关于《空间结构内力影响面的有限元计算方法》的讨论

肖汝诚在其论文《空间结构内力影响面的有限元计算方法》(以下简称肖文)中,提出了用机动法求板的内力影响面的“强迫应变盒”方法。这是一种有效和实用的方法。但是肖文未能足够明确地说明,这种方法与何种静力分析模型对应。 分析肖文方法,应得到以下结论:用该方法求得的位移场,与用同样有限元模型所得到的应变盒范围内的平均内力影响场完全相等。简要证明如下。     

具有任意截面形状的各向异性平面杆系结构静力分析的回传波射矩阵法

基于Timoshenko梁静力理论和各向异性材料的本构关系,对于一般截面形状的杆系结构,推导了杆端内力与杆端位移之间的关系,并给出了作用于杆件上的荷载转化为等效节点荷载的方法.以混合节点为例,根据结构节点的力平衡和位移协调条件,推导了常见形式节点的传递分配矩阵和载荷源向量,进而得到结构的回传波射矩阵列式,求解以杆端位移为基本未知量的矩阵方程,给出了杆端位移和内力的计算公式.文中给出了算例分析.与有限元法数值结果的比较表明,回传波射矩阵法用于分析各向异性材料平面杆系结构的静力问题是有效和精确的.     

基于虚位移原理的直接机动法作超静定力影响线

当前教材中介绍的作超静定力影响线的机动法是一种联合使用力法和位移互等定理的间接方法,与作静定力影响线的机动法不一致．本文建立了求作超静定结构反力和内力影响线的直接机动法．首先利用虚位移原理推导了机动法求作超静定结构内力（反力）影响线的公式,表明超静定结构影响线对应于撤除了相应约束的基本结构施加单位位移引起的位移曲线．然后给出了一种概念清晰、过程统一、适用广泛的计算超静定力影响线方程的方法,最后展示了几个具体算例．     

厚板结构抗爆炸分析的有限条法

所取厚板条考虑横向剪切变形和转动惯量,并取它的各阶振型为条向连续函数。在厚板条的横向,三个独立变量(挠度和二向转角)采用四次多项式。厚板条的质量矩阵计入转动惯量。用这种厚板条法分析厚板结构在爆炸荷载(或静荷载)作用下的动(静)位移和动(静)内力。给出不同模型的数值结果,并与解析解、有限元解进行比较,表明本文的方法用于厚板结构抗爆炸分析具有精度高、自由度少的特点。     

机动法作静定平面桁架内力影响线

以简支桁架为例，将机动法推广到桁架内力影响线的求解中. 此方法以虚功原理为 理论依据，借助相应机动连续梁的荷载位移图并结合桁架任意两结点之间的影响线为直线原 则，将其修改得到桁架内力影响线. 另外，该方法将撤去内力约束的机动桁架和撤去内力约 束的机动连续梁紧密地联系起来，使学生的思维更加开阔和灵活，因而有利于结构力学的教 学.     

钢筋混凝土板非线性有限条分析

本文用有限条法对单调横向荷载作用下的钢筋混凝土简支板作了非线性分析。分析中采用二结线低价条。求解释放荷载过狴中引入虚拟刚度概念,用以摸拟拉伸硬化效应。采用等刚度增量迭代法及等刚度迭代法分别给出板的增量解及全量解,并采用了一种加速迭代收敛的方法,本文方法可用到加载至少量钢筋屈服。     

最小二乘子域配点法求解高层简体结构的内力和位移

本文针对高层筒体结构在静力荷载作用下的内力和位移分析提出了最小二乘子域配点解法。把框筒分成若干个子域,每个子域折算为连续体,分析其受力性能并进行整体分析以建立数学模式,然后对其控制方程、子域交界条件等配点得到一组配点方程而易于求解。文中建议了满足位移边界条件的位移试函数,给出了框简结构算例,同时也给出了筒申简结构的处理办法。本文方法来知量甚少,全部计算可在微机甚至袖珍机上进行。     

空间结构内力影响面的有限元计算方法

本文以弹性体功的互等原理为基础,提出了用强迫变位法计算空间结构中板、梁内力影响面的基本原理。文中给出了空间杆单元杆端发生单位强迫变形时单元等效节点力的计算方法;在薄板计算中引入了强迫应变盒的概念,导出了应变盒在某力素方向上发生单位面积强迫应变时单元的等效节点力计算公式,还对影响面坐标加密等问题作了讨论,实现了空间结构内力影响面的有限元计算。     

两结点简支的弹性基础框架的变形分析

基于初参数法, 研究了均布载荷作用下、两结点简支的弹性基础闭合框架的变形与内力 分布规律. 首先给出了两端弹性支撑的有限长弹性基础梁的挠曲线计算式, 根据结构的边界 条件和对称特性, 不考虑两结点处的位移边界条件, 取出一个局部结构进行了分析; 进而利 用位移和内力的边界条件确定了局部结构的初参数, 并根据结构的对称性得出了整个结构的 内力分布; 最后按照整个结构的位移边界条件, 对以上位移计算结果进行修正, 得出了框架 实际的挠度解析计算式.     

考虑剪力滞后效应的钢-混凝土组合梁力法单元

本文通过在Newmark模型中引入翘曲形函数来描述楼板纵向位移的横向非均匀分布．然后采用虚余功原理建立了考虑剪力滞后效应的钢—混凝土组合梁力法单元。该力法单元严格地满足平衡条件．而仅在积分意义上满足变形协调条件，但具有与通用位移有限元法相一致的刚度矩阵形式。由于受平衡条件的限制结点外力不相互独立，而翘曲位移引起的双弯矩和双剪力使得内力关系变得非常复杂，本文给出了推导力法梁单元内力形函数的通用方法。此外．本文还考虑了梁间荷载的存在对内力形函数的影响。算例分析表明，所提出的力法单元有较高的精度，并发现：在有梁间分布荷载时．采用将梁间分布荷载等效为结点荷载的方法将显著降低应力的精度，而采用高次力法单元对于提高情度没有明显的作用。     

杆件去除与内力变更时空间网架结构的简捷计算法

本文采用矩阵位移法,引入初内力的概念,提出并建立了初内力准方程式,再运用性叠加原理来简化分析计算杆件去除与内力变更时的空间时的空间网架结构。这种简捷计算法的所讨论的工况下只要一次性的建立、分解和应用网架结构的总刚度矩阵,无须重复多次建立和分解总刚度矩阵,从而使会计工作量成倍地甚至几十倍地大幅度减少。特别是当网架结构多根杆、依次先后断杆、预应力及分期分批施加预应力时,采用本文方法可更方便地求得各工况     

高层建筑结构抗震弹塑性简化方法的研究及其应用

以地震反应谱理论为依据，建立了可以考虑多阶振型影响的高层建筑结构弹塑性静力分析方法。在此基础上发展了较简单且较为精确的高层建筑结构弹塑性地震反应计算方法。最后给出的算例论证了本文简化方法的可能性及可行性。     

有限元广义应力影响函数定理及算法

当一个定向的单位集中力在结构上移动时,结构某处某应力分量的值是该力位置的函数,称为应力影响函数.本文作者曾经提出并证明了连续体和有限元模型的平均应力影响函数定理,设计了算法,编制了程序,可用于求各类单元组成的复杂结构的应力影响函数,并已应用于工程中。本文发展上述理论,提出有限元模型广义应力影响函数定理,据此可用间接法一次求得任意单元中任一点应力分量或由应力分量的线性组合表示的物理量的影响函数。讨论了单元基准节点位移模式的单元特征向量求法。     

STACER伸展变形的一种计算方法

STACER是一种航天器上广泛应用的伸展机构,其储能部件由薄壁钢带经冷加工涡卷最终成型为螺旋管状.由于伸展长度可达装载高度的几十倍,钢带在展开过程中呈现为大挠度、大应变形变,机构伸展力的计算必然涉及强非线性问题;同时,钢带的构型、边界条件在伸展过程中不断变化,这些因素又增加了问题的难度,致使常用的商业软件已无法直接处理此类问题.此研究工作应用变分方法的思想,以研究钢带变形的几何特性为基础,构造出钢带构型恰当的可能函数空间,并利用形状函数随伸展长度的变化规律求出钢带的主应变以及变形能,再利用势能极小原理,确定出钢带的真实构型以及相应的变形能,最终利用变形能和虚功原理得出伸展力.这一方法既可以简化计算又可以得到钢带形状函数、伸展力的近似解析式,为伸展力影响因素的定量分析提供了条件.     

薄壁截面梁的歪曲屈曲

本文在梁的整体屈曲分析中,废除了传统的刚性截面假定(刚周边假定),允许梁截面自由地歪曲,进而研究了薄壁截面梁的歪曲屈曲性能。分析中采用了样条有限条法,考虑了各种不同的荷载形式、支承条件和边界约束。这一方法与有限元法相比较,计算工作量大大地减少。数值计算结果表明,在梁长细比的较大范围内,歪曲屈曲模型对梁的设计起控制作用。     

Convergence and exact solutions of spline finite strip method using unitary transformation approach

The spline finite strip method(PSM) is one of the most popular numerical methods for analyzing prismatic structures.Efficacy and convergence of the method have been demonstrated in previous studies by comparing only numerical results with analytical results of some benchmark problems.To date,no exact solutions of the method or its explicit forms of error terms have been derived to show its convergence analytically. As such,in this paper,the mathematical exact solutions of spline finite strips in the plat...     

求解钢压杆极限承载力的有限条塑性系数增量初应力法

本文提出了有限条塑性系数增量初应力法，用于分析钢压杆的弹塑性稳定极限承载力，该法采用分级加载，用有限条法建立结构的增量平衡方程；在塑性范围，引入截面的塑性系数对弹性刚度进行折减得到结构的弹性刚度矩阵；用修正的Ｎｅｗｔｏ－Ｒａｐｈｓｏｎ方法迭代求解，数值结果表明，本法效率较高，与钢压杆试验结果吻合良好，可以考虑残余应力和载荷偏心的影响，可望实现大型超静定结构的极限载力分析。     

不同索网加劲的气承式膜结构受力特性研究

气承式膜结构是典型的柔性结构,具有较强的非线性,通过铺设索网以保证其具有足够的刚度和稳定性。本文首先通过缩尺试验对设有不同索网的气承式膜结构进行不同内压下的试验研究,得到了内压的变化对索力值大小的影响和变化规律;其次,采用Ansys软件建立与试验相同的模型,结果对比分析验证了数值模拟方法的准确性;最后,建立实际工程模型,研究了不同内压和矢跨比条件下结构膜面位移和应力分布,确定结构存在合理的矢跨比,并进行了两种索网布置下结构在不同内压下最大应力和位移的对比分析。研究表明,斜交索网有效约束了结构的位移并改善了膜面的受力性能,该结果能为今后相关的工程设计提供参考依据。     

GIS支持下降雨滑坡的启动机制研究与数字仿真

大气降雨对滑坡体的含水量和容重均有影响, 该影响具有一定的时间进程, 同时滑坡滑带土的含水率对内摩擦角和内聚力均有一定的影响。本文提出了滑坡启动的两种不同机制。通过降水滑体含水率滑体容重、滑带土内摩擦角、内聚力以及它们与滑坡稳定系数的定量关系及其时间效应, 建立起滑坡启动的速度、推力、方向和启动时间的预测、预报模型。     

范德华力对计算机磁头/磁盘超薄气膜承载性能的影响

在纳米间隙条件下,以楔型滑块和双轨式磁头为例,推导出楔型及双轨式磁头范德华力的计算公式,考察了范德华力对计算机磁头/磁盘超薄气膜承载性能的影响.结果表明,范德华力对计算机磁头/磁盘的承载性能影响很大,范德华力可以降低磁头的承载能力,尤其在最小空气间隙小于6 nm时;在相同尺寸的磁头中,双轨式磁头的范德华力小于楔型滑块的范德华力,而前者的承载力大于后者,双轨式磁头的范德华力对其承载性能影响较小.范德华力可以使飞行高度降低,为磁头设计和磁头/磁盘装配的重要依据.