简单桁架内力计算的教改尝试

阐述对简单桁架内力计算这一章节所进行的教改尝试．     

基于实验设计法的桁架结构几何优化

本文用基于实验设计法的优化程序对桁架的一组结构布局的布局优化问题进行了杆件全应力条件下几何优化计算,结果表明基于实验设计法的结构优化方法对于多设计变量优化问题的适用性．结构布局的几何优化结果表现了合理的一致性．     

用广义变分原理求解多节点双模量静不定桁架

在外载荷作用下的多节点双模量静不定桁架平衡问题,是任意有限多个自变量的多元函数在任意有限多个约束条件下的极值问题,采用广义变分原理可以方便求解多节点双模量静不定桁架内力．通过求解多节点双模量静不定桁架内力的几个算例,阐述广义变分原理在计算多节点双模量静不定桁架内力中的应用．研究结果表明：采用广义变分原理求解多节点双模量静不定桁架内力的通用性较强,所求的结果是精确解析解．采用广义变分原理求解多节点双模量静不定桁架内力的方法不但克服了常规方法需利用几何关系建立协调方程的缺陷,且具有力学概念清晰直观、计算过程简便、便于工程设计人员在实际中掌握和计算等优点．     

一种求解静定组合结构与桁架结构影响线的简便算法1)

基于静定组合结构和桁架结构体系复杂性以及计算影响线步骤繁琐性的问题,本文通过虚位移互等原理,把静定组合结构与桁架结构化简为简支梁,将复杂结构转化为简单结构,把求轴力影响线转化为求简支梁弯矩与剪力影响线进行计算。结果表明：此方法计算步骤简单且易于掌握,有利于简化计算,可用于结构力学教学的补充,也可为工程设计人员借鉴参考。     

一种求解静定组合结构与桁架结构影响线的简便算法

基于静定组合结构和桁架结构体系复杂性以及计算影响线步骤繁琐性的问题,本文通过虚位移互等原理,把静定组合结构与桁架结构化简为简支梁,将复杂结构转化为简单结构,把求轴力影响线转化为求简支梁弯矩与剪力影响线进行计算。结果表明:此方法计算步骤简单且易于掌握,有利于简化计算,可用于结构力学教学的补充,也可为工程设计人员借鉴参考。     

刚架桁架模型有效性的试验与数值研究

为了比较桁架模型和刚架模型的差异, 结合了一种简单试验结构,实测了试验刚架和桁架的特定截面的内力和中节点位移; 同时应用ANSYS软件对两种模型进行了有限单元模拟. 验证了刚架和桁架两种力学模型的有效性, 通过试验和数值计算的结果, 得到了两种结构的受力特点, 分析了实际桁架和理想桁架的差别, 对结构设计和教学具有一定的参考意义.     

一种改进的模型缩聚方法

提出了一种改进的模型缩聚方法．针对Guyan法缩聚技术的不足之处作出改进,推导了相关公式．以平面桁架结构为算例,比较了改进方法与Guyan方法的模态计算结果．结果表明,改进的方法比Guyan 方法提高了精度．     

用拉格朗日函数分析不同模量静不定桁架内力

在外载荷作用下的不同模量静不定桁架平衡问题,是任意有限多个自变量的多元函数在任意有限多个约束条件下的极值问题,对采用拉格朗日乘数法求解此类极值问题进行了数学证明．通过求解不同模量静不定桁架极限载荷的几个算例,阐述拉格朗日乘数法在计算不同模量静不定桁架极限载荷中的应用．研究结果表明：采用拉格朗日乘数法求解不同模量静不定桁架极限载荷的通用性较强,用拉格朗日乘数法求解不同模量静不定桁架极限载荷的方法不但克服了常规方法需利用几何关系建立协调方程的缺陷,且具有力学概念清晰直观、计算过程简便、便于工程设计人员在实际中掌握和应用．     

结点位移计算的一种简单方法

 推导了一种结点位移计算的简单方法,在平面桁架结点位移的计算和静不定杆系结构的变形几何关系的确定中应用方便.     

杆系结构极限分析的惩罚线性规划法

本文较详细地介绍了惩罚线性规划的数学原理,建立了确定杆系结构的极限载荷与载荷的最佳分布的数学模型。根据以上原理与模型对桁架、刚架与扳架作了实例计算。计算结果与使用其它方法之结果完全一致。本文介绍的方法具有计算数据准备工作简单,计算时间较少等优点,为杆系结构极限分析提供了一个有效的方法。     

复合受力下焊接栓钉SRC柱抗扭承载力计算

为研究压、弯、剪、扭复合受力下焊接栓钉型钢混凝土(SRC)柱的抗扭承载力计算方法,基于滞回性能试验结果,分析了试验过程和破坏形态,利用了空间桁架理论与叠加原理,提出了复合受力下焊接栓钉SRC柱抗扭计算模型和强度统一方程.结果表明:所提出的强度统一方程和抗扭承载力计算方法的计算结果与试验结果均值误差均在3％内,吻合较好.     

钢桁架优化设计中稳定及收敛问题的有效解法

在超静定型钢桁架满应力优化设计中,压杆的稳定性,即：计算 迭代中压杆的稳定许用应力,提高迭代过程的收敛速度,是两个关键问题,迄今为止 尚未得到有效地解决,从而影响了满应力优化设计方法在桁架结构中的应用. 为解决上述两问题, 首先建立了两个拟合函数,建立了型钢截面积与惯性半径及压杆的稳定, 系数与柔度之间的函数关系,继而导出了压杆稳定许用应力的计算方法, 归纳出了加速收敛的有效措施------面积平均法. 算例证明了 本文方法的可靠性,供有关结构设计人员参考.     

钢桁腹式混凝土组合箱梁的扭转效应分析

结合钢桁腹式混凝土组合箱梁的结构特点,基于薄壁箱梁扭转理论,推导出组合箱梁闭口断面的混凝土顶底板和换算钢腹板的扭转翘曲应力表达式,进而推导出组合箱梁约束扭转控制微分方程;利用初参数法求解微分方程,并分析出翘曲双力矩以及扭转翘曲正应力随梁跨的变化规律.通过有限元模拟分析,将有限元值和理论值进行比较,结果吻合良好.研究表明...     

大跨度斜拉桥动力特性分析

本文提出一种计算大距度钢桁梁斜拉桥动力特性的方法。文中分别采用桁段有限单元、空间梁元、空间杆元计算斜拉桥中桁架，桥塔、拉索的刚度矩阵与质量矩阵，采用子空间迭代法求解特征方程，所得结果可供设计参考。     

大跨度钢桁桥模型的精细化损伤定位模拟和试验研究

在役大跨钢桁桥数日众多,其杆件往往较长,所以识别出损伤杆并找出局部损伤所处位置对安全评定和加固尤为重要。针对这一问题,参考我国在役钢桁梁桥,基于健康监测的试验目的和相似理论设计制作了贝雷梁式筒支钢桁桥Benchmark模型。根据其结构形式、具体尺寸,并经试验结果修正,建立了基准Matlab有限元模型。环境激励下,首先隔...     

基于实测荷载的铁路钢桁梁桥疲劳可靠性评估

为了对钢桁梁桥疲劳进行评估,引入可靠性理论,提出了基于实测荷载的桥梁疲劳可靠性评估方法。根据某铁路钢桁梁桥实测车辆荷载数据,建立了随机车辆荷载模型。并在考虑车辆荷载随机性的基础上,结合Monte-Carlo法与有限元,分析了钢桁梁桥构件疲劳应力谱,计算了构件疲劳可靠性随时间的变化,并探讨了车辆荷载及荷载效应变异性对构件疲劳可靠性的影响,最后采用β约界法与静力分析法对钢桁梁桥系统疲劳可靠性进行了研究。结果表明,基于随机车辆荷载的构件疲劳应力谱呈现单峰分布;构件疲劳可靠性随运营时间的增加而减小;车辆荷载的增长及荷载效应变异性的增加对构件疲劳可靠性影响较大,当车辆荷载增长率和等效应力变异系数分别增加到5%时,构件疲劳寿命大幅减小;β约界法结合静力分析法可快速确定钢桁梁桥失效模式,桥梁系统疲劳寿命小于构件疲劳寿命。总的来看,基于实测荷载的钢桁梁桥疲劳可靠性评估方法能有效地利用监测数据,对桥梁疲劳评估具有良好的适用性。     

ChatGPT在计算结构力学领域的应用初探与浅析

OpenAI开发的人工智能聊天机器人ChatGPT自发布以来,受到了社会各界的广泛关注。凭借卓越的分析计算能力和良好的开放性,该模型已作为一种全新服务信息检索和问题解决的助手。平面桁架结构作为结构力学中的常见结构,在工程实践中通常采用刚度法编写计算程序;然而,初学者或缺乏力学背景的研究人员难以高质量地快速完成编程任务。本文首先简要介绍了ChatGPT的原理及应用,然后以使用ChatGPT快速生成平面桁架计算程序为例,探索并展示了ChatGPT辅助完成计算结构力学程序编制的卓越性能与具体使用方法,最后讨论了以ChatGPT为代表的生成式人工智能在计算结构力学程序开发中的应用和挑战。     

大准铁路黄河特大桥钢桁梁静载试验

大准铁路黄河特大桥钢桁梁为 96 132 96m三跨连续式、无竖杆刚性桁梁柔性拱组合系结构。运营十年后进行了静载试验,并将测试结果与数值计算进行了对比。钢桁梁在中 -活载和恒载作用下,轴向总应力最大的杆件为A17E18,其总应力为 142. 083MPa。在中 -活载作用下,边跨中和中跨中的挠度,分别为 76. 23mm和 63. 94mm,其挠跨比分别为 1 /1259和 1 /2064。由此可以看出该桥承载力和竖向刚度符合设计标准,满足使用要求,且承载力和竖向刚度安全储备较大。上下游两片主桁受力均匀性较好。测试方法和结果可供类似工程参考。     

钢桁腹式混凝土组合箱梁翼板纵向应力的计算方法研究

为研究钢桁腹式混凝土组合箱梁翼板纵向应力沿横桥向的分布情况,运用有限元软件ANSYS建立一座35m等截面简支钢桁腹式混凝土组合箱梁的有限元模型,考虑斜向腹杆杆力作用会使翼板产生附加轴力及相应的附加应力,故利用能量变分法原理推导出组合箱梁的翼板纵向弯曲应力和纵向附加应力计算公式,并据此探讨适用于计算组合箱梁的翼板纵向应力的方法。将有限元值和理论值进行比较,吻合程度良好。研究结果表明,组合箱梁的下翼板纵向应力可采用纵向弯曲应力计算公式进行计算;为获得组合箱梁的翼板附加轴力,可将组合箱梁的钢桁腹杆和混凝土纵梁取出,认为两者通过节点构造共同构成平面桁架,翼板附加轴力即为平面桁架的弦杆杆力;组合箱梁的上翼板纵向应力可通过纵向弯曲应力和经修正的纵向附加应力叠加获得。     

板桁结构考虑局部屈曲空间计算的横向条带板段单元法

用有限个横向条带法构造了板桁组合结构板段考虑局部屈曲的空间位移模式。基于三维连续体的虚功增量方程,导出了横向条带板段单元的ＵＬ列式,并考虑了板段单元位形变化的影响。此计算方法自由度少,计算精度高,能用于大型板桁结构的几何非线性分析。文末计算了广东西江桥板桁组合结构模型梁,计算结果与实测结果吻合较好。