基于有限质点法的结构屈曲行为分析

有限质点法是一种新颖的结构分析方法,它以向量力学和数值计算为基础,将结构离散为质点群,采用牛顿第二定律描述这些质点的运动。该方法中引入移动基础架构求解结构单元内力。采用显示时间积分求解运动方程,避免了迭代求解非线性方程组。该文采用有限质点法分析结构的屈曲行为。以空间杆单元为例推导了有限质点法计算公式。利用自编程序,对空间杆系结构的屈曲行为进行了模拟。在不经过任何特殊处理的情况下,该方法不仅可以越过屈曲极值点,而且能够跟踪结构屈曲后的行为。此外,该方法无需分级加载即可模拟结构的屈曲行为,结构荷载可以在计算分析的初始步全部加在结构上,更符合实际情况。通过算例验证表明有限质点法在结构屈曲行为模拟中的适用性和真实性。     

机构设计在大型柱面网壳结构施工中的应用

 将机械行业中的机构运动概念应用到大型柱面网壳结构的施工，提出一种“折叠展开式”整体提升施工技
术． 详细阐述了该项施工方法的基本思想，并推导机构运动过程的运动学和动力学公式． 通过一个工程算例的分
析，总结机构运动和动力特性．计算结果证明机构运动过程中产生的动力效应不明显，处于“折叠”状态的网壳能够
承受施工荷载．该项新技术在亚洲最大跨度的柱面网壳结构的施工中得到了成功应用，证明了它的实用性和优越性．     

控制索原长求解索张拉力的反分析法

为对预应力空间钢结构的施工成形进行系统的研究,提出了基于控制索原长求解索张拉力的反分析法.从预应力状态开始,通过控制每一级张拉索的原长,进行非线性有限元迭代计算,求出索在分级分批施工时的控制力.方法的优点在于计算简单,省去了通用有限元需要反复试算的缺点.应用编制的程序对一弦支穹顶模型进行了施工过程的模拟分析,结果表明:反分析法能精确模拟结构的施工成形过程,且在整个过程中,每根索只需张拉一次,简化了施工工艺.     

双拱结构X型钢管相贯节点试验研究

结合曹娥江新型双拱空间钢管结构闸门工程,对3种X型相贯节点形式（无加强、肋板加强型和套管加强型）进行了静载和反复加载试验.通过分析静载试验数据发现,相对于无加强节点试件,肋板加强型节点试件极限荷载提高不是很显著,套管加强型节点试件极限荷载提高较大.两种加强措施对于节点的局部应力减小作用不大.从极限荷载和局部应力两方面比较可知,对于支管的轴向刚度大于主管的径向刚度的节点,主管管壁的加强（套管加强型）是一种较为合适的方法.通过分析反复加载试验数据也发现,3种形式节点的滞回曲线都比较丰满,节点的延性较好,反复加载和单向加载节点试件的破坏形式相近.     

采用有限质点法的薄壳动力非线性行为分析

基于有限质点法原理和K-L经典薄壳理论,构造具有大位移大转动分析能力的薄壳离散质点模型,推导表述基本控制方程与公式. 对于质点位移以及壳元的变形和内力,均按照面内拉压和面外弯扭两部分进行拆分与叠加,并通过物理方式的虚拟运动依次分离出与薄膜刚度和弯曲刚度相关的纯变形,进而在局部变形坐标系下求解面外变形相对应的质点内力和内力矩,建立质点切平面外转角的变步长显式时间积分式,并对质点质量、时间步长、阻尼等关键参数取值给出建议. 在此基础上引入材料非线性应力修正算法,实现对薄壳弹塑性大应变动力非线性行为的模拟,并通过典型算例验证方法及程序的有效性和正确性.     

空间网格结构微机设计软件MSTCAD的开发

MSTCAD是适用于空间网格结构的计算机辅助设计系统，具有前处理、图形处理、杆件优化设计、球节点设计、绘制施工图和机械加工图的大型模块化集成系统。MSTCAD有良好的用户界面，易学易用，是空间网格结构设计的有效工具。     

北京北站张弦桁架结构性能研究及工程优化

张弦桁架结构在我国火车站无站台柱雨棚工程中的应用日渐增多。以北京北站站台张弦桁架雨棚为例,研究该类结构在恒荷载及风荷载作用下,结构受力性能随各参数的变化规律。结果发现:结构中拉索的垂距及轴向刚度能显著改善结构在恒载作用下各方面的力学性能。相比于恒荷载,结构对风荷载更为敏感,通过改变结构矢高、垂距,拉索截面积等参数可优化结构在风荷载作用下的受力性能。在结构性能研究的基础上,提出适宜工程应用的张弦桁架结构优化设计方法和步骤,并结合北京北站张弦桁架结构介绍该优化设计步骤的具体应用过程。     

基于向量式有限元法的某开合屋盖结构关键拉杆失效分析(英文)北大核心CSCD

绍兴县体育中心体育场开合屋盖结构由固定屋盖和活动屋盖组成,活动屋盖可以在固定屋盖的轨道上滑动.根据建筑需求,固定屋盖的主桁架设计为扁拱状.为克服扁拱结构效率较低的缺点,主桁架下部安装了一系列实心拉杆形成弓形的结构.显然,拉杆是屋盖结构的关键受力构件,它的失效对整个屋盖结构的力学性能有很大影响.向量式有限元(VFIFE)是一种新型的结构分析数值方法,特别适用于处理动力和大变形问题.本文采用向量式有限元法对屋盖结构闭合和开启状态下关键拉杆的突然失效进行了分析,追踪了关键位置的位移、构件内力以及支座反力的动力响应过程.结果表明,对于单拉杆设计方式,开合屋盖在拉杆失效后呈现很强的动力响应;实际结构设计采用的并行多杆形式能有效减少拉杆失效产生的屋盖结构动力响应.     

圆管网格结构的自适应有限元分析方法研究

为了判断网格结构有限元模型中梁单元的长度和插值函数是否合理并对此进行调整,首先推导了梁在受拉、受压、纯弯3种情况下的挠曲微分方程,以有限元试算得到的梁单元两端节点力为边界条件,求出了梁单元广义力分布场的解析解;然后,根据Zienkiewicz-Zhu后验误差估计理论,以该解析解为广义力相对精确解,推导了广义力有限元解和广义力相对精确解的能量范数以确定梁单元的相对误差。在试算过程中,如果网格结构中每个梁单元的相对误差都满足精度要求,则终止试算过程,否则调整梁单元的插值函数或长度后再进行试算。以单层球面网壳的自适应有限元静力分析为例验证了该方法的正确性和可行性。