚少。本文根据空间有限元计算模型，对伶仃东航道斜拉-悬索协作体系桥设计方案进行了模态分析，分析了斜拉-悬吊协作体系桥的固有特性，讨论了不同主梁纵向约束方式和辅助墩的设置情况的影响，为此类桥型结构的动力性能分析提供了有价值的参考。     

多模多馈天线的悬索结构分析与研究

多模多馈天线传统的悬索结构分析与计算中将悬挂线视为直线,难以保证天线施工后的成型良好。本文讨论一种工程实用的较为精确的悬索结构分析与计算方法。根据各悬挂点高度不变的特点,应用悬垂线方程式计算各悬挂点半径,应用力矩公式修正以上计算结果,确定振子线各节段的长度。本方法适用于不等大小、不等间距集中荷载作用下的线天线悬吊索,可以保证天线施工后的成型良好。在工程实用上,与传统的几何方法计算的结果相比,本方法得出的解更为精确。     

在中支座可滑动的两跨连续索的静力分析

基于非线性弹性理论,从单索的平衡出发,在索元的无应力长度已知情况下,提出了两跨连续索在中间节点滑移的初始平衡位置确定及均布荷载作用下的静力响应分析方法,建立了其非缄性计算的基本理论、公式和求解方法,并进行了实例计算。     

Nonlinear three-dimension analysis for axially symmetrical circular plates and multilayered plates

Analytic nonlinear three-dimension solutions are presented for axially symmetrical homogeneous isotropic circular plates and multilayered plates with rigidly clamped boundary conditions and under transverse load.The geometric nonlinearily from a moderately large deflection is considered.A developmental perturbation method is used to solve the complicated nonlinear three-dimension differential equations of equilibrium.The basic idea of this perturbation method is using the two-dimension solutions as a basic form of the corresponding three-dimension solutions,and then processing the perturbation procedure to obtain the three-dimension perturbation solutions.The nonlinear three-dimension results in analytic expressions and in numerical forms for ordinary plates and multilayered plates are presented.All of the plate stresses are shown in figures.The results show that this perturbation method used to analyse nonlinear three-dimension problems of plates is effective.     

Nonlinear time transformation method for strong nonlinear oscillation systems

In this paper, a nonlinear time transformation method is presented for the analysis of strong nonlinear oscillation systems. This method can be used to study the limit cycle behavior of the autonomous systems and to analyze the forced vibration of a strong nonlinear system. The project partly supported by the Foundation of Zhongshan University Advanced Research Center     

Nonlinear wave propagation in damaged hysteretic materials using a frequency domain-based PM space formulation

In this work, a new and simple numerical approach to simulate nonlinear wave propagation in purely hysteretic elastic solids is presented. Conversely to classical time discretization method, which fully integrates the nonlinear equation of motion, this method utilizes a first-order approximation of the nonlinear strain in order to separate linear and nonlinear contributions. The problem for the nonlinear displacements is then posed as a linear one in which the solid is enforced with nonlinear forces derived from the linear strain. In this manner, a frequency analysis can be easily conducted, leading directly to a well-known frequency spectrum for the nonlinear strain. A mesoscale approach known as Preisach–Mayergoyz space (PM space) is used for the chacterization of the nonlinear elastic region of the solid. A meshless element free Galerkin method is implemented for the discretized equations of motion. Nevertheless, a mesh-based method can be still used as well without loss of generality. Results are presented for bidimensional isotropic plates both in plane stress and in plane strain subjected to harmonic monotone excitation.     

基于Wilson-θ和Newmark-β法的非线性动力学方程改进算法

Wilson-θ法和Newmark-β法是非线性动力学方程求解的常用方法。它们的一个基本步骤是,将方程改写为增量平衡的形式,在每一个积分步长内用状态参量修正平衡方程的系数矩阵,其本质是在单个步长内对系统的非线性环节进行了线性化处理。本文基于增量思想分别改进了Wilson-θ法和Newmark-β法,根据即时解给出下一步的猜测解,然后对猜测解进行迭代校正,最终得到收敛的近似解。算例表明,改进算法的精度更高,且收敛准则简单。更为重要的是,本文方法无须对非线性项进行线性化处理,因而计算效率更高,适应范围更广。     

多自由度柔性结构非线性随机振动响应分析方法

随机等效线性化方法是多自由度结构非线性随机振动分析的有效方法,然而柔性结构隐式的系统方程限制了该方法的应用.本文首先提出了把多自由度柔性结构隐式系统方程显式化的等效非线性系统建立方法,该方法结合模态分析,将系统几何非线性作用等效为模态坐标的高次多项式组合,把多自由度物理系统转化为容易求解的模态系统;在此基础上运用随机等效线性化技术建立柔性结构非线性随机振动响应分析方法.该方法通过引入虚拟激励原理,大幅提高了计算效率,使对多自由柔性结构的非线性随机振动响应分析成为可能.通过算例分析,本文分析结果和精确解与数值模拟解的比较结果表明,本文方法具有较好的计算精度和较高的计算效率,能够应用于实际柔性工程结构的随机振动响应分析.     

空间网格结构几何非线性有限元分析方法的研究

在对 T.L/ U.L.法和 C.Oran梁柱单元有限元法进行系统研究比较的基础上 ,推导了结合以上两种理论的几何非线性有限元列式。C.Oran梁柱单元在分析轴力为主的结构时具有非常高的效率 ,但在分析纯弯曲问题时却存在很大困难。本文采用 VC 6 .0编制了面向对象的非线性有限元程序 ,对其进行了考题验算分析 ,得出了有用的结论。     

非线性振动一种稳定的模糊控制方法研究

由于非线性振动系统的非线性本质,在于传统控制理论的线性控制器用于非线性振动控制效果不佳。本文针对非线性振动系统提出了一种模糊自适应滑模控制方案。     

带初始几何缺陷FGM固支圆柱壳的非线性动力学分析

本文主要研究了带初始几何缺陷的功能梯度固支圆柱壳在不同体积分数下的非线性动力学行为。假定该功能梯度圆柱壳材料的组分是沿厚度的方向呈梯度几何变化的。运用经典板壳理论、von-Karman几何非线性应变位移关系以及Hamilton原理,推导出两端固支FGM圆柱壳的偏微分非线性运动控制方程。本文考虑了圆柱壳的对称模态,利用Galerkin法对上述非线性动力学方程进行截断,得到常微分形式的非线性动力学方程。主要运用Runge-Kutta法进行数值仿真,并且画出了其最大lyapunov指数图,主要研究了面内载荷对振动响应的影响,并对比了不同体积分数对系统非线性动力学的影响。     

An Alternative Method for Formulating Closed-Form Dynamics for Elastic Mechanical Systems Using Symbolic Process*

ABSTRACT

In this paper an alternative method of formulating the equations of motion and using a computer-aided symbolic method for modeling of elastic mechanical systems is presented. The formalism is derived from the principle of virtual work and cast in an expanded and closed form. Symbolic generation of nonlinear closed-form equations of motion and their linearization are discussed. Symbolic equations for two examples are generated using the above method. Numerical results and comparison between full nonlinear and linearized robot models are presented