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。     

空间梁单元切线刚度矩阵的精确分析方法

为有效进行空间刚架结构后屈曲分析,提出一种新的空间梁单元切线刚度矩阵的精确分析方法。首先用直接法建立梁单元杆端力与杆端位移的增量关系式,然后根据矩阵微分理论求出单元杆端力关于杆端位移的导数,在求导结果表达式中令杆端位移增量为0,即可得到梁单元切线刚度矩阵。对六层和二十层空间刚架结构进行了后屈曲分析。结果表明：所得的空间梁单元切线刚度矩阵具有足够精度,可有效用于大型空间刚架结构的后屈曲分析。     

考虑地基、基础联合作用的框架结构有限元分析

通过引入过渡单元,实现了梁单元与平面应力（或应变）单元的位移连续条件,建立了杆系与实体有机联接的有限元组合模型,并对框架进行了计算分析。计算结果表明：地基及基础条件直接影响上部结构的受力状态,考虑三部分的联合作用是十分必要的。     

面内变形曲梁的显式单元刚度矩阵

目的针对平面内变形的微圆段进行研究,给出等曲率梁的显式单元刚度矩阵,以便对含等曲率梁的结构进行分析．方法求解等曲率梁的微圆段平衡微分方程,获得等曲率梁的杆端力计算表达式．利用截面内力与应力关系、本构方程以及应变与位移关系,推导等曲率梁的任意截面内力与位移的关系,进而推导任意截面的位移与杆端位移之间的关系．根据等曲率梁的杆端力表达式及杆端位移表达式得到等曲率梁的杆端力与杆端位移的关系式．结果通过对平面内变形等曲率梁研究,给出了等曲率梁的任意截面处内力的计算公式以及杆端力表达式;得到了等曲率梁的任意截面处的内力与位移之间的关系式;给出了等曲率梁的任意截面处位移的计算表达式和杆端位移表达式;得到了等曲率梁的杆端力与杆端位移关系式．结论针对平面内变形的等曲率梁,笔者给出了一种解析的显式等曲率梁的单元刚度矩阵,该单元刚度矩阵可用于含等曲率梁的杆系结构的有限元分析．     

空间杆系结构的有限元非线性分析

推导建立一种用于空间杆系结构非线性计算的多结点空间等参杆单元。这一单元动用了有限位移的增量理论，引入了等参元的概念，结合材料的非线性模型可有效地解决空间杆系数结构的非线性分析计算问题，能更好地处理空间曲杆，在处理非线性计算时采用了以单元内积分点的非线性状态综合描述单元非线必状态的方法。     

板锥网壳结构的等代空间杆系法

提出了一种新的板锥网壳结构计算方法——等代空间杆系法,通过能量法和等效刚度矩阵法确定等代杆件的等效面积,把板锥单元等代为腹杆和下弦杆系,与钢上弦杆(或包括钢下弦杆)构成为具有两种不同材料杆系组成的等代双层网壳,然后按空间桁架位移法计算其内力与位移．该法计算简便并具有一定的计算精度,可用于板锥网壳结构的初步设计．     

张拉整体基本单元几何稳定构型分析

为了研究张拉整体基本单元的稳定构型条件,本文用张拉整体基本单元几何参数,杆构件数目p,连接同一节点的杆、斜索的另一端节点序号差j,描述稳定构型中节点位置.分析节点力平衡,获得基本单元稳定构型条件.进一步探讨连接于同一节点的杆、斜索的另一端2个节点处于不同位置时,构件空间几何位置与p、j的关系,获得基本单元稳定构型统一条...     

加劲十字形轴压杆考虑初始扭转缺陷的扭转位移函数

在小变形假定下推导了加劲十字形轴压杆考虑初始的扭转位移函数解,讨论了解的形态及其统一表达式,并与有限元进行了对比验证。分析表明,理论解与有限元结果吻合较好,当轴力小于0.4Afy时两者基本没有误差;轴力与构件跨中的扭转位移之间存在明显的二阶效应,跨中扭转位移的增加率随轴力的增加而增加;初始扭转缺陷对加劲十字形轴压杆有不利影响,其影响程度与其幅值基本呈线性关系。     

格构式输电铁塔的应变模态分析

基于一维单元空间变形的力学关系,提出一种适用于格构式结构的应变模态分析方法。在位移模态分析的基础上,给出了利用单元轴向长度、扭转角以及弯曲角的变化计算单元轴向、扭转以及弯曲应变的一般表达式。以典型超高压耐张转角塔为例进行应变模态分析,分析结果表明该耐张转角铁塔在上下横担之间部位的横隔材处和部分主材承受有较大的轴向应变,而处于瓶口横隔材和塔头部位的横隔材则承受有较大的扭转和弯曲应力。由模态叠加原理,结构风振响应主要成分为相应几阶位移模态的比例和,基于此验证风振动应变响应与应变模态之间的关系。采用Kaimal风速谱模拟输电铁塔风场风速,并转换为各节间风载,在ANSYS中通过完全法瞬态动力分析获得结构的动应变分布特性,结果显示铁塔动应变与低阶应变模态极值分布位置吻合较好。     

基于共形几何代数的一种9杆巴氏桁架位移分析

基于共形几何代数，提出了一种9杆巴氏桁架位移分析的新几何建模和计算方法。在共形几何代数框架下，根据点、球、面、点对等基本几何元素的表示方法以及三角形面积的有向性，通过几何体的相交、分离和对偶运算，建立2个位移约束方程式；然后，通过一步结式消元得到该问题的一元54次方程，无增根无漏根。所提方法的优势在于2个位移约束方程的推导脱离了坐标系，且约束方程数的减少简化了方程组的消元过程。数值实例表明了所提方法的正确性，为其他9杆巴氏桁架的位移分析求解理论提供了一种新思路。     

刚塑性有限元法中的罚因子的选取

刚塑性有限元方法增量步长大,计算效率高,在金属塑性加工领域已得到越来越广泛的应用。罚函数法是刚塑性有限元中处理体积不变条件的常用方法。研究了罚函数法中罚因子对刚塑笥有限元法计算精度和计算效率的影响,得出在几种典型应力－应变模式下理想罚因子的选取方法,从布有助于更好的运用刚塑性有限元法模拟金属塑性加工过程。     

Mechanical definition and standardized measurement of the strain hardening exponent in tensile deformation

Hollomon' s equation is deduced from the state equation of plastic tensile deformation and the material constant and the strain hardening exponent in the equation are defined. The measuring formulae are put forward under three typical deformation conditions, i.e. constant strain rate, constant velocity and constant load. This paper also offers the traditional measuring method, the computer simulating measuring method and the exact measuring method corresponding to every formula, and the measuring results on the typical material Zn5%AI at 18℃ and 340℃ are given under three typical conditions. Due to the large deviation among these results, it is argued that the strain hardening exponent is closely related to the forming condition, even in the same stress state. Thereupon, new problems of how to explain the deviation and what is its mechanical essence are raised.     

卫星通信系统中多进制调制方式的对比分析

以卫星通信系统中的高速调制为背景,研究了有限带宽下实现高速信息传输所选用的各种高阶调制方式。国内外常见的调制方式有多进制相移键控（MPSK）、多进制正交振幅调制（MQAM）和多进制幅度相移键控（MAPSK）等3种方式,分别从最小欧式空间距离、误码率性能和恒包络特性等方面对这3种调制方式进行了对比,分析了其优、缺点,分别给出了3种调制方式的适用范围和场合。     

结构裂纹位置识别的模态分析

阐述了结构裂纹位置识别的模态应变能法,首先采用有限元方法分析了裂纹位置及深度对结构固有频率的影响,绘制了固有频率的改变量随裂纹位置的变化曲线,并且将该曲线与有限元分析获得的模态应变能分布曲线一及应变模态振型进行了对比分析,然后利用结构固有频率的改变对裂纹位置进行识别,讨论了不同的单元划分和不同模态阶数对裂纹位置识别的影响,对悬臂梁结构测试例子的分析表明,该方法能较好地识别具有单个裂纹结构的裂纹位置。     

Stimulated Raman scattering modes in highly elliptical-core optical fiber

Stimulated Raman scattering (SRS) transmission modes in highly elliptical-core optical fiber of three different structures are experimentally researched.The measuring setup,SRS spectrum and photographs of Stokes modes are given.The observed phenomena are completely different from those on circular-core graded-index optical fiber.The beam sizes of SRS remain constant and SRS light transmits with the characteristics of higher-order.mode.In addition,the experimental results are theoretically explained with fiber-optical dispersion theory and SRS phase matching conditions.Experimental results and theoretical analyses are in good agreement.     

平面应变条件下水土耦合超固结黏土分叉分析

基于Hvorslev面超固结黏土三维弹塑性本构模型,导出在不排水和排水固结条件下饱和黏土的应变局部化分叉条件,分析不同渗透系数、排水路径长度和应变速率对分叉的影响.理论分析表明,在平面应变条件下,土体应变局部化分叉随着孔隙水的流动程度发生显著变化.利用嵌入上述本构模型的有限元软件ABAQUS,在平面应变应力路径下对加载面排水的多单元立方体应变局部化分叉现象进行数值分析.结果表明：当排水路径长度和应变速率一定时,渗透系数越大,应变局部化分叉出现得越早;当渗透系数一定时,排水路径长度和应变速率越大,应变局部化分叉出现得越晚;当时间因数一定时,应变局部化分叉出现时对应的剪应变一定.     

煤矿砂岩SHPB动态压缩力学性能试验与分析

为研究煤矿砂岩冲击载荷作用下的动态力学特性,利用分离式Hopkinson压杆对皖北矿区祁东煤矿的砂岩试件进行冲击压缩试验,得到了试件应变率变化时程曲线和动态应力一应变曲线。试验结果表明：采用3种冲击气压加栽,入射波形均近似为梯形波;试件应变率随冲击气压提高而增大,应变率曲线中有一段近似恒应变率平台,可实现恒应变率加栽;试件动态破坏形态在低应变率下为径向外围剥落式拉伸破坏模式,在高应变率下则为颗粒状粉碎破坏模式。随应变率增加,碎块尺寸减小且碎块数量增加,具有明显的应变率效应;试件动态抗压强度与平均应变率近似乘幂关系,显示出较强的相关性。     

刚性半空间上的弹性层中的平面波模态分析

提出了一种新的带有弹性覆盖层的刚性半空间模型,并对弹性层中的平面应变波进行了模态分析。分析表明,在混合边界条件下,弹性层中的平面应变波具有两个模态－对称模态和反对称模态。在这两种模态下,P波和SV波都是不耦联的。在基本模态下,P波和SV波都是非弥散的,而其它的模态均具有弥散性质。     

采用CFRP增强的GFRP管混凝土短柱轴压性能试验研究

通过碳纤维增强复合材料(CFRP)布对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)管约束混凝土短柱进行不同方式的加强,制作了12个两两相同的G FRP管约束混凝土短柱试件,研究不同增强模式下GFRP管约束混凝土短柱在单调轴压及重复轴压下的力学性能.分析了试件的破坏模式、承载能力、变形能力、增强效果、应力应变曲线、塑性残余应变与卸载...     

PTFE膜材料的偏轴拉伸性能及破坏机理

为深入把握PTFE膜材料的率相关力学性能及破坏机理,对3种常见的PTFE膜材料进行了偏轴拉伸试验,主要考虑了0°、5°、15°、25°、35°、45°、55°、65°、75°、85°、90°等11个偏轴角度和10、25、50、100、200、500 mm/min等6种拉伸速率,分析了主要力学参数的变化规律,研究了不同拉伸速率下的膜材破坏模式及破坏机理.结果表明:不同拉伸速率下膜材主要力学参数的变化规律比较一致,表现出明显的各向异性;材料的抗拉强度与破坏模式密切相关,随着拉伸速率的增加,抗拉强度逐渐升高,且与拉伸速率的对数呈近似线性关系,这主要与材料应变能及编织结构有关;材料的破坏模式和断裂延伸率受拉伸速率的变化影响不明显.