ANSYS的索膜结构找形系统研究

索膜结构找形在ANSYS上实现时,由于找形过程步骤复杂以及ANSYS软件本身的特点,存在学习周期长,对用户分析能力要求高的问题。通过分析索膜结构有限元法找形的原理,总结提炼索膜结构找形的步骤,给出了其在ANSYS上实现的方法,并且应用APDL参数化有限元分析技术及UIDL用户接口定制技术对ANSYS进行二次开发完成了找形系统。实例验证了找形系统的实用性和可靠性。为工程设计人员进行找形计算节约了时间,为以后找形系统的研究和开发提供了思路和参考价值。     

索膜结构平衡法找形分析

目前,索膜结构的找形分析以非线性有限元法等数值分析法为主.这些方法依据本构关系建立节点位移与节点不平衡力间的刚度方程,进而迭代求解.计算时若初始形状与找形形状差异较大,则会使迭代计算发散.笔者从平衡条件出发,将索膜结构的找形过程视为大位移小应变的形状几何问题,从而引入平衡方法进行了找形分析.通过算例计算分析,得出该方法在初步找形方面具有简单、快捷、不依赖经验等优点,但尚需与荷载分析、裁剪分析结合来进一步探讨该方法的优势和不足.     

耦合作用下索膜结构的风振响应分析

在任意拉格朗日-欧拉描述下,结合索膜结构的风振响应特点,采用流固耦合问题数值计算方法,实现了三维情况下索膜结构风场的数值模拟。结果表明:耦合作用对风压的分布形式影响不明显。在迎风面出现负压区,边缘附近风压较小;高负压区出现在迎风面的中部;中部为高正压区。耦合作用对索膜结构起抑制作用,结构的位移与应力会有所减小。     

索膜结构的动力松弛找形法参数简化

针对膜结构找形中最小曲面的确定问题,采用动力松弛法,对迭代参数进行分析和简化,使迭代参数的简化只跟时间步长有关.通过算例分析表明,参数简化正确实用,精度较高,适用于大跨度张拉索网、索膜结构的几何非线性分析.     

大跨索膜结构空气动力失稳的时程分析法

采用体型系数表达的空气动力模型 ,将Newmark β法和Newton Raphson法相结合应用于风荷载作用下的非线性动力增量平衡方程中 ,形成大跨索膜结构空气动力失稳分析的时程分析方法。结果表明 ,基于索膜结构强几何非线性特点 ,时程分析方法仍然是行之有效的研究途径 ,为类似问题提供参考     

充气式索膜结构的找形分析

充气膜结构本身需要通过压差作用才能形成完整的结构,从而具备一定的刚度来支撑自重和外载荷.为加强结构的承载能力,通常会增设强度更大的索结构进行调整. 对于充气式索膜结构,找形分析在形状设计和优化中具有十分重要的作用,而压差对结构的形态分布有显著的影响,是找形分析中的重要因素. 针对充气式索膜结构受压差作用的特点,基于非线性有限元找形方法,提出压差预置法的概念,并且与节点平衡法相结合来实现优化.在此基础上,针对飞艇索膜结构的具体设计要求,提出了多目标优化的找形分析方案,先结合使用压差预置法和节点平衡法,寻找出满足索和膜结构的应力比值的几何外形;然后,通过等比例缩放的方法调整大小,最终得出满足设计体积大小的几何形状. 结果表明,采用该方法找形后的索的应力为找形前的2倍,更加充分的发挥了增强索的承载作用,同时,膜的最大应力有所降低,应力分布更加均匀,整体结构的承载能力得到了加强,对于解决实际工程问题具有重要的参考意义.     

索膜结构风振响应的神经网络辅助参数分析方法

针对非线性动力时程分析法求解大规模索膜结构风振响应时动力时程分析的次数受到限制而导致一些参数组合下的响应统计值难以预测的问题,引入神经网络,通过少量样本的训练,建立了参数与结构响应间的映射关系。结果表明：提出的神经网络辅助参数分析方法计算效率高、预测精度令人满意,是一种获取足够数据的有效途径;通过该方法可以得到响应统计量及风振系数随平均风速和索、膜预应力变化的规律,为设计风荷载和结构构件极端响应的计算提供了科学依据。关键词：索膜结构;风振响应;参数分析;神经网络;动力时程分析     

基于Burgers四元件模型的索膜结构蠕变性能分析

索膜结构在一定的温度和恒定外力作用下会产生变形随时间增长而逐渐增大的现象,即蠕变现象,影响结构的使用价值,因而对索膜结构的蠕变性能的研究是至关重要的.文章利用描述粘弹性蠕变行为的Burgers四元件模型来模拟索膜结构的蠕变性能,推导出蠕变影响的有限元方程.同时,还利用ANSYS软件对索膜结构进行蠕变分析,得出了蠕变第一阶段曲线,为研究蠕变影响的应力应变分析提供了科学依据.     

滑动索膜结构超压气球设计与形状修正

在探空科学超压气球设计时,通过在囊体表面布设加强筋的方式,可有效提高超压气球的抗压能力. 为解决带有加强筋的超压气球在高“纬度”位置处膜面与加强筋的纵向应变差值较大问题,提出了一种滑动索膜结构超压气球的设计方案.该方案采用与囊体相对滑动的绳索代替与囊体固连的加强筋,更有利膜面应力传递.为了使囊体上应力沿环向分布更均匀,先在理论上进行了索膜结构膜面平衡形状分析,再根据分析中囊体膜面经、纬向曲率半径值与气球抗压能力的关系,采用一种对单幅囊体截面曲线进行椭圆修正的方法设计滑动索膜结构超压气球囊体.最后,以16幅膜面、直径为4 m的正球形超压气球为例,用有限元软件Abaqus建立了浮空状态超压气球的有限元模型对设计外形及修正外形进行验证,并分析了摩擦系数对索、膜匹配性的影响. 结果表明:按该方案设计,气球承压极限值在一定范围内随在赤道截面绳索径向收紧量dl的增大而增大;且经过修正设计后的超压气球,膜面应力分布更均匀,能承更高超压量;另外,索、膜间摩擦系数仅仅在较小值范围内会影响气球受力分布,其值的减小能相应降低绳索应力.     

设计基准期内抗震结构维修策略优化

针对抗震结构所处的不同状态,采用有限时期马氏决策理论,探讨了设计基准期内抗震结构维修策略优化问题,建立了设计基准期内使结构期望报酬最大的随机动态规划数学模型,通过对马氏决策逆序定值的求解可以使决策者清楚明了在设计基准期内,每一检测维修阶段的最佳维修策略和总的最大期望报酬,从而为维修决策提供科学依据.对于不同类型的抗震结构,可以编制相应程序进行随机动态规划方法的迭代计算,从而简化计算过程,减少计算工作量.     

在役抗震结构的最小费用维修策略优化方法

为解决在役抗震结构的最佳维修策略问题,采用马尔柯夫过程理论,综合考虑结构的破坏程度、维修费用等因素,以最小维修费用为目标函数建立了抗震结构最佳维修策略的数学模型。将抗震结构所处状态分为5种,相应的维修策略分为“单一状态”、“两种状态”、“三种状态”。根据结构所处的当前状态,分析其状态转移概率矩阵,通过求解抗震结构最小维修费用,进行抗震结构维修策略的优化分析。结果表明,在进行维修决策时,仅仅考虑“单一状态”的维修策略是不合理的,应根据具体情况考虑多种维修策略。     

设备预知维修工程及其实施技术探讨

提出了"广义预知维修"的概念,探讨了设备预知维修工程的基本内容、体系结构、实施策略和实施中的有关技术要点,并给出了一个较为全面的系统实施的宏观控制模型.不同的企业,由于设备规模的差异、设备状况的差异、生产形态的差异以及维修管理人员的素质差异,设备预知维修工程的实施策略、方法也不同.     

静定结构及其维修整体优化设计分析

静定结构及其维修的整体优化设计模型是一个动态优化问题，本文通过理论分析，将其化为静态优化问题，得到了静定结构及其维修整体优化设计的静态模型，在此基础上，本文对静定结构及其维修的整体优化设计进行了计算分析。     

静定结构及其维修的整体优化设计

本文对静定结构及其维修的整体优化设计问题进行了研究，建立了该问题的理论模型，并对之进行了理论分析，得到了模型之解及解的一些有意义的特性．     

利用轴承状态信息的维修决策

针对当前机床轴承的可靠性评估不涉及使用过程中状态特征量的特点,提出了基于状态量监测维修的视情维修决策。首先,通过加速度传感器采集轴承的运行状态信息。然后,对其提取均方根、频率中心等状态特征量,并建立了以威布尔分布为失效率函数的比例风险模型( Weibull proportional hazard model, WPHM),再通过牛顿迭代法结合同类型部件的寿命数据估算出风险模型中的3个参数。最后,建立了基于威布尔比例风险模型的维修时机决策模型,利用同类型部件寿命数据确定维修的失效阈值,根据此阈值即可进行维修决策。结果表明：该决策能够明显提高机床轴承的可利用率,最大程度地发挥机床的有效寿命。     

隔震建筑维护与管理措施

汶川地震和芦山地震后,隔震建筑在大量工程建设中得到应用。尽管隔震建筑的结构设计已经比较成熟了,但后期的维护和管理还不完善。在实地调查的基础上,总结了中国在隔震建筑维护与管理方面存在的不足,介绍了日本和美国隔震建筑维护管理的经验,并从施工过程、竣工验收、日常检查和BIM技术等4个方面,对隔震建筑维护和管理提出了建议。     

Optimization of Equipment Maintenance Strategy Based on Availability

It is very important to optimize maintenance strategy in maintenance plan. Proper parameters play a decisive role for the optimization. In the opinion of writer, availability is a basic parameter, failure consequence cost and failure characteristic are also important parameters. Maintenance strategy can be optimized on the base by means of quantitative analysis and diagram.