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。     

空间刚架的极限分析

本文利用逐步逼近——惩罚线性规划法求解空间刚架的极限载荷的非线性规划.计算实例显示了本方法具有速度快、费用低、数据准备简单等优点.这一计算原理和计算程序将成为海洋工程和建筑领域空间刚架极限计算的有力工具.     

极限分析和安定分析的并行算法

本文基于结构极限分析和安定分析的温度参数法，研究了线性规划的并行算法，温度参数法求解的关键是线性规划的求解效率，在分布式布储的多处理机系统上，采用了线性规划的分块单纯形法。对相当于大量工况的结构，子结构是一个很好的并行结构分析方法。     

桁架结构的拓扑优化设计

本文提出了一种杆系结构的拓扑优化设计方法。在本方法中,通过求解一个给出位移场的线性规划确定出结构的新的拓扑形式;将m个位移约束与n个应力约束等效为n个独立的应力约束;接着,利用专家系统技术对所得到的具有新拓扑的结构进行机动性分析並提供修改方案。几个数值实例说明了本方法的可行性。     

含无限刚性体的杆系内力的一种新的计算方法

含无限刚性体的杆系内力计算,传统解法是将拉压或弯曲无限刚度近似用有限大值来代替,通过数值计算确定杆系内力.计算表明,当刚度取值足够大值时,经常会造成方程组的病态而严重影响求解精度.本文提出一种精确解法,即通过引入无限刚度杆刚性约束方程来避免病态方程等问题,从而保证了计算的有效性和精确度.本文具体对具有拉压和弯曲无限刚度杆系单元建立了相应的约束方程,并针对工程中典型的支座形式:铰支座、滚轴支座和斜向支座给出了约束条件.作为一个具体应用,本文对于一平面刚架结构,利用建立的约束方程并通过确定结点定位向量和单元定位向量,最终获得了结构内力.算例结果表明,本文方法适用于分析含无限刚性体的杆系内力.     

基于结构力学求解器的框架“强柱弱梁”机制探讨1)

框架结构的强柱弱梁延性机制一直是框架结构抗震设计当中的关键,在抗规中也一直保持重要的位置。文章基于结构力学求解器(Structural Mechanics Solver V2.6.1)的杆系模型,对框架结构的强柱弱梁问题进行半定量的探讨,建模计算了不同梁柱系数下结构的塑性铰分布情况以及极限承载力。同时,考虑结构力学求解器中不能进行塑性计算,为描述结构的延性耗能能力,提出了一种以低刚度杆件模拟塑性铰转动特性的建模方法。     

基于结构力学求解器的框架“强柱弱梁”机制探讨

框架结构的强柱弱梁延性机制一直是框架结构抗震设计当中的关键,在抗规中也一直保持重要的位置。文章基于结构力学求解器(Structural Mechanics Solver V2.6.1)的杆系模型,对框架结构的强柱弱梁问题进行半定量的探讨,建模计算了不同梁柱系数下结构的塑性铰分布情况以及极限承载力。同时,考虑结构力学求解器中不能进行塑性计算,为描述结构的延性耗能能力,提出了一种以低刚度杆件模拟塑性铰转动特性的建模方法。     

多工况下杆系结构拓扑型优化设计

 给出了一种用于杆系结构的拓扑型结构综合算法. 该算法由拓扑 级和形状级两部分组成，并用修正Goldfarb法进行求解. 本文提出的 修正Goldfarb法是根据杆系结构特点吸取文[1]的松弛方法在共轭梯度 法基础上给出的，通过对结构优化算例的计算，说明该方法效果较好.     

下限原理在岩土工程中的应用

采用极限分析下限原理求解了岩土工程中基础的极限载力和边坡的安全系数。求解过程中把有限元法和非线性规划相结合,把整个结构离散化,设定每个结点的应力,把原问题变成一个以边坡的稳定安全系数或基础的极限承载力为目标函数,以结点应力为优化变量,以对可静应力场的各种制约为约束条件的非线性规划问题。采用序列二次规划法求解该非线性规划问题,得到了人为构造的严格满足应力边界条件、平衡微分方程、不违反Mohr-Coulomb或Drucker-Prager屈服准则的应力场,解决了三维可静应力场的构造问题。算例分析表明,本文的方法是正确、可行的。     

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。     

考虑性态约束时多工况桁架结构拓扑优化设计

本文提出了一种适用于桁架结构的拓扑优化设计方法。它以杆内力为设计变量,以结构重量为目标函数。该方法的主要特点是:第一,通过引入杆内力为设计变量,既克服了已有方法要求预定位移场这一主要困难,又为在拓扑优化过程中考虑应力、位移等性态约束创造了条件;第二,将多工况的拓扑优化问题描述为一个非光滑的数学规划问题,再通过一个变量代换将其转化为一般的规划为题,进而将原问题的求解又转化为几个线性规划问题的求解;第三,基于结构力学的三个基本方程,将位移与应力约束提成为线性不等式约束,这些约束同重量的目标函数一起构成了拓扑优化设计的线性规划模型。最后,将本方法应用于几个工程算例,得到了满意的数值计算结果。     

带有全铰节点的三维杆系结构静力分析的回传波射矩阵法研究

推导出含有全铰节点的三维杆系结构的回传波射矩阵表达式,完善了具有任意连接和约束的空间杆系结构静力分析的回传波矩阵法.基于节点平衡方程和协调方程,推导出表达杆件近端位移和远端位移关系的传递分配矩阵及载荷源向量,并通过由对偶坐标系下近端位移和远端位移的关系获得结构的总体相位矩阵,再引入转列矩阵,进而推导出结构的回传波射矩阵,在此基础上求解以杆端位移为基本未知量的线性方程组,最终得到精确确定所有杆件的杆端位移及杆端内力的矩阵列式.给出了空间杆系结构算例分析,与有限元结果比较,验证了回传波射矩阵法的计算精度.     

轴对称结构极限下限分析的自然单元法

作为一种基于自然邻近插值的新型无网格法,自然单元法克服了大多数无网格法难以施加本质边界条件的困难.将自然单元法与减缩基技术相结合,建立了一种轴对称结构极限下限分析的数值格式和求解算法.通过不断修正自平衡应力场,轴对称结构极限下限分析可转化为一系列的非线性数学规划子问题,并由复合形法求解.在每个非线性规划子问题中,自平衡...     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于Kriging模型的结构可靠性分析

在结构极限状态方程(LSF)未知的情况下,通常采用响应面法(RSM)模拟结构的极限状态方程,逐步修正求解。由于响应面法对于极限状态方程的多项式假定,使其在计算精度上存在一定的缺陷。本文通过随机选取的部分结构响应,采用K rig ing模型模拟未知状态的结构响应,然后附以最优化的方法求解可靠性指标。该方法突破了极限状态方程的形式对于可靠性计算的制约,避免数学表达式的不同对于可靠性计算的影响。通过数值算例,可以看到本文的方法具有较高的精度和稳定性。     

改进的UL列式法及在几何非线性分析中的应用

在结构承受外荷载等效力的计算以及结构抗力向量计算方面对传统的UL方法进行了改进，编制了相应分析程序，通过算例分析比较表明该方法具有迭代收敛速度快，计算稳定，精度高的特点，该方法能直接应用到大型复杂杆系结构的几何非线性问题的求解中。     

回传波矩阵法在杆系结构静力分析中的应用

回传波矩阵法最初是由Pao等人分析二维框架结构动力响应时提出的。对于三维杆系结构的静力分析,为了确定结构的位移和内力,先要建立传递分配矩阵和载荷源向量,这可通过列出所有节点的静力平衡方程和位移协调方程来实现。同时,通过分析每根杆近端位移和远端位移的关系,建立结构的回传波矩阵（重分配矩阵）。在此基础上求解线性方程组,就可以得到结构的位移和内力。本文推导了空间杆系结构的有关矩阵方程式,并给出了一固定梁的两端弯矩求解算例。