轴压非圆柱壳的弹塑性屈曲和初始后屈曲

1. 基本方程对于柱壳,取x~1沿母线方向,x~2沿横截线弧长增加方向,x~3则与中面正交。当三个基向量都取作单位向量时,便相当于一个笛卡尔坐标系。对于均匀轴压的柱壳,屈曲前的平衡状态可设为单轴应力状态,若不计端部约束作用,可设法向挠度沿轴向无变化,沿周向变化缓慢而可略去,于是前屈曲基本解为(?) N_(αβ)、M_(αβ)分别是应力合力和合力矩张量。若用(·)表示一个量的微小增量,则从虚功原理导出的增量型稳定性方程及其边界条件可写成:     

基于有限单元柔度法的材料与几何双重非线性空间梁柱单元

从有限单元柔度法的基本思想出发,基于完全拉格朗日格式(TL格式),建立了能考虑材料与几何双重非线性的一般化空间梁柱单元,适用于满足Euler-Bernoulli梁柱二阶分析理论假定的空间杆系结构非线性分析。另外,在梁柱单元截面分析中引入纤维模型,使其适用于解决钢筋混凝土这类复合材料结构的非线性分析问题。对钢筋混凝土双向偏心受压柱试验结果的模拟分析表明,本文所提方法是正确、可靠的,能有效地分析钢筋混凝土框架柱的材料与几何双重非线性问题。     

钢板墙-双肢C型钢框架简化模型

采用试验与有限元相结合的方法分析了钢板墙-双肢C型钢框架在低周反复荷载作用下的力学性能。在此基础上提出了一种构造简单、力学性能良好的四拉杆等效模型(FSEM)。通过FSEM模型分析了柱刚度系数、钢板墙高厚比和钢板墙高宽比,并与传统有限元模型结果进行了对比。结果表明,FSEM模型精度较高,静力计算时与传统壳单元模型的误差在10%以内,可以在设计中简化计算。提出了FSEM模型等效拉杆的倾角、截面面积计算公式,并建议该类框架钢板墙高厚比取600~1000,高宽比取0.5~1.0,柱刚度系数取79.6~99.5,为实际工程中的设计计算提供参考。     

求解含钝裂纹体应力场的扩展单元方法

本文基于钝裂纹端部位移场的渐近解和等参元构造方法,开发了一种新的适合钝裂纹端部应力场计算的扩展单元法,为了消除不同单元间的位移不协调又在扩展单元的基础上提出过渡单元.和常规的等参元相比,扩展单元除了以节点位移为待求未知量外,它们额外增加了Ⅰ型和Ⅱ型广义应力强度因子作为未知量.根据这个理论我们编制了有限元的程序并计算了算例,算例表明,在网格较大的情况下,与常规等参元计算方案相比,扩展单元和过渡单元法更好地接近理论值,它具有计算精度高、减少缺陷附近的单元数量和计算时间等优点.     

半刚性钢框架的内力分析

采用二阶非线性分析方法分析和设计半刚性钢框架，包括连接的柔性以及构件的几何非线性的影响，提出了半刚性钢框架中梁柱单元刚度矩阵和半刚性梁的单元刚度矩阵；推导了半刚性梁在集中荷载，均布荷载，线性荷载作用下的固端弯矩的求解公式；连接的柔性对无支撑框架的侧移有很大的影响，设计时通过变化连接的刚度以平衡梁的跨中和端弯矩。     

轻载径向滑动轴承中Taylor涡动的产生和影响研究

本文用原始变量法直接求解了三维的Ｎ－Ｓ方程，计算分析了高速旋转有限长圆柱轴承中油膜层流失稳产生涡动的临界Ｔａｙｌｏｒ数及流场、压力场和摩擦阻力。轴承端部泄油量等的变化。结果表明，在有限长同心圆柱轴承中，随着轴旋转速度的提高，轴承磨擦阻力线性增大，油膜层流失稳出现的涡动增加轴承摩擦阻力并减少轴承端部泄油量，油膜层流失稳后，轴承长度方向均匀地排列着一些流体涡，涡动的强度从轴承中间截面向轴承端部逐渐减弱     

复合材料中矩形夹杂角端部力学行为分析

提出了一种分析矩形夹杂角端部奇异应力场的新型杂交有限元方法,该方法在分析矩形夹杂角端部奇异应力场时,需要在夹杂端部构造一个超级单元。超级单元的刚度矩阵可以通过夹杂端部特征问题数值解建立。我们用这种方法计算了单向载荷作用下无限大均质板中单个矩形夹杂角端部奇异应力场,并与现有的数值解进行了比较。比较结果表明:本文提出的方法是可行的、有效的,而且数值结果精度高。为说明本文方法适用范围更广,文章最后讨论了各向异性弹性材料和横观各向同性压电材料中矩形夹杂角端部电弹性场行为。     

双材料自由边界面端部问题的数值分析

对各向异性双材料自由边界面端部奇异性场问题进行了研究,利用有限元分析法所得到的各向异性双材料自由边界面端部的应力奇异性指数以及角分布函数,构造了一个自由边界面端部单元,据此建立了自由边界面端部奇异性场的杂交应力模型,并结合Hellinger-Reissner变分原理导出应力杂交元方程,建立了求解平面各向异性材料裂纹尖端问题的杂交元计算模型.与四节点单元相结合,提出一种求解自由边界面端部广义应力强度因子的杂交元法.考核例结果表明:本文方法的数值解精度高,可应用于各向异性材料双材料自由边界面端部问题.     

地基不均匀沉降对框架结构影响的有限元分析

利用ANSYS有限元程序分析某三层框架中柱柱脚不同沉降量作用下上部结构产生附加内力的规律.首先,定义"solid65"实体单元建立框架三维整体模型,分析的结果可以供子模型施加切割边界自由度约束时调用.其次,建立精密划分单元的三跨框架梁子模型.从梁纵向钢筋的应力分析结果可以看出,随着中间柱脚处沉降变形的增大,框架梁边柱支...     

惯导平台漂移误差参数估计的方案设计与仿真研究

本文研究了惯导平台漂移误差模型的参数辨识技术.平台漂移的误差源主要包括惯性器件的输出误差及其安装误差等,在测漂过程中让平台先后处在几个不同的位置,使各种误差源都能受到重力的激励.取加速度计或框架角的测量值做为系统的输出.框架角和误差系数都被定义成了状态变量,这样参数辨识问题就转化成了对状态变量的估计.由于状态和观测方程都是非线性的,故采用了扩展的卡尔曼滤波器.本文设计了六位置方案,进行了仿真.结果表明,该方案可以获得较好的辨识效果.     

准静态离散元方法和线性粘弹性问题的模拟

离散元方法是近年发展起来的一种新数值方法,但原则上只能用于动态问题。从静力平衡条件出发建立了离散元系统的准静态演化方程并证明了系数矩阵具有对称正定、稀疏、带状分布等特点,适用于“有效列”方法求解,该解法比高斯消去法节省更多的内存和机时。通过引入广义Maxwell体的元间作用模型建立起线性粘弹性材料准静态响应的离散元模拟方法。该方法独立于传统动态离散元方法,是传统动态离散元方法的拓展,可望在更多领域获得应用。     

Using co-rotational method for cracked frame analysis

A cracked element is formulated using the two-filed Hellinger–Reissner functional. Due to utilization of the linear elastic fracture mechanics, only geometrical nonlinearities can be considered for the cracked element. A clear step-by-step algorithm for the element state determination is also presented. The element flexibility matrix is derived in a basic coordinate system. Co-rotational approach is used to transform the element stiffness matrix and the resisting force vector from the basic system to the global one. The suggested element is applicable for static and dynamic analysis, as well as, the stress intensity factor calculation, and also inverse crack detection. Various numerical problems verify accuracy of the proposed element for linear and nonlinear structural analysis.     

Closed-form super element method for tall buildings of irregular geometry

Acquiring insight in the structural behaviour of tall buildings of irregular geometry is challenging. The contribution of the shaft torsional rigidity and the in-plane floor stiffness are difficult to model. At discrete changes in geometry, disturbances occur in the force flow, whose magnitude and influence field are difficult to estimate and whose influence may not be disregarded. FEM programs provide a quick result for a particular building, but cannot answer the general question how the building response is governed by decisive structural parameters. In this paper, this want is supplied by developing a closed-form super element method for two frequently occurring building types. The building is divided in a very small number of super elements. Only at the heights where changes in properties of the building occur, a node between super elements is introduced. For each super element the stiffness matrix and load vector is derived on basis of a set of simultaneous differential, resulting in closed-form solutions. The foundation stiffness is accounted for. The primary aim of the presented super element method is to increase understanding of the structural behaviour of irregular tall buildings.     

我国高层建筑设计计算的回顾及存在的问题

本文综述了近４０年来国内高层建筑结构设计计算的进展．回顾了以手算为基础的各种算法；以杆件为单元的矩阵位移法；以解析、半解析方法为基础的常微分方程求解器方法；多种单元组合的有限元方法；结构的动力特性及动力时程分析；高层建筑ＣＡＤ研究；高层建筑结构力学分析中急待解决的专门问题等．此外对高层建筑力学分析近期进一步研究的课题作了展望．     

半刚接钢框架的动力分析

推导了半刚接钢框架动力有限元的质量矩阵和刚度矩阵．建立了具有不同节点初始刚度的半刚接多层钢框架及相应刚性框架的计算模型．采用ANSYS软件进行数值模拟分析，研究了节点刚度对结构自振频率的影响以及结构在谐振荷载作用下的响应，对地震波激励下的结构进行了时程分析．分析结果表明不半刚接框架节点的柔性对结构自振频率产生较大的影响，节点柔性越大，结构自振频率降低也越大，结构的抗震设计应考虑节点柔性的影响；半刚接钢框架顶点位移和柱底剪力时程曲线在地震波激励时间内表现出良好的稳定性，柔性连接可以代替刚性节点用于抗震区的钢框架设计中．     

一种结构参数识别的两阶段方法

针对测量信息不完备的剪切型结构 ,建立了一种两阶段系统识别的复合反演方法 ,这种方法包括两部分 :子结构地震动反演和结构参数识别。首先 ,选取可观测的子结构 ,利用一维地震动作用于结构的力学特性 ,将子结构动力方程的有限元列式进行变换 ,得到适合于最小二乘法的简单形式 ,解决了测量信息不完备及结构参数未知条件下的地震动反演问题。其次 ,根据子结构反演得到的地震动输入 ,采用结构参数时域识别技术中的加权整体迭代 -广义卡尔曼滤波器方法 ,成功地识别出了有限测量条件下单元水平结构参数     

基于静态信息结构损伤定位的模式匹配法

为对结构损伤进行准确的定位,本文从有限元基本方程出发,将结构损伤程度变量从测点位移列阵中分离出来,从而定义了标志损伤位置的损伤向量,通过求解实测位移列阵与损伤向量的相关系数,可以准确地进行损伤定位。文末算例说明即使在考虑测量误差的情况下本文方法也有很高的准确性。     

The state vector methods for space axisymmetric problems in multilayered piezoelectric media

The state vector equations for space axisymmetric problems of transversely isotropic piezoelectric media are established from the basic equations. Using the Hankel transform, the state vector equations are reduced to a system of ordinary differential equations. An analytical solution of the problems in the Hankel transform space is presented in the form of the product of initial state vector and transfer matrix. The transfer matrices are given for the three distinct eigenvalues. Applications of the solutions are discussed. An analytical solution for the transversely isotropic semi-infinite piezoelectric media subjected to concerted point loads on the surface z=0 is presented in the Hankel transform space. Using transfer matrix and the continuity conditions at the layer interfaces, the general solution formulation of N-layered transversely isotropic piezoelectric media is given. A selected set of numerical solutions is presented for a layered semi-infinite piezoelectric solid.     

A RECTANGULAR SHELL ELEMENT FORMULATION WITH A NEW MULTI-RESOLUTION ANALYSIS

A multi-resolution rectangular shell element with membrane-bending based on the Kirchhoff-Love theory is proposed. The multi-resolution analysis （MRA） framework is formulated out of a mutually nesting displacement subspace sequence, whose basis functions are constructed of scaling and shifting on the element domain of basic node shape functions. The basic node shape functions are constructed from shifting to other three quadrants around a specific node of a basic element in one quadrant and joining the corresponding node shape functions of four elements at the specific node. The MRA endows the proposed element with the resolution level （RL） to adjust the element node number, thus modulating structural analysis accuracy accordingly. The node shape functions of Kronecker delta property make the treatment of element boundary condition quite convenient and enable the stiffness matrix and the loading column vectors of the proposed element to be automatically acquired through quadraturing around nodes in RL adjusting. As a result, the traditional 4-node rectangular shell element is a mono-resolution one and also a special case of the proposed element. The accuracy of a structural analysis is actually determined by the RL, not by the mesh. The simplicity and clarity of node shape function formulation with the Kronecker delta property, and the rational MRA enable the proposed element method to be implemented more rationally, easily and efficiently than the conventional mono-resolution rectangular shell element method or other corresponding MRA methods.     

高层框筒和筒中筒结构的整体稳定分析

本文将有限元法用于高层筒 体结构的整体稳定分析。导出了截面含双对称轴的矩形筒的筒单元刚度矩阵和单元几何刚度矩阵。可用于框筒和筒中筒结构的整体稳定计算。计算结果验证了本文方法的精度。