轻型木桁架体系结构性能试验研究

为了解轻型木桁架的结构性能,完成了轻型木桁架规格材材性试验、胶合板材性试验、上弦与屋面板连接节点试验、单榀木桁架试验15榀及木桁架体系试验1组,得到了规格材材性统计特征、胶合板材性统计特征、上弦与屋面板连接节点连接特性曲线,单榀桁架的弹性刚度统计特征及轻型木桁架体系的整体共同工作性能.试验数据最终形成轻型木桁架结构性能数据库,用于后续的数值模拟程序标定工作和今后的相关研究工作参考.     

基于DOL强度衰减模型的古建筑木桁架的剩余寿命预测

有效分析古建筑木结构长期抗力随时间变化的规律,至少要考虑木材的持续荷载效应,温湿度变化和腐朽虫蛀等因素的影响。在Gerhards损伤积累模型的基础上推导了恒载长期作用下木材残余强度的衰减模型,并应用该模型对一榀具有100年历史的古建筑木桁架的剩余寿命进行了预测。研究结果表明：恒载作用下的持续荷载效应引起木材的强度降低是有限的,构件失效是由于木材蠕变引起的过大变形造成的,减小恒载长期作用对构件抗力的影响的有效办法是减小过大变形和构件的应力水平;该木桁架的剩余寿命为30年左右,若同时考虑其他因素对结构抗力的影响,该桁架己处于危险状态,需要维修加固。     

立体车库钢结构系统失效树分析及软件研制

基于有限元理论，结合优化准则法，提出了立体停车库钢结构系统失效树理论分析方法，开发了计算软件FTA，算例结果表明；根据结构规模和具体特征选择合理的控制参数，不仅可以提高计算效率，而且可以保证计算的准确性；失效树中和第一个失效元件是导致其余元件失效的根源，加强第一个失效元件，是保证结构系统不失效的最合理、最经济的方法；本提出的分析计算方法及其软件FTA是有效的。     

混凝土板非线性分析的微平面法

讨论了混凝土板非线性分析的微平面法.首先,介绍了微平面法的最新进展、优点和五个基本假设.基于这些假设导出了混凝土的一般本构关系,并进一步给出了本构关系中所包含各参数的显式表达式.然后将混凝土板分成若干层,建立起每层板节点力与节点位移之间的关系.再应用虚功原理,获得了混凝土板有限元分析的计算公式.最后,为了验证本文数值方法,计算了一混凝土板在五个集中力作用下板中心位移与外力之间的关系.数值解与实验数据之间的良好一致性初步证实了该方法的有效性.     

层叠板结构瞬态温度场的灵敏度分析

以每层材料各不相同的层叠板为研究对象,在热传导、对流以及辐射边界条件的共同作用下,采用4节点矩形单元,利用伽辽金法建立了该结构瞬态温度场的有限元微分方程,进而推导出了温度场对任意设计参数的灵敏度表达式。以3层板结构为例,对设计参数的灵敏度进行了仿真。仿真结果表明:灵敏度表达式中存在的公共项在灵敏度变化的时间历程中具有明显的保守作用,且灵敏度的绝对值越高,这种保守作用越强。     

计及纵横变形效应的几何非线性三次样条梁单元

为准确分析杆系结构大位移、大转动、小应变问题,提出了一种基于更新拉格朗日格式和随动坐标法的三次样条Bernoulli-Euler梁单元。利用三次样条函数构建变形场,并通过静力凝聚法消除其曲率自由度,得到计及二阶效应的梁单元切线刚度阵。考虑了弯曲变形引起轴向长度变化的非线性,推导了计入弓形效应的附加刚度,并修正了梁单元切线刚度阵。结合随动坐标法,在变形后位形上建立简支梁式的单元随动坐标系,得到了三次样条梁单元的大位移全量平衡方程。通过对几个典型算例的分析验证了本文方法的正确性和有效性。     

箱梁剪滞效应分析样条有限点法

为了研究箱梁剪滞效应,以能量变分法为基础提出一种箱梁剪滞效应分析的样条有限点法.对箱梁底板、顶板及悬臂板分设不同的纵向位移差函数,采用二次抛物线作为箱梁翼缘板纵向位移沿梁宽的分布函数,导出相应广义刚度矩阵和广义荷载列阵.分析了简支梁在均布荷载和跨中集中荷载条件下的剪力滞效应,与相应的试验结果和有限元数值模拟结果对比,验证了该方法的有效性和可靠性.     

块浮点FFT处理器的有限字长效应分析

研究了基于基8算法的块浮点FFT处理器的有限字长效应问题,提出了一种基于理论统计分析的静态模型。在不考虑输入信号的量化误差和系数量化误差情况下,对基8单元和加权过程的误差进行了分析;给出了有限字长效应所造成的误差随着频率点数和级数的变化趋势。通过SPEED开发平台得到的硬件仿真结果验证了该方法估计字长效应的正确性,可以将其应用于工程分析。     

功能梯度斜板的自由振动分析

斜板的材料密度和弹性模量假设按照幂指数形式沿板厚度方向连续变化,为克服常规单元不能适应复杂几何形状连续体的缺陷,采用8节点四边形等参单元(Q8)离散求解域,基于Reissner-Mindlin一阶剪切变形假设(first-order shear deformation theory, FSDT),利用虚功原理导出功能梯度斜板自由振动的有限元方程,通过四边简支板的振动响应特征验证模型的准确性。在梯度指数k=0和k=+∞两种情况下,对比了研究结果与ANSYS软件的计算结果,发现第4阶固有频率误差最大,为1.39%～2.53%,证明算法有效,随后考察了梯度指数和斜角对固有频率的影响。结果表明：功能梯度板振动频率介于两种均质材料板之间,且各阶固有频率随着梯度指数增大而降低;增大斜角使得板的相对厚度变大,导致各阶固有频率升高。     

基于桁架-拱模型的钢筋混凝土短柱抗剪承载力尺寸效应分析

为了研究钢筋混凝土柱抗剪承载力尺寸效应,对6个不同截面尺寸的钢筋混凝土短柱进行单调和低周反复加载试验.试验结果表明:钢筋混凝土柱抗剪承载力的安全储备系数随截面尺寸的增大而降低.采用桁架-拱模型理论,分析了钢筋混凝土短柱的受剪机理,认为抗剪承载力的尺寸效应是由混凝土引起的,提出了考虑截面尺寸影响系数的钢筋混凝土柱抗剪承载力实用计算公式,研究表明:采用考虑截面尺寸效应的抗剪承载力计算式得到的大小构件安全储备系数趋于一致.     

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．     

节点弯矩在钢结构长悬臂桁架中的影响分析

对一个长悬臂钢桁架进行现场应变监测，结果表明，节点弯矩在本桁架中的影响不可忽略，特别是对腹杆的影响相对更大，在设计中必须给予考虑。进一步用ANSYS对该结构进行了两种建模形式的有限元分析，并与实测值相比较，发现在设计类似的桁架时，弦杆和腹杆应分别按不同的分析方式进行设计比较合理。     

预应力钢桁架结构的设计与极限承载力分析

介绍了钢桁架结构体系的布置特点,结合初始态张拉分析,提出合理运用张拉预应力的方法.考虑初始缺陷,着重进行几何非线性分析和弹塑性极限承载力分析,找出结构的破坏机制.计算结果表明结构具有足够的安全储备.     

桁架式钢骨混凝土梁柱边节点受力性能的有限元分析

采用ABAQUS有限元软件对桁架式钢骨混凝土梁柱边节点的受力性能进行了分析,结果表明,有限元分析的结果与试验结果吻合良好,说明建立的有限元分析模型可以较好地模拟桁架式钢骨混凝土梁柱边节点的受力性能.在此基础上对核心区不同约束措施进行了非线性分析,为后续的试验研究提供参考.     

数值模拟风荷载下低矮房屋屋架结构应力响应

为进一步指导建筑物结构防风设计的进行,将计算机数值模拟、风洞试验和工程算法有效地结合起来,运用大型有限元分析软件ANSYS 11.0对房屋结构进行有限元建模,将风洞试验各测点得到的风压值施加在有限元模型上,得到不同风向角下房屋结构对风荷载的应力响应,并重点对主承力屋架结构进行了工程强度校核。分析结果证明这种研究方法对房屋结构设计具有更直接的指导意义。     

劲性索、桁架拱结构固有振动的相似性

采用有限元法对劲性索结构及由其倒置而成的桁架拱结构进行了固有振动分析,并与采用能量变分法对这2类结构固有振动分析得到的结果进行了比较,得到劲性索及桁架结构的固有振动具有相似性.在1个正弦半波的对称振型频率公式的基础上,推导了劲性索2个半波,3个半波和4个半波的频率计算公式.结果表明,给出的计算劲性索结构和桁架拱频率的公式具有很高的精度,误差均在5%以内,为劲性索和桁架拱结构的抗震与抗风验算提供了一种新的方法.     

Variation analysis of precision mechanical assembly considering form errors and local deformation

A method to analyze the effect of form errors and local deformation on the assembly accu- racy and its stability in a non-rigid assembly system is proposed. The contact finite element method was used to obtain local deformation of mating surfaces, which was superposed onto form errors to obtain real mating surface data of assemblies. Then mating variation was obtained by establishing vir- tual contact planes. Finally, an experiment of the assembly of two cylindrical components was car- ried out to verify the validity of the proposed method. By comparing the calculation accuracies of 3D assembly with and without taking into account local deformation, the results showed that the effects of local deformation of mating surfaces on calculation accuracy of mating variation was not neglect- able compared with form errors.     

高层结构钢支撑循环性能的研究和现状

结合国家自然科学基金项目,着重阐述了国内外学者对于钢支撑的研究方法和研究现状,首次提出一种集几何非线性、物理非线性的大变形板壳有限元分析高层建筑中钢支撑循环非线性性能的精确数值方法,并在分析中考虑了累积损伤的影响,取得了满意的结果。     

一种梁杆结构稳定性分析的精确有限元法

在插值理论下，给出了梁杆系统在常规有限元方法中描述的切线刚度阵。由二阶理论和随动坐标法建立了梁杆系统精确几何非线性有限元增量平衡方程和切线刚度阵。针对有限元方法在结构稳定性分析中的应用，对常规有限元方法和精确方法进行了比较，用实例说明，精确方法较常规方法在计算精度、工作量方面有着巨大的优势。     

折板基础的有限元分析及简化计算

将作用于折板上的地反力换算成等效的均布荷载,根据构造措施和实际受力情况,可按周边固定的单元板进行计算,对折板基础进行有限元分析,并与弯矩分配法计算结果进行比较,说明有限元方法与弯矩分配法的计算结果基本吻合,同时能提供更详尽的数据,是分析折板基础的可靠方法。