索网张力结构的张拉控制及多目标优化计算

为优化索网张力结构的分批张拉顺序,基于小生境遗传算法,提出一种以施工张拉过程最为平稳及施加的张拉控制力总和最小为目标的优化算法.该算法将每根索所在的张拉批次作为决策变量,采用实数编码方式以满足编码空间的非冗余性,通过目标函数罚中附加函数项的形式考虑约束条件.针对遗传算法自身存在的收敛性问题,在进化过程中采取了自适应遗传算子,引入了改进的最优个体保存策略.以一个索网张力结构施工分批张拉顺序的优化为例,验证了该优化算法的合理性.     

薄壳屈曲问题的有限质点法求解

有限质点法是一种新型的数值方法,它从牛顿力学的角度出发,以质点为研究对象,将求解域离散为质点系统,同时着眼于该系统内各个质点所受的力,进而追踪到整个质点系统的运动状态,在处理结构或机构的大变位、大变形等非线性问题时具有独特的优势。该文将有限质点法应用于薄壳的屈曲问题研究,为追踪其完整的屈曲路径,将显式弧长法的加载策略与其相结合;针对屈曲或大变形后出现的接触问题,改进了一种适用于显式求解的接触算法。最后,通过自编程序,分别选取薄壳屈曲问题的静力、动力等经典算例,并将该方法的计算结果和相关文献及试验结果进行了对比。结果表明,该文的方法用于薄壳的屈曲问题求解是可行的,能有效捕捉薄壳屈曲的完整过程。     

基于有限质点法的三维固体弹塑性问题求解

有限质点法是一种新型的数值方法,可有效求解结构或机构的大变位、大变形及其相互耦合等复杂行为,目前已经应用于无穷小机构、可展结构、接触碰撞、结构倒塌破坏、结构屈曲、索杆结构、平面固体、膜结构的找形及褶皱、结构多尺度、结构精细化等方面的研究,均取得了较好的效果。为形成从平面固体到三维固体及弹塑性等问题的完整研究体系,该文基于有限质点法推导了一种适用于三维固体非线性问题分析的四面体固体元,并将其应用于弹塑性问题的求解。通过自编程序,分别计算静力,动力等经典算例,并将该方法的计算结果和有限元法及试验结果进行了对比。结果表明,该方法能够有效地求解三维固体的弹塑性等静动力问题。     

基于有限质点法的结构碰撞行为分析

有限质点法是以向量式力学为基础的结构分析方法,它将结构离散为质点群,并以结构质点的真实行为模拟为基本思想,研究表明该方法在结构强非线性和不连续行为分析中有明显的优势。该文将其拓展至结构的碰撞行为分析中,根据结构的离散模型提出了结构单元的接触侦测方法,建立了碰撞模型,推导了碰撞力的计算公式和质点内力的修正公式,并编制了基于有限质点法的结构碰撞行为分析程序。通过对两个算例的模拟和分析,验证了该方法进行结构接触碰撞行为分析的有效性。     

波纹表面月牙形悬挑屋盖风荷载特性

为了研究某体育场波纹表面月牙形悬挑屋盖的风荷载特性以及屋盖表面波纹对风压的影响,对该结构进行风洞试验和计算流体动力学（CFD）分析.通过对风洞试验数据的统计分析,得到结构的平均风压、脉动风压、极值风压的分布规律和屋盖上下表面风压的相关性.基于波纹状模型的CFD数值模拟,研究发现屋盖波纹表面的波峰处风压明显大于相临的波谷处风压,而且大于光滑屋面相应区域的风压,所得这一规律可以推广到一般的波纹状悬挑结构.试验得到的极值风压可以换算成用于围护结构设计的阵风系数,在与现行规范进行比较后,给出针对该体型建筑围护结构设计中阵风系数取值的建议.将试验结果与已有研究成果进行了比较,并分析了波纹表面和建筑物阻挡对上下表面风压相关性的影响,发现悬挑结构的波纹状表面对上下表面的风压相关性影响较小,而建筑物阻挡对相关性影响较大.     

张力结构的动态控制研究

具有柔性特质的张力结构在各种动态激励的作用下将发生较高水平的振动,当这些振动超过一定限度时将对结构的功能与安全造成不利的影响,需要采取一定的措施加以控制.针对张力结构的动态控制问题展开研究,推导了张力结构的机电耦合控制方程,提出了结合Newmark算法的非线性瞬时最优控制算法(IOC).分别采用线性二次型控制算法(LQ...     

嵌入模块式光伏组件体系设计与试验研究

提出了一种新型的嵌入模块式光伏组件体系,该新型光伏组件体系能够取代传统的屋顶围护构件,实现光伏技术与建筑的一体化集成。通过力学性能试验验证了该新型光伏组件体系在2 500 Pa外荷载作用下的挠度值满足建材的变形控制要求,应力值远小于材料的极限强度,可取代传统的屋顶围护构件。通过发电效率试验测得该新型光伏组件体系的最大发...     

错位交汇型钢管焊接节点试验研究

厦门火车西站站台雨棚钢结构节点为钢管焊接的空间管桁节点,其中存在一种杆件错位交汇的特殊节点形式.由于此种节点并非所有杆件交汇于同一点,杆件错位交汇使得节点受到较大偏心力的影响,加上节点杆件较多,受力状态较为复杂.为确保其安全性,选择其中典型的KT-KTT型节点进行足尺试验研究和弹塑性有限元分析.试验结果表明,节点承载力...     

基于有限质点法的结构倒塌破坏研究Ⅱ:关键问题与数值算例

采用有限质点法求解结构倒塌破坏的关键问题，包括结构动力反应、几何非线性和材料非线性分析以及构件断裂。采用虚拟运动分离单元的刚体运动和纯变形，用以模拟结构的几何非线性行为；根据不同的本构模型计算质点内力，求解材料非线性问题；为模拟构件的断裂，建立了杆单元和梁单元的断裂准则，提出了断裂发生后的结构计算方法；综合考虑各关键问题，给出结构倒塌过程模拟的分析流程。通过对一个空间刚架的几何非线性、材料非线性和断裂行为的模拟和分析，验证了有限质点法在结构复杂行为计算中的正确性；最后对某悬挑网架结构在台风作用下的倒塌破坏过程进行研究，并将分析结果与现场破坏情况进行对比和分析。研究表明，该方法适用于结构的倒塌破坏研究，可以对倒塌全过程进行模拟，计算结果能够揭示结构的倒塌破坏机理。