压电桁架结构在电载荷和机械载荷联合作用下的可靠性分析

在压电桁架结构的动力分析有限元方法基础上，通过振型叠加法和杜哈梅积分的表达式，对该结构进行了动力载荷作用下的可靠性分析．以杆元的强度、面积和电载荷、机械载荷为随机变量，给出结构单元由强度破坏和损伤电场形成的安全余量表达式，引入随机有限元法，在振型叠加法计算结构系统动力响应的过程中，通过求偏导运算，对压电桁架进行结构可靠性分析，最后由算例分析了机电耦合效应对可靠性指标的影响．分析表明，考虑压电材料逆压电效应，利用外加电压可以提高结构系统在动力载荷作用下的可靠性指标．该方法对含压电材料桁架在工程实际的动力可靠性分析提供较好的依据．     

周期荷载作用下压电主元杆件的动力稳定性研究

为了寻求压电主元杆件动力稳定性能方面的优势,找出阻尼对于结构动力稳定方面的影响特点,以所提出的压电主元杆件为计算模型,建立动力方程,对其在周期性动力荷载作用下的动力稳定性能进行了分析,讨论了考虑机电耦合和不考虑机电耦合两种情况下,压电主元杆件在考虑阻尼作用时的动力失稳区域,为空间钢结构智能控制提供了相关依据.     

随机参数桁架结构的有限元与可靠性分析

对随机参数桁架结构在随机荷载作用下的有限元分析方法进行了研究.分别或同时考虑了结构的物理参数、构件的几何尺寸和作用荷载幅值等的随机性;应用代数综合法,对结构位移和应力响应随机变量的数字特征计算表达式进行了推导,进而得到结构各响应量的可靠度指标.通过算例表明文中提出的基于概率的随机桁架结构分析与可靠性分析方法的合理性与可行性.     

在役预应力梁桥承载能力可靠性评估

根据预应力混凝土桥梁的几何尺寸、材料强度和计算模式不定性系数的统计参数,采用蒙特卡洛方法模拟了预应力混凝土梁桥抗弯承载能力和抗剪承载能力的统计参数;在考虑结构构件抗力、恒载效应、车辆荷载效应、横向分布系数和车辆荷载冲击力的随机性的基础上,建立预应力混凝土简支梁桥的抗弯和抗剪承载能力极限状态方程,采用JC方法计算可靠度指标。对一座既有预应力混凝土桥梁进行承载能力可靠性评估并对影响可靠度指标的随机变量（恒载、车辆荷载、横向分布系数、冲击系数）进行了敏感性分析,结果表明：恒载效应的随机性对可靠度指标影响很小,车辆荷载效应、横向分布系数、冲击系数的随机性对可靠性指标影响较大且依次加大。     

动力荷载作用下压电主元杆件的动力稳定控制性能研究

压电材料是一种良好的功能性材料,具有独特的压电效应,其中包括正、逆压电效应两类.本文根据压电材料的正、逆效应设计并制作了能够实现测-控合一的压电主元杆件,即在结构中起主要作用的杆件上集成压电堆,以形成所谓的压电主元杆件.本文根据稳定及动力学等原理,建立了压电主元杆件的动力稳定控制基本方程,采用数值模拟方法探讨了动荷载作用下压电主元杆件的动力稳定控制性能.研究结果表明考虑机电耦合作用时,压电堆长度和压电堆夹持力等因素的共同影响,使得压电主元杆件动力失稳区域面积减小,相应的动力稳定控制性能提高.这说明适当提高激励电压,即可有效地提高压电主元杆件的动力稳定控制性能.     

模糊随机结构有限元及可靠性分析的双因子法

研究了具有模糊随机参数桁架结构的有限元分析和广义可靠性指标计算的问题．同时考虑结构参数和荷载的模糊随机性,基于双因子法建立了模糊随机桁架的静力分析模型,推导了结构模糊随机响应计算式,利用求解随机变量数字特征的代数综合法给出了结构响应的模糊数字特征,并以此为基础给出了结构广义可靠性指标公式,为后续的结构优化工作提供了基础．     

超高层建筑在风重耦合作用下响应分析

风重耦合效应是指高耸结构在风荷载作用下水平变形会受到重力的影响．为了有效分析超高层结构的风重耦合效应,文中建立了结构计算模型,推导了结构在风荷载和重力荷载共同作用下的动力方程,对结构自振周期、风振系数以及结构响应值的风重耦合效应影响系数进行计算与分析．参数分析表明:考虑风重耦合作用后结构自振周期变长,风振系数减小,同时超高层结构的重刚比、弯剪刚度比和竖向外形锥度的增长会加大风重耦合效应．建议对重刚比较大、体型复杂的超高层建筑进行风重耦合计算．     

工业建筑重型钢桁架整体稳定性分析

为分析重型钢桁架在横向荷载作用下的整体稳定性能,进而得到稳定系数公式,利用ABAQUS有限元程序建立基于梁单元的数值模型,通过线性屈曲分析确定钢桁架的合理初始几何缺陷形式,对其进行非线性荷载-位移全过程分析.探讨了上弦杆不同面外长细比时桁架整体稳定系数的变化规律,给出了稳定系数表达式,结果表明上弦杆面外长细比越小稳定系数增长的越快,并逐渐由失稳破坏转为强度破坏.在此基础上,考虑钢材强度、上下弦杆截面不等、荷载作用位置以及高跨比等参数的影响,以包络线形式给出了修正后的桁架整体稳定系数公式.     

轻型木桁架体系系统效应分析

为了定量认识轻型木桁架体系性能优于单榀桁架性能这一现象,采用随机抽样模拟的方法对轻型木桁架体系的系统效应及其影响因素进行了分析.分析过程以轻型木桁架体系的三维有限单元模型为基础,在ANSYS PDS平台中对3种结构布置的桁架体系考虑不同的规格材及齿板节点性能统计特征后进行反复抽样,以应力比及整体变形为指标对系统效应系数进行定量计算,得出的应力比系统效应系数在1.05~1.27之间,变形系统效应系数在1.12~1.29之间.通过对影响系统效应的参数进行分析表明,轻型木桁架体系的系统效应主要受破坏模式、体系体量大小、边界支承条件和规格材弹性模量及强度相关性的影响,分析结论为编制轻型木桁架设计标准提供了参考.     

细观结构参数对功能梯度压电板的力场和挠度场的影响

假定功能梯度压电材料的物性参数沿着厚度方向,按照幂函数、e指数函数及正弦函数3种不同的梯度模型分布,从三维电弹性耦合的基本方程出发,采用层合模型并利用状态变量法对功能梯度压电板的应力场和挠度进行分析.分别考虑作用机械荷载和电荷载,并且在此基础上分析了不同的材料组份和几何尺寸对功能梯度压电材料的板得力场和挠度场的影响,并对数值结果进行了对比分析研究.为功能梯度压电结构设计及材料优化提供一定参考依据.     

基于ABAQUS的压电悬臂梁有限元仿真分析

介绍了压电效应与压电材料相关理论及大型有限元分析软件ABAQUS及其力电耦合场分析功能,采用有限元软件ABAQUS对压电材料悬臂梁进行分析.建立了ABAQUS软件压电悬臂梁实体模型,设定几何尺寸和材料特性参数进行性能仿真,具有很好的通用性.讨论了不同电压下电压-位移变化关系.算例结果表明ABAQUS计算结果同理论解吻合很好,具有较高的精度.     

压电智能桁架结构/控制系统的波动分析及优化设计

基于波动的观点，分析了压电智能桁架结构／控制系统的行波动力学模型，并从能量观点进行控制器设计。结构单元中传播的波在节点处反射、散射，考虑节点处的位移和力的边界条件，将局部波动模型合并成总体模型，并相应建立了结构／控制系统的一体化优化设计模型。数值算例的结果表明，该方法是可行的和有效的。     

复杂载荷作用下结构的可靠性研究

针对以往的结构可靠性分析过程中,将结构的随机动载和静载单独考虑与实际工程结构不相符的情况,提出随机动载荷和静载作用下结构的可靠性模型,先利用一次二阶矩法和随机有限元法计算出随机动载和静载单独作用下结构的可靠度,然后将结构视为在随机动载和静载分别作用下的串联系统,求出随机动载和静载共同作用下结构的可靠度.算例表明,本文简单实用,为工程应用提供了一种适用的估算方法.     

含多裂纹结构的断裂可靠性分析

基于随机有限元法和可靠性设计理论,建立了一种含多裂纹结构的断裂可靠性分析模型。首先,根据最小二乘法则建立应力强度因子的表达式,然后将影响结构断裂的不确定因素视为随机变量,通过一阶二次矩法和随机有限元法求出每条裂纹的可靠度指标,最后将含多裂纹结构看作一个由所有裂纹组成的串联系统,求出各裂纹之间的相关系数,并得出多裂纹结构失效概率的Ditlevsen界限值。数值算例表明,本方法具有较强的适用性。     

用于预应力混凝土结构有限元分析的等效载荷法

针对预应力混凝土结构中预应力的作用，分析了H．B．B．Moorman提出的的等效载荷法的实用性，给出了预应力沿筋向发生变化以及大垂度抛物线筋的等效载荷的高阶计算公式，提出了两种用于三维有限元的等效节点力计算方法．通过含单根和多根预应力曲线筋混凝土结构的计算实例，证明此方法对于预应力混凝土结构的三维有限元分析是有效的．此方法可为预应力混凝土结构的有限元高精度分析提供一种可能的途径．     

基于随机有限元船舶空间结构系统可靠性分析

船舶结构工作环境恶劣，影响其结构安全的因素很多，所以对船舶结构进行可靠性分析是非常必要的，为此采用空间梁元与加筋板格元来模拟船舶的三维空间结构，考虑材料的强度、梁元件截面积、板元件厚度和外载荷为随机变量，采用随机有限元法分析了随机变量对船舶结构节点位移的影响，并用改进的一次二阶矩法、分枝限界法、PNET法对该结构系统进行结构可靠性分析，最后给出数值算例，其结果说明了该方法的有效性。     

压电振动能量采集器的性能分析与功率优化

为了预测压电振动能量采集器的输出特性,优化输出功率,以压电双晶片串联型振动能量采集器为研究对象,综合考虑结构与电路耦合因素,利用有限元法和ANSYS软件建立压电振动能量采集器的有限元机电耦合动力学模型和网格实体模型.分析在外力激振条件下负载电阻对压电振动能量采集器的振动特性和电输出特性的影响,得到不同负载电阻下压电能量采集器的振动特性和电输出特性曲线.通过调节负载电阻使之与能量采集器的阻抗匹配,实现了对能量采集器输出功率的优化,得到了优化的负载电阻和输出功率.研究结果表明,采用压电能量采集器能够输出大的开路电压、大的短路电流,优化后的开路和短路谐振时的最大输出功率分别达到57.81和55.12 W.     

钢筋混凝土随机有限元基本理论的研究（二）

在已建立的钢筋混凝土随机有限元理论的基础上进一步提出了可考虑各基本随机变量的实际概型分布的计算方法，使得可靠指标的计算更为准确；以钢筋混凝土适筋梁为例，导出了钢筋混凝土非线性随机有限元的计算步骤．     

钢筋混凝土随机有限元计算软件的开发

在钢筋混凝土随机有限元基本理论和非杆系结构实用设计方法的基础上,利用Fortran语言开发了钢筋混凝土随机有限元应用软件系统.主要介绍了其中计算软件部分的结构设计框架、有关的编制原理及功能特点.借助于该软件,不仅可以对钢筋混凝土结构进行非线性分析,计算在不同极限状态下结构的可靠指标,并可分析随机变量对结构可靠度的影响.     

剩余强度衰减的混凝土结构疲劳可靠性分析

混凝土结构疲劳破坏是实际工程中主要存在的一个问题,它的疲劳破坏机理比静力承载能力的破坏机理复杂,而且影响因素较多,大量实验数据显示,混凝土结构的疲劳强度是随机的,需运用概率理论和可靠度理论相结合对其进行分析。本文基于随机有限元法,利用ANSYS有限元分析软件,以混凝土重力坝在低周地震荷载工况为例建立三维有限元模型,进行随机疲劳可靠度分析,计算结果表明:采用剩余强度衰减模型进行疲劳可靠性分析在工程结构抗疲劳设计中具有适用性。