空间杆系与叠层板组合结构的非线性稳定分析

本文用非线性有限元法研究一种空间杆系与复合材料叠层板组合结构的非线性稳定问题。将杆系离散成空间梁柱单元，将复合材料叠层板离散成复合材料叠层板单元，并考虑了几何非线性和板的成层正交各向异性性质。为了获得较高的计算效率并顺利通过稳定临界点，求解非线性平衡方程采用了变增量步长和柱面弧长法迭代策略。在考证了程序的正确性之后，具体分析了几个工程模型，得出了于工程设计有益的结论。     

钢筋混凝土框架—剪力墙结构非线性抗震分析的一种空间力学模型

将钢筋混凝土框架－剪力墙结构离散为能模拟梁、柱、墙抗震性能的单元，采用杆系－层间模型进行结构的非线性抗震分析。本文的空间力学模型可考虑局部楼板变形对结构地震反应的影响，并可沿任意角度输入相互垂直的两个地震动水平分量，适用于框架一剪力墙复杂结构的非线性抗震分析。     

圆柱坐标系中弹性力学的哈密顿正刚方程及其哈密顿单元…

给出圆柱坐标系中弹性力学的哈密顿形式体系，用有限元法得到了哈密顿单元的半解析解，可用于求解复合材料叠层圆柱曲板问题。     

圆柱坐标系中弹性力学的哈密顿正则方程及其哈密顿单元方法

给出圆柱坐标系中弹性力学的哈密顿形式体系，用有限元法得到了哈密顿单元的半解析解，可用于求解复合材料叠层圆柱曲板问题。     

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。     

空间杆系结构实用几何非线性分析

从简单实用的角度论述了空间杆系结构的几何非线性分析方法。文中分析了非线性有限元方法的求解过程,特别强调决定几何非线性收敛结果的关键问题,即由节点位移增量计算单元的内力增量。通过引入转随转坐标系,论述了平面和空间梁单元小应变时单元内力增量的计算问题。针对杆系结构的大应变问题,从有限应变理论出发进行分析,提出了对该问题的有效处理方法,并且用实例进行了验证。计算结果表明,该实用几何非线性分析方法是可靠和有效的。     

复合材料叠层板单向拉压强度分析

1. 前言复合材料叠层板是一种非均匀的各向异性材料,其铺层方式及顺序可按外载的需要进行设计,因此每种叠层板的强度特性是不同的。进行复合材料结构的强度分析时,需要知道叠层板元件的强度特性。这些特性可以从试验获得,但如能在给定单向层板特性的基础上,用计算的方法较准确的算出各种叠层元件的强度特性,这将给结构设计及分析带来很大的方便。叠层板是由很多正交各向异性的单层(lamina)按各种不同的方法叠压而成,因此,叠层板本身就是一个复杂的“结构”,加之它的破坏是个逐级破坏的过程,破坏机理又比较     

刚接与铰接混合连接杆系结构的几何非线性分析

本文提出用子结构原理解决具有刚接与铰接混合连接空间杆系结构的几何非线性分析,实现其非线性稳定性分析的载荷-位移全过程跟踪。该法无须单独推导刚接、铰接以及一端刚接一端铰接单元的弹性刚度矩阵和几何刚度矩阵,而可以直接由空间梁单元退化得到,而且可以将平面问题与空间问题、刚接与铰接混合连接体系进行统一处理,算例表明,本文方法对于杆系结构的统一和整体分析是有效的。     

超级有限元法在桁架组合结构分析中的应用

本文针对复杂杆系组合结构静动力问题讨论一种简捷有效的数值计算方法——超级有限元法,首先介绍其一般原理,继而针对一大类复杂桁架空间杆系组合结构准三维化处理(用一维变量加以表征),并将其离散成一系列单元,考虑弯曲、剪切、挤压、拉伸压缩、扭转等多种非经典变形效应,通过采用构件端部自由度向超级元自由度的转换而把复杂多构件问题的求解变为少量一维结点变量问题的求解,既达到了简化的目的,又保证了精度,而且可方便地与通常的有限元法结合使用。文中还给出了有关杆系组合结构分析的数值算例。     

基于Layerwise离散层理论的复合材料夹层板屈曲分析

复合材料夹层结构由于面板和芯层力学特性差异较大,屈曲分析时要分层考虑各层的剪切变形.基于Reddy的Layerwise离散层理论,假设每一层变形服从一阶剪切变形理论,在统一的位移场描述下,推导建立了一种用于复合材料夹层结构屈曲分析的四节点四边形板单元,并采用混合插值方法对单元的剪切锁定进行了修正.分别对三种典型的夹层板结构进行线性屈曲有限元分析,并将计算结果与文献中已有结果进行了对比.结果表明:论文的分析方法能离散考虑各层的力学特性,将结构离散为多层时,计算结果与三维弹性理论或高阶板理论吻合;将结构等效为单层时,计算结果与基于一阶剪切变形理论的文献结果吻合,验证了单元的有效性.     

应用有限差分法的轴向流作用下叠层板的稳定性和模态分析

分析了轴向流作用下两端简支和固支叠层板的稳定性。基于势流理论建立轴向流作用下叠层板的流固耦合系统连续型运动方程,基于有限差分法建立了流场网格和结构网格统一的离散化格式,流场势函数用板的横向振动位移变量来表示,得到关于叠层板的横向振动位移变量的控制方程。求解控制方程的广义特征值,计算分析结果表明,两端简支和两端固支模型发生屈曲失稳,且得到了屈曲失稳临界速度与叠层板的层数和无量纲板间距的关系。此外,轴向流作用下叠层板的一阶模态并不是叠层板的同相弯曲模态。     

考虑几何非线性的杆单元应变公式

考虑几何非线性的杆单元应变公式范志良（同济大学桥梁系，上海２０００９２）有限单元法在结构几何非线性分析中应用已十分广泛。在目前的本科与研究生教学中已将一般杆、梁及板单元的几何非线性列式予以介绍￣［１］，但其中对有些问题阐述不够清晰。譬如对一般的平面杆...     

考虑几何非线性的杆单元应变公式

考虑几何非线性的杆单元应变公式范志良（同济大学桥梁系，上海２０００９２）有限单元法在结构几何非线性分析中应用已十分广泛。在目前的本科与研究生教学中已将一般杆、梁及板单元的几何非线性列式予以介绍￣［１］，但其中对有些问题阐述不够清晰。譬如对一般的平面杆...     

钢筋混凝土空间杆件精细非线性分析模型

针对现有钢筋混凝土空间杆件非线性分祈模型进行了评还,应用结构力学方法推导得到了沿秆长配筋分布均匀的钢筋混凝土空间杆件的非线性单元刚度矩阵,建立了应用高斯积分点所在截面的非线性性质描述钢筋混凝土空间杆件非线性的计算过程。对于沿杆长配筋分布不均匀的杆件,根据其实际情况,将其细分为两段或三段沿杆长配筋分布均匀的杆段,以沿杆长配筋分布均匀的钢筋混凝土空间杆件非线性分析模型为基础,建立了沿杆长配筋分布不均匀的空间杆件的非线性分析模型。最后,给出了两个算例。就本文方法及程序的计算结果与模型结构振动台试验结果、常规非线性杆件模型的计算结果进行了比较。     

大型纵向加筋截断锥壳稳定性的半离散分析

如何计算大型纵向加筋截断锥壳的稳定问题，尚未见到有关报导。本文在沿纵向和环向分别采用Ｈｅｒｍｉｔｅ插值和三角级数插值的基础上，建立了几何非线性带筋环单元，进而导出了半离散分析法，并经过实例检验了它的正确与可靠。这样，本文为建立各类工程结构的半离散单元提出了一种新的途径。     

一种设计空间转换下的分级优化策略

本文提出一种分级优化策略。第一级只考虑单元局部性态和断面几何尺寸约束,并通过单元剖面形状优化将它们转换为物理变量的可行区域。第二级在物理变量空间求解整体优化问题,这里只有全局性约束和在第一级得到的物理变量约束。既使问题得到简化,又严格保证与原问题等价。这种方法特别适合于具有复杂断面形状的杆系结构。一个复合材料旋翼的优化算例表明了该方法的有效性。     

钢筋混凝土剪力墙单元非线性分析模型及其应用

本文简要评述了几种常见的钢筋混凝土剪力墙非线性宏观单元模型后，着重对多垂直杆剪力墙非线性单元模型的几个重要问题如剪力变形的考虑方法，单元刚度矩阵的形式，垂直拉压杆及剪切弹簧的恢复力模型等进行了探讨与改进，最后给出了一个算例，并与试验结果比较，表明非线性宏观墙单元模型具有较好的计算精度。     

求解不连续中厚板自由振动的微分容积单元法

基于区域叠加原理和微分容积法，发展了一种新型的数值方法——微分容积单元法，用以分析具有不连续几何特征的中厚板的自由振动。根据板的不连续情况将其划分为若干单元，在每个单元内用微分容积法将控制微分方程离散成为一组线性代数方程．在相邻的单元连接处应用位移连续条件和平衡条件，引入边界约束条件后得到一套关于各配点位移的齐次线性代数方程，由此可导出求解系统固有频率的特征方程。本文用子空间迭代法求解特征方程，并以开孔板、混合边界条件板和突变厚度板为例研究了方法的收敛性和计算精度。     

混合状态Hamiltonian元的半解析解和叠层板的计算

本文给出混合状态方程的一种强有力的半离散半解析解法,并给出了矩形域和叠层板的算例,讨论了可能的发展和应用。     

一种非经典的近似的叠层板弯曲理论

本文利用Hellinger-Reissner变分原理建立复合材料叠层板小变形弯曲的一般理论。这个理论放弃了经典板理论的Kirchhoff-Love假设,考虑了横向剪切变形的影响。利用这个理论计算了一些叠层板的弯曲问题,并与其它方法得到的结果比较,证明这种理论能够获得与精确的弹性解颇为满意一致的结果。