带弹簧支撑结构的计算方法

针对工程中一类带弹簧支撑结构的静力分析,运用结构分析中的虚功原理推导该类结构位移计算的一般公式,介绍了带弹簧支撑超静定结构的静力分析方法. 经验证,其计算结果与有限元分析结果一致,证明该公式的正确性.     

带弹簧支撑超静定结构位移的简化计算方法

针对带有弹性支撑的超静定结构的位移计算问题, 对利用虚功原理得到的位移计算一般公式进行了进一步推导, 提出了该类结构位移的简化计算方法. 文中计算公式表达形式简洁, 且与一般刚性支撑超静定结构的位移计算方法一致. 通过与有限元分析结果的对比,证明了该公式的正确性.     

跨世纪的中国计算力学

简要介绍中国计算力学的形成和发展,回顾了３０多年来中国计算力学工作者在计算力学基本理论、方法和应用软件等各方面所取得的成就,展望２１世纪中国计算力学的发展和可能的重要研究方向。     

计算含大位移动边界非定常流动的无网格算法

研究了可以计算处理包含大位移动边界非定常流动的无网格算法. 创建了无网格方法中由于大位移边界运动造成的不合要求点的判断标准, 采用高效的填充方法实现点云重构, 运用线性插值方法得到新点参数, 实现了局部重构处理大位移动点. 流场计算方面, 在计算域自动布点基础上, 采用曲线逼近计算导数及HLLC格式计算数值通量, 发展了求解基于无网格的ALE方程组的算法. 最后, 对活塞问题进行了模拟, 结果与解析解相吻合, 验证了算法的准确性; 另外, 计算比较了气流流过静止圆柱以及圆柱在静止流场运动流场, 结果表明方法是成功的.     

用有限积分计算曲率复杂分布下的结构挠度

有限积分法是Brown和Trahair在求解微分方程时采用的数值解法, 其核心环节是已知函数z= z(x)的导函数z′ =z′(x)的某些值的情况下数值分析z的方法. 由曲率φ计算挠度, 实质意义上是由z″计算z的数学问题. 基于有限积分法给出的z与z″之间及z′与z″之间的数值关系, 通过矩阵运算推导得到了挠曲矩阵,通过引入转换式φ= -z″得到了曲率挠度关系式, 讨论了几种常见边界条件下的曲率挠度关系, 提出了曲率复杂分布情况下结构挠度计算的有限积分方法.     

组合式桁架结构教学实验装置的设计与开发

介绍组合式桁架结构教学实验装置的基本原理和功能. 简述桁架实验的操作过程和计算方法. 通过具体的实验数据,证明该实验装置测试效果良好.     

曲率半径对前缘气动热与结构响应的影响

针对高超声速飞行器铌合金前缘结构, 研究了不同曲率半径对前缘结构 温度场、应力场和变形场的影响. 首先建立高超声速气动加热模型, 采用有限体积法得到热 环境参数, 并运用有限元法计算结构的温度、应力和变形. 结果表明: 不同时间的温度场分 布和曲率半径密切相关, 温升过程中应力最大值出现在曲率半径为1\,mm时; 随时间推移, 曲 率半径越大应力越低; 而位移随曲率半径的增加而增大.     

改进力法计算的研究

针对传统力法的缺点, 利用VBA进行了Excel电子表格的编制, 对传统力法 进行了改进. 在保持传统力法的基本原理和计算过程的基础上, 解决了力法计算繁琐的问题, 提高了计算速度和学习效率, 增强了结构力学课程与实际的联系, 对工科课程的教学具有一 定的指导意义.     

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.     

在学习中怎样少出错？

然离开教学的讲台有8年了,有时难免想起刚入大学的学生在学习方法上的不适应,不免唠叨几句. 现在写一点在下面,兴许对他们有点参考.科学技术愈发展,人们得和愈来愈复杂的事物打交道. 事情复杂了,就容易出错. 出错的后果不堪设想.一辆汽车由上千个零配件组成,只要有一个零件出了毛病,就会影响汽车的性能. 有时厂家还会因为一批汽车的某个零件出问题而把整批汽车召回修理. 一套含百万条语句的软件,只要有一个符号出问题,运行时就会不正常. 2003年8月14日,导致北美大范围停电事故,直接经济损失达60亿美元,就是控制软件的漏洞和错误引起的.在现代战争中指挥的错误会导致战败,在一项复杂的研究工作中,一个环节的失误,会使前功尽弃. 可见减少错误的意义是非常重大的.{\ziju{0.02}这里先不一般地讨论如何减少错误的问题. 首先来谈谈理工科大学生和研究生学习中,如何减少错误的问题. 这经常是从中学毕业后刚进入大学学习中遇到的一个十分令人烦恼的问题.一些中学拔尖的学生乃至高考``状元',进入大学的门,学习成绩便直落下来. 从中学进入大学,从大学进入研究生,学习所面对的问题也复杂了许多. 如果在学习期间就能够养成尽量少出错的习惯,在将来工作中是会终生受益的.}一般在学习中容易出现的错误有两类,一类是概念错误,一类是运算的错误.概念错误,是很难自我纠正的,犹如一个人总是把张三当做李四,没有外人的纠正,也不对照有关的张三李四的传记和图像资料,就会一直错下去而不自知. 为此在开始接受一个新概念时必须把它完全弄明白. 搞清楚它和别的相近似的概念的区别.{\ziju{0.02}在中学里,老师每讲一个新概念,总要反复举例说明它的内涵,在大学里不会讲得那样仔细,而对于研究生来说,接触新概念就要自己去独立体会它的真实含义和界定,甚至必须独立提出一个以前没有的新概念. 一些刚入大学的学生,常常是一下课,也和在中学时一样,就忙于做习题. 没有认真复习所学的新概念就忙于做习题,总容易犯概念错误. 有时复习一遍还不容易掌握一些概念的实质,这时需要对照几本不同的参考书,认真比较这些概念的叙述,还要查阅有关的例证,以便牢固掌握. 只有这样复习之后再去做题,才会得心应手.}对一个概念准确把握可不是一个很容易的事. 举例来说,从18世纪中叶人们就开始用无穷级数来求解方程,许多人从直觉认为,一个由无穷多连续函数组成的级数,如果收敛的话,它一定也收敛到一个连续函数. 过了一百多年后才弄清楚这个直觉是错的,引进了一致收敛的概念,结论是只有一致收敛的连续函数序列才会收敛到连续函数. 说一个函数级数收敛和它一致收敛,是两个不同的概念,把二者不加区分,就容易得出错误的结果,这中间许多著名的数学大家都犯过这个错误. 类似的,数学中的极限、微分等概念也都是经过漫长的岁月才清晰起来的.再例如,在材料力学的梁的理论中,必然遇到一个中性层(或中性轴)的概念. 也就是在梁受纯弯曲时,横截面上正应力为零的那一层. 从17世纪伽利略研究梁开始,过了二百多年,才由纳维搞清楚,并且弄清楚了它的位置是梁的形心所在的那一层.既然人类在准确把握一个科学概念有时是经过上百年的积累才搞清楚了的,是经过不断犯错误才逐渐清晰起来的,那么作为一个初学者,想在一堂课内只靠听老师讲就能够准确把握是很难做到的. 所以对于一些重要的概念一定要下功夫去琢磨它的方方面面. 有时是需要通过做习题才能够暴露对概念的理解是不是准确. 在经过做题的的试错中调整自己对概念的理解以达到准确把握.     

求解桁架结构极值响应的提升投影方法

求解结构的真实极值响应是结构鲁棒优化设计问题的难点,本文提出了求解桁架结构极值响应的新方法.求解结构极值响应的优化模型通常是非凸规划,只有全局最优值才能满足设计要求.然而对于这类非凸规划,求解其全局最优解和最优值是NP困难的问题.在不确定参数为桁架结构的外荷载向量的情况下,本文提出了提升投影方法将原始的非凸规划放松为非线性非光滑的凸规划问题.求解这个凸规划问题的全局最优值就可以得到结构精确极值响应的上界,从而满足了设计要求.数值算例验证了提升投影方法的可行性和高效性.     

模态分析在高精度加速度计结构设计中的应用

石英振梁式加速度计是一种频率输出的高精度加速度计。石英谐振器是石英振梁式加速度计的关键部件。由于高动态性能要求，在结构设计阶段，必须对其进行模态分析。用模态分析理论和有限元软件工具，进行结构模态分析和谐响应分析，揭示其结构的静、动态性能。理论分析和计算机仿真结果表明所设计的结构能满足使用要求，同时为改善优化设计时的效率和质量提供依据和方法。     

建筑结构显式拟静力推覆分析方法研究

基于结构的精细化非线性有限元模型和显式拟静力求解方法,提出了结构拟静力推覆分析方法(EQPA);为控制结构惯性效应,给出了加载模式和基于能量的评价方法。在自主研发的CPU+GPU并行有限元软件中开发实现EQPA,可有效克服大规模复杂结构隐式Push-Over分析中计算量大和收敛性差的问题。使用EQPA对某超高层剪力墙结构的抗震性能进行分析,并与三组人工地震动的简化动力增量分析(sIDA)对比。结果表明,EQPA的结构惯性效应得到有效抑制;EQPA耗时仅为sIDA耗时的4.97%;两种分析方法的结果有一定差异,但两者的结构能力谱曲线、层间变形规律、薄弱楼层和构件损伤规律较为接近。     

拱坝-地基动力体系的简化计算模型及其在地震作用下的动力反应分析

通过对拱坝地基的半无限空间动力体系的分析,提出了拱坝－地基动力相互作用问题的简化求解途径,并结合小湾拱坝进行了实际分析。结果表明,这种直接应用于时域求解的简化模型,既反映了影响相互作用的主要因素,又使计算工作量大大减少,结果可靠合理,便于工程上的推广应用,同时为进一步进行非线性体系在时域中的简化计算打下了基础。     

A simplified solution for piled-raft foundation analysis by using the two-phase approach

In common practice, the pile–soil–raft interaction still remains a challenging problem in the analysis of piled-raft foundations. In the present study, a simplified analytical approach is introduced to analyze a vertically-loaded piled-raft foundation by using a developed homogenization technique called the two-phase approach. In spite of classical and simplified methods in the literature, the proposed method considers the pile–soil interaction. The other major advantage is the ability to predict the axial pile load along the pile length. The problem is solved in the domain of elasticity and simple closed-form solutions are presented for the prediction of the settlement and the pile load sharing of a piled raft as well as the pile's axial force distribution along its length. The applicability of the proposed method is validated by considering case studies and field measurements. A comparison of the results indicates that the method can be utilized safely in a proper, quick, and effective manner with the least computational effort in comparison with sophisticated numerical approaches. The raft settlement can be accurately predicted while the pile load sharing might be over/under estimated. A parametric study is also carried out to investigate the response of piled-raft foundations including the influence of the parameters of the soil and the geometric characteristics of the piles.     

Regime diagram of the development of long-wave near-wall disturbances in a hypersonic boundary layer

A regime diagram of the development of slow near-wall disturbances induced by an unsteady self-induced pressure perturbation in a hypersonic boundary layer is constructed for a disturbance wavelength greater than the boundary layer thickness. It is shown that the main factors shaping the perturbed flow are the gas enthalpy near the body surface, the intensity of the viscous-inviscid interaction, and the nature (sub- or supersonic) of the main part of the boundary layer. Nonlinear boundary-value problems are formulated for regimes in which the near-wall boundary layer region plays a decisive role. Numerical and analytical solutions are obtained in the linear approximation. It is shown that intensification of the viscous-inviscid interaction or an increase in the role of the supersonic main region of the boundary layer impart generally supersonic properties to the main part of the boundary layer, i.e. the upstream propagation of the disturbances is damped and the disturbance growth downstream becomes more intense. Damping of the viscous-inviscid interaction and an increase in the role of the subsonic main part of the boundary layer have the opposite effect. Surface cooling increases the effect of the main part of the boundary layer on the formation of pressure disturbances and surface heating leads to an increase in the effect of the near-wall boundary layer region. It is also shown that for the regimes considered disturbances propagate in a direction opposite to that of the free stream from the turbulent flow region located downstream of the local disturbance development region.Translated from Izvestiya Rossiiskoi Academii Nauk, Mekhanika Zhidkosti i Gaza, No. 6, 2004, pp. 59–71. Original Russian Text Copyright © 2004 by Bogolepov and Neiland.     

Rheological analysis of the structural properties effecting the percutaneous absorption and stability in pharmaceutical organogels

This study presents the organogels of glyceryl monostearate emulsifiers and coconut oil as an alternative for developing the traditional organogels. We investigated how the emulsifier type affects the semisolid consistency and the drug release. In these aspects we compared glyceryl monostearate organogels (GMSO) to commercially available references, while studying the effect of the individual constituents on the structural and functional properties.Rheology provided indirect information on the structure, relevant from an application point of view. We observed that glyceryl monostearate as an organogelator results in a network with elastic nature and moderate crosslink energy. The products had low viscosity and low yield value which means practically an easily spreadable pharmaceutical dosage form with soft consistency.Modelling the percutaneous absorption in vitro, we observed that the diffusion of the piroxicam incorporated was significantly affected by the thermodynamical potency of piroxicam, which was favoured by the emulsifier. The glyceryl monostearate enhanced the partition of the suspended drug, resulting in higher drug release.This paper was presented at the first Annual European Rheology Conference (AERC) held in Guimarães, Portugal, September 11-13, 2003.     

基于数值子结构方法的结构弹塑性分析

结合震害调研及数值分析可知,结构最终失效可能仅由部分关键构件破坏引起,大部分构件仍处于弹性或小变形状态。因此为提高计算效率,在结构全过程分析中一致采用非线性单元建模并非必要,同时为准确考虑关键构件的非线性响应,本文提出一种新的数值子结构建模策略。进入弹塑性状态后,针对一般钢构件或钢筋混凝土构件采用动态替换子结构方法在单元或截面层次将其替换成非线性单元或非线性截面,并基于OpenSees平台开发了两类新单元予以实现;针对可能发生严重损伤的关键构件,采用隔离子结构方法将其隔离并建立精细化分析模型,考虑主、子结构间不同尺度边界耦合,并推导了切线刚度的传递关系,采用Client/Server技术在OpenSees平台开发了一类新的接口单元予以实现主、子结构之间的信息传递。为验证新开发单元的合理性,分别以钢及钢筋混凝土平面框架结构为例,采用纤维单元、动态替换子结构方法以及隔离子结构方法建模进行静、动力分析。计算结果表明,采用本文提出的动态替换子结构方法与常规建模方法的计算结果完全吻合并且可大幅缩短计算耗时,随着荷载水平的增大,结构中受到动态替换的构件比例急剧增大,计算效率提高程度略有降低,但仍远高于常规模型;采用本文提出的接口单元可准确传递主、子结构间的界面信息,为隔离数值子结构方法在结构弹塑性分析中的应用提供了基础。     

结构动力方程的更新精细积分方法

将高斯积分方法与精细积分方法中的指数矩阵运算技巧结合起来,建立了精细积分法的更新形式及计算过程,对该更新精细积分方法的稳定性进行了论证与探讨。在实施精细积分过程中不必进行矩阵求逆,整个积分方法的精度取决于所选高斯积分点的数量。这种方法理论上可实现任意高精度,计算效率较高,其稳定性条件极易满足。数值例题也显示了这种方法的有效性。