索网结构找形分析研究

根据力密度法原理,通过结构的拓扑关系和预设的力密度值即可将传统的找形方法中的几何非线性问题线性化,使复杂的找形问题转换成求解一组线性方程组,从而避免了坐标初始值问题以及其他方法致命的收敛性问题。运用编程软件Matlab对索网结构找形编制相应的程序,运用稀疏存储结构的力密度法格式对索网结构找形进行全过程分析。结合三个工程算例验证了力密度法找形的准确性和便捷性。     

带弹性拉压杆张拉膜结构找形分析

本文在力密度法的基础上推导了混合力密度法，解决了带弹性拉压杆张拉膜结构的找形分析问题，并编制相应的计算程序对工程实例进行计算，计算结果表明，本文的方法数值稳定、收敛快、精度高，适合运用于张拉膜结构的整体找形分析。     

找形研究——从高迪到矶崎新对合理形式的探索

本论文简述了自高迪以来找形的历史.早期的找形的办法多是采用物理的方法,例如高迪的垂吊找形法、奥托的肥皂膜找形法和艾斯勒的充气薄膜找形与悬垂薄膜找形。而在计算机时代,通过有限元分析法进行结构优化处理.解决了许多复杂的结构计算问题,可以更科学的寻找合理的形式。更加自由的结构形式在以计算机为基础的信息时代有了实现的可能性。     

力密度法与动力松弛法之比较

本文就索网结构找形常用的两种方法力密度法和动力松弛法在计算时间、收敛精度、迭代策略等方面进行比较分析．分析说明两种方法均适用于解决大型复杂索网结构的找形问题,两种方法均有各自的优缺点,为索网结构设计与施工提供一定参考。     

自由曲面薄壳结构数值逆吊找形方法研究

数值逆吊找形法是一种生成零弯矩型自由曲面薄壳结构的高效方法。为了解决基于非线性有限元数值逆吊找形法在求解弱刚度结构时收敛性不佳的问题,通过引入向量式有限元法,提出了一种改进的数值逆吊找形方法。该方法采用向量式有限元法求解逆吊结构的平衡构形,并通过局部线性化方法调整柔性索单元的弹性模量,实现对逆吊结构形状的控制。在此基础上,进一步提出了可实现多点精确控制的分步刚化法,解决了复杂形状逆吊结构的找形问题。应用所提方法对Isler设计的某逆吊石膏模型进行数值找形,并将数值找形结果与实际模型扫描结果进行对比,验证了所提方法的正确性和有效性。     

树状结构找形分析及工程应用

树状结构具有造型新颖、受力合理的特点,因而在工程中得到广泛应用。作为一种复杂的空间刚架体系,构件布置方式的确定（即找形分析）是树状结构设计中重要的环节。构件布置合理与否将直接影响树状结构的工作性能。基于形效结构的概念,通过分析树状结构的几何特点和受力特点,提出了一种树状结构的找形新方法--逆吊递推找形法。该方法的基本思路是,根据各级树枝所支承的屋面区域找到相应的受荷中心,依次令各级树枝指向其分担的屋面受荷中心,通过逐级递推建立树状结构的几何形态。在此基础上,明确了逆吊递推找形法的具体实施步骤和需要注意的问题。最后结合一树状结构工程实例,介绍了逆吊递推找形法的实际应用过程。研究结果表明：采用逆吊递推找形法生成的树状结构的所有构件均只受轴力作用,属形效结构。     

索桁架结构体系找形分析的节点位移法

平面索桁架以及南平面索桁架组成的空间索桁结构是一种应用广泛的柔性结构,它依靠拉索的张力提供刚度.寻找柔性结构合理的预应力分布以达到建筑造型和力学性能的要求是其找形分析的主要目的.与索穹顶结构、单层索网结构相比,索桁架的拓扑关系更加简单明确.力密度法、动力松弛法等一般用于解决单层索网等结构由给定预应力确定初始位形的问题,且难以直接应用在通用有限元软件中(如ANSYS).如果套用索穹顶、单层索网等的找形方法(如力密度法、动力松弛法等)进行找形,则无法直接运用通用有限元软件进行分析.本文依据索桁架结构体系简单明确的拓扑关系,发展了一种通过给节点施加位移进行迭代计算的非线性有限元找形分析方法,该方法不同于单层索网或膜结构找形的小杨氏模量法.本方法求解速度较快,结果较为准确,同时便于在现有的通用有限元软件中应用.     

张拉整体结构找形的力密度法

力密度法是张拉整体结构的一种重要的找形方法,文中首先对张拉整体结构找形的力密度法进行介绍,依据分析时关注的主要变量对力密度法的找形方式进行了分类,根据上述分类提出了应用力密度法的数值找形过程,找形过程只需要提供很少的信息,构件类型和节点的拓扑关系.力密度矩阵的特征值分解和平衡矩阵的奇异值分解在找形过程用于计算满足矩阵秩...     

单层球面网壳结构找形研究北大核心CSCD

将柔性结构中找形的概念应用于刚性结构,提出基于力密度法的球面网壳结构的找形方法.在找形过程中考虑自重,解决了高斯曲率为正的球面网壳的找形问题,并且通过找形基本消除了自重引起的弯矩和剪力.找形得到的网壳结构与传统的球面网壳在曲面外形上仅有微小的差别,但网格划分更均匀,几何形体更优美,承载能力也有较大幅度的提高.本文提出的找形方法收敛性好,效率高,为球面网壳结构的设计提供了新的方法和思路.     

环形张力索桁罩棚结构施工过程的形态分析

本文从一种新型索杆张力结构———环形张力索桁罩棚结构的施工成型分析出发,阐述了该问题的实质是一组已知构件原长的松弛索杆体系在其自重作用下的几何非稳定平衡形态的找形分析。根据力密度法的思想,本文提出了一种松弛索杆体系几何非稳定平衡形态的通用找形方法。该方法不受结构形式的限制,且引入了很少的计算假定,能够解决不同形式的索杆张力结构施工过程的形态分析问题。本文还模拟了一环形张力索桁罩棚结构的成型过程,利用该方法求解其施工过程每个步骤下的形态。算例分析结果表明,该找形方法能够有效地模拟索杆张力结构的实际成型过程。     

数值模拟引导下的建筑风洞试验研究

提出了采用"数值模拟引导下的风洞试验"这一新方法来研究复杂建筑结构的风荷载问题,并以内蒙古博物馆与乌兰恰特大剧院工程为例,介绍了这种方法的实现过程及其优点。通过在先进的数值模拟平台上建立适当的数值风洞模型,对建筑物在若干个主导风向角下的平均风荷载分布进行数值模拟仿真计算;参照计算结果,对结构的风压分布趋势作出科学的判断,找出最不利的风压分布区域,以对刚性模型测压风洞试验的测点布置方案进行优化,使试验能捕捉结构的最不利风荷载;最后将风洞试验结果与数值预测结果进行相互比较和验证,在此基础上给出静力风荷载的设计建议。工程应用表明,这种新方法指导的结构风荷载风洞试验研究更具有针对性,测点位置和数目得到优化而使试验方案更加合理,因此试验结果也更加可靠。     

根据应力场和位移场判断滑坡的破坏类型及最优加固位置确定

 滑坡的类型通常有推移式、牵引式和复合式。基于数值分析方法结合变模量弹塑性强度折减法,可以得到滑坡体的应力场和位移场。根据数值分析结果,发现推移式滑坡的上部位移和应力水平高于下部,而牵引式滑坡的下部位移和应力水平大于上部,复合式滑坡则是推移式和牵引式的组合,从而可以根据应力场和位移场较明确地确定滑坡体的滑坡类型。通过假设采用抗滑桩加固滑坡体,设定抗滑桩处于不同的位置,研究其安全系数大小与坡体应力场和位移场的关系,发现当抗滑桩置于应力水平和位移较大的部位时可以获得较大的安全系数,因而推移式滑坡的最优加固位置在坡体上部,牵引式滑坡的最优加固位置在坡体下部,复合型滑坡的最优位置在坡内应力水平和位移较大的部位。因此,可以根据数值分析得到的应力场和位移场确定滑坡的最优加固位置,为工程处理提供较明确的合理加固位置,对指导滑坡处理有较好的意义。最后通过对几个典型滑坡的计算分析,验证该方法的合理性和可行性。     

数值模拟联合算法及其在润扬大桥可靠度评估中的应用

为了定量研究大跨桥梁在外界随机因素作用下的结构安全性,实现在线状态的可靠度评估,利用可靠度的随机有限元法对润扬大桥悬索桥在正常运营和损伤等多种工况下的结构可靠度进行了数值模拟和可靠度评估。分析中采用蒙特卡罗重要抽样法和中心复合响应面法的联合算法作为数值模拟的基本工具,介绍了联合算法的具体实现途径、随机变量的参数定义并对大跨桥梁基于可靠度指标的评估准则进行了讨论。得到了多个随机变量的概率灵敏度、主要失效模式所对应的可靠度指标及其相应的状态等级。算例分析结果表明,基于随机有限元的可靠度分析方法可以较好地描述大跨桥梁的非线性特征,联合算法的应用提高了可靠度分析的效率和精度,其结果为润扬大桥悬索桥的状态评估和健康监测提供了参考。     

大跨度桥梁颤振和抖振统一时程分析

针对传统的桥梁风振分析中对颤振和抖振分析分别处理的现象,提出了统一的颤振和抖振时程分析方法,并且考虑了结构的几何非线性和气动非线性.该方法以非线性有限元的直接积分法为基础,在研究中具体解决了随机风速场的模拟、耦合自激力的时域计算和统一的颤抖振时程分析流程等关键问题.纠正了过去时程分析方法不能同时处理颤振和抖振的理论缺陷,在时域中统一了颤振和抖振的分析方法,并编制了可视化分析软件Nbuffet.该方法和软件对大跨度桥梁风振分析具有重要意义.     

纤维增强塑料锚杆锚固性能的数值分析

以建立的纤维增强塑料锚杆在岩土体中的粘结锚固基本方程为基础,结合纤维增强塑料锚杆的连续光滑粘结–滑移本构关系模式,提出了纤维增强塑料锚杆锚固性能分析的数值计算方法,并通过与FRP锚杆锚固试验结果对比确定有关参数。将数值计算结果与锚固试验结果以及理论计算结果进行了对比分析,验证了数值模拟方法的正确性。     

高低阶覆盖函数混合的数值流形方法

在数值流形方法中混合使用高、低阶覆盖函数可以使求解精度和求解效率之间得到协调。同时,高低阶覆盖函数混合使用也体现了数值流形方法本身的灵活性和对复杂问题的适应性。本文详细推导了混合使用高、低阶覆盖函数的流形单元的数值计算格式,有利于数值流形方法的程序实现和工程应用,并通过岩土工程中地基变形的计算证明了方法的可靠性和有效性。     

数值流形法在地壳形变场分析中的可行性研究

阐述了数值流形方法是综合传统有限元和非连续变形分析的一种新的数值分析方法，对该方法的基本思想和地壳变形的力学特征进行了分析，讨论了该方法在地壳形变场的分析中的可行性，具有广泛的研究应用前景。     

Determination of the combined heat transfer coefficient to simulate the fire-induced damage of a concrete tunnel lining under a severe fire condition

To avoid underestimating the severity of damage to tunnel concrete lining under the high-temperature conditions of a fire using thermal analysis, it is important to consider the cross-sectional loss of a concrete lining during heating. This study simulates the structural loss by numerical analysis using an element elimination model and a combined heat transfer coefficient. A series of fire tests was performed with fire curves that differed in the initial temperature gradient and maximum temperature. Values of the optimized combined heat transfer coefficient were obtained from the coincidence of the results of the numerical analysis with experimental data. The results reveal that an increase in both the initial temperature gradient and maximum temperature causes greater damage to the concrete structures and also gives rise to an increase in the combined heat transfer coefficient. Values of the combined heat transfer coefficient can be inferred from values of initial temperature gradient and maximum temperature in the case of structural concrete loss. Two sets of regression equations were derived from the results depending on whether or not a structural loss occurs. The proposed method of thermal analysis outperforms the conventional method in terms of accurately simulating observed results.     

裂隙岩体渗透特性反演分析

 提出裂隙连通率与连通系数的近似转换方法;采用该转换方法,建立含单组裂隙岩体的等效渗透张量;基于有限单元法,建立一套单孔定向压水试验数值模拟方法,并进行大量数值试验;以数值试验结果作为BP神经网络的训练样本,结合定向压水试验实测资料,提出反演裂隙岩体渗透特性(等效渗透张量)的方法,并通过工程实例验证该方法的可靠性。     

钢箱-混凝土组合梁承载能力的仿真模拟

对钢箱-混凝土组合梁的力学性能进行了有限元数值仿真模拟。计算结果表明,钢箱 -混凝土组合梁经合理设计能充分发挥钢和混凝土各自的力学性能优势,使其在受载时挠度减少约 1 /3,极大地提高梁的承载力,有较高的工程应用价值。